4个不同花色滇黄精品系花粉形态特征的电镜扫描分析

董蓉娇，黄 莉，张雅琼，尹元萍，刘 萍，王明君，王礼中，梁 泉*

(1.云南农业大学农学与生物技术学院，云南 昆明 650201；2.中国科学院昆明植物所，云南 昆明 650204；3.云南中医药大学，云南 昆明 650500；4.云南农业大学资源与环境学院，云南 昆明 650201；5.普洱南药庄园科技有限公司，云南 江城 665900)

【研究意义】滇黄精(PolygonatumkingianumColl. et Hemsl)又称节节高、仙人饭，是百合科 (LiliaceaeL.)多年生草本植物，在2015版《中国药典》中与黄精(P.sibiricum)和多花黄精(P.cyrtonema)一起作为中药黄精的基源品种[1]，其药理作用极为广泛，在肿瘤、糖尿病、心脑血管疾病、艾滋病等方面具有良好的防治效果。黄精属(PolygonatumMill.)约有60种，中国有39种，其中20种为特有种[2-3]。滇黄精主产于中国的云南、四川、贵州、广西等省，越南、缅甸也有分布[2]。云南省是滇黄精植物的重要分布区，早在明初兰茂撰写《滇南本草》中即有记载。滇西地区的大理、丽江、迪庆、怒江等地产量较大，其野生资源十分丰富[4]，是云南省重点保护和发展的特色稀有中药材品种之一，具有显著的资源优势和开发潜力。【前人研究进展】黄精属植物的分类较为复杂。1754年Miller建立了黄精属；1875年Baker[5]根据叶序将其分为互生叶组(sectAlternifolia)、对生叶组(sectOppositifolia)和轮生叶组(sectVerticillata)等3个组；1978年汤彦承将中国黄精属植物分为8个系，其中滇黄精以单独一个种归属于一个系，即滇黄精系(Ser. Kingiana Y. C. Tang, ser. nov)[6]；1993年Tamura[7]则认为拟分为sectPolygonatum和 sectVerticillata2个组。滇黄精是1890年由Coll 和Hemsl定名的新种。滇黄精种内形态变异非常大，以花色为甚。滇黄精首载于《植物名实图考》[8]：“花生叶际，色青白，老则赫黄”；《中国植物志》记载云南大理、禄丰一带 “花被白色”与四川、湖北西部另一类型“花为淡黄色或绿白色”类似；而《中国植物志》记载滇黄精主要类型花被粉红色、浆果为红色。邓小燕等[9]曾对滇黄精等黄精属13种植物进行了光学显微镜的扫描电镜的观察比较。杨腊月等[10]曾分离和鉴定了滇黄精炭疽病致病菌胶孢炭疽菌，李彦莹等[10]优化了酶水解法的滇黄精淀粉提取工艺。【本研究切入点】作为植物分类的重要依据——花粉形态特征，在滇黄精上的研究少见报道。滇黄精种内不同品系之间花粉形态特征的扫描电镜比较分析的研究也未见报道。【拟解决的关键问题】对云南境内常见的4个不同花色的滇黄精品系的花粉进行扫描电镜观察和比较分析，旨在为滇黄精的分类及系统演化研究提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为滇黄精的4个不同花色类型，分别为P1-滇黄精(花黄绿色，云南墨江，海拔2020 m)、P2-滇黄精(花紫红带黄色条纹，云南凤庆，海拔1870 m)、P3-滇黄精(花粉红色，云南江城，海拔1460 m)、P4-滇黄精(花黄绿夹紫色条纹，云南香格里拉，海拔2340 m)，详见图1。

材料取自本课题组黄精属植物资源圃。植物鉴定由梁泉和黄莉完成。

1.2 方法

选择生长4年的滇黄精品系，测量株高、叶片和花朵等器官的相关性状，随机取样10株计算平均值。

供试材料花粉成熟后采集新鲜花朵，采用常温硅胶干燥法对花朵进行干燥，将新鲜花朵装入硫酸纸袋，然后放入有变色硅胶的密封盒内干燥保存24～72 h。

每种类型取样20朵，取其平均值。

1.3 电子扫描显微镜观察

将经过硅胶干燥处理的花粉分散撒到粘有双面胶的样台上，将粘有花粉的载物铜台放入SBC-2离子溅射仪中喷镀铂金，置于SS-570 型扫描电子显微镜下，在7 kV加速电压下对花粉的形状、外壁纹饰等进行观测拍照，测量单粒花粉的极轴长(P)和赤道轴长(E) 。

1.4 形态描述

花粉形态描述的方法及专业术语参照王伏雄等[12]。

2 结果与分析

2.1 植物学形态特征比较

4个花色的滇黄精品系植物学特征见表1。

P1收集于云南墨江县田坝镇，株高平均34.45 cm，茎秆绿色或绿色带紫条纹，节数19.26个；叶长128.63 mm，叶宽15.04 mm，叶缘为绿色；花被初时为灰绿色，后边转为黄绿色，长18.11 mm，直径3.62 mm，总花梗18.92 mm，花梗长9.87 mm，花丝长4.32 mm，花药长5.34；蒴果长21.16 mm，直径10.65 mm，种子千粒重33.38 g；根状茎为连珠状，直径30.24 mm，横切面为乳白色。

P2收集于云南凤庆县营盘镇，株高平均35.68 cm，茎秆绿色或紫红色，节数24.32个；叶长122.36 mm，叶宽14.77 mm，叶缘为绿色；花被紫红带黄色条纹，长17.87 mm，直径3.58 mm，总花梗18.76 mm，花梗长9.10 mm，花丝长4.61 mm，花药长5.43 mm；蒴果长20.83 mm，直径10.87 mm，种子千粒重34.62 g；根状茎为连珠状，直径34.68 mm，横切面为乳白色。

P3收集于云南江城县和平乡，株高平均30.60 cm，茎秆绿色或紫红色，节数22.65个；叶长115.54 mm，叶宽16.57 mm，叶缘为绿色；花被粉红，长17.92 mm，直径3.60 mm，总花梗19.47mm，花梗长9.44 mm，花丝长4.16 mm，花药长5.22 mm；蒴果长21.45 mm，直径10.43 mm，种子千粒重33.78 g；根状茎为连珠状，直径32.45 mm，横切面为乳白色。

P4收集于云南香格里拉市建塘镇，株高平均16.73 cm，茎秆绿色带紫条纹，节数16.22个；叶长64.52 mm，叶宽7.86 mm，叶缘为紫红色；花被黄绿带紫条纹，长12.88 mm，直径2.54 mm，总花梗长13.88 mm，花梗长7.08 mm，花丝长3.14 mm，花药长4.76 mm；蒴果长17.67 mm，直径9.26 mm，种子千粒重27.12 g；根状茎为圆柱状，直径14.65 mm，横切面为黄色。

由表1可见，P1、P2和P3这3个品系之间除了花色的差异，其它如株高、节数、叶长等多数植物学特征性状没有显著差异。与前三者相比，P4除了花色的差异，还存在植株矮、叶片窄小、花被短小以及根茎圆柱状、其横切面黄色等方面的明显差异。

表1 4个不同花色滇黄精品系植物学形态特征比较Table 1 Comparison of botanical morphological characteristics among the four flower color types of P. kingianum

图2 150倍(左)和1300倍(右)电镜下滇黄精的花粉形态Fig.2 The morphological characteristics of pollen of P. kingianum, respectively at 150 times (left) and 1300 times (right) electron microscopy

2.2 滇黄精的花粉形态比较

滇黄精花粉电镜扫描见图2。滇黄精属植物的花粉粒大，外形如舟，均为长球形，两端圆钝，极面观为椭圆形或纺锤形；具远极单沟，沟长，沟较深，沟缘整齐，沟膜较清晰，无萌发孔；外壁很薄，两层，厚度相等、或外层略厚或内层略厚，两层之间有的具柱状结构，外壁表面具细网状雕纹。4个不同花色类型滇黄精品系P1、P2、P3和P4的花粉外观形态无明显差异。

4个不同花色类型滇黄精品系的花粉，其在大小及形态结构上差异不大(表2)。花粉的大小长为68～70 μm，极轴59～72 μm，赤道轴23～31 μm；极轴(μm)×赤道轴(μm)分别为65 μm×25 μm、70 μm×28 μm、64 μm×26 μm、66 μm×26 μm；P/E为2.5～2.6。

滇黄精4个不同花色类型的花粉在外壁纹饰上略有差异，如图3所示。其中，P1和P4的花粉外壁纹饰相似，为疣状细孔纹饰：外壁由规则或不规则的块状突起组成，孔小，表面具少的细穿孔，大部分的孔未穿。P2的花粉外壁纹饰为网状疣状纹饰：外壁由规则的网状突起组成，表面的孔近圆形或不规则多边形，穿孔的孔大，未穿孔的孔小。P3的花粉外壁纹饰为孔状纹饰：外壁由不明显的块状突起组成，表面略平滑，穿孔的孔大，未穿孔的孔小，穿孔与未穿孔的数量相差不大。

通过对4个不同花色类型滇黄精的花粉电镜显微形态比较可知，其在大小及形态结构上差异不大，从花粉形态上难以区别种以下的花色类型。通过放大6000倍的花粉外壁纹饰比较可知，4个不同花色类型的滇黄精在花粉外壁纹饰上略有差异，但也难作定性和定量的比较。

3 讨 论

滇黄精是传统补益类中药，具有增强免疫力、调节机体平衡、延缓衰老和治疗糖尿病、动物粥样硬化、肿瘤等作用，集药用、食用、观赏和保健于一身，具有极高的经济价值。与黄精属其它植物相比，滇黄精根茎粗大、色白、质地细腻，品质优良，云南拥有得天独厚的资源优势。随着市场需求不断扩大，近几年来云南人工规模种植滇黄精兴起，但市面上同属植物的混种、混用状况较为严重。加大滇黄精的研究力度，特别是在良种筛选、种苗标准化繁殖和规范化种植等方面，为促进滇黄精产品的标准化和产业化奠定基础。

滇黄精种内形态变异大。中国黄精属植物31种分为8个系，滇黄精以单独一个种归属于滇黄精系[3]。由于滇黄精家种历史较短，对其植物学特征和生物学特性缺乏长期、深入和系统研究，以及不同产地滇黄精的地域性差异，因而造成了对同一个物种的形态学、物候期等基本生物学特性的描述可能不一致。《中国植物志》中记载滇黄精主要类型为花被粉红色。从云南各地收集的资源来看，有紫红、粉红、黄绿、灰白或者花筒中红、黄、绿混色等。

表2 4个不同花色滇黄精品系的花粉形态特征比较Table 2 Comparison of pollen characteristics among the four flower color types in P. kingianum

图3 6000倍电镜下4个花色滇黄精的花粉外壁纹饰比较Fig.3 Comparison of pollen characteristics for sculpture of extine among four flower color types in P. kingianum under 6000 times electron microscopy

花器是植物分类的依据。邓小燕等[9]研究发现滇黄精、多花黄精等13种黄精属植物花粉粒形态种间差异不大，但在外壁纹饰上有差异，并将其分为两组：第一组为单纹饰，如轮叶黄精，第二组为复合纹饰，包括滇黄精系、点花系和轮叶系。饶广远等[13]对黄精5属40种的研究也类似。从研究4个不同花色的滇黄精品系上看，其植株习性、花颜色、根茎构造等的区别较为明显，花粉形态较为一致，无本质差异，仅在外壁纹饰上略有不同。

4 结 论

4个滇黄精品系尽管在花颜色、植株习性、根茎形态等方面有较明显的差别，但花粉形态较为一致，无本质差异。在花粉外壁纹饰放大6000倍后虽然略有差异，但是仍然难以进行定性和定量的比较。

致 谢：感谢中国科学院昆明植物研究所在滇黄精花粉电镜扫描上提供的帮助。