全 文 ：第 33 卷 第 1 期
2011 年 1 月
北 京 林 业 大 学 学 报
JOURNAL OF BEIJING FORESTRY UNIVERSITY
Vol. 33，No. 1
Jan.，2011
收稿日期:2010--03--05
基金项目:“863”国家高技术研究发展计划项目(2006AA100109)、中国林业科学研究院林业研究所重点项目(ZD200704)。
第一作者:李奎，博士生。主要研究方向:花卉育种。电话:010--62889684 Email:likui20071@ 126. com 地址:100091 北京市颐和园后中
国林业科学研究院林业研究所花卉研究与开发中心。
责任作者:王雁，研究员，博士生导师。主要研究方向:花卉栽培与育种。电话:010--62888963 Email:wangyan@ caf. ac. cn 地址:同上。
本刊网址:http:∥www. bjfujournal. cn;http:∥ journal. bjfu. edu. cn
40 个野生滇牡丹群体的花粉形态研究
李 奎1，2 王 雁1 郑宝强1 朱向涛1 吴红芝2 史倩倩1
(1 中国林业科学研究院林业研究所，国家林业局林木培育重点实验室 2 云南农业大学园林园艺学院)
摘要:通过扫描电镜观察了野生滇牡丹 40 个群体的花粉形态，结果表明其花粉有较明显的多样性。不同群体的花
粉赤道面观多为长球形，少数为超长球形或近球形，极面观为三裂圆形，萌发器官具三拟孔沟，外壁纹饰形态多样，
可分为小穴状、穴状、网状、粗网状、皱波--网状、皱波状等。按照数量分类学性状对 40 个群体进行了亲缘关系的聚
类分析，结合表型性状特征分析认为花粉形态与植株不同群体及花色等密切相关。最后讨论了花粉形态在牡丹分
类和系统演化方面的参考价值。
关键词:滇牡丹;群体;花粉形态;亲缘关系
中图分类号:S685. 11 文献标志码:A 文章编号:1000--1522(2011)01--0094--10
LI Kui1，2;WANG Yan1;ZHENG Bao-qiang1;ZHU Xiang-tao1;WU Hong-zhi2;SHI Qian-qian1 .
Pollen morphology of 40 wild Paeonia delavayi (Paeoniaceae) populations. Journal of Beijing
Forestry University (2011)33(1)94--103［Ch，33 ref.］
1 Research Institute of Forestry，Key Laboratory of Tree Breeding and Cultivation of State Forestry
Administration，Chinese Academy of Forestry，Beijing，100091，P. R. China;
2 College of Horticulture，Yunnan Agricultural University，Kunming，650201，P. R. China.
Pollen morphology of 40 wild populations of Paeonia delavayi was examined using scanning electron
microscope. The results indicated that pollen morphology of P. delavayi had distinguished diversity
among different groups. The pollen grains were prolate，occasionally perprolate or subspheroidal，3-
colporoidate，and the polars were 3-split rotundity. Exine sculptural types include 6 types，i. e. micro-
foveolate，foveolate，reticulate，wide-reticulate，regulate-reticulate and regulate patterns. Combined
analyses together with macromorphology，the pollen grain morphology has a high correlation with flower
color and living conditions. Finally，the significance of systematics and evolution about tree peony was
discussed through pollen morphological characters.
Key words Paeonia delavayi;population;pollen morphology;phylogenetic relationship
芍药属(Paeonia)牡丹组(sect. Moutan DC.)植
物野生类群均为我国特有［1］，其系统分类至今没有
统一标准。自国内外牡丹组分类学研究开展以来，
其种间及种内关系研究陆续报道，根据形态学性状
进行分类和新种描述的观点不断被否定和修正，尤
其是在滇牡丹(P. delavayi)的系统分类上分歧较大
(由于系统关系无统一标准，名称指代不明确，本文
描述拟使用的滇牡丹为所有该类群的总称)。花粉
形态作为比较保守和稳定的性状，同其他生殖器官
一样很少受环境因素的影响［2
--3］。目前已有很多学
者通过花粉形态的电镜扫描分析，在一定程度上阐
释了许多园艺植物种或品种的分类和系统进化关
系［4
--11］。而芍药属牡丹组植物的花粉形态研究相对
较少［10，12
--13］，滇牡丹作为我国特有的珍稀濒危物
种，主要分布于云南中部至西北部［14
--15］，其花粉形
态目前鲜有研究，对多个群体比较系统的研究尚无
报道。鉴于滇牡丹花色多样复杂，新群体不断被发
现且研究方法单一，本文采用形态学结合孢粉学的
DOI:10.13332/j.1000-1522.2011.01.009
方法，以采自云南中部至西北部的 40 个野生滇牡丹
群体的花粉为主要研究材料，通过扫描电镜对其花
粉形态进行全面观察，分析花粉形态异同之处，结合
不同群体立地条件和花色、株高、叶形等形态学特
征，引入聚类分析方法讨论不同群体之间的亲缘与演
化关系。对照前人研究结果，探讨花粉形态在牡丹组
植物以及园艺植物分类和系统演化上的指导意义。
1 材料与方法
1. 1 材 料
本研究采用材料均采自云南中部至西北部，包
括了目前尚无相关描述的部分群体，其形态特征具
有典型性和代表性，能在一定程度上反映群体之间
的差异性。详细资料见表 1。
表 1 滇牡丹花粉材料来源一览表
Tab. 1 List of pollen used in the study
编号 产地
花色
(色卡号)
海拔 /
m 编号 产地
花色
(色卡号)
海拔 /
m 编号 产地
花色
(色卡号)
海拔 /
m
1 高山植物园
Red
(45C)
3 027 15 一中后山 1
Yellow-green
(150A)
3 321 29 香格里拉 5
Yellow
(13A)
3 322
2 梁王山 1
Yellow-green
(149A)
2 366 16 一中后山 2
Yellow-green
(154A)
3 340 30 香格里拉 6
Yellow-orange
(15A)
3 322
3 梁王山 2
Yellow-green
(154A)
2 335 17 一中后山 3
Yellow
(3A)
3 346 31 香格里拉 7
Orange
(24A)
3 320
4 西山 1
Yellow-green
(149B)
2 358 18 一中后山 4
Yellow-green
(15A)
3 356 32 香格里拉 8
Orange
(N25A)
3 320
5 西山 2
Yellow-green
(150A)
2 406 19 叶枝 1
Yellow-orange
(9A)
3 271 33 香格里拉 9
Orange-red
(N30B)
3 318
6 牦牛坪 1
Red
(40A)
3 217 20 叶枝 2
Orange
(29C)
3 310 34 香格里拉 10
Red
(45C)
3 325
7 牦牛坪 2
Red
(46A)
3 523 21 叶枝 3
Orange
(24A)
3 250 35 香格里拉 11
Red
(53B)
3 325
8 牦牛坪 3
Purple
(N79B)
3 085 22 太安
Yellow-green
(150A)
3 177 36 香格里拉 12
Red-purple
(61A)
3 325
9 牦牛坪 4
Red-purple
(59B)
3 544 23 文笔山 1
Red
(42B)
3 166 37 香格里拉 13
Red-purple
(59A)
3 330
10 奔子栏 1
Yellow-green
(1A)
2 950 24 文笔山 2
Red-purple
(89A)
3 187 38 香格里拉 14
Red-purple
(71A)
3 330
11 奔子栏 2
Yellow
(4A)
3 023 25 香格里拉 1
Yellow-green
(N144C)
3 318 39 香格里拉 15
Purple
(N79B)
3 330
12 奔子栏 3
Yellow
(9A)
3 047 26 香格里拉 2
Yellow-green
(3A)
3 318 40 香格里拉 16
Purple
(N79A)
3 330
13 明永
Yellow-green
(N144C)
2 421 27 香格里拉 3
Yellow
(5A)
3 318
14 红坡
Yellow-green
(N144C)
3 053 28 香格里拉 4
Yellow-orange
(9A)
3 318
注:花色(色卡号)采用 The color chart of Royal Horticultural Society。
1. 2 方 法
1. 2. 1 取材方法
从含苞待放的花蕾中直接取出花药，每个群体
分别取样 3 ～ 5 个体，置于拇指大小的硫酸纸袋中，
标记完成后置于变色硅胶中室温保存以供试验之
用。取材花药发育程度比较一致，不经酸处理或其
他处理。
1. 2. 2 制样和观察方法
将供试花粉直接从硫酸纸袋中取出，均匀涂抹
在粘有导电双面胶的圆形金属载台上，经 IB 离子测
射仪喷金镀膜后，置于日立 S--570 扫描电镜下观察
照相。分别对具有代表性的视野 300 × (群体)、
2 000 ×(赤道面)、3 500 × (极面)和 8 000 × (局
部)进行照相。在照片上随机抽取 20 ～ 30 粒花粉
测量极轴长(P)、赤道轴长(E)、穿孔直径(D)、脊宽
(W)，花粉描述参照 Walker［16］的研究方法，计算群
体中花粉败育率以及局部单位面积穿孔数和孔隙百
分比。
1. 2. 3 分析方法
对各个群体的花粉形态特征进行详细的描述，
包括花粉粒形状、大小、网眼类型及其他相关特征。
根据郭先锋等［9］的统计方法，应用以上的观测和计
算结果，以供试的 40 个野生滇牡丹群体为分类运算
单位，按照数量分类学性状选择的原则，剔除不变性
状和逻辑相关性状，共选取 8 个性状，其中 7 个为数
量性状，即 P、E、P /E、D、D /W、败育率及孔频，1 个
59第 1 期 李 奎等:40 个野生滇牡丹群体的花粉形态研究
为无序多态性状，即外壁纹饰类型。将 7 个数量性
状数值直接输入计算机后标准化，纹饰类型则采用
分解法进行编码［17］。采用统计分析软件 NTSYS-pc
进行聚类分析，聚类单元之间的遗传相似性系数采
用 DICE 系数，聚类图选用 UPGMA 法。
2 结果与分析
2. 1 40 个群体的花粉形态特征
对 40 个野生滇牡丹群体的花粉电镜扫描进行
观察统计和分析，多数群体的花粉形态赤道面观为
长球形，少数为超长球形或近球形(P /E > 2 表示花
粉粒为超长球形，P /E 为 1. 14 ～ 2 表示花粉粒为长
球形［2
--3］)，极面观为三裂圆形或近圆形;萌发器官
具三拟孔沟，以等间距环状分布，属于 N3P4C5 型花
粉;萌发沟多数具沟膜，沟中部较宽较深，靠近两端
逐步变窄变浅，部分群体具有合沟现象，三沟在两极
几乎汇合，但通常只出现在其中一极，沟端大多呈
30°左右的夹角。外壁纹饰形态多样，可分为小穴
状、穴状、网状、粗网状、皱波--网状、皱波状等不同
类型。
高山植物园:花粉粒为长球形(prolate)，大小为
(34. 57 ± 3. 32)μm × (22. 27 ± 2. 17)μm，P /E 为
1. 56。赤道面观为椭圆形，两极多呈平截形，少数呈
圆弧形或锥形(图 1--1)，极面观呈三裂圆形(图 1--
2)。外壁表面纹饰为网状(reticulate exine)(图 1--
3)，网脊部分隆起，网眼大小不均，平均网眼直径为
(0. 35 ± 0. 10)μm，脊宽为(0. 59 ± 0. 11)μm，网眼分
布较密，孔频为 1. 01 个 /μm2，遍布整个花粉粒，极
面区和沟边缘与中央区的分布状况差异不大，近极
面时 网 眼 变 小。萌 发 器 官 为 三 拟 孔 沟 (3--
colporoidate)，具沟膜，沟较长，一极几近合沟，在赤
道区略有缢缩，沟端夹角比较一致，均小于 30°。
梁王山 1:花粉粒为长球形，大小为(34. 07 ±
2. 77)μm ×(23. 29 ± 1. 62)μm，P /E 值为 1. 46。赤
道面观椭圆形，两极呈圆形(图 1--4)，极面观呈三
裂圆形。外壁表面纹饰类型属于小穴状纹饰
(micro-foveolate exine)(图 1--5)，网眼大小比较一
致，网眼直径为(0. 10 ± 0. 02)μm，脊宽为(0. 38 ±
0. 07)μm，网纹平滑，网眼形状较圆整，分布密集，穿
孔频率为 3. 24 个 /μm2。萌发器官为三拟孔沟，沟
较深，沟膜不明显，沟端呈 30°左右夹角。
梁王山 2:花粉粒为长球形，大小为(30. 35 ±
2. 24)μm ×(25. 66 ± 2. 01)μm，P /E 值为 1. 18。赤
道面观椭圆形近圆形，两极呈圆形(图 1--6)，极面
观呈三裂圆形。外壁表面纹饰类型为皱波--网状纹
饰(regulate-reticulate exine)(图 1--7)，网眼形状不
规则，甚至无明显的网眼，网脊不规则隆起，相互纵
横交错，宽窄均匀，脊宽为(0. 76 ± 0. 12)μm。萌发
器官为三拟孔沟，沟较浅较长，一极几近合沟，沟膜
明显，沟端呈 30°左右的夹角。
西山 1:花粉粒为长球形，大小为(39. 98 ±
2. 34)μm ×(23. 42 ± 1. 13)μm，P /E 值为 1. 71。赤
道面观为椭圆形近纺锤状，两极呈圆弧形，极面观呈
三裂圆形。花粉粒表面光滑，纹饰类型为穴状
(foveolate exine)或小穴状(图 1--8)，形状多呈圆形
较规则。网眼较小，部分未形成穿孔，平均网眼直径
约为(0. 30 ± 0. 09)μm，脊宽为(0. 47 ± 0. 17)μm，网
眼分布较稀疏，孔频为 1. 68 个 /μm2，极面区和沟边
缘与中央区的网眼分布差异极小。萌发器官为三拟
孔沟，沟较深，沟膜不明显，沟端夹角小于 30°。
西山 2:花粉粒为超长球形(perprolate)，大小为
(41. 00 ± 3. 26)μm × (19. 84 ± 2. 21)μm，P /E 值为
2. 07。赤道面观为长椭圆形近长方形，两极呈平截
形(图 1--9)，极面观呈三裂圆形。花粉粒表面平
滑，近网状纹饰(图 1--10)。网眼较小，平均网眼直
径约为(0. 26 ± 0. 08)μm，脊宽为(0. 44 ± 0. 02)μm，
分布较密，孔频为 1. 98 个 /μm2，极面区和沟边缘与
中央区的网眼分布无明显差异。萌发器官为三拟孔
沟，沟较长且深，赤道区缢缩，沟端明显有所扩展，夹
角较小。
牦牛坪:4 个群体来源于不同海拔高度和不同
的立地条件，花色也不尽相同(表 1)，其花粉粒共有
特征包括花粉粒为超长球形和长球形，赤道面观椭
圆形，两极呈圆形，极面观呈三裂圆形(图 1--11 ～
13，15，18)。外壁表面纹饰类型为网状纹饰，网眼
形状较规则，网脊平滑，宽窄均匀(图 1--14，16，17，
19)。萌发器官为三拟孔沟，沟较深较长，沟膜不明
显，沟端呈 30°左右的夹角。花粉形态的差异则主
要体现在数量性状的不同(表 2)。
奔子栏:3 个群体来源于同一居群，海拔不同，
花色略有差异(表 1)。花粉粒皆为长球形，赤道面
观椭圆形，两极呈圆形，极面观呈三裂圆形(图 1--
20，22，24)。外壁表面纹饰类型穴状，网眼形状呈
不规则圆形，网脊平滑或部分鼓锤状突起，宽窄均匀
(图 1--21，23，25)。萌发器官为三拟孔沟，沟较深较
长，延伸至两极平截，沟膜不明显，沟端呈 30°左右
的夹角。花粉形态特征数量性状见表 3。
明永:花粉粒为超长球形，大小为(46. 23 ±
2. 05)μm ×(20. 93 ± 1. 43)μm，P /E 值为 2. 21。赤
道面观椭圆形，两极呈圆形或平截形(图 1--26)，极
面观呈三裂圆形。外壁表面纹饰类型属于小穴状纹
饰，网眼极小，形状较圆整，多数网眼未形成穿孔，网
69 北 京 林 业 大 学 学 报 第 33 卷
表 2 牦牛坪 4 个群体花粉形态特征
Tab. 2 Pollen grain characteristics of Maoniuping
群体名称 P /μm E /μm P /E D /μm W /μm D /W 孔频 /(个·μm － 2)
牦牛坪 1 45. 89 ± 2. 44 21. 73 ± 1. 00 2. 11 0. 43 ± 0. 07 0. 43 ± 0. 06 1. 00 1. 14
牦牛坪 2 42. 28 ± 1. 57 20. 85 ± 0. 91 2. 03 0. 58 ± 0. 16 0. 36 ± 0. 04 1. 61 1. 27
牦牛坪 3 39. 66 ± 2. 12 22. 12 ± 1. 53 1. 79 0. 15 ± 0. 08 0. 33 ± 0. 05 0. 45 2. 60
牦牛坪 4 35. 15 ± 0. 79 24. 06 ± 0. 91 1. 46 0. 27 ± 0. 09 0. 44 ± 0. 03 0. 61 1. 52
表 3 奔子栏 3 个群体花粉形态特征
Tab. 3 Pollen grain characteristics of Benzilan
群体名称 P /μm E /μm P /E D /μm W /μm D /W 孔频 /(个·μm － 2)
奔子栏 1 34. 68 ± 2. 09 20. 38 ± 0. 86 1. 70 0. 22 ± 0. 03 0. 32 ± 0. 05 0. 69 1. 84
奔子栏 2 35. 55 ± 2. 35 21. 57 ± 1. 32 1. 65 0. 31 ± 0. 05 0. 43 ± 0. 06 0. 72 1. 97
奔子栏 3 39. 82 ± 1. 18 20. 41 ± 1. 77 1. 95 0. 22 ± 0. 07 0. 41 ± 0. 09 0. 54 1. 90
眼直径为(0. 14 ± 0. 06)μm，脊宽为(0. 70 ± 0. 22)
μm，花粉粒表面平滑，网眼不规则零星分布，穿孔频
率仅为 0. 78 个 /μm2。萌发器官为三拟孔沟，沟较深，
且延伸至两极平截，沟膜不明显，沟端夹角小于 30°。
红坡:花粉粒为长球形，大小为(39. 65 ± 2. 13)
μm ×(21. 67 ± 1. 06)μm，P /E 值为 1. 83。赤道面
观椭圆形，两极呈圆形(图 1--27)，极面观呈三裂圆
形。外壁表面纹饰类型属于小穴状纹饰，网眼极小
且比较一致，网眼直径为(0. 17 ± 0. 05)μm，脊宽为
(0. 68 ± 0. 21)μm，网纹平滑，有时出现皱波状突起，
网眼形状较圆整，不规则零星分布，穿孔频率为
1. 01 个 /μm2(图 1--28)。萌发器官为三拟孔沟，沟
较深，沟端夹角仅为 15°左右。
一中后山:4 个群体来源于同一居群，海拔相
近，甚至在同一地点同时出现，但花色不同(表 1)。
花粉粒均为长球形，赤道面观椭圆形，两极呈圆形，
极面观呈三裂圆形(图 1--29，31，33，35)。外壁纹饰
类型为网状或平行网状，网眼形状较规则近圆形，网
脊平滑，宽窄均匀(图 1--30，32，34，36)。萌发器官
为三拟孔沟，沟较深较长，沟膜不明显，沟端夹角不
一致。花粉形态特征数量性状见表 4。
叶枝:3 个群体来源于同一居群的不同花色，且
花色差异较大(表 1)。花粉粒为超长球形和长球
形，赤道面观椭圆形，两极呈圆形，极面观呈三裂圆
形(图 1--37 ～ 39，41，43)。外壁表面纹饰类型差异
明显，叶枝 1 和叶枝 2 为穴状或近网状纹饰(图 1--
40，42);叶枝 3 为网状纹饰，网脊隆起，网眼形状呈
较规则圆形(图 1--44)。萌发器官为三拟孔沟，沟
较深较长，沟端呈 30°左右的夹角。数量性状如表 5
所示。
表 4 一中后山 4 个群体花粉形态特征
Tab. 4 Pollen grain characteristics of Yizhonghoushan
群体名称 P /μm E /μm P /E D /μm W /μm D /W 孔频 /(个·μm － 2)
一中后山 1 35. 22 ± 2. 89 23. 31 ± 1. 62 1. 51 0. 23 ± 0. 09 0. 40 ± 0. 07 0. 58 1. 91
一中后山 2 33. 34 ± 1. 40 22. 35 ± 1. 19 1. 49 0. 16 ± 0. 04 0. 44 ± 0. 09 0. 36 1. 87
一中后山 3 35. 98 ± 2. 85 23. 39 ± 1. 56 1. 54 0. 16 ± 0. 04 0. 40 ± 0. 09 0. 40 1. 43
一中后山 4 41. 09 ± 21. 51 21. 52 ± 1. 29 1. 91 0. 36 ± 0. 08 0. 42 ± 0. 05 0. 86 1. 71
表 5 叶枝 3 个群体花粉形态特征
Tab. 5 Pollen grain characteristics of Yezhi
群体名称 P /μm E /μm P /E D /μm W /μm D /W 孔频 /(个·μm － 2)
叶枝 1 40. 24 ± 1. 87 21. 19 ± 0. 98 1. 90 0. 20 ± 0. 06 0. 43 ± 0. 06 0. 46 1. 85
叶枝 2 41. 96 ± 1. 61 19. 86 ± 1. 80 2. 11 0. 26 ± 0. 08 0. 34 ± 0. 05 0. 76 1. 52
叶枝 3 37. 45 ± 1. 13 20. 74 ± 1. 26 1. 81 0. 18 ± 0. 08 0. 46 ± 0. 10 0. 39 1. 47
太安:花粉粒为长球形，大小为(38. 36 ± 1. 87)
μm × (23. 24 ± 0. 80)μm，P /E 值为 1. 79。赤道面
观椭圆形近圆形，两极呈圆形(图 1--45)，极面观呈
三裂圆形。外壁表面纹饰类型为皱波--网状纹饰，
网眼较小，形状为不规则圆形，直径为(0. 17 ±
0. 03)μm，脊宽为(0. 41 ± 0. 06)μm。萌发器官为三
拟孔沟，有明显沟膜，沟端夹角小于 30°。
文笔山 1:花粉粒为长球形，大小为(38. 15 ±
2. 37)μm ×(21. 91 ± 0. 38)μm，P /E 值为 1. 74。赤
道面观椭圆形，两极呈圆形(图 1--46)，极面观呈三
裂圆形。外壁表面纹饰类型属于穴状纹饰，网眼极
小，形状较圆整，多数网眼未形成穿孔，网眼直径为
(0. 24 ± 0. 12)μm，脊宽为(0. 34 ± 0. 06)μm，花粉粒
表面平滑，网眼不规则零星分布，穿孔频率为 2. 18
个 /μm2。萌发器官为三拟孔沟，沟较深，且延伸至
两极平截，沟端呈 30°左右的夹角。
79第 1 期 李 奎等:40 个野生滇牡丹群体的花粉形态研究
1 ～ 3.高山植物园;4、5.梁王山 1;6、7.梁王山 2;8.西山 1;9、10.西山 2;11 ～ 14.牦牛坪 1;15. 牦牛坪 2;16、17. 牦牛坪 3;
18、19.牦牛坪 4;20、21. 奔子栏 1;22、23. 奔子栏 2;24、25. 奔子栏 3;26. 明永。1、4、6、9、12、18、20、22、24、26 为2 000 ×;
2、13、15为 3 500 ×;3、5、7、8、10、14、16、17、19、21、23、25 为 8 000 ×;11 为 300 ×
图 1 40 个野生滇牡丹群体的花粉形态
Fig. 1 Pollen morphology of 40 wild Paeonia delavayi populations
89 北 京 林 业 大 学 学 报 第 33 卷
续图 1
27、28.红坡;29、30.一中后山 1;31、32.一中后山 2;33、34.一中后山 3;35、36.一中后山 4;37 ～ 40. 叶枝 1;41、42. 叶枝
2;43、44.叶枝 3;45.太安;46.文笔山 1;47、48.文笔山 2;49、50.香格里拉 1;51、52.香格里拉 2;53、54.香格里拉 3;55.
香格里拉 4。27、29、31、33、35、38、43、45 ～ 47、49、51、53、55 为 2 000 ×;39 为 3 500 ×;28、30、32、34、36、40、42、44、48、50、
52、54 为 8 000 ×;37、41 为 300 ×
99第 1 期 李 奎等:40 个野生滇牡丹群体的花粉形态研究
续图 1
56.香格里拉 4;57.香格里拉 5;58、59.香格里拉 6;60 ～ 62.香格里拉 7;63、64.香格里拉 8;65 ～ 69.香格里拉 9;70、71.
香格里拉 10;72.香格里拉 11;73.香格里拉 12;74、75.香格里拉 13;76.香格里拉 14;77、78.香格里拉 15;79、80.香格里
拉 16。57、58、61、63、65、66、72、74、76、77、79 为 2 000 ×;67 为 3 500 ×;56、59、62、64、68 ～ 71、73、75、78、80 为 8 000 ×;60
为 300 ×
001 北 京 林 业 大 学 学 报 第 33 卷
文笔山 2:花粉粒为超长球形，大小为(43. 96 ±
2. 44)μm ×(20. 46 ± 1. 53)μm，P /E 值为 2. 15。赤
道面观椭圆形，两极呈圆形或三角锥形，极面观呈三
裂圆形(图 1--47)。外壁表面纹饰类型属于皱波状
(regulate)或皱波--网状，网脊棒状隆起，相互交织，
网眼直径为(0. 24 ± 0. 07)μm，脊宽为 (0. 31 ±
0. 05)μm，花粉粒表面不规则隆起，网纹线条清晰，
穿孔频率为 2. 25 个 /μm2(图 1--48)。萌发器官为
三拟孔沟，沟较深且窄，相对较短，无明显沟膜，沟端
夹角为 15°左右。
香格里拉:16 个群体来源于同一居群的不同花
色，海拔相同但花色差异极大(表 1)。花粉粒为长球
形至超长球形，赤道面观椭圆形，两极呈圆形，极面观
呈三裂圆形(图 1--49，51，53，55，57，58，60，61，63，65 ～
67，72，74，76，77，79)。外壁表面纹饰类型多样，包括
了纹饰描述中的所有类型(图 1--50，52，54，56，59，62，
64，68 ～ 71，73，75，78，80)，除黄色和深紫色之外的其
他群体均出现了 2 种以上的纹饰类型。黄色和深紫
色花系的群体纹饰多为小穴状至穴状，网眼形状较规
则，以圆形居多，花粉粒表面平滑。萌发器官为三拟
孔沟，沟较深较长，多数沟膜不明显，沟端呈 30°左右
的夹角。花粉形态特征数量性状见表 6。
表 6 香格里拉 16 个群体花粉形态特征
Tab. 6 Pollen grain characteristics of Singelira
群体名称 P /μm E /μm P /E D /μm W /μm D /W 孔频 /(个·μm － 2)
香格里拉 1 41. 93 ± 0. 94 22. 86 ± 1. 09 1. 83 0. 22 ± 0. 03 0. 43 ± 0. 09 0. 54 1. 94
香格里拉 2 40. 75 ± 1. 29 22. 04 ± 1. 13 1. 85 0. 23 ± 0. 05 0. 50 ± 0. 12 0. 46 1. 80
香格里拉 3 41. 36 ± 1. 86 22. 10 ± 1. 33 1. 87 0. 23 ± 0. 03 0. 24 ± 0. 04 0. 96 1. 36
香格里拉 4 43. 48 ± 1. 65 19. 17 ± 1. 35 2. 27 0. 30 ± 0. 04 0. 35 ± 0. 04 0. 86 1. 90
香格里拉 5 43. 47 ± 1. 22 21. 71 ± 1. 51 2. 00 0. 38 ± 0. 06 0. 44 ± 0. 07 0. 86 1. 42
香格里拉 6 43. 18 ± 1. 73 20. 20 ± 1. 18 2. 13 0. 29 ± 0. 06 0. 37 ± 0. 05 0. 78 1. 98
香格里拉 7 41. 82 ± 2. 03 20. 61 ± 1. 06 2. 03 0. 22 ± 0. 07 0. 33 ± 0. 03 0. 67 2. 85
香格里拉 8 42. 22 ± 0. 95 21. 42 ± 0. 92 1. 97 0. 44 ± 0. 13 0. 40 ± 0. 03 1. 10 1. 51
香格里拉 9 43. 94 ± 1. 66 21. 58 ± 0. 89 2. 04 0. 38 ± 0. 05 0. 43 ± 0. 11 0. 88 1. 45
香格里拉 10 44. 05 ± 1. 54 21. 24 ± 0. 86 2. 07 0. 40 ± 0. 09 0. 36 ± 0. 04 1. 10 1. 50
香格里拉 11 43. 56 ± 1. 90 21. 66 ± 1. 04 2. 01 0. 48 ± 0. 13 0. 41 ± 0. 09 1. 17 1. 16
香格里拉 12 42. 53 ± 1. 49 21. 35 ± 0. 71 1. 99 0. 31 ± 0. 05 0. 52 ± 0. 07 0. 60 1. 32
香格里拉 13 36. 23 ± 3. 22 21. 68 ± 1. 35 1. 67 0. 50 ± 0. 04 0. 43 ± 0. 04 1. 16 1. 31
香格里拉 14 41. 94 ± 1. 89 21. 34 ± 1. 17 1. 96 0. 24 ± 0. 02 0. 47 ± 0. 06 0. 51 1. 16
香格里拉 15 44. 11 ± 0. 70 21. 37 ± 0. 52 2. 06 0. 29 ± 0. 10 0. 48 ± 0. 11 0. 60 1. 47
香格里拉 16 40. 66 ± 2. 64 20. 70 ± 0. 98 1. 96 0. 25 ± 0. 06 0. 39 ± 0. 01 0. 64 1. 45
2. 2 聚类结果分析
根据 40 个群体花粉 P、E、P /E、D、D /W、败育率、
穿孔频率和纹饰类型 8 项性状，经 NTSYS--pc 分析软
件进行聚类分析，得出图 2 所示结果。从聚类图中可
以看出，除来自香格里拉的 16 个群体(编号 25 ～ 40)
分化较大外，其他来自不同居群的群体均能各自很好
地聚为一支，花色差异较小的居群其遗传相似性较
高。在遗传相似性系数为 0. 65 处，来自明永和红坡
的 2 个群体就能与其他全部群体区分开来。
以遗传相似性系数为 0. 75 划分，聚类结果可分
为 4 支:第Ⅰ支包括高山植物园和香格里拉 13，都
属于红色花系列，但二者的相似性系数仍低于
0. 80;第Ⅱ支包括了西山、牦牛坪、奔子栏、文笔山、
太安以及香格里拉(香格里拉 13 除外)的全部群
体，花色多样，从黄绿色到橙色、红色、紫色不等，在
遗传相似性系数为 0. 80 ～ 0. 85 时，可以把除香格里
拉以外的其他居群区分开来，来自香格里拉不同花
色的 15 个群体则无法细致区分;第Ⅲ支包括了来自
梁王山和一中后山的 6 个群体，花色均为不同程度
黄色，差异较小，但因地域差异明显，二者遗传相似
性系数只有 0. 78;第Ⅳ支包括来自明永和红坡的 2
个群体，从表型性状和花色方面，红坡与明永极为相
似，其小叶裂片的狭披针形比其他群体略长，全株叶
片呈紫色或镶嵌紫色，花瓣黄绿色甚至深绿色，雌雄
蕊多有瓣化现象，结合花粉形态聚类分析结果，这 2
个群体很容易被独立出来。
3 结论与讨论
3. 1 不同群体滇牡丹亲缘关系的讨论
滇牡丹不同群体的亲缘关系及分类地位的划
分，一直是当前研究的重点和热点，同时也是牡丹分
类中最具争议的问题之一。滇牡丹的叶形和花色变
异较大，根据形态学描述的 P. lutea、P. potanini、
P. yunnanensis、P. delavayi var. atropurpurea、P. delavayi
var. angustiloba、P. delavayi var. lutea、P. potanini var.
trollioides、P. delavayi var. alba、P. lutea var. ludlowii、
P. delavayi var. lutea f. superba、P. polanini f. alba 等
诸多种、变种及变型与滇牡丹的定位和关系很不明
101第 1 期 李 奎等:40 个野生滇牡丹群体的花粉形态研究
图 2 40 个滇牡丹群体花粉性状聚类分析图
Fig. 2 Dendrogram of 40 wild D. delavayi populations by clustering analysis of pollen characters
确，他们是不同种、种下变种，还是同种的不同变异
类型，不同学者各执己见，没有统一的标准。
1886 年，Franchet［18］首次发表了滇牡丹和黄牡
丹(P. lutea)2 个新种。Finet 等［19］将黄牡丹作为滇
牡丹的一个变种。Stern［20］和方文培［21］根据叶形和
花色将滇牡丹分为黄牡丹和金莲牡丹(P. potanini
var. trollioides)。中国科学院中国植物志编委会［14］
将黄牡丹作为滇牡丹一个变种(P. delavayi var.
lutea)，并将金莲牡丹归入滇牡丹中。Hong 等［22］主
张滇牡丹复合群(P. delavayi complex)作为一个分
类群。邹喻苹等［23］通过 RAPD 分析认为黄牡丹与
滇牡丹可视为一个种的 2 个居群。李嘉珏［15］赞同
Stern［20］和方文培［21］的观点，将黄牡丹作为一个独
立的种。于玲等［24］、洪德元等［1］、赵宣等［25］、杨淑
达等［26］采用不同形态学、细胞学和分子生物学方法
对滇牡丹及其他野生种和栽培种的亲缘关系进行了
相关研究，但由于针对性不强且材料有限，研究结果
不尽相同。在滇牡丹的居群差异性上，Stern［27］、杨
涤清等［28］、李思锋等［29］、龚洵等［30］都对滇牡丹的
核型进行了研究，根据 Stebbins［31］的核型不对称型
的分类标准，滇牡丹核型均为“2A”型，但不同居群
之间存在差异。以上研究为解决滇牡丹分类问题提
供了一些形态学和分子生物学方面的资料。
本研究在大量野外调查的基础上，采用花粉形
态和表型性状相结合的方法，对多个滇牡丹群体和
性状差异进行了系统分析，结果在一定程度上阐释
了花粉形态与表型性状的一致性。主要体现在居群
水平上的差异和花色的不同，与前人所描述的核型
差异、居群差异和遗传多样性保持一致的观点。并
且花粉的电镜扫描观察分析认为，滇牡丹是一个在
自然选择杂交下不断演化的野生种，根据 Walker［16］
被子植物花粉纹饰演化趋势:表面光滑→表面具小
穴、小沟状雕纹→表面棒状、鼓锤状、刺状→表面皱
波状、网状、条纹状，可以看出不同群体的花粉外壁
纹饰从原始的小穴状到进化的皱波状均有存在。黄
色花系列的群体花粉粒多为小穴状和穴状纹饰，表
面比较光滑;紫色花系列也以穴状居多，少数为网
状;中间花色的群体(如香格里拉 5 ～ 11)花粉粒表
面极不规则，纹饰类型有皱波状、网状等，网脊隆起
或交织错落，中间花色的多数群体出现了 2 种以上
不同的纹饰类型。根据温坎坡等［32］花粉纹饰多型
性的描述表明，滇牡丹不同花色的花粉形态处于不
断的演化过程中，同时也反映出黄色花系和紫色花
系是滇牡丹中比较原始的群体，其花粉形态不受环
境因素、发育时期以及材料处理的影响，属处于稳定
的遗传性状差异，而中间类型和杂色花系则处于不
确定的自然选择和不稳定的性状表达之中。
若以色系对滇牡丹居群内的亲缘关系进行鉴定
甚至分类，虽直观易行，但并不能真实地反映其亲缘
和演化关系。从花粉形态的演化来看，黄色花系与
201 北 京 林 业 大 学 学 报 第 33 卷
紫色花系的花粉形态均较为原始，加之花色、株高、
叶形等形态学上的较大差异，二者无明显的演化关
系，本研究支持将黄牡丹作为一个独立的种，但其花
粉特征聚类分析结果不能将二者区分开来，有待利
用灵敏的分子标记验证。另外，野外调查中新发现
的 2 种花色(无相关文献记载)文笔山 2 和叶枝也
未能在聚类图中明晰的区别开来，但作为生殖隔离
的独立群体，形态学上的差异有待研究，其在滇牡丹
系统分类中的地位仍需继续探讨。
3. 2 花粉形态在研究牡丹分类中的意义
一般认为，花粉形态与其他生殖器官一样很少
受环境因素的影响而成为稳定和保守的性状，可用
于对物种的亲缘关系和系统进化进行分析和阐释。
但对处于不断演化之中的物种则不能客观地揭示其
相互关系，本研究对滇牡丹群体的中间花色和杂色
群体的花粉形态聚类分析表明其亲缘关系混乱而无
法阐释系统演化关系，且目前对牡丹组植物亲缘关
系的研究还非常有限［33］。因此，在利用花粉形态对
牡丹组植物分类和系统关系进行研究时，一定要建
立在充分的野外调查和多年形态学分析的基础上。
对牡丹品种而言，我国已有千年的栽培历史，其品种
的系统演化关系更是无法确定，但花粉形态在一定
程度上可比较出年轻组与原始组，可进一步探讨栽
培牡丹的起源问题，可鉴定牡丹组野生种之间以及
稳定遗传的种内群体间的系统演化和亲缘关系。
致谢 本研究野外调查得到了丽江市林业局冷泉的鼎力支持，得到
了中甸高山植物园、德钦林业局、玉龙雪山保护区、明永冰川保护区
等相关领导的大力帮助，在此一并表示感谢!
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(责任编辑 董晓燕)
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