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十一种类型浙江红山茶花粉形态的扫描电镜观察



全 文 :北方园艺2012(05):67~70 植物·园林花卉·
第一作者简介:魏兆兆(1987-),女,河南汝州人,在读硕士,研究方
向为园林植物应用与效益评估。E-mail:wtt_1030@163.com。
基金项目:浙江省大学生创新创业孵化资助项目(2010R412053)。
收稿日期:2011-11-25
十一种类型浙江红山茶花粉形态的扫描电镜观察
魏 兆 兆1,谢   云2,卢 凤 珠3
(1.浙江农林大学 风景园林与建筑学院,浙江 临安311300;2.浙江农林大学 天目学院,浙江 临安311300;
3.浙江农林大学 工程学院,浙江 临安311300)
  摘 要:应用扫描电镜,对野生浙江红山茶11个类型花粉的形态进行了观察。结果表明:其
花粉粒为长球形或超长球形,具3孔沟,大小为极轴长38.6~59.8μm、赤道轴长15.4~38.1μm;
根据穿孔大小及数量、脊的明显度将其花粉外壁纹饰分为皱波状、皱波状-有穿孔、皱波-颗粒状和
网状4种类型;花粉形态对浙江红山茶类型划分有很大价值,依据其形态编制了类型分类检索
表。最后,对11种类型浙江红山茶花粉形态的分类及演化趋势进行了讨论。
关键词:浙江红山茶;类型;扫描电镜;花粉形态
中图分类号:S 685.14 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2012)05-0067-04
  浙江红山茶(Camelia chekiangoleosa Hu)是我国山
茶科山茶属红山茶组植物中的一个特有种[1],兼有“山茶
花”和“油茶果”双重优点[2]。其野生种在浙江丽水的庆
元、龙泉、景宁、云和、青田、松阳、缙云、仙居、平阳、泰顺、文
成及开化等市县山区,江西的永新、南丰以及福建的霞浦、
建宁等地均有存在,常呈团块状或零星散生于海拔500~
1 500m的山地杂木林内和溪涧两旁[3]。由于受自然环境
因素的影响,这些地区的浙江红山茶在树型、花色、花径大
小、叶型及果型等方面产生了很多变异类型[5]。现按照国
际茶花协会分类的方法[4],依据花径大小、叶型及植株的
生长习性差异共筛选出11种变异类型进行孢粉研究,每
种类型选2株的花粉作为研究对象。
植物花粉的形态特征受基因的控制,具有较强的遗
传保守性和稳定性,其带有大量演化的信息,是探讨植
物演化与亲缘关系的重要依据[6-7]。国内使用花粉形态
来研究山茶属植物起源和亲缘关系的报道已有一
些[8-10],应用花粉形态进行山茶属种间分类或品种群划
分[11-14]和植物不同类型间花粉形态研究的报道也有
过[15-17],但是对浙江红山茶不同类型间花粉形态的研究
还未见报道。现选取11个类型的浙江红山茶花粉进行
扫描电镜观察,比较花粉形态特征,为其优株筛选、分类
鉴定、演化和亲缘关系的研究提供孢粉学依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
11种类型野生浙江红山茶的花粉于2011年3~4
月采集,每种类型采集5朵花,用镊子取出其中的花药
放入硫酸纸袋中,在室温下干燥24h后置于-4℃的冰
箱中低温保存(表1)。
表1  11种类型浙江红山茶花粉试验材料
编号 类型 类型性状描述 产地
1 大花径型 花的直径在10~13cm
浙江庆元百山祖、福建霞浦
水门乡八斗丘村
2 中花径型 花的直径在7.5~10cm 福建霞浦水门乡八斗丘村
3 小花径型 花的直径在6~7.5cm 福建霞浦水门乡八斗丘村
4 微花径型 花的直径<6cm 浙江庆元百山祖
5 披针叶型
叶的最宽处在近基部,且长比
最宽处大3~4倍
浙江缙云下梅寥、浙江庆元
百山祖
6 椭圆叶型
叶的最宽处在中部,且长比
最宽处大1.5~2倍
福建霞浦水门乡八斗丘村,
浙江缙云西溪坑
7 倒卵叶型
叶的最宽处在先端,且长比
最宽处大1.5~2倍
福建建宁闽江源樱桃岭、安
徽岳西横河村
8 直立树型
乔木型,植株垂直地面生长,
分枝少
江西南丰军峰山
9 开张树型
乔木型,植株分枝较多,枝条
向外生长
江西南丰军峰山、福建霞浦
水门乡八斗丘村
10 垂枝树型
乔木型,植株分枝多,枝条
垂直向下
浙江缙云下梅寥
11 丛生树型
主干不明显,几株生长
在一起
江西南丰军峰山
1.2 试验方法
扫描电镜制样,将花粉均匀撒布在贴有双面胶带的
金属载物台上,用常规真空喷镀法喷金3~4min后,置
于岛津SS-550型扫描电镜(工作电压15kV)下观察。
经观察,选取有代表性的视野,放大500倍观察花粉粒的
群体形态;2 000倍观察花粉个体形态,测量极轴长P、赤
道轴长E、沟长L、沟宽 W;5 000倍观察花粉表面纹饰,
测量其穿孔直径、脊宽、脊距;并分别进行显微拍摄,表
面纹饰摄影取赤道面中部。各类型的花粉粒测20粒,
取平均值,并计算P/E值(花粉粒形状)、统计各类型花
粉的赤道面观、极面观和外壁纹饰特点。
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·园林花卉·植物 北方园艺2012(05):67~70
2 结果与分析
2.1 11种类型花粉的形态特征
2.1.1 花粉大小及形态 浙江红山茶11种类型的花粉
粒按Erdtman G[6]的标准划分为2类:一类是大粒花粉,
极轴平均长度在50μm以上;另一类是中粒花粉,极轴
平均长度在39.0~49.9μm。其中类型5花粉粒极轴长
的平均值最大为55.41μm,类型7的花粉粒极轴长的平
均值最小为46.25μm。11种类型花粉粒赤道轴长的差
异明显,长度值在15.4~38.1μm,但其赤道轴长平均值
除了类型7的为20.51μm以外,其余的均在25.5~
30.8μm。花粉粒的P/E均在1.6以上,根据Erdtman
G的分类标准,11种类型花粉粒形状为长球形(1.14<
P/E<2)或超长球形(P/E>2),但类型9、类型11等存
在不规则的花粉粒(图1)。极面观有2种形态:类型4
(图2-11)等4个类型为三裂近圆形,类型2(图2-5)等
   
7个类型为三裂正三角形;赤道面观主要有2种形态:类
型1(图2-1)等7个类型为椭圆形,类型9(图2-25)等3
个类型为卵圆形,个别为长椭圆形如类型5(图2-13)。
图1 不规则的花粉粒
2.1.2 花粉萌发沟 11种类型的花粉均有3条萌发
沟,沿极轴方向延伸呈环状分布,从极面观可看到3条,
赤道面观可看见1~2条,根据Erdtman G的NPC分类
系统,11种类型的花粉属于3孔沟类型。所有类型的沟
长、沟宽及沟间距因类型不同而有所不同(表2),个别类
型的萌发孔沟内有突起物,如类型2(图2-5)、类型4
(图2-11)。
图2 扫描电镜下的花粉形态
注:1~3:类型1(图1赤道面观,图2极面观,图3外壁纹饰);4~6:类型2(图4赤道面观,图5极面观,图6外壁纹饰);7~9:类型3(图7赤道面观,图8极
面观,图9外壁纹饰);10~12:类型4(图10赤道面观,图11极面观,图12外壁纹饰);13~15:类型5(图13赤道面观,图14极面观,图15外壁纹饰);16~
18:类型6(图16赤道面观,图17极面观,图18外壁纹饰);19~21:类型7(图19赤道面观,图20极面观,图21外壁纹饰);22~24:类型8(图22赤道面观,
图23极面观,图24外壁纹饰);25~27:类型9(图25赤道面观,图26极面观,图27外壁纹饰);28~30:类型10(图28赤道面观,图29极面观,图30外壁纹
饰);31~33:类型11(图31赤道面观,图32极面观,图33外壁纹饰)。
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北方园艺2012(05):67~70 植物·园林花卉·
  表2  11种类型浙江红山茶花粉形态特征
编号 极轴长P/μm 赤道轴长E/μm 花粉粒形状(P/E) 沟长L/μm 沟宽 W/μm 穿孔直径/μm 脊宽/μm 脊距/μm 外壁纹饰 图2
1 50.9143.8~54.3
28.13
24.0~32.3
1.81  42.54  1.91  0.48  1.07  0 网状 1~3
2 52.9149.5~57.1
27.60
20.8~32.7
1.92  44.18  3.04  0.45  0.77  0.38 皱波-颗粒状 4~6
3 52.6645.5~56.9
30.79
24.1~38.1 1.71  42.40  2.11  0.65  0.66  0.55
皱波状 7~9
4 53.5748.4~57.3
25.81
15.4~31.9 2.08  45.31  2.67  0.50  0.85  0.61
皱波状-有穿孔 10~12
5 55.4145.0~59.8
25.51
18.2~30.2 2.17  48.70  2.51  0.97  0.52  0
网状 13~15
6 49.1045.5~55.1
27.95
17.8~34.4 1.93  45.00  2.24  0.66  0.66  0.66
皱波-有穿孔 16~18
7 46.2540.3~53.9
20.51
16.8~26.5 2.18  40.12  2.84  0.49  0.69  0.62
皱波-颗粒状 19~21
8 50.0142.5~54.9
26.98
19.7~32.6 1.85  44.40  2.38  0.38  0.65  0.73
皱波-有穿孔 22~24
9 47.7538.6~54.2
29.89
22.8~34.4 1.60  38.71  3.13  0  0.68  0.44
皱波状 25~27
10 48.3043.2~54.5
26.74
17.1~32.5 1.81  41.85  2.40  0  0.66  0.55
皱波状 28~30
11 48.1043.1~51.7
26.84
20.6~31.4 1.79  42.58  2.29  0.46  0.74  0.48
皱波-颗粒状 31~33
2.1.3 花粉外壁纹饰 11种类型浙江红山茶花粉的外
壁纹饰有4种类型:皱波状、皱波-颗粒状、皱波状-有穿
孔和网状。类型3(图2-9)等3个类型的花粉粒外壁纹
饰为皱波状,脊突出明显,脊间穿孔很少;类型2(图2-6)
等3个类型的花粉粒的外壁纹饰为皱波-颗粒状,脊明显
隆起,脊宽较大;类型4(图2-12)等3个类型的花粉粒外
壁纹饰为皱波状-有穿孔,脊突出,脊间穿孔较多;类型5
(图2-15)和类型1(图2-3)花粉粒外壁纹饰为网状,网脊
明显并连结成各种大小的网状雕纹,网眼形状和大小
不同。
2.2 类型分类检索表
11种类型浙江红山茶的花粉在花粉大小、外壁纹
饰、花粉粒形状、穿孔直径等方面存在明显的区别。根
据花粉观察和测量结果,制定了类型分类检索表。
11种类型浙江红山茶花粉形态分类检索表
1.花粉外壁为网状纹饰,脊明显,穿孔直径大
2.花粉粒为长球形,P/E约为1.8 类型1…………
2.花粉粒为超长球形,P/E约为2.1 类型5…………
1.花粉外壁为皱波-颗粒状纹饰,脊明显,脊宽较大
  3.花粉粒为超长球形,P/E约为2.18 类型7……
  3.花粉粒为长球形
   4.花粉极轴长平均值>50μm,萌发孔内多有突
起物 类型2…………………………………
   4.花粉极轴长平均值<50μm,萌发孔内没有突
起物 类型11…………………………………
1.花粉外壁为皱波-有穿孔纹饰
    5.花粉粒形状为超长球形,P/E>2 类型4…
    5.花粉粒形状为长球形,P/E<2
     6.穿孔直径平均值>0.5μm 类型6………
     6.穿孔直径平均值<0.4μm 类型8………
1.花粉外壁为皱波状纹饰,脊间穿孔较少或没有
      7.花粉极轴平均值>50μm,脊间有穿孔
类型3………………………………
      7.花粉花粉极轴长平均值<50μm,脊间
没有穿孔
       8.花粉的P/E约为1.6 类型9………
       8.花粉的P/E约为1.8 类型10……
3 讨论
3.1 栽培浙江红山茶与野生浙江红山茶花粉形态特征
的比较
已有研究表明,栽培浙江红山茶花粉形态观察结果
为花粉形状为长球形,极面观三裂正三角形,赤道面观
梭形-卵球形,P/E=1.58,萌发孔为3孔沟类型,外壁纹
饰为颗粒状,有疣粒[18];而该11种类型野生浙江红山茶
花粉形态的特征为花粉形状为长球形或超长球形,极面
观为三裂正三角形或三裂近圆形,赤道面观为椭圆形或
倒卵形,萌发孔为3孔沟类型,外壁纹饰为皱波状、皱波-
有穿孔、皱波-颗粒状及网状;二者有一定的相似之处,但
外壁纹饰类型存在较大的差异,此种差异主要表现在脊
的明显度、穿孔的有无及大小、脊宽、脊距等特征的不
同,可以看出花粉形态在种内的变异程度已经在某种程
度上超过了山茶属红山茶组植物种间的变异程度。野
生浙江红山茶独特的花粉形态特点,也反映了该种群长
期被隔离的演化过程。
3.2 11种类型浙江红山茶花粉形态的分类
花粉形态特征已被植物学家广泛地应用到植物分
类中[19]。通过对浙江红山茶不同类型花粉形态的观察
(表2)可知,把外壁纹饰的差异作为类型间分类的参考
依据之一是可取的。现依照花径大小划分的4种类型,
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它们的花粉粒在大小、形状、外壁纹饰、脊宽及脊距上均
有差异,纹饰类型的差异尤为明显;依照叶型划分的3
种类型,椭圆叶型和倒卵叶型的浙江红山茶相对来说较
常见,披针叶型的浙江红山茶是罕见的,从花粉形态方
面来看,披针叶型花粉的大小、形状及外壁纹饰均不同
于另外2种类型;依照生长习性划分的4种类型,直立树
型、开张树型和垂枝树型为乔木型,丛生树型(类型11)
为灌木型,乔木树型和灌木树型花粉的外壁纹饰存在差
异,乔木型中直立树型花粉的外壁纹饰、穿孔直径也与
另外2种类型的花粉不同。总的来说,依据外部形态特
征划分的类型,根据孢粉学特征也可以区分。但是,花
粉形态在品种分类或类型划分中的作用十分有限[20],只
有结合形态学、分子生物学等手段进行综合分析,才可
以得出正确可信的结论。
3.3 11种类型浙江红山茶花粉形态的演化
关于花粉形态的演化,Erdtman[6]曾提出,被子植物
花粉外壁纹饰的演化是由无结构层(光滑)向穿孔(穴
状)发展,再由穿孔继续演化成条纹状类型,但不同科属
其花粉外壁纹饰的演化趋势不同。一般认为山茶科花
粉形态的进化是:花粉形状从扁球形向近扁球形到球
形,花粉大小从中等类型到小型,花粉纹饰从皱波状、皱
网状或网状到穴网状或表面光滑[9]。从花粉形状来看,
11种类型花粉粒形状为长球形或超长球形,故演化顺序
无法确定;从花粉外壁纹饰来看,11种类型的花粉纹饰
均为皱波状或网状,差异主要表现在穿孔大小、脊的隆
起程度、脊宽及穿孔频度等方面,所以这些性状的演化
顺序也无法确定;但从花粉的大小来看,类型5的花粉
粒最大,类型2、类型3、类型4的花粉粒次之,类型7和
类型9的花粉粒相对较小,说明类型5(披针叶型)可能
是较原始的类型,而类型7(倒卵叶型)和类型9(开张树
型)可能是较进化的类型。
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SEM Observation on the Polen Morphology of Eleven Types of Camelia chekiangoleosa
WEI Zhao-zhao1,XIE Yun2,LU Feng-zhu3
(1.Colege of Landscape and Architecture,Zhejiang Agricultural and Forestry University,Lin’an,Zhejiang 311300;2.Tianmu Colege,Zhejiang
Agricultural and Forestry University,Lin’an,Zhejiang 311300;3.Colege of Engineering,Zhejiang Agricultural and Forestry University,
Lin’an,Zhejiang 311300)
Abstract:The polen morphology of eleven types of wild Camelia chekiangoleosa were observed under scanning electron
microscope(SEM).The results showed that polen grains were prolate or perprolate in shape with three colporate.The
length between poles varied from 38.6to 59.8μm and diameter of the equator ranged 15.4~38.1μm.Based on the size
and quantity of porus and ridges patency,the surface ornamentation of Camelia chekiangoleosacould be divided into four
groups:regulate,regulate-porus,regulate-granulate and spinulate.The polen morphology was valuable traits in types
classification of Camelia chekiangoleosa.So a retrieval key was established according to polen morphology.Finaly,the
classify and evolution of eleven types of Camelia chekiangoleosa were discussed.
Key words:Camelia chekiangoleosa;types;scanning electron microscope(SEM);polen morphology
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