美合日班罕·艾則孜 買買提明·蘇來曼

（1. 新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆生物資源基因工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830046；2. 新疆維吾爾醫(yī)學(xué)?？茖W(xué)校，和田 848000）

裂葉苔科（Lophoziaceae）隸屬于葉苔目（Jungermanniales），是其中分布最廣泛、分類較困難的一個(gè)大科［1-2］，見于世界各地，喜生于陰暗潮濕的環(huán)境。裂葉苔科是1910 年由Cavers 首次建立，他認(rèn)為裂葉苔科植物的葉為蔽后式，橫生，全緣或二裂，裂瓣近于相等，腹葉無或較?。?］。該科的概念存在許多爭議，且系統(tǒng)分類較困難，但多數(shù)苔蘚學(xué)家接受了Cavers的觀點(diǎn)以“Lophoziaceae”作為科名［4-5］。2008 年在《中國苔蘚志》（第十卷）中該科的分類主要參照Schuster［6］和Grolle［7］的觀點(diǎn)，記錄了在我國分布的11 屬、46 種、2 變種和1 變型。2013 年，賈渝等［8］在《中國生物物種名錄》（第一卷：苔蘚植物）中采用Frey 等［9］的觀點(diǎn)確定我國有裂葉苔科的3 屬26 種。根據(jù)Pippo［4］和Schuster［6］的觀點(diǎn)，初步認(rèn)為新疆有該科植物的3 屬21種［10-12］。目前，對(duì)新疆裂葉苔科的研究只有一些零散的報(bào)道，并缺乏關(guān)于孢子和油體的研究。為弄清楚該科在新疆具體的分布情況，我們進(jìn)行了廣泛地調(diào)查，并對(duì)裂葉苔科植物的孢子、彈絲和油體做了仔細(xì)觀察。

苔類植物的孢子體結(jié)構(gòu)較蘚類簡單，在外形上雖然也分成孢蒴、蒴柄和蒴足三部分，但蒴柄一般不發(fā)達(dá)，孢蒴的結(jié)構(gòu)也較簡單，一般無蒴蓋、蒴齒和環(huán)帶的分化［13］。1975 年Doyle［14］利用掃描電鏡觀察了苔類植物的孢子，之后Taylor 等［15］對(duì)苔類植物的17 科、20 屬的孢子進(jìn)行了掃描電鏡觀察。張玉龍等［16］在《中國苔蘚植物孢子形態(tài)》一書中記錄了83 科、177 屬、約270 種苔蘚植物的孢子，并提供了178 版光學(xué)和掃描電鏡照片，但書中沒有關(guān)于裂葉苔科孢子和彈絲的描述。孢子表面紋飾結(jié)構(gòu)微小，在光學(xué)顯微鏡下很難辨認(rèn)，而具有高分辨率的掃描電子顯微鏡在這方面則能發(fā)揮重要作用，因此為了觀察和確認(rèn)其形態(tài)特征，在光學(xué)顯微鏡觀測的基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了掃描電鏡觀察。

油體是苔類細(xì)胞中的特殊結(jié)構(gòu)，在光學(xué)顯微鏡下呈無色，具有較強(qiáng)的折光率［13］，形態(tài)多種多樣，無需特殊染色或制備，它的形態(tài)、大小及葉細(xì)胞中的數(shù)量能夠作為苔類植物分類鑒定的重要依據(jù)［17］。1834 年Hübener［18］首次發(fā)現(xiàn)了油體。1977年Gradstein 等［19］通過研究油體形態(tài)將其分為4 種類型：錢袋苔型（Massupella-type）、鞭苔型（Bazza?nia-type）、葉苔型（Jungermannia-type）和護(hù)蒴苔型（Calypogeia-type）。Zhu 等［20］在研究中國的葉附生苔類時(shí)則將油體分成4 種：均一型（homogeneous type）、眼球型（eyeball-like type）、聚合型（com?pound type）和無油體型（absent type）。本研究利用光學(xué)顯微鏡對(duì)裂葉苔科植物的油體進(jìn)行形態(tài)觀察，旨在為裂葉苔科植物的研究提供詳細(xì)的基礎(chǔ)性資料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

裂葉苔科植物的研究材料均采自新疆天山和阿爾泰山等地點(diǎn)，所有標(biāo)本現(xiàn)存放于新疆大學(xué)植物標(biāo)本館（XJU），詳細(xì)信息如表1。

表1 裂葉苔科11種植物的標(biāo)本信息Table 1 Specimen information of 11 species of Lophoziaceae

1.2 觀測方法

實(shí)驗(yàn)儀器包括解剖鏡（SZM-45B2，中國）、生物數(shù)碼光學(xué)顯微鏡（MoticBA-400，中國）、掃描電鏡（LEO-1430VP，德國）和生物數(shù)碼顯微鏡（Motic DMB-1223，中國）。使用以上儀器對(duì)孢子、彈絲以及油體進(jìn)行觀察。①孢子和彈絲：首先，在解剖鏡下進(jìn)行植物孢子切片，利用生物數(shù)碼光學(xué)顯微鏡觀察孢子和彈絲的形狀、大小及顏色。其次，將干燥成熟的孢子和彈絲直接均勻的粘在金屬臺(tái)上的雙面膠上，固定后用離子濺射儀（E-1045，德國）噴金鍍膜，在掃描電鏡下觀察并拍照。②油體：將干標(biāo)本放入盛有溫水（約30 ℃）的培養(yǎng)皿中使植物體充分展開，在解剖鏡下對(duì)植物體進(jìn)行解剖，取出6～9片完整的葉片，利用Motic DMB-1223生物數(shù)碼顯微鏡進(jìn)行拍照。

2 觀察結(jié)果

2.1 6種裂葉苔科植物孢子和彈絲

2.1.1 傾立裂葉苔Lophozia ascendes（Warnst.）Schust.，Bryologist 55：180.1952.

孢子近球形，褐色，直徑10～13 μm，無萌發(fā)孔，近極面向內(nèi)凹，表面紋飾為疣狀突起，形狀不規(guī)則；彈絲雙螺旋狀，長度75～85 μm，寬度5～7 μm，兩端圓鈍，表面平滑（見圖1A）。

生境：新疆阿爾泰山福海縣，烏特布拉克，海拔1 675 m，腐木生。

地理分布：中國、日本、俄羅斯、歐洲和北美洲。

2.1.2 小裂葉苔Lophozia collaris（Nees）R. M.Schust.，Hepat.Anth.Nor.-Amer.2：392.1969.

孢子球形，褐色，直徑12～16 μm，無萌發(fā)孔，表面具瘤，近極面向內(nèi)凹，表面紋飾為棍棒狀突起，形狀較規(guī)則；彈絲雙螺旋狀，長度約80～95 μm，寬度約7～8 μm，兩端圓鈍，表面有很稀的顆粒（見圖1B）。

生境：新疆天山奇臺(tái)縣，大東溝，海拔1 560 m，腐木生。

地理分布：中國、歐洲和北美洲。

2.1.3 闊瓣裂葉苔Lophozia excisa（Dicks.）Du‐mort.，Recueil Observ.Jungerm.17.1835.

孢子球形，紅褐色，直徑12～16 μm，無萌發(fā)孔，近極面向內(nèi)凹，表面紋飾為刺狀突起，形狀不規(guī)則，大小不等；彈絲雙螺旋狀，長度75～90 μm，寬度6～8 μm，兩端圓鈍，表面有很稀的顆粒（見圖1C）。

圖1 6種裂葉苔科植物孢子和彈絲的掃描電鏡觀察A.傾立裂葉苔；B.小裂葉苔；C.闊瓣裂葉苔；D.高山裂葉苔；E.囊苞裂葉苔；F.多角胞三瓣苔；1.孢子遠(yuǎn)極面；2.孢子近極面；3.孢子紋飾；4.彈絲（憑證標(biāo)本：MS 28557、21104、33757、435、470、26325）Fig.1 Spores and elaters features of six species of Lophoziaceae by scanning electron microscope A.Lophozia ascendes；B.Lophozia collaris；C.Lophozia excisa；D.Lophozia sudetica；E.Lophozia ventricosa；F.Tritomaria exsectiformis；1.Distal face of spore；2.Proximal face of spore；3.Exine ornamentation of spore；4.Elater；（Voucher specimen：MS 28557，21104，33757，435，470，26325）

生境：新疆天山烏魯木齊，南山小渠子林場，海拔1 993 m，腐木生。

地理分布：世界各地。

2.1.4 高山裂葉苔Lophozia sudetica（Nees ex Huebener）Grolle，Trans. Brit. Bryol. Soc. 6：262.1971.

孢子橢圓形，褐色，直徑12～15 μm，無萌發(fā)孔，近極面向內(nèi)凹，表面紋飾為疣狀突起，形狀不規(guī)則；彈絲雙螺旋狀，長度90～110 μm，寬度6～8 μm，兩端圓鈍，表面平滑（見圖1D）。

生境：新疆天山烏魯木齊，南山小渠子林場，海拔2 505 m，腐木生。

地理分布：中國、日本、喜馬拉雅地區(qū)、冰島及格陵蘭島、歐洲、北美洲。

2.1.5 囊苞裂葉苔Lophozia ventricosa（Dicks.）Dumort.，Recueil Observ.Jungerm.17.1835.

孢子球形，黃褐色，直徑10～15 μm，無萌發(fā)孔，表面具細(xì)密疣，近極面向內(nèi)凹，表面紋飾為顆粒狀突起，形狀較規(guī)則；彈絲雙螺旋狀，長度80～95 μm，寬度6～8 μm，兩端圓鈍，表面平滑（見圖1E）。

生境：新疆天山烏魯木齊，南山小渠子林場，海拔2 300 m，腐木生。

地理分布：中國、日本、俄羅斯、歐洲及北美洲。

2.1.6 多角胞三瓣苔Tritomaria exsectiformis（Breidl.）Loeske，Hedwigia 49：43.1909.

孢子球形，紅褐色，直徑10～13 μm，無萌發(fā)孔，近極面向內(nèi)凹，表面紋飾為短棒狀突起，形狀不規(guī)則，大小不等；彈絲緊密雙螺旋狀，長度80～95 μm，寬度6～8 μm，兩端圓鈍，表面平滑（見圖1F）。

生境：新疆阿爾泰山福?？h，沙庫爾布拉克營林區(qū)，海拔1 950 m，土生。

地理分布：中國、歐洲及北美洲。

2.2 9種裂葉苔科植物油體的觀察結(jié)果

2.2.1 纖枝細(xì)裂瓣苔Barbilophozia attenuata（Mart.）Loeske，Verh.Bot.Ver.Brandenburg 49：37.1907.

每個(gè)細(xì)胞有4～11 個(gè)油體，球形或橢圓形，直徑4～7 μm（見圖2A）。

圖2 9種裂葉苔科植物油體的顯微照片A.纖枝細(xì)裂瓣苔；B.狹基細(xì)裂瓣苔；C.闊葉細(xì)裂瓣苔；D.傾立裂葉苔；E.小裂葉苔；F.闊瓣裂葉苔；G.三瓣苔；H.多角胞三瓣苔；I.美麗三瓣苔（憑證標(biāo)本：MS 33664、33703、33701、36083、33708、33757、35807、33099、33683）Fig.2 Photomicrographs of oil bodies from nine species of Lophoziaceae A.Barbilophozia attenuata；B.Barbilophozia hatcheri；C.Barbilophozia lycopodioides；D.Lophozia ascendes；E.Lophozia collaris；F.Lophozia excisa；G.Tritomaria exsecta；H.Tritomaria exsectiformis；I.Tritomaria scitula（Voucher specimen：MS 33664，33703，33701，36083，33708，33757，35807，33099，33683）

生境：新疆天山烏魯木齊，甘溝鄉(xiāng)菊花臺(tái)，海拔2 270 m，土生。

地理分布：中國、日本、俄羅斯、歐洲及北美洲。

2.2.2 狹基細(xì)裂瓣苔Barbilophozia hatcheri（A.Evans）Loeske，Verh. Bot. Ver. Brandenburg 49：37.1907.

每個(gè)細(xì)胞有4～8個(gè)油體，橢圓形，直徑4～6 μm（見圖2B）。

生境：新疆天山烏魯木齊，甘溝鄉(xiāng)菊花臺(tái)，海拔2 270 m，腐木生。

地理分布：中國、日本、俄羅斯、歐洲、格陵蘭島、南極及北極地區(qū)。

2.2.3 闊葉細(xì)裂瓣苔Barbilophozia lycopodioides（Wallr.）Loeske，Verh. Bot. Ver. Brandenburg 49：37.1907.

每個(gè)細(xì)胞有2～7 個(gè)油體，橢圓形，聚合粒狀，直徑4～6 μm（見圖2C）。

生境：新疆天山烏魯木齊，甘溝鄉(xiāng)菊花臺(tái)，海拔2 270 m，腐木生。

地理分布：中國、日本、俄羅斯、歐洲、格陵蘭島及北美洲。

2.2.4 傾立裂葉苔Lophozia ascendes（Warnst.）Schust.，Bryologist 55：180.1952.

每個(gè)細(xì)胞有6～14 個(gè)油體，球形或橢圓形，直徑4～8 μm（見圖2D）。

生境：新疆阿爾泰地區(qū)布爾津縣，和田納斯林場，海拔1 765 m，腐木生。

地理分布：中國、日本、俄羅斯、歐洲和北美洲。

2.2.5 小裂葉苔Lophozia collaris（Nees）R. M.Schust.，Hepat.Anth.Nor.-Amer.2：392.1969.

每個(gè)細(xì)胞有3～8個(gè)油體，橢圓形，直徑3～8 μm（見圖2E）。

生境：新疆天山烏魯木齊，甘溝鄉(xiāng)菊花臺(tái)，海拔2 270 m，腐木生。

地理分布：中國、歐洲和北美洲。

2.2.6 闊瓣裂葉苔Lophozia excisa（Dicks.）Du‐mort.，Recueil Observ.Jungerm.17.1835.

每個(gè)細(xì)胞有10～20 個(gè)油體，橢圓形，直徑4～8 μm（見圖2F）。

生境：新疆天山烏魯木齊，南山小渠子林場，海拔1 993 m，腐木生。

地理分布：分布于世界各地。

2.2.7 三 瓣 苔Tritomaria exsecta（Schmid.）Loeske，Hedwigia 49：13.1909.

每個(gè)細(xì)胞有3～8 個(gè)油體，球形或橢圓形，直徑約3～5 μm（見圖2G）。

生境：新疆西天山78 團(tuán)5 連，克什庫什臺(tái)沃依薩孜，海拔2 150 m，腐木生。

地理分布：中國、日本、喜馬拉雅地區(qū)，俄羅斯，歐洲及北美洲。

2.2.8 多角胞三瓣苔Tritomaria exsectiformis（Breidl.）Loeske，Hedwigia 49：43.1909.

每個(gè)細(xì)胞有5～13 個(gè)油體，球形或橢圓形，直徑3.0～4.5 μm（見圖2H）。

生境：新疆天山烏魯木齊，南山八一林場，海拔2 110 m，腐木生。

地理分布：中國、歐洲及北美洲。

2.2.9 美麗三瓣苔Tritomaria scitula（T.Taylor）Jorg.，Bergens Mus.Aarbok，Naturv.7：9.1921.

每個(gè)細(xì)胞有4～14 個(gè)油體，球形或卵形，直徑5～8 μm或5～10 μm（見圖2I）。

生境：新疆天山烏魯木齊，甘溝鄉(xiāng)菊花臺(tái)，海拔2 354 m，土生。

地理分布：中國、亞洲部分地區(qū)、歐洲、非洲、北美洲。

3 討論

3.1 孢子和彈絲的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

目前，各國學(xué)者對(duì)裂葉苔科的研究主要著重于經(jīng)典分類學(xué)的研究，而對(duì)其孢子的研究較罕見，關(guān)于它們?cè)谛螒B(tài)上的演化趨勢(shì)尚未有系統(tǒng)的討論。隨著研究水平的提高，孢子結(jié)構(gòu)的分析得到了許多學(xué)者的認(rèn)可。本研究利用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡對(duì)6 種裂葉苔科植物的孢子和彈絲進(jìn)行了觀察及拍照。結(jié)果顯示，裂葉苔科6種植物孢子的顏色可分以下3 類：褐色、紅褐色以及黃褐色。它們的形狀則包含：球形、近球形、橢圓形三類：（1）球形的種類有小裂葉苔、闊瓣裂葉苔、囊苞裂葉苔和多角胞三瓣苔；（2）近球形的種類有傾立裂葉苔；（3）橢圓形的種類有高山裂葉苔。從孢子的大小結(jié)構(gòu)而言，6 種裂葉苔科植物孢子大小為10～16 μm，屬于小型孢子（MI，10～25 μm），這跟吳彥君等［21］觀察的刺葉裂葉苔（Lophozia setosa）和三瓣苔（Tritomaria exsecta）的孢子大小基本一致。苔蘚植物孢子的萌發(fā)孔可分為無萌發(fā)孔、近極薄壁區(qū)、三裂縫、單裂縫4 種類型［16］，上述6 種孢子均屬于無萌發(fā)孔類型。近極面均向內(nèi)凹。它們的表面紋飾含5類：（1）疣狀突起，形狀不規(guī)則。傾立裂葉苔和高山裂葉苔；（2）棍棒狀突起，形狀較規(guī)則。小裂葉苔；（3）刺狀突起，形狀不規(guī)則：闊瓣裂葉苔；（4）顆粒狀突起，形狀規(guī)則。囊苞裂葉苔；（5）短棒狀突起，形狀不規(guī)則。多角胞三瓣苔。這6種裂葉苔科植物在形狀、大小和近極面等方面具有相似性，但表面紋飾有差異，顯示了不同種之間的遺傳相似性與遺傳分化［22］。由此可見，紋飾是孢子的重要特征之一，在苔蘚植物分類和演化方面具有重要的研究價(jià)值［23］，苔蘚植物孢子中苔類的紋飾和結(jié)構(gòu)明顯較蘚類復(fù)雜［16］，這也是區(qū)分苔類與蘚類的依據(jù)之一。

彈絲與孢子混生，他們易于拉長和彎曲，有助于孢子的擴(kuò)散，屬于不育細(xì)胞［24］。以上6 種裂葉苔科彈絲均為緊密雙螺旋狀，長度在75～110 μm，寬度在5～8 μm，兩端圓鈍，表面有平滑和有很稀的顆粒兩種。2008 年吳彥君等［21］報(bào)道過裂葉苔科6 屬、8 個(gè)種的孢子形態(tài)及紋飾，將其形態(tài)描述為近球形，無萌發(fā)孔，大小分為細(xì)小孢子和小型孢子兩類，紋飾分為疣狀（乳頭狀）、條紋狀（蠕蟲狀）、皺塊狀3 種類型。但與本文中所提到的種屬于同科不同屬，因此在紋飾及大小方面存在差異。同年，他們還報(bào)道了8 種耳葉苔屬的孢子形態(tài)及壁層結(jié)構(gòu)，觀察得出孢子為近球形或近多角形，無萌發(fā)孔，屬于中型孢子，表面紋飾為密集型疣狀（顆粒狀）［25］。這跟裂葉苔科植物的孢子形態(tài)可明顯區(qū)分，顯示了不同種之間的遺傳分化。

Schüster 1969 年對(duì)裂葉苔科下的每一個(gè)種進(jìn)行了觀察并詳細(xì)描述了形態(tài)特征，其中對(duì)孢子大小、顏色及彈絲直徑等也有描述，但僅限于光學(xué)顯微鏡［6］。本研究的6 種裂葉苔科植物的孢子和彈絲在SEM 下的形態(tài)觀察為首次報(bào)道，其大小、顏色和形狀等跟Schuster 在光學(xué)顯微鏡下觀察所描述的基本一致，但對(duì)萌發(fā)孔類型及表面紋飾形狀為首次描述。孢子為無性生殖細(xì)胞，形態(tài)上具有多樣性，遺傳上具有穩(wěn)定性，孢子紋飾也不易受環(huán)境和孢子膨脹程度的影響，其形態(tài)較穩(wěn)定［16］，在屬下水平上可以作為分類的特征之一，因此對(duì)孢子形態(tài)進(jìn)行研究，可為該科植物的分類提供更有利的證據(jù)。

3.2 油體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

油體是苔類植物細(xì)胞中特有的細(xì)胞器，鑒定苔類植物的重要依據(jù)，根據(jù)觀察結(jié)果得出，9 種裂葉苔科植物的油體均屬于聚合型，形狀可分為3種：（1）球形或橢圓形。纖枝細(xì)裂瓣苔、傾立裂葉苔、三瓣苔、多角胞三瓣苔；（2）橢圓形。狹基細(xì)裂瓣苔、闊葉細(xì)裂瓣苔、小裂葉苔、闊瓣裂葉苔；（3）球形或卵形。美麗三瓣苔。油體直徑在3～10 μm，根據(jù)細(xì)胞的大小每個(gè)細(xì)胞中的油體數(shù)目也不同。目前已有許多苔類的油體被報(bào)道，如Stew?art［26］曾 在 研 究 新 西 蘭 葉 狀 體 苔 類 時(shí) 描 述 了17 科中67 種苔類的油體并提供了墨線圖，Zhu 等［20］在研究中國的苔類時(shí)描述了10科、28屬和168種，但都沒有本文中所提到的9 種裂葉苔科植物油體的描述。孫軍和曹同［1］2008 年在《中國苔蘚志》（第10 卷）中對(duì)國內(nèi)裂葉苔科植物46 個(gè)種的形態(tài)特征做了較詳細(xì)的描述，本文提到的8 種（除美麗三瓣苔）裂葉苔科植物的油體形狀和大小跟孫軍和曹同描述的基本一致，但每個(gè)細(xì)胞中的油體數(shù)量有微小的區(qū)別，這跟植物生長的環(huán)境有密切的聯(lián)系；美麗三瓣苔的油體大小和形狀也跟Schuster［6］1969年的描述基本一致。裂葉苔科是屬和種數(shù)較多的科之一，而且種間形態(tài)區(qū)別特征較少，油體作為苔類植物特有的細(xì)胞器，在種間分類中有很大的作用，因此對(duì)油體形狀做研究很有必要。本文提到的9種裂葉苔科植物均采自新疆，形態(tài)特征跟其他地區(qū)的裂葉苔科植物略有區(qū)別，通過對(duì)油體進(jìn)行觀察，可以更確定新疆產(chǎn)裂葉苔科植物的形態(tài)特征，但它的功能尚未確定。He 等［17］的研究中提到油體可能具有保護(hù)低溫、過度光照、紫外線輻射和干燥等功能，朱瑞良等［27］的研究還表明油體的形態(tài)結(jié)構(gòu)多樣性與苔類植物抗菌活性的強(qiáng)弱沒有直接的關(guān)聯(lián)?？偟膩碚f，目前對(duì)油體的起源和發(fā)育了解甚少，其功能也缺乏可靠的研究成果，還需進(jìn)一步研究。

裂葉苔科種類豐富，部分種間形態(tài)區(qū)別較少，在實(shí)際工作中常見的是植物體的配子體，而孢子體很少見，僅靠配子體的形態(tài)特征進(jìn)行分類，具有一定的難度。孢子是形態(tài)分類的重要依據(jù)，因此對(duì)孢子進(jìn)行詳細(xì)的研究，不僅能完善該科植物的形態(tài)特征，還能為其分類提供可靠的資料。

油體是苔類植物區(qū)別于其他陸生植物最主要的特征之一，雖然它普遍存在于苔類葉片，但變干或遇到強(qiáng)光，就會(huì)容易發(fā)生解體，因此后續(xù)研究需要繼續(xù)采集新鮮標(biāo)本，及時(shí)觀察并完善其形態(tài)特征。