全 文 ：书西北植物学报!
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基金项目$上海市绿化与市容管理局科技攻关项目"
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作者简介$马云路"
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#!男!本科生
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通信作者$戴锡玲!博士!副教授!主要从事植物学的教学与科研工作
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金星蕨科
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种植物叶表皮特征的研究
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上海师范大学 生命与环境科学学院!上海
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上海辰山植物园 中国科学院上海辰山植物科学研究中心!上海
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摘
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要$利用光学显微镜对金星蕨科"
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*
属
#,
种植物的叶表皮形态进行了观察和研究!为金星蕨
科植物的系统演化及分类提供科学依据结果表明$"
#
#
,
种金星蕨科植物的叶片表皮细胞为不规则型!表皮细胞
垂周壁大多呈深波状"
!
#气孔为下生型!多呈椭圆形&共观察到
,
种气孔器类型"极细胞型(腋下细胞型(聚合极
细胞型(聚腋下细胞型(不规则型和聚围绕细胞型#!每种植物具
!
"
)
种不同类型的气孔器"
%
#金星蕨科
*
属植
物在表皮细胞大小(垂周壁形状(气孔大小和形状(气孔密度(气孔指数和气孔器类型上存在一定的属间差异
关键词$金星蕨科&叶表皮&气孔器
中图分类号$
C2$$+),
文献标志码$
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金星蕨科"
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地区!约
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余属!近
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种!中国有
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属!
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种
主产长江以南各省低山区!尤以华南及西南亚热带
为多其中!有些属可能起源于中国或中国西南为
分布中心)#*金星蕨科植物是一个高度自然的类
群!长期以来被作为广义鳞毛蕨属"
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#的
成员)!*于
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年才正式确立了金星蕨科!但科内
的成员包含
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个属到
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个属不等!学者的意见分歧
极大&其中!
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和秦仁昌的
!
个分类方法认可
度较高!两者的意见分歧和存在的问题在于毛蕨属
的界定和某些属的划分依据单一(不够充分有力)!*
此后!人们又对金星蕨科部分植物的配子体发
育)%($*(孢子形态)(,*和孢子体解剖特征)*进行了补
充研究在基于分子数据的中国石松类和蕨类植物
的科属分类系统中!金星蕨科包括
##
个属)**!与传
统的形态分类系统)!*也存在分歧
叶表皮形态特征在植物的鉴定(分类及系统演
化中具有重要的应用价值)2(#"*目前!有关金星蕨
科植物叶表皮特征的研究只有零星报道)!2!##*本
实验利用光学显微镜对中国产金星蕨科
*
属
#,
种
植物叶表皮形态特征进行详细地研究!为金星蕨科
植物的鉴定(分类以及系统演化提供新的分类数据
#
!
材料和方法
$+$
!
材
!
料
实验材料中
)
种取自金星蕨科植物腊叶标本的
成熟叶片!植物标本现保存在上海师范大学生物系
蕨类植物标本室"
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种取自上海辰山植物
园金星蕨科活体植物成熟叶片材料来源详见表
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方
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法
取植物叶中部羽片的中部小羽片!刮去其上孢
子囊群后!放入装有
%"[
过氧化氢
(
醋酸溶液的小
烧杯中!用封口膜封口将小烧杯置于
,"烘箱中
*
"
#!:
!待叶片变白!叶肉组织和表皮细胞分离后!
把离析材料取出!转移至盛蒸馏水的烧杯中!漂洗干
净取叶片上表皮时!把叶片的下表皮朝上!用解剖
刀的刀柄轻轻刮去上面的下表皮和叶肉组织&取叶
片下表皮时!把叶片的上表皮朝上!刮去上面的上表
皮和叶肉组织然后切取
#=4
! 左右的表皮"靠近
中脉附近#制水封片!用
EKA.=SD%#"
型光学显微
镜观察(测量(记数和照相每种植物的上(下表皮
分别制备
)
个样品!每个样品随机观察
$
个视野
表皮细胞大小(气孔大小(气孔器类型(气孔密
度及气孔指数等数据均为随机测量
!"
个视野中的
材料而得出的数据范围和平均值其中!气孔指数
]
气孔数%"气孔数
^
表皮细胞数#
_#""[
!气孔密
度为每平方毫米气孔个数气孔器类型的命名采用
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*中的名称
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观察结果
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种金星蕨科植物的叶表皮特征
对中国产金星蕨科
#,
种植物叶表皮特征的研
究发现!它们的叶片上表皮细胞为不规则型&垂周壁
多呈深波状!只有单叶新月蕨的上表皮细胞垂周壁
为浅波状&上表皮细胞的长宽比在
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"
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之间
下表皮细胞也为不规则型&垂周壁都呈深波状&下表
皮细胞的长宽比在
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之间每种植物具
!
"
)
种不同类型的气孔器!依据副卫细胞的数目及
其与保卫细胞排列方式的不同!观察到极细胞型(聚
合极细胞型(腋下细胞型(聚腋下细胞型(不规则型
和聚围绕细胞型
,
种气孔器类型&气孔都分布在叶
片的下表皮!即下生型气孔&气孔一般散生!分布较
均匀!并且沿着叶的长轴方向排列!偶尔在局部地方
取向不规则&气孔的长宽比在
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之间!多为
椭圆形!只有紫柄蕨为近圆形&气孔指数在
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上海辰山植物园
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上海辰山植物园
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活体植株
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紫柄蕨属
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紫柄蕨
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金星蕨科
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属植物的叶表皮形态特征分析
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种金星蕨科植物分别隶属于
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个属!现对
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属植物的叶表皮形态特征进行总结
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#
#毛蕨属"
*
#
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#植物上表皮细胞垂周
壁呈深波状!细胞长宽比在
#+%
"
#+2,
之间&下表皮
细胞长宽比为
#+!
"
!+))
&气孔呈椭圆形!长宽比
在
#+$2
"
#+*
之间!气孔指数为
#[
"
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!气孔
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44
! 之间!具
$
种气孔器类型!
分别为极细胞型(聚合极细胞型(腋下细胞型和聚腋
下细胞型"图版
#
!
#
"
#"
#
"
!
#新月蕨属"
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#植物除单叶新月蕨
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细胞长宽比为
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"
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&下表皮细胞长宽比为
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"
!+!
&气孔呈椭圆形!长宽比为
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#+*#
!气孔指数
在
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之间!气孔密度在
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"
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! 之
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种气孔器类型!分别为极细胞型(聚合极细
胞型(腋下细胞型(聚腋下细胞型(不规则型和聚围
绕细胞型"图版
#
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##
"
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&图版
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#
"
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#
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#金星蕨属"
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#植物的上表皮
细胞垂周壁呈深波状!细胞长宽比为
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&下表皮
细胞长宽比为
#+%
&气孔呈椭圆形!长宽比为
#+#
!
气孔指数为
#![
!气孔密度为
##"
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!
!具
$
种
气孔器类型!分别为极细胞型(聚合极细胞型(腋下
细胞型和聚腋下细胞型"图版
$
!
)
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,
#
"
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#假毛蕨属"
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#
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#植物的上表皮
细胞垂周壁呈深波状!细胞长宽比为
#+2)
&下表皮
细胞长宽比为
#+)2
&气孔呈椭圆形!长宽比为
#+*
!
气孔指数为
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!气孔密度为
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!
!具
)
种
气孔器类型!分别为极细胞型(聚合极细胞型(腋下
细胞型(聚腋下细胞型和不规则型"图版
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*
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&"()
#植物的上表
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&下表皮
细胞长宽比为
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!具
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胞型和聚腋下细胞型"图版
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"
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#卵果蕨属"
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#植物的上表皮细胞
垂周壁呈深波状!细胞长宽比为
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&下表皮细胞
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&气孔呈椭圆形!长宽比为
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型和不规则型"图版
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&"()
#植物的上表皮细胞
垂周壁呈深波状!细胞长宽比为
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&下表皮细胞
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!
&气孔呈椭圆形!长宽比为
#+
!气孔指数
为
#,[
!气孔密度为
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$
种气孔器类
型!分别为极细胞型(聚合极细胞型(腋下细胞型和
不规则型"图版
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#茯蕨属"
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#植物的上表皮细胞
垂周壁呈深波状!细胞长宽比为
#+,
&下表皮细胞
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&气孔呈椭圆形!长宽比为
#+)
!气孔
指数为
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!气孔密度为
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讨
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论
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!
金星蕨科
?
属植物的叶表皮形态特征及其属
间关系
本实验观察金星蕨科
*
属
#,
种植物叶表皮形
态特征!它们的叶片表皮细胞为不规则型!垂周壁大
多呈深波状&具
,
种气孔器类型!即极细胞型(聚合
极细胞型(腋下细胞型(聚腋下细胞型(不规则型和
聚围绕细胞型!其中以极细胞型和聚合极细胞型为
基本气孔器类型!其它类型为这
!
种气孔器类型的
衍生类型&气孔为下生型!多呈椭圆形延羽卵果蕨
和齿牙毛蕨的观察结果与郭庆梅等)*和
MKAA:<4
)
2
*
的研究结果相一致!其余
#$
种植物均为首次报道
叶表皮形态特征在植物分类中具有重要价
值)2(#"*根据本实验以及前人)!2!##*的研究结果!毛
蕨属和金星蕨属的表皮细胞垂周壁形状(细胞长宽
比(气孔形状(气孔长宽比(气孔密度以及气孔器类
型等特征相近!但在气孔指数上存在差异&紫柄蕨属
与毛蕨属和金星蕨属仅在气孔器类型上表现一致&
龙津蕨属与卵果蕨属的气孔器类型相似!而其他特
征存在明显差异&茯蕨属(假毛蕨属和新月蕨属具有
的气孔器类型与其他属都各不相同因此!从叶表
皮特征看!金星蕨科
*
属"毛蕨属(金星蕨属(紫柄蕨
属(龙津蕨属(卵果蕨属(茯蕨属(假毛蕨属和新月蕨
属#植物在表皮细胞大小(垂周壁形状(气孔大小和
形状(气孔密度(气孔指数和气孔器类型上存在一定
的属间差异!支持秦仁昌系统)#*对金星蕨科这
*
属
的划分!且毛蕨属和金星蕨属的亲缘关系较近
>+=
!
关于毛蕨属的分类问题
在金星蕨科中!毛蕨属的界定一直存在争议
在基于分子证据的最新蕨类植物科属系统中)**!秦
仁昌系统)#*中新月蕨属的大羽新月蕨(披针新月蕨(
单叶新月蕨(三羽新月蕨(假毛蕨属的普通假毛蕨(
龙津蕨属的龙津蕨都被归入毛蕨属根据本观察结
果!毛蕨属的气孔器类型以极细胞型和聚合极细胞
型为主!不具聚围绕细胞型和不规则型气孔器&而新
月蕨属的气孔器类型以极细胞型和聚围绕细胞型为
主!上表皮细胞垂周壁有浅波状类型&龙津蕨的气孔
器类型以聚合极细胞型居多&普通假毛蕨的气孔器
类型以腋下细胞型居多!气孔密度大&且新月蕨属(
龙津蕨和普通假毛蕨都具有少量不规则型气孔器!
而毛蕨属却不具有不规则型气孔器因此!从叶表
皮特征上看!将新月蕨属(龙津蕨属和假毛蕨属并入
毛蕨属是不合适的金星蕨科是蕨类植物中较大的
科!某些属的划分依据单一(不够充分有力)!*!因此!
有必要对该科进行更多分类特征的全面分析!以便
更好地了解金星蕨科的全貌
致谢!上海师范大学曹建国教授协助采集和鉴定实验材料"在此深表感谢#
参考文献!
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中国科学院中国植物志编辑委员会
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中国植物志"第
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卷第
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分册#)
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北京$科学出版社!
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吴兆洪!秦仁昌
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中国蕨类植物科属志)
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北京$科学出版社!
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