植物孢粉的研究方法在司法鉴定中的应用

朱红慧

（南京森林警察学院，江苏南京　210023）

植物孢粉的研究方法在司法鉴定中的应用

朱红慧

（南京森林警察学院，江苏南京210023）

植物孢粉，是指植物的孢子和花粉，属于“孢粉学”的研究范畴。植物孢粉在自然界分布很广，密切地伴随着人类的各种活动，容易与多种诉讼活动发生联系而成为证据。在实际案件中，植物孢粉的利用率很低，反映人们对植物孢粉研究成果及其作用认识不够，缺乏对司法孢粉检验技术的相关研究。为此，对植物孢粉的形态检验方法、孢子花粉壁的构造和纹饰检验方法、地层中植物孢粉的提取方法进行了分析；对植物孢粉的研究方法在司法鉴定中的应用价值进行探讨，以期为司法孢粉检验技术的建立提供参考。

孢子；花粉；司法鉴定；应用

植物孢粉是指植物孢子和花粉的简称。孢子是隐花植物的配子体，花粉是显花植物的配子体。每种植物都能产生大量的孢子花粉，受遗传基因的支配，孢粉在成熟后有的自身散布并撒落于周围的土壤中，有的借助风向远处飘散，有的凭借自身气囊飘浮在空气中形成“花粉雨”，另外昆虫、动物等也会成为孢粉散布的媒介。因此孢粉与相对应的植物相比在自然界分布的范围更加广泛、分布的密度更大、与人接触的机会更多，同时也容易存在于各类案件的现场中成为“潜伏”的物证。但是在公安实际工作中，植物孢粉作为物证的提取和检验鉴定率非常低，这反映人们对植物孢粉的研究成果及其作用认识不够，缺乏对相关技术成果的迁移性研究，为了提高孢粉的利用率，充分发挥植物孢粉的证据价值，对植物孢粉的研究方法及其司法鉴定应用价值进行了探讨，以期为司法孢粉检验技术的建立提供参考[1]。

一、植物孢粉研究方法分析

植物孢粉属于《孢粉学》的研究范畴，《孢粉学》是对现代植物的孢子花粉和地层中有壁微体化石的形态进行研究的学科。除植物界进行孢粉的形态研究外，地质、农林园艺、医疗、环境等领域也从各自需要的角度对植物孢粉进行研究,取得了众多的研究成果。在众多领域的成果中，《孢粉学》对孢粉形态和提取方法的研究以及《植物学》对孢粉发育期鉴定的研究成果对司法孢粉的研究有较高的借鉴和参考价值[2]。

（一）植物孢粉的形态检验方法

用肉眼无法觉察的植物孢粉在显微镜下则呈现出独特的形态结构和丰富的外壁纹饰，孢粉的这些现象是“孢粉学”研究的主要内容。在“孢粉学”领域，是以植物孢粉的形态特征、孢粉壁构造和外壁纹饰等要素作为鉴定孢子花粉植物属种的主要依据。这种通过多种要素判别植物属种的方法可以为鉴别案件现场的嫌疑植物孢粉提供借鉴。

1.植物孢粉形态特征检验内容

鉴定植物孢粉的第一步是要鉴别其形态特征。在生物显微镜或扫描电子显微镜下，可以观察到各类植物产生的孢子花粉，其外形有的为球形、有的为橄榄形、有的为星形或扁圆形等，这些形态和构造特征，是检验植物孢粉属种的重要内容。在“孢粉学”中，植物孢粉的形态特征是通过植物孢粉的极性、对称性、形状、大小、萌发器官等诸多方面综合表征的。

（1）植物孢粉的极性

孢粉的极性，是为了对孢粉研究表述的方便人为设定的概念。根据孢粉形态特征的共性设定了“近极点”、“远极点”、“极轴”、“赤道轴”、“赤道面”、“近极面”和“远极面”作为观察测量孢粉的点、线、面。近极点：是指孢子花粉四分体（孢粉母细胞的核，经过减数分裂，形成四个核，围绕各个核形成垂直的间壁，分裂成为四分体）的中心点。远极点：是指近极点和每一个孢子花粉的中心点之间的连线延长到外面的交点。极轴：是近极点和远极点之间的连线。赤道轴：是通过每一个孢子花粉的中心而垂直于极轴的线。赤道面：是指赤道轴所在的平面。近极面：指靠近“近极”的面。“远极面”指靠近“远极”的面。“极性”概念的设定为孢粉形态特征的表征确定了尺度和标准。

（2）植物孢粉的对称性、形状、大小

对称性：在扫描电子显微镜下各种植物孢子花粉呈现多种不同的立体几何形态，这一现象表明植物孢粉具有对称性。孢粉的众多形态决定对称性有多种类型，对称性的类型由其在四分体中的排列方式决定，左右对称型一般排列于同一平面，辐射对称多排列于不同平面，呈球形的则归结为完全对称。

形状：植物孢粉的形状是通过“极轴”和“赤道轴”（P/E）的比例关系来表示的。根据“极轴”和“赤道轴”的比例关系，可将孢子花粉的形状分为：扁球形（7：8－4：8）、超扁球形（＜4：8）、近球形（8：7－7：8）、长球形（8：4－8：7）、超长球形（＞8：4）几个等级，用于对植物孢粉形状的表述。

大小：不同属种植物孢粉的大小有差异，孢粉学用“大”“很大”、“极大”、“小”、“很小”、“中等”将孢粉大小设定成多个等级。例如,桦属的植物直径在10－25微米，在孢粉学中归于“小”的范围。蕨类植物的孢子直径大于200微米属于“极大”。这些等级和差异是进行植物属种初步检验的重要依据。

（3）植物孢粉的萌发器官

萌发器官是孢子花粉的重要形态特征之一。例如，萌发孔就是花粉的萌发器官。萌发孔一般呈开口状，位于花粉外壁的薄壁区域。这种开口状的孔，其长轴一般为短轴的2倍或更小（长轴与短轴比大于2为“沟”，小于2的为“孔”）。花粉内壁在花粉萌发时,从萌发孔向外突出形成花粉管。萌发孔的数目、大小、形状和结构随植物种类而不同，如射线裂缝是蕨类植物孢子上的萌发器官，单沟和环沟则是裸子植物花粉上的萌发孔，孔沟是被子植物花粉上的萌发孔[3]。实际案件中遇有孢粉形态检验，可将上述三个方面特征综合起来，就可以初步勾勒出植物孢粉的形态特征。例如：用上述的方法对金花茶花粉部分显微形态进行表述：“金花茶花粉粒为长球形，赤道面观察为长椭圆形，极面观为三裂圆形，极轴长度约为48.4微米（44.3-50微米），赤道轴长,29微米……”。[4]

2.孢子花粉壁的构造、纹饰检验内容

鉴定植物孢粉形态的第二步是要对孢子花粉壁的构造、纹饰分别进行检验。孢子花粉壁的构造、纹饰是植物孢粉的形态检验的重要组成部分，它与植物孢粉形态特征一起组合成植物孢粉的“孢粉指纹”，用以将不同属种的植物孢粉区分开来。孢子花粉壁的构造包括孢粉壁的层次、孢粉壁的结构、孢粉壁的雕纹。

（1）孢粉壁的层次

通过生物显微镜可以看到孢粉壁的分层情况。孢粉壁由内壁、外壁和周壁组成。内壁：是靠近孢粉壁最里面的一层，容易受酸碱的破坏而使孢粉失去活性。外壁：是孢粉壁的层次结构中比较复杂的一层，外壁能经受酸碱的作用保持形态不发生变化。通过生物显微镜可以很清楚的看到组成孢粉外壁的两个小层次，位于里面的一层称为外壁内层，该层没有雕纹，因此称为非雕纹层；在外面的称外壁外层，因为其表面有“花纹”又称雕纹层；在显微镜下仔细观察外壁外层还可以再细分出“柱状层”和“复盖层”两层，“柱状层”是里面的一层，“复盖层”是外面的一层。上述孢粉壁层次不同的组合，是区分不同类型植物的标志，例如，外壁内层、柱状层和复盖层三层结构组合是大多数被子植物花粉壁特征构造。所以，通过外壁可以将被子植物花粉与其它植物区分开来。周壁：与外壁相比层次则较为简单，只是一层薄膜状物质复盖在外壁的上面，在花粉的外壁上一般没有周壁，而只有个别类型的孢子上才有，所以周壁是鉴定某些孢子的特征之一。

（2）外壁的结构

外壁的结构：主要是指组成外壁物质排列的形式。不同类型的植物孢粉其物质组成的外壁层次排列方式各不相同，其中最基本的有四种类型：即复盖层、半复盖层、无复盖层和无结构层。复盖层：又细分成“复盖层-穿孔和“复盖层-无穿孔”两类”。前者的外壁结构，在复盖层上分布着孔径小于花粉壁厚度的孔，在表面的反映为穴状纹饰；后者则包括复盖层和柱状层，而且复盖层没有穿孔构造，反映在表面为均匀颗粒状的纹饰。半复盖层：指位于复盖层上的穿孔直径比花粉壁的厚度大，外表面的纹饰呈大网状。无复盖层：是指花粉外壁上缺少复盖层，外壁表面只有棒、刺状纹饰。无结构层：是指组成外壁物质分子排列一致，没有复盖层，如蕨类植物的孢子和裸子植物花粉的外壁就属于这一类。通过对孢粉壁结构的显微观察，可以初步确定被检孢粉属于被子植物还是蕨类植物或裸子植物。

（3）外壁纹饰

孢子花粉的外部纹饰是指在显微镜下看到的孢粉外壁上各类花纹，是进一步细分孢粉属种的重要特征之一。从孢粉外壁纹饰的形成分析，纹饰包括两类：由突起变化所形成的纹饰称之为“雕纹”，“雕纹”一般位于复盖层；由外壁外层分子的排列方式不同而形成的各种纹饰称“肌理”，“肌理”通常位于外壁外层表面。在显微镜下，突出于花粉粒轮廓线之外是“雕纹”，轮廓线反映并不明显是“肌理”。两类纹饰最常见的有九种类型：①穴状纹饰：表面布满圆形的凹坑，伴有大波浪线形的轮廓线。②网状纹饰：表面由突起的脊条相连结，构成多边形或不规则的网脊和网眼，伴有棒状轮廓线。③棒状纹饰：表面分布棒状突起物，棒有上下等粗也有末端膨大的。④刺状纹饰：表面分布有具尖端的圆锥状突起物，在轮廓线上呈现明显的刺状。⑤条纹状纹饰：表面呈相互平行的条带状突起，伴有细波浪形轮廓线。⑥脑纹状纹饰：表面短条纹呈脑纹状的弯曲，伴有低平的波浪形轮廓线。⑦疣状纹饰：表面呈不规则或规则的块状突起，伴有不均匀的波浪形轮廓线，通常疣的宽度大于高度，顶部扁平。⑧瘤状纹饰：指在孢粉表面分布着许多个半圆形的突起，通常宽度大于高度，有大波浪形的轮廓线，外表面呈瘤状。⑨颗粒状纹饰：在外表面分布着颗粒突起或颗粒状的图案。对于案件现场嫌疑孢粉的检验应分别从孢粉形态特征、孢子花粉壁的构造、纹饰几个方面进行观察，得出初步结论后，再通过检索“孢粉图鉴”确定植物属种，为分析案件性质，推断物证来源提供依据[5]。

（二）地层中植物孢粉的提取方法

地层中植物孢粉的提取，就是将存在于沉积物中的孢粉提取出来，又不破坏孢粉本身的形态和结构，对地层中植物孢粉的提取，最有借鉴价值的是探寻分离混合于地层泥土中的孢粉化石的方法。虽然其研究的对象为古代孢粉，其原理同样适用于混合在泥土中的现代孢粉分离提取方法的研究。

1.地层中植物孢粉的提取方法

由于孢粉的外壁成份是由一种叫孢粉素的高分子有机化合物组成，孢粉素具有一定的耐酸碱等特性，使孢粉的性质稳定，此特性为研究地层中植物孢粉的提取方法奠定了基础。

土壤中所含的主要物质一般为：硅质、碳酸盐类、有机质等成分，例如黄土的主要化学成分为二氧化硅、三氧化二铝和氧化钙等。基于土壤本身的这些性质，可以选用氢氟酸去除包裹于孢粉表面的硅质，用盐酸除去碳酸盐类，使用弱碱去除表面的有机质，使孢粉从杂质中分离出来。另外，孢粉与土壤物质比重的差异也是一条分离孢粉的思路。孢粉的比重一般小于盐类，所以使用重液可以提取孢粉富集物，使孢粉分离出来。孢粉与混合物的体积差异是孢粉分离方法的第三条思路，可以利用不同孔径的筛网将孢粉与杂质隔离开来。基于上述的认识，笔者认为对司法孢粉有重要参考价值的主要有氢氟酸筛选法、重液浮选法和无酸碱重液浮选法。

重液浮选法：取—定量的样品，在处理之前加入指示性孢子粉。继续加入稀盐酸，搅拌后加水洗至中性，用碱溶液水浴热处理，除去样品中的有机质。再加入稀盐酸处理，水洗后，采用比重液进行浮选，加水使花粉沉淀，收集浮选出的孢粉富集物，对多余的孢粉富集物再使用乙酸醋解法处理。离心样品后加入甘油，制片鉴定[6]。

氢氟酸筛选法：在处理样品之前加入指示性花粉。加少许稀盐酸，检测样品是否含碳酸盐，继续加稀盐酸直至与样品中碳酸盐充分反应，然后将样品中盐酸吸出。加入蒸馏水搅拌使悬浮物沉淀，将溶液吸出。进行氢氟酸的处理，使溶于盐酸的物质与氢氟酸反应，达到与孢粉分离的目的。将充分反应并沉淀好的样品溶液倒入碳酸钠溶液中，中和后排掉，用蒸馏水洗至中性。再加入盐酸，与样品中的氟化物一起煮，醋酸酐处理去除纤维素，净化孢粉。样品过筛，去掉杂质，制样鉴定。

无酸碱重液浮选法：取一定量的样品，加入指示性孢子粉，加蒸馏水浸泡，煮沸直至样品分散，低转速离心样品。用重液浮选，对浮选出的孢粉富集物进行收集，将样品中富含的纤维素用乙酸醋解法去除，水洗样品至中性，富集剩余物，加甘油鉴定[7]。

（三）植物孢粉发育期的鉴定方法

植物孢粉发育期的鉴定,是指对孢粉在不同发育阶段的形态特征进行鉴别。在植物界，孢粉被用来进行植物的育种。育种过程中，孢粉发育期的鉴定是重要环节，因此，正确选择适宜发育时期的花粉，关系到育种的成败。植物孢粉的发育期是与时间相关联的，特定属种植物的孢粉发育时段是有一定规律可寻的，这种规律正是侦查破案所必须的。

花粉发育时期主要根据花粉细胞核的数目、位置和花粉形态特征来判断。具体是采用显微镜下制片观察方法，最常采用的是醋酸洋红和碘一腆化钾染色法，将花粉粒放在载玻片上,滴一滴醋酸洋红,盖上盖玻片,再置于显微镜下观察。

1.通过花粉细胞核的数目、位置判断孢粉发育期

跟踪观察花粉发育过程可以掌握孢粉发育规律。在显微镜下可以了解到，处于发育最早期的花粉为小抱子囊，它们聚集组成花药，小抱子囊被称为花粉的母细胞（小抱子母细胞）。小抱子母细胞经过减数分裂后形成四个单倍体细胞，这四个单倍体细胞开始四个连在一起，观察到的现象称为“小抱子四分体”时期。随着细胞的生长四个单倍体细胞彼此分离，形成四个具有单细胞核的花粉粒，此时细胞体积较小，细胞质浓厚，细胞核在细胞中央的位置，为“单核居中期”。因细胞的继续生长，体积不断增大，细胞质中出现液胞并不断增大，这些增大了的液胞将细胞核由原来居中的位置推向边缘，这时期称之为单核靠边期，显微镜观察到细胞核偏离了中心位置。这一时期也是细胞有丝分裂即将开始的时期，花粉经过有丝分裂后会形成一个生殖细胞和一个营养细胞，这时称为“双核期”(或双细胞花粉粒）,花粉发育到二核时期,便可成为成熟花粉粒散发传粉了[8]。

2.通过花粉形态特征判断孢粉发育期

在花、花药和花粉都比较小的形态下，花粉发育为四分体末期和单核初期，这时花粉与花药结合牢固，花粉不容易从花药中分离开来；当花、花药和花粉变得较大时，表征花粉发育至单核中期和单核靠边期，此时花粉与花药结合比较松散，花粉容易与花药相分离并开始散落甚至有些类型的孢粉开始解体。在公安实践中，若从嫌疑人的身体或与案件有关的物品上寻找到四分体末期和单核初期的花粉粒，这种花粉具有很高的证据价值。若从嫌疑人或嫌疑物上提取到的是单核中期和单核靠边期花粉，花粉证据价值的高低则要从花粉植物的属种和花粉量来确定[9]。

二、孢粉研究方法在司法鉴定中的应用价值

《孢粉学》关于植物孢粉检验的方法为提取、检验、鉴定案件现场的嫌疑孢粉种提供了方法借鉴。许多案件中都存在孢粉物证，如在作案现场、嫌疑人、被害人、遗留物和作案工具上往往可以发现孢粉，这些微小的孢粉具有不易被作案人发现和销毁的特点。通过借鉴植物孢粉检验的方法对这些物证进行检验鉴定，可以确定植物孢粉的名称和它的地理分布、生长季节等，为侦查破案提供有用信息。

（一）为缩小侦查范围、确定作案地点、查找犯罪嫌疑人提供证据

不同植物生长和分布的规律各不相同（如桉树只适合在热带地区生长，到了寒冷的地区则不容易生存，樟子松是北方低温地区的树种到了热带地区也很难适应），这也就决定了孢粉分布的规律也不尽相同。在案发地点、嫌疑人、嫌疑物等处分别提取到植物孢粉，经过对它们分别检验，明确植物属种后，通过比较检验结论，可对作案地点作出肯定或否定的结论。在刑事案件中，被害人、作案工具、犯罪嫌疑人之间可能发生植物孢粉的物质交换，如现场植物花粉孢子可粘附于嫌疑人或被害人的身上，通过检验能查明在嫌疑人处收集到的植物孢粉与现场的孢粉是否一致，不同植物产生的成熟孢粉散布的距离各不相同。水栖被子植物完全生活在水中，并在水中释放孢粉；自体授粉的植物花粉很少散布到空气中[10]，通过这些类型的植物孢粉有其独特的形态特征，能充分证明携带孢粉的嫌疑人、嫌疑物与这些植物有过亲密接触，从而确定与案件的关系。通过对孢粉发育期鉴定方法的分析得之，任何种类植物孢粉，在四倍体期至单细胞居中期的发育阶段，孢粉都是处于被包裹状态的，处于这个发育时间段的嫌疑孢粉具有很高的证据价值，能够证明孢粉携带者曾经与孢粉母体有过“摩擦接触”。

（二）为泥土、灰尘中嫌疑孢粉的分离提取提供参考

花粉成熟后大部分落到泥土表面，发生于野外的案件，土表的孢粉经鞋底、车轮碾压与泥土、灰尘混合后被转移。经历过这种遭遇的植物孢粉与直接粘附于人身体或其它客体表面的孢粉不同，其外表被泥土、灰尘或其它杂质包裹，在显微镜下很难直接观察到它们的本来面目，加上孢粉微小，其直径一般都小于杂质，所以必须分离表面杂质后才能进行观察检验。

可以采用《孢粉学》中关于地层孢粉提取方法的思路，对附着于孢粉表面的杂质、泥土、灰尘进行成分分析，根据分析得出的成分性质选择适当的分离方法。如果表面为易溶解于水的物质可使用无酸碱的物理筛选方法，若表面为难溶的物质可利用孢粉耐酸碱腐蚀的条件，选择化学性质相对应的试剂进行化学筛选，使孢粉表清洁，达到形态检验的要求。

（三）为分析案发时间提供依据

植物的生长发育有一定的“规律性”，植物学中称之为“物候期”，“物候期”表征着植物的开花、自然传播花粉的特定期间。如果通过检验确定嫌疑人携带的是成熟植物孢粉，植物这种特定“规律性”可以指示涉嫌孢粉产生的时间段，从而推定作案的时段；如果检验出是属于未成熟的植物孢粉，由于孢粉会因脱离母体而终止发育生长而固定发育特定时段的形态，因此可通过确定植物孢粉所处的发育阶段揭示案发时间。

三、结语

通过对孢粉形态检验方法及在司法鉴定中的应用价值研究分析发现，植物孢粉具有稳定性、隐蔽性和吸附性，具备了作为物证的基本条件；另外孢粉所具有较稳定的遗传性符合对孢粉物证进行属种同一认定的条件。通过孢粉形态检验确定植物属性的方法在孢粉学和植物学领域已经发展得相当成熟，随着孢粉研究和仪器设备发展的不断进步，这方面的工作将会变得越来越方便。给司法孢粉物证检验鉴定方法的研究奠定了基础。

由于传统的侦查手段已经被人们所熟悉，在案件现场越来越难提取到传统物证，这是司法鉴定范围内所面临的问题。植物孢粉作为微量物证的一种，由于其极其微小（直径在200微米以下）肉眼很难看见，作案人很容易从现场带走或留下孢粉。因此，加强对孢学专业知识的了解与学习，开展司法孢粉物证鉴定方法的研究，将孢粉学、植物学相关知识与刑事技术的基本原理相融合，研究分析植物孢粉的司法检验方法，对于提高孢粉物证的利用率显得很有必要。

[1]赵永峰，杨瑞琴.孢粉在刑事侦察中的运用[J].中国人民公安大学学报（自然科学版）,2008，（1）:10-13.

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[4]薛晓明，周用武等.四种山茶属植物花粉形态的扫描电子显微观察[J].贵州农业科学,2012，（5）:25-28.

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TheApplicationofPlant Pollen Research Method in JudicialExamination

ZHUHong-hui
(Nanjing Forest Police College,Nanjing,210023,Jiangsu)

Plant pollen normally includes both spores and pollen.As part of Palynology,plant pollen is widely distributed in our nature and closely associated with all human activities.So we can easily link and utilize it with all types of litigation activities as valuable evidences.However,the utilization of plant pollen is extremely low in the actual case.Lack of awareness and insufficient study or research on plant pollen has resulted in low attention in its use.In this article,we analyze the test method of plant pollen’s form,the structure and ornamentation of pollen wall inspection,the extraction of plant pollen in the stratum.Meanwhile, we also discuss the importance of plant pollen research method in judicial examination,expecting to provide references for the establishment of judicial identification from plant pollen inspection.

plant spores;pollen;judicial examination;application

D918.9

A

2095-1140（2014）06-0089-06

2014-10-15

江苏省教育厅资助项目（2013JSJG201）

朱红慧（1961-），女，江苏射阳人，南京森林警察学院实验师，主要从事痕迹检验研究。

（责任编辑：左小绚）