睡莲5个亚属花、叶、块茎和基因组大小比较

余翠薇，陈煜初，余东北，何圣米

(1.浙江大学 农业与生物技术学院，浙江 杭州 310058； 2.浙江人文园林有限公司，浙江 杭州 310012；3.浙江省农业科学院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021)

睡莲5个亚属花、叶、块茎和基因组大小比较

余翠薇1，陈煜初2，余东北2，何圣米3

(1.浙江大学 农业与生物技术学院，浙江 杭州 310058； 2.浙江人文园林有限公司，浙江 杭州 310012；3.浙江省农业科学院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021)

比较睡莲属各亚属之间花、叶、块茎和基因组大小，探讨各特征的异同，可为睡莲研究提供参考依据。通过观察睡莲属各亚属花、叶、块茎外部形态特征指标，用流式细胞仪法比较基因组大小。结果表明，睡莲属各亚属之间叶与花外部特征差异明显，块茎分株方式不同，5个亚属的5个原种之间基因组大小差异显著。研究结果可以为睡莲属植物分类鉴别和繁殖方式提供参考。

睡莲； 花； 叶； 块茎； 基因组； 流式细胞仪

睡莲属是多年生水生草本植物，共有5个亚属，分别为广热带睡莲亚属(Brachyceras)、澳大利亚睡莲亚属(Anecphya)、广温带睡莲亚属(Nymphaea)、新热带睡莲亚属(Hydrocallis)和古热带睡莲亚属(Lotus)。区分这5个亚属一直都是睡莲研究者首先需要解决的问题，目前系统的研究还未见报道。本文从5个亚属的花、叶、块茎和基因组大小4个方面来分析，希望可以为睡莲研究提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

睡莲5个亚属的花、叶于2016年9月采集观察，块茎于2017年2月采集观察，材料均采自浙江人文园林有限公司睡莲基地。

1.2 方法

1.2.1 花的形态特征

肉眼观察5个亚属的花色、萼片颜色、花柄是否有毛、花柄是否伸出水面、雄蕊附属物、雌蕊、花是否能胎生。用刀把子房横切后，观察心皮合生还是离生。

1.2.2 叶的形态特征

肉眼观察5个亚属的叶色、叶缘、叶脉、叶弯缺部分、叶表面是否有毛、叶片是否胎生。

1.2.3 块茎形态特征和分株方式

采集5个亚属的原种和品种的块茎，用肉眼观察块茎的形态特征和分株方式。采集的5个亚属的原种和品种分别为广热带睡莲亚属品种N.Terri Dunn；澳大利亚睡莲亚属原种N.gigantea；广温带睡莲亚属品种N. Gold Medal，品种N. Hermine，原种N.mexicana，原种N.odorata，原种N.tetragonaGeorgi；新热带睡莲亚属原种N.prolifera；古热带睡莲亚属原种N.lotus。

1.2.4 基因组大小

用流式细胞仪BD Accuri C6 Flow Cytometer检测基因组大小。实验样品是5个亚属的原种，并用拟南芥作为对照，广热带睡莲亚属N.colorata，澳大利亚睡莲亚属N.gigantea，广温带睡莲亚属N.candida，新热带睡莲亚属N.prolifera，古热带睡莲亚属N.lotus。采集5个亚属原种的嫩叶指甲盖大小，置于培养皿中，滴入1 mL裂解液，用刀片将叶片在裂解液中捣碎，用40 μm细胞筛网过滤后，获得睡莲细胞悬液，加入碘化乙锭染色，用流式细胞仪测量各个亚属睡莲的2C值，并用SPSS分析数据。

2 结果与分析

2.1 睡莲属不同亚属花的形态特征

2.1.1 睡莲胎座

从图1可以看出，睡莲是多室复子房，胚珠着生于隔膜的各面，是一种古老的胎座类型——片状胎座。

图1 睡莲的胎座

2.1.2 睡莲属不同亚属花形态特征

由表1和图2～5可知，5个亚属的花区别较明显。花瓣颜色：广热带睡莲亚属的花色最丰富，有些种类花瓣上有条纹和洒金；澳大利亚睡莲亚属花色也丰富，但是没有条纹和洒金类型；广温带睡莲亚属有红、白、黄三色；古热带睡莲亚属有白、红两色；新热带睡莲亚属只有白色。萼片：5个亚属中，只有广热带睡莲亚属的萼片有斑点。花柄：广温带睡莲亚属和古热带睡莲亚属花柄上有毛；广热带睡莲亚属、澳大利亚睡莲亚属和古热带睡莲亚属花柄伸出水面。雄蕊附属物：只有广热带睡莲亚属有雄蕊附属物。雌蕊附属物：新热带睡莲亚属较长，广热带和广温带睡莲亚属较短，古热带睡莲亚属中长，而澳洲睡莲亚属则没有。心皮：广热带睡莲亚属和澳大利亚睡莲亚属心皮是离生的，其他是合生的。胎生现象：广温带睡莲亚属个别品种偶尔有花胎生现象，而新热带睡莲亚属的原种N.prolifera在生长期，每朵花都可进行无性繁殖。

表1 睡莲属不同亚属花形态特征

图2 5个亚属花的比较

图3 5个亚属雄蕊的比较

图4 5个亚属雌蕊的比较

图5 新热带睡莲亚属N.prolifera花胎生

2.2 睡莲属不同亚属叶的形态特征

由表2和图6、图7可知，睡莲属5个亚属之间叶的形态特征也有很大区别。叶色：澳大利亚睡莲亚属都为绿色，广热带睡莲亚属除有绿色外，有些品种叶片上有各种类型的斑点和斑块，而其他3个亚属的叶片既有红色也有绿色。叶缘：广温带睡莲亚属和新热带睡莲亚属叶缘为全缘，其他3个亚属叶缘为锯齿状。叶脉：只有古热带睡莲亚属的叶脉向外突出非常清晰。胎生现象：只有广热带睡莲亚属部分品种叶脐能无性繁殖。叶柄：广温带睡莲亚属和古热带睡莲亚属的叶柄有毛。

表2 睡莲属不同亚属叶的形态特征

图6 5个亚属叶的比较

图7 广热带睡莲亚属叶胎生

2.3 睡莲属不同亚属块茎的形态特征

从图8～10可知，广热带睡莲亚属、澳大利亚睡莲亚属、新热带睡莲亚属、古热带睡莲亚属的块茎都是菠萝型，且不能在温带地区露地越冬，分株能力也不强。广热带睡莲亚属有些品种在杭州多年不分株。古热带睡莲亚属和部分广热带睡莲亚属的种和品种能在受到胁迫(如低温和限制性栽培)时，在块茎底部或侧部长出一个块状物，称为休眠球。休眠球当年不发芽，等来年外部环境适宜时，休眠球重新发芽生长。

图8 广热带睡莲亚属(N.colorata)菠萝型块茎和休眠球

图9 澳大利亚睡莲亚属(N.gigantea)菠萝型块茎

图10 古热带睡莲亚属(N.lotus)块茎和休眠球

广温带睡莲亚属的块茎有5个类型，分别为Marliac型、Tuberosa型、Odorata型、地下根状茎和指型，都能在杭州地区露地越冬。Marliac型：此类块茎较硬，不易腐烂，可以长途运输；块茎水平生长，长出侧芽，分株能力较强(图11)。Odorata型：此类块茎较软，容易腐烂，生长方式类似Marliac型，但比Marliac型块茎颜色浅，生长速度快，节间更长(图12)。Tuberosa型：此类块茎水平生长，可生长出很多的侧芽，但侧芽的生长速度缓慢，块茎上可看到很多的芽球，繁殖系数大(图13)。地下根状茎：此类块茎仅限于N.mexican和其衍生的品种。它在主茎上长出地下根状茎，并且在每个节间都会长出一个新的植株，新的植株又会长出地下根状茎，繁殖系数较高；冬天，地下根状茎会长出一个休眠体过冬，等来年春天休眠体又长出新的植株(图14)。指型：此类块茎仅限于N.tetragona等少数种或其衍生品种，个头较小，形状和菠萝型类似(图15)。

图11 广温带睡莲亚属Marliac型(N.Hermine)的块茎和块茎横截面

图12 广温带睡莲亚属Odorata型(N.odorata)的块茎和块茎横截面

2.4 5个亚属流式细胞仪结果

由表3可知，5个亚属的5个原种基因组均大于拟南芥，这5个原种之间基因组大小依次为澳大利亚睡莲亚属N.gigantea>古热带睡莲亚属N.lotus>广温带睡莲亚属N.candida>新热带睡莲亚属N.prolifera>广热带睡莲亚属N.colorata，在α=0.05水平上达到显著水平。

图13 广温带睡莲亚属Tuberosa型(N.Gold Medal)的块茎和芽球特写

图14 广温带睡莲亚属地下根状茎型(N.mexican)的块茎和休眠体

图15 广温带睡莲亚属指型(N.tetragona)块茎

表3 5个亚属5个原种2C值

3 小结与讨论

黄国振认为，睡莲是侧膜胎座，侧膜胎座的胚珠着生在腹缝线上。本研究中，睡莲的胚珠着生在隔膜的各个面上，因此，睡莲不是侧膜胎座而是片状胎座。通过比较不同亚属花和叶的13个形态特征，为睡莲研究、生产者准确鉴别睡莲提供了科学依据。通过比较睡莲不同亚属的块茎类型，不仅可用于鉴别睡莲，也可根据块茎的类别为无性繁殖提供方式方法。5个亚属的5个原种之间基因组大小差异显著。但是由于笔者并没有收集到全部的原种，所以这个指标仅做参考，后续需要做进一步研究。

[1] SLOCUM P D, ROBINSON P, PERRY F. Water gardening: water lilies and lotuses [M]. Portland: Timber Press, 1996.

[2] 黄国振. 睡莲[M]. 北京: 中国林业出版社, 2009.

[3] 李尚志．荷花、睡莲、王莲栽培与应用[M]. 北京: 中国林业出版社出版, 2002.

[4] 张苏芳, 张真, 王鸿斌, 等. 我国几种重要松毛虫基因组大小测定[J]. 林业科学研究, 2014, 27(5): 583-589.

(责任编辑：侯春晓)

2017-03-15

余翠薇(1988—)，女，浙江淳安人，助理工程师，学士，从事睡莲遗传育种研究工作，E-mial: 597578740@qq.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170820

S682.32

A

0528-9017(2017)08-1353-04

文献著录格式：余翠薇，陈煜初，余东北，等. 睡莲5个亚属花、叶、块茎和基因组大小比较[J].浙江农业科学，2017，58(8)：1353-1356，1361.