西藏悬钩子属部分野生种与栽培品种花粉形态的观察

张良英, 刘 林, 牛歆雨

(西藏农牧学院 植物科学学院，西藏林芝 860000)

悬钩子属(RubusL.)植物，其栽培品种亦被称为树莓。果实柔软多汁，富含多种人体所需维生素、矿质元素及超氧化物歧化酶(SOD)、鞣花酸等抗癌、抗衰老物质，具有较高的营养与保健价值[1-2]。该属为蔷薇科的一个大属，分布于全世界，约750多种[2]。作为悬钩子属植物重要的分布中心，中国约有 200 多种[3]，种类繁多且具有丰富的遗传多样性。为了促进中国悬钩子植物资源的开发利用，已有许多学者从形态学[3]、孢粉学[4]、细胞学[5]和分子生物学[6-7]等多方面进行研究。

花粉在漫长的进化中形成独有的形态特征，具有相对较强的遗传保守性，其孢粉学特征可在一定程度上反映该属植物的起源、演化、分类和亲缘关系[8-9]。目前，已有一些中国悬钩子属植物孢粉学的研究报道[4,9-10]，但关于西藏悬钩子属植物的研究却相对匮乏。李维林等[4]对悬钩子属103种植物观察认为，花粉的大小、形状与外壁纹饰变异丰富。王小蓉等[9]比较该属8个种及17个栽培品种的花粉特征，发现表面纹饰在种、品种间存在区别。

本研究拟在前人研究的基础上，对西藏14份悬钩子属野生种或品种进行花粉形态比较研究，以期为悬钩子属植物的孢粉学研究补充资料，为该属的系统分类、资源保护利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 植物材料

14个悬钩子种及品种的花粉于2015年5月-2016年7月采集，共7个野生种、7个栽培品种。栽培品种于西藏农牧学院实习农场采样，野生种分属于空心莓组、木莓组、矮生莓组、匍匐莓组4个组，详细信息见表1。每种或品种各选取4～5株典型植株采集含苞待放的花朵，滤纸包裹后置于装有硅胶的密封袋。

1.2 试验方法

花粉处理方法参见文献[11]。将供试花粉充分混合后，加入w=4%、pH 6.8的戊二醛溶液，4 ℃固定12 h；此后用pH 6.8、浓度0.1 mol/L 的磷酸缓冲液漂洗；经乙醇逐级脱水后，乙酸异戊酯处理2次，每次20 min；随后用CO2临界点干燥仪进行处理。

将处理后的花粉置于粘有双面胶带的样品台，喷金后，利用S-4800扫描电镜对悬钩子花粉进行观测和拍照。观测不同材料花粉的极轴长(P)、赤道轴长(E)及萌发孔大小，样本数为20粒。花粉大小用极轴长与赤道轴长(P×E)来表示，极轴长和赤道轴长比值(P/E)表示花粉粒的形状，表面纹饰等花粉形态特征参考Erdfman[12]和王开发等[13]的方法进行观察描述。

表1 供试材料Table 1 Plant materials

2 结果与分析

2.1 花粉类型及大小

观察发现，所测样品均为等极、辐射的对称轴花粉，在NPC分类系统中属N3P4C3型。不同种或品种间的花粉粒大小存在较大差异(图1，表2)，其中栽培品种的花粉相对偏小，为(17.50～19.32 μm)×(18.19～20.21 μm)。野生种中，属于木莓组的大花悬钩子极轴最长(28.44 μm)，矮生莓组的齿萼悬钩子则相对较小(18.54 μm)；赤道轴长以空心莓组的藏南悬钩子相对较大，喜阴悬钩子最小。

花粉形状以P/E表示，P/E在1.14～2.00为长球形，0.88～1.14为近球形，0.50～0.88为扁球形[13]。供试材料花粉P/E值在0.85～1.07，形状为扁球形及近圆球形。

2.2 花粉萌发沟

不同悬钩子的萌发沟长度变化为14.88～23.37 μm，栽培品种相对较小，野生种以大花悬钩子的萌发沟最长。14个悬钩子种或品种的萌发沟宽度为1.98～4.98 μm。

2.3 花粉外壁纹饰

根据扫描电镜观察，除柔毛莓叶悬钩子外，其余种或品种的花粉外壁均具稀疏或较密的条纹，条脊宽与条脊距也存在一定差异(图1-D，表2)。大花悬钩子的条脊最宽，其次为‘海尔特兹’、藏南悬钩子与‘金克维’。由于藏南悬钩子的条纹较宽而条脊距最小，该种的外壁纹饰表现为较粗且密的条纹。

根据花粉外壁的条纹宽度、距离及分布，结合穿孔状况，将供试材料分为以下3类：

第一类为条纹穿孔状：花粉外壁具条纹，穿孔明显或穿孔数量较多，全部栽培品种及大部分野生种归于该类。进一步按照条纹明显程度及其分布，又可分为2小类：

(1)条纹相对明显，在花粉外壁的大部分区域均有分布。属于该小类的最多，有‘秋莱斯’‘海尔特兹’‘秋红’‘波拉娜’‘卡莱英’‘金维克’及直立悬钩子与齿萼悬钩子。

(2)条纹分布稀疏或局部分布：‘如贝’及美饰悬钩子、喜阴悬钩子。

第二类为条纹状，一般穿孔数量较少或穿孔不明显。包括藏南悬钩子与大花悬钩子，共同特点为条纹较宽而条纹距相对较小。

第三类为穿孔状，无明显条纹，仅有柔毛莓叶悬钩子1种。

序号代表的种类见表1,下同 The numbers represent the different species shown in Table 1; A.极面观 Pollen in polar view; B.赤道面观 Equatorial view;C.萌发沟 Colporate;D.外壁纹饰 Exine ornamentation

图114种或品种悬钩子属植物花粉形态
Fig.1Pollenmorphologyof14Rubusspeciesorcultivars

3 讨 论

诸多研究表明，悬钩子属花粉通常为近球形、长球形等，具三孔萌发沟[4,9-10]，这与本研究的结论一致。但与其他地区的相关研究比较[4,9]，相同种类的悬钩子属植物在花粉大小等方面存在一定差异，这可能与花粉采集时间、样品处理或生境等[8,14]有一定关系。

本研究中，不同悬钩子花粉在大小及外壁纹饰等特征上存在一定差异，表明该属植物具有较丰富的遗传多样性。7个栽培品种的花粉外壁纹饰均为条纹穿孔状，而野生种的外壁纹饰类型则相对较丰富，包括条纹状、条纹穿孔状及穿孔状等。而且，树莓品种的花粉相对偏小，这与其他学者的研究结论相似[9]。

花粉是植物系统发育过程中相对保守的器官，其变异程度可在一定程度上代表进化水平。大多数研究认为，花粉形态的演化趋势为由大到小[15]，原始的被子植物花粉体积一般较大。本研究中，若遵循此规律，则树莓栽培品种(复叶)相对较先进，而包括木莓组(单叶)在内的野生种可能较原始，而这与陆玲娣[16]认为“悬钩子属植物叶的演化趋势为羽状复叶向掌状复叶直到单叶”的观点相矛盾。

花粉表面纹饰是由原始类群的简单平滑向进化类群的复杂粗糙进化[17]，大多认为花粉演化趋势为：由外壁光滑到穿孔、穴等纹饰的出现，再演化成网状、条纹状等相对复杂的纹饰[18]。供试的14份材料的表面纹饰包括3大类，均具穿孔、条纹等纹饰，应属于较进化的种类或品种。本研究从孢粉学角度出发，探讨系统演化上的多样性，对悬钩子属植物资源的系统分类具有一定参考价值，但仍需从分子生物学、细胞学、形态学等进行更深层次的研究。