异裂菊属花粉和叶表皮微形态扫描电镜观察研究

邹蓉 蒋立全 何志红 史艳财 唐健民 蒋运生

摘要：以异裂菊属（Heteroplex Chang）5个种的花粉和叶片为试验材料，采用扫描电镜技术对其微形态特征进行了观察分析。结果表明，异裂菊属的5个种中，小花异裂菊、异裂菊、凹脉异裂菊、柳州异裂菊4个种的花粉为近球形，绢叶异裂菊为长球形;5个种外壁都有明显的刺状突起，小花异裂菊、绢叶异裂菊的刺长和刺基部直径都较大;凹脉异裂菊和柳州异裂菊上表皮无腺毛或附属物;绢叶异裂菊上表皮分布有较长、较密集的腺毛，小花异裂菊和异裂菊上表皮分布相对较少的附属物;异裂菊属植物叶下表皮纹饰集中在气孔器周围，呈辐射状，气孔器为椭圆形，内部纹饰为浅波状;小花异裂菊下表皮无附属物或腺毛，异裂菊则下表皮分布有乳状附属物;凹脉异裂菊、柳州异裂菊和绢叶异裂菊3个种下表皮分布有腺毛;异裂菊属植物叶片表面微形态特征表现出良好的种间差异性。

关键词：异裂菊属（Heteroplex Chang）;表皮性状;气孔性状;花粉性状;分类学

中图分类号：S682.1+1         文獻标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）16-0099-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.16.022           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： Using the pollen and leaves of Heteroplex Chang as the materials，scanning electron microscopy （SEM） was used to observe and analyze its micromorphological characteristics. The results showed that the pollen grains of H.microcephala， H.vernonioides， H.impressinervia and H.incana were subglobose， and H.sericophylla was prolate. There were obvious thorn prominence on the outer wall of the pollen of the five species， the thorn length and the base diameter of H.microcephala and H.sericophylla were the large， H.impressinervia and H.incana had no glandular hairs or appendages on the adaxial epidermis. H.sericophylla had longer and denser glandular hairs in the adaxial epidermis， while H.microcephala and H.vernonioides had appendages. The epidermis ornamentation of the leaves of Heteroplex was concentrated around the stomatal apparatus in a radial shape， the stomatal apparatus was elliptical， and the internal ornamentation was shallow wavy. There were no appendages or glandular hairs in the abaxial epidermis of H.microcephala， while emulsus appendages were distributed in the abaxial epidermis of H.vernonioides. Glandular hairs were distributed in the epidermis of H.impressinervia， H.incana and H.sericophylla. The micromorphological characteristics of the leaf surface showed good interspecific differences.

Key words： Heteroplexis Chang; leaf epidermi characters; stomatal characters; pollen characters; taxonomy

菊科异裂菊属（Heteroplex Chang）是广西的特有属，1937年作为单种属发表[1]，现该属共有异裂菊（Heteroplex vernonioides Chang）、绢叶异裂菊（Heteroplex sericophylla Y.L.Chen）、小花异裂菊（Heteroplex microcephala Y.L.Chen）、柳州异裂菊（Heteroplexis incana J.Y.Liang）和凹脉异裂菊（Heteroplexis impressinervia J.Y.Liang）5个种[2]，民间常用于治疗消化不良、脾虚、浮肿和小便不利等病症。异裂菊属是菊科下的一个植物属，关于其在系统上的位置还有一定的争议[1]。

花粉在植物生长发育过程中出现的最晚，生活期较短，受环境影响也较小，形态特征具有相对较好的稳定性，且花粉特征与其遗传性高度相关，可为植物分类、演化、品种鉴定等研究提供证据[3，4]。此外，气孔器的类型、数目、排列方式等相关性状也是植物中较为稳定的性状，对种、属的鉴定及与之相关的系统发育研究都有帮助。因此，叶表皮的微形态研究也是分类和系统学中常用的方法[5，6]。近年来，异裂菊属的研究有化学成分[7]、生物学特性[8]、遗传多样性[9]等方面，对花粉、叶表皮微形态这些更新的分类依据方面的研究鲜见报道。本研究将通过对异裂菊属5个种的叶表皮和花粉的微形态特征的观察和对比分析，为异裂菊属的分类和系统学研究提供新的科学依据。

1  材料与方法

1.1  材料

试验所用的小花异裂菊、凹脉异裂菊、柳州异裂菊、绢叶异裂菊和异裂菊5个种的花粉采自中国科学院广西植物研究所种质资源圃。选择生长健壮、无病虫害的植株，于盛花期采集植株外围中上部即将开放的花蕾，装于纸质样品袋中，置于装有硅胶的封口袋中常温保存。采集植株中上部的成熟叶片置于冰盒中，带回实验室进行扫描电镜观察。

1.2  方法

1.2.1  花粉扫描电镜观察  采用杀菌的竹牙签挑取少量花粉撒于粘有导电胶的样品台上，在离子溅射仪上进行真空喷金镀膜，然后在扫描电镜下进行观察。选择典型的、清晰的视野进行观察、拍照。每份材料选取20粒有代表性的花粉粒，采用AxioVision Rel.4.8软件测量花粉的极轴、赤道轴、刺长以及刺基部直径。

1.2.2  叶表皮扫描电镜观察及统计  先用毛笔轻轻擦去叶片表面尘埃，在叶脉中部相同位置各取2 mm×2 mm大小样品。先置于95%乙醇溶液中反复振荡清洗，接着用100%乙醇进行脱水处理。待乙醇完全蒸发后，将叶片黏于双面胶上，固定于样品台上，真空镀膜后置于扫描电镜下观察、拍照。采用AxioVision Rel.4.8軟件测量气孔长、气孔宽等指标。

2  结果与分析

2.1  异裂菊属花粉大小及外壁纹饰

异裂菊属的5个种中（表1），绢叶异裂菊的极轴最长，为32.89 μm，异裂菊的最短，为22.10 μm;小花异裂菊的赤道轴最长，为25.02 μm，柳州异裂菊的最短，为21.04 μm;小花异裂菊、异裂菊、凹脉异裂菊、柳州异裂菊4个种的极轴与赤道轴之比（P/E）分别为1.04、1.02、1.04、1.11，属于近球形（0.88

2.2  叶表皮扫描电镜特征

根据电镜扫描结果（表2）可知，异裂菊属植物叶上表皮具有以下基本微形态特征：①上表皮光滑或粗糙，具有条状、粗条状初级蜡质纹饰。②细胞轮廓清晰或不清晰，少部分有腺毛、枝状突起及乳状突起。根据上表皮有无腺毛或附属物，5个种可分为两大组：凹脉异裂菊和柳州异裂菊为一组，这2个种上表皮无腺毛或附属物;小花异裂菊、异裂菊和绢叶异裂菊可分为另一组，这3个种中，绢叶异裂菊分布有较长、较密集的腺毛，小花异裂菊和异裂菊分布的附属物的长度和密度都相对较少。

由表3可知，异裂菊属植物叶下表皮纹饰集中在气孔器周围，呈辐射状;气孔器为椭圆形，内部纹饰为浅波状，除异裂菊外，其他4个种的外拱盖表面光滑;气孔长为17.06～26.81 μm，气孔宽为12.02～15.35 μm，气孔的长宽比为1.36～1.75，气孔密度为83～198 个/mm2。小花异裂菊下表皮无附属物或腺毛，异裂菊下表皮分布有乳状的附属物;凹脉异裂菊、柳州异裂菊和绢叶异裂菊3个种下表皮分布有腺毛，腺毛长215.45～407.18 μm，腺毛基径为12.38～19.61 μm，腺毛密度为176～340 个/mm2。图2为异裂菊属5个种的叶表皮电镜扫描形态特征。

3  小结

根据花粉大小、外壁纹饰以及外壁光切面中基柱层结构和发育程度，菊科花粉可大致分为6个类型：①菊苣-蒲公英型，有粗大网状纹饰（具脊型）;②紫菀型，有较密尖刺但不具基柱;③春黄菊型，有明显的基柱，体积较小和锥状刺;④风毛菊型，有发达的基柱，体积较大和短小钝刺;⑤蓝刺头型，体积较大，基柱发达，外壁有新月弯曲和不明显钝小刺;⑥蒿属，体积较小，有基柱，外壁有新月形弯曲和不发育的纹饰[10]。异裂菊属植物花粉为近球形或长球形，外壁有刺状突起，与春黄菊属花粉相近。

花粉的进化趋势：萌发沟是从单槽到3沟[11]，花粉形状进化方向是舟形、纵长形（单沟）→球形、扁球形（具沟）→扁球型、圆球形→长球形[12]，表面纹饰演化趋势为表面光滑→表面条纹状、网状→表面疣状、刺状[13]。异裂菊属的5个种外壁都有明显的刺状突起，刺尖钝圆;小花异裂菊、异裂菊、凹脉异裂菊、柳州异裂菊4个种的极轴与赤道轴之比（P/E）分别为1.04、1.02、1.04、1.11，属于近球形（0.88

对异裂菊属5个种的叶表皮微形态特征的扫描电镜观察结果进行分析，异裂菊属植物的表面附属物、初级蜡质纹饰、腺毛等特征有明显差异。小花异裂菊上表皮分布有稀疏的枝状附属物，下表皮则无附属物或腺毛分布;异裂菊上表皮分布有稀疏的乳状附属物，下表皮同样分布有乳状附属物，且相对上表皮更为密集，其气孔器外拱盖表面纹饰较为粗糙;凹脉异裂菊和柳州异裂菊下表皮都分布有较长的腺毛，不同的是凹脉异裂菊上表皮纹饰较为光滑，细胞轮廓较为清晰，而柳州异裂菊上表皮纹饰较为粗糙，细胞轮廓不清晰;绢叶异裂菊与其他4个种具有明显区别，其上表皮、下表皮都具有密集的、较长的腺毛，其上表皮纹饰较为粗糙。通过对异裂菊属5个种植物叶表皮微形态特征的观察和归纳，将其编制成如下分类检索目录：

总的来说，异裂菊属植物叶片表面微形态特征较为丰富，表现出良好的种间差异性，这些特征可为该属植物的分类鉴定、系统研究以及分类修订等方面的研究提供重要参考。

参考文献：

[1] 陈艺林.广西特有和濒危的异裂菊属[J].广西植物，1985，5（4）：337-343.

[2] 梁健英.异裂菊属两新种[J].广西植物，1994，14（2）：126-129.

[3] 王开发，王宪增.孢粉学概论[M].北京：北京大学出版社，1983.

[4] 王伏雄.中国植物花粉形态[M].第二版.北京：科学出版社，1997.

[5] 李曼凌，廖晨阳，叶  晨，等.伞形科山芹属叶表皮微形态特征研究[J].西北植物学报，2017，37（8）：1540-1549.

[6] 张永增，孙文光，高彩珍，等.瑞香属和荛花属（瑞香科）植物叶表皮特征及其分类学意义[J].植物分类与资源学报，2015，37（5）：493-512.

[7] 樊晓娜，林  生，朱承根，等.小花异裂菊中的芳香类化学成分及其活性[J].中国中药杂志，2011，36（1）：48-55.

[8] 王才明，黄仕训，王  燕.广西特有保护植物——小花异裂菊生态生物学特性研究初报[J].广西植物，1992，12（4）：355-358.

[9] 史艳财，邹  蓉，唐健民，等.广西特有属——异裂菊属开花生物学及繁育系统特征[J].西北植物学报，2015，35（4）：824-829.

[10] 马玉贞，蒙红卫，桑艳礼，等.光学显微镜下松柏类和菊科花粉的分类、鉴定要点及生态意义[J].古生物学报，2009，48（2）：240-253.

[11] 韩  雪，智颖飙，周忠泽，等.我国两种特有濒危榆树的花粉形态及其地史意义[J].微体古生物学报，2010，27（1）：77-84.

[12] 刘红昌，胡跃维，柴  琨，等.何首乌不同种质花粉形态及进化趋势研究[J].西北植物学报，2013，33（7）：1353-1367.

[13] 谢作成，郭巧生，邵清松，等.杭菊5个新栽培类型及传统型药用菊花花粉形态比较研究[J].中国中药杂志，2008，33（21）：2556-2559.