凤仙花组植物花粉的形态研究

凤仙花组（Impatiens sect. Impatiens）植物花粉形态研究 

 

摘  要：运用扫描电镜对国产凤仙花组 30 种植物的花粉形态进行观察研究。结果表明：该组植物的花粉普遍表现为单粒 4 沟花粉，极面观多为矩圆形，具角萌发沟，表面具网状纹饰；此外，不同种花粉在大小、极面观形状、网脊形态、网眼大小、网眼内颗粒状附属物密度等性状上有明显差异，如极面观多为矩圆形，偶见近圆形、近方形等，花粉表面网状纹饰的网眼有疏密均匀和疏密不均匀两种类型，网脊边缘形状有平滑和波状，网眼内颗粒状附属物不同的密度等。综合以上性状将本组植物的花粉划分为 2个类型，8 个亚类型。

本研究的结果表明花粉形态特征，特别是花粉表面纹饰的网眼是否均匀、网脊形态、网眼大小、网眼内颗粒状附属物的密度等特征可作为凤仙花组组下划分的依据，对其种水平的界定也有一定的帮助。 

 

凤仙花科凤仙花属是已知种类超过 1 000 种的大属，分布广泛（Janssens et al.，2008）。中国拥有丰富的凤仙花属植物资源，且特有性高，绝大多数种类均为狭域分布的特有种，尤以西南地区特有现象最为显著（于胜祥，2012）。但由于该属植物压制成标本后许多关键性状难以复原，且花、子房、果实和种子等存在极大的多样性，分类鉴定十分困难（Grey-Wilson，1980；陈艺林，2001）。

 

花粉形态特征较其他组织器官特征更为稳定，受环境条件影响较小（王伏雄和喻诚鸿，1954；李广清  等，2005）。很多研究表明花粉形态在植物分类和系统演化方面均具有重要意义（王伏雄和钱南芬，1956；Punt，1971；汤庚国和向其柏，1995；Premathilake，1999；韩荣兰  等，2004）。Grey-Wilson（1980）首次应用扫描电镜对凤仙花属植物的孢粉进行研究，发现非洲 55 种凤仙花花粉的形状与花的形态有很大的相关性。此后，越来越多的研究表明凤仙花属植物花粉形态是属下分类和种间界定的重要依据（鲁迎青，1991；王伏雄  等，1995；Janssens et al.，2005，2012；郭慧  等，2016；Yu et al.，2016；曾蕾  等，2016）。 

 

凤仙花组（Impatiens sect. Impatiens）是 Yu 等（2016）基于分子和形态证据建立的，属于凤仙花属凤仙花亚属，主要分布于中国西南地区，并且具有以下特征：花序具 2 花，子房 5 室，果实多为圆柱形，种子椭球形，花粉粒矩圆体。以往关于凤仙花属植物花粉的研究，受取样代表性等的限制，仅涉及该组少数种类（蔡秀珍  等，2008；张硕  等，2014）。Yu 等（2016）基于分子与形态证据重建了该属植物的系统发育关系，涉及该组 30 种（其中仅 8 种与本研究同种类）植物的花粉形态，但只提及该组植物花粉粒的花粉沟数、极面观形状，而其他特征，如花粉粒的大小、表面纹饰等未提及，也未进一步分析其组下分类意义。可见，目前关于该组植物花粉形态的研究不足以反映其花粉的形态特征及其在种间的变异情况。 

 

本试验中通过扫描电镜对中国产 30 种凤仙花组植物花粉形态特征进行观察研究，分析花粉的形状、大小、外壁纹饰等特征和种间变异情况，探讨凤仙花组植物花粉形态的分类学价值及系统学意义。 

 

1   材料与方法 

 

1.1    材料 

 

选取 30 种凤仙花组植物作为研究材料，主要采自中国四川、广西、贵州等地。标本凭证号及采集地见表 1。 

 

1.2    方法 

 

从腊叶标本上选取成熟花粉，在解剖镜下，用镊子和解剖针将花药挑到干净的载玻片上，滴上95%的酒精，用解剖针击碎花药，洗出花粉粒，再用解剖针将花粉粒挑到粘有双面胶的样品台上。在 IB-5 离子溅射仪中真空喷金镀膜 2 ~ 3  min。在 HITACHI S-570 及 HITACHI  S-4800 型扫描电镜（SEM）下观察，记录并拍照，每种植物花粉在电镜视野中随机选取 20 粒，测量花粉极轴长度（P）、长赤道轴长度 E1、短赤道轴长度 E2，计算三者的平均值，计算 P/E1值，观察花粉的极面观、外壁纹饰、网脊边缘形状以及网眼内颗粒状附属物的密度。文中术语的描述参考孢粉学研究方面的重要著作及论文（Erdtman，1971；Moore & Webb，1978；王开发和王宪曾，1983）。