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Taxonomic value of stamen structure in the family Ranunculaceae

毛茛科雄蕊结构的分类学价值



全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫20150317 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
程薪宇,刘玫,郭梦桥.毛茛科雄蕊结构的分类学价值.草业学报,2015,24(3):168176.
ChengXY,LiuM,GuoMQ.TaxonomicvalueofstamenstructureinthefamilyRanunculaceae.ActaPrataculturaeSinica,2015,24(3):168176.
毛茛科雄蕊结构的分类学价值
程薪宇1,刘玫1,郭梦桥2
(1.哈尔滨师范大学生命科学与技术学院,黑龙江省分子细胞遗传与遗传育种重点实验室,黑龙江 哈尔滨150025;
2.黑龙江省科学院大庆分院,黑龙江 大庆163319)
摘要:本文采用形态观察及GMA半薄切片法深入研究了毛茛科18属,37种,及5变种的雄蕊形态结构。结果显
示雄蕊表面无毛或被非腺毛及腺毛。花丝呈丝状、条状、棒状、长三角形或短柱状,其薄壁组织胞间隙不明显或发
达。花药侧面观为∞形、椭圆形、近圆形或条形;幼嫩花药横切面形状变化较大,为 V形、Λ形、椭圆形、方形、∞形
或蝶形;花粉囊间薄壁细胞排列呈V形、Λ形或直线形。成熟花药的花粉囊间薄壁细胞消失。部分幼嫩时横切面
∞形的花药,成熟时变为椭圆形,而蝶形和方形的花药则变为∞形。花药及花丝的特征在属及种内是稳定的,可作
为毛茛科属及组的分类学证据。本文完善了毛茛科花形态学研究,为进一步研究毛茛科系统学提供了新的形态学
基础。
关键词:毛茛科;雄蕊;解剖学;结构;分类学  
犜犪狓狅狀狅犿犻犮狏犪犾狌犲狅犳狊狋犪犿犲狀狊狋狉狌犮狋狌狉犲犻狀狋犺犲犳犪犿犻犾狔犚犪狀狌狀犮狌犾犪犮犲犪犲
CHENGXinyu1,LIUMei1,GUOMengqiao2
1.犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犕狅犾犲犮狌犾犪狉犆狔狋狅犵犲狀犲狋犻犮狊犪狀犱犌犲狀犲狋犻犮犅狉犲犲犱犻狀犵狅犳犎犲犻犾狅狀犵犼犻犪狀犵犘狉狅狏犻狀犮犲,犆狅犾犾犲犵犲狅犳犔犻犳犲犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺
狀狅犾狅犵狔,犎犪狉犫犻狀犖狅狉犿犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犎犪狉犫犻狀150025,犆犺犻狀犪;2.犇犪狇犻狀犵犅狉犪狀犮犺狅犳犎犲犻犾狅狀犵犼犻犪狀犵犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲,犇犪狇犻狀犵
163319,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:Thestamenstructureof18genera,37species,and5varietiesintheRanunculaceaewasstudiedin
detailusingmorphologicalobservationandglycolmethacrylate(GMA)sectionmethods.Thesurfacesofsta
menswereglabrousorwithglandularornonglandularhairs.Thefilamentmorphologywasfiliform,strap
like,clavate,longtriangularorshortcolumnar,andtheintercelularspaceoftheparenchymawasinconspicu
ousorsubstantial.Theanthersinlateralview werebicylindrical(∞),eliptical,nearcircular,orstrap
shaped.Theyounganthersintransversesectionwerevariousshapes,includingV,Λ,eliptical,square,bicy
lindrical,orbutterflyshaped.TheparenchymacelsbetweenpolensacswerearrangedinaVshape,Λshape,
orinaline,andtheparenchymadisappearedwhentheanthersbecamemature.Someanthershadabicylindri
calcrosssectionalshapeinearlydevelopmentbutbecameelipticalatmaturity,orwerehadbutterflyorsquare
crosssectionalshapeinearlydevelopmentbutabicylindricalshapeatmaturity.Thesemorphologicalfeatures
oftheanthersandfilamentswerefoundtobestablewithingeneraandspecies.Thisstudyenhancesknowledge
offlowermorphologyintheRanunculaceae,andprovidesadditionaltaxonomiccriteriaforuseinclassifying
membersoftheRanunculaceae.
犓犲狔狑狅狉犱狊:Ranunculaceae;stamen;anatomy;structure;taxonomy
第24卷 第3期
Vol.24,No.3
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
2015年3月
March,2015
收稿日期:20140826;改回日期:20141027
基金项目:国家自然科学基金(31270235,31070169),黑龙江省高校重点实验室开放课题研究项目(ZK201202)和哈尔滨师范大学博士创新基金
(HSDBSCX201306)资助。
作者简介:程薪宇(1985),男,黑龙江牡丹江人,在读博士。Email:xinyuchengtc@aliyun.com
通讯作者Correspondingauthor.Email:hsd_liumei@163.com
毛茛科(Ranunculaceae)为真双子叶植物根部群[1],全世界约60属,2500种,主要分布于温带和寒温带[24],
中国有38属,921种[3]。经典分类学研究多以植物外形特征为参考依据[57],而毛茛科亦是如此[811],如Hutchin
son[12]根据果实特征将毛茛科分为金莲花亚科(Heleboroideae)(具果)和毛茛亚科(Ranunculoideae)(具瘦
果)。但这一科后被分为4个亚科,芍药亚科(Paeonioideae)(雄蕊离心发育,有花盘,果),金莲花亚科(雄蕊
向心发育,无花盘,,浆果或蒴果),唐松草亚科(Thalictroideae)(雄蕊向心发育,无花盘,或蒴果),及毛
茛亚科(雄蕊向心发育,无花盘,瘦果,稀浆果)[89]。Takhtajan[10]认为芍药亚科的一些特征(如雄蕊的发育方式
及花的特征)与其他亚科区别较大,将其从毛茛科分出,另立为芍药科(Paeoniaceae)。
Decraene和Smets[13]与Endress[14]曾指出毛茛科植物雄蕊的特征具有较高的系统学价值。一些研究显示
毛茛科不同类群雄蕊的排列方式不同,如驴蹄草属(犆犪犾狋犺犪)、黄连属(犆狅狆狋犻狊)及金莲花属(犜狉狅犾犾犻狌狊)的雄蕊螺旋
状排列[1516],耧斗菜属(犃狇狌犻犾犲犵犻犪)等属的雄蕊轮状排列[1718]。此外雄蕊的发育方式也有区别,如驴蹄草属,金
莲花属,侧金盏属(犃犱狅狀犻狊)及黄三七属(犛狅狌犾犻犲犪)雄蕊向心发育[15,1920],耧斗菜属雄蕊离心发育[17,21]。Wang[22]注
意到花丝的特征,指出铁线莲属(犆犾犲犿犪狋犻狊)对枝铁线莲组(sect.犅狉犪犮犺犻犪狋犪犲)的雄蕊花丝均为狭条形,被柔毛,花
药通常长圆形或狭长圆形,无毛,药隔顶端通常不突出。然而,现有关于毛茛科雄蕊的研究,也仅限于对科内少数
几个属雄蕊早期发育形态的观察[1521]及成熟雄蕊外形的简要描述[11,22],未见有关花药及花丝结构的详细报道。
因此,本文深入研究了毛茛科部分类群幼嫩及成熟雄蕊的外部形态及其内部结构,旨在揭示雄蕊外形及显微结构
在毛茛科分类学研究中的价值,并为进一步研究毛茛科系统学提供形态学资料。
1 材料与方法
1.1 材料
研究材料为国产毛茛科18属,37种,5变种的幼嫩及成熟雄蕊。凭证标本存于哈尔滨师范大学植物标本馆
(HANU)。材料名称,凭证标本及物种采集地信息见表1。
1.2 方法
雄蕊形态及其毛状体的观察:用OlympusSZX16观察20朵成熟花中雄蕊的形态,并测量其花药及花丝长
度。将新鲜完整的雄蕊及撕去表皮的花丝分别置于载玻片上,各滴1~2滴50%甘油水溶液,盖上盖玻片。分别
用OlympusSZX16及OlympusBX53观察雄蕊表面毛状体及花丝内薄壁组织的特征,所有观察结果用 Olym
pusDP26成像系统照相。
雄蕊解剖结构观察:采取GMA(Glycolmethacrylate,乙二醇甲基丙烯酸酯)半薄切片法观察毛茛科雄蕊内
部结构,即根据Feder和O’Brien[23]的方法将幼嫩及成熟的花用FAA(Formalinaceticacidalcoholmixture,福
尔马林-醋酸-酒精混合液)固定24h以上,从不同的花上取幼嫩及成熟的雄蕊各3个,经50%乙醇,100%乙
醇,100%异丙醇和100%正丁醇脱水处理各2次(每次4h)。随后,经GMA渗透3次(第1~2次各1d,第3次
3d)后,将材料及GMA装入胶囊,置于60℃温箱24h进行聚合。用LeicaUltralcutR切片,厚度约1.5μm,同
样用Feder和O’Brien[23]的方法对切片进行染色,切片干燥后用中性树胶封片。用OlympusBX53观察及O
lympusDP26照相。
2 结果与分析
本文深入研究了毛茛科一些类群(18属,37种,及5变种)的幼嫩及成熟雄蕊形态,揭示了不同物种雄蕊的形
状,毛状体特征,花丝及花药的结构(图1,图2),详细特征见表2。
2.1 雄蕊外形及毛状体
毛茛科一朵花中成熟雄蕊的花丝长度差异较大,如朝鲜白头翁靠近花瓣的花丝为1.0mm,靠近雌蕊的为
12.5mm(图1A),或近等长,如贝加尔唐松草的花丝长3.6~4.7mm(图1B)。不同属的花丝形状不尽相同,如
耧斗菜属的呈丝状(图1D),铁线莲属为条形(图1E,图2C),唐松草属部分物种的花丝为棒状(图1H,图2D)。此外,
961第3期 程薪宇 等:毛茛科雄蕊结构的分类学价值
表1 毛茛科物种及其凭证标本,采集地和采集时间
犜犪犫犾犲1 犜犪狓犪狅犳犚犪狀狌狀犮狌犾犪犮犲犪犲,狋狅犵犲狋犺犲狉狑犻狋犺狏狅狌犮犺犲狉狊狆犲犮犻犿犲狀犱犲狋犪犻犾狊犪狀犱犾狅犮犪犾犻狋狔
种名
Species
凭证标本及其存放标本馆
Voucherspecimensandherbarium
wheredeposited
采集地
Locality
采集日期Date
(年.月.日Year.
month.day)
黄花乌头犃犮狅狀犻狋狌犿犮狅狉犲犪狀狌犿 程薪宇91(HANU)ChengXinyu91(HANU) 牡丹江,镜泊湖 Mudanjiang,Jingpohu 2012.08.29
宽叶蔓乌头犃犮狅狀犻狋狌犿狊犮狕狌犽犻狀犻犻 程薪宇93(HANU)ChengXinyu93(HANU) 尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2012.09.09
侧金盏花犃犱狅狀犻狊犪犿狌狉犲狀狊犻狊 程薪宇6(HANU)ChengXinyu6(HANU) 尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2012.04.30
黑水银莲花犃狀犲犿狅狀犲犪犿狌狉犲狀狊犻狊 程薪宇2(HANU)ChengXinyu2(HANU) 尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2012.04.30
毛果银莲花犃狀犲犿狅狀犲犫犪犻犮犪犾犲狀狊犻狊 程薪宇21(HANU)ChengXinyu21(HANU) 尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2012.05.21
二歧银莲花犃狀犲犿狅狀犲犱犻犮犺狅狋狅犿犪 程薪宇43(HANU)ChengXinyu43(HANU) 牡丹江,镜泊湖 Mudanjiang,Jingpohu 2012.06.13
多被银莲花犃狀犲犿狅狀犲狉犪犱犱犲犪狀犪 程薪宇16(HANU)ChengXinyu16(HANU) 尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2012.05.08
尖萼耧斗菜犃狇狌犻犾犲犵犻犪狅狓狔狊犲狆犪犾犪 刘玫等166(HANU)Liu犲狋犪犾.166(HANU) 牡丹江,镜泊湖 Mudanjiang,Jingpohu 2011.06.07
耧斗菜犃狇狌犻犾犲犵犻犪狏犻狉犻犱犻犳犾狅狉犪 程薪宇8(HANU)ChengXinyu8(HANU) 哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2012.05.06
硬叶水毛茛犅犪狋狉犪犮犺犻狌犿犳狅犲狀犻犮狌犾犪犮犲狌犿 程薪宇76(HANU)ChengXinyu76(HANU) 双鸭山,七星河湿地Shuangyashan,Qixing
heWetland
2012.07.12
白花驴蹄草犆犪犾狋犺犪狀犪狋犪狀狊 程薪宇89(HANU)ChengXinyu89(HANU) 哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2012.08.20
三角叶驴蹄草犆犪犾狋犺犪狆犪犾狌狊狋狉犻狊var.狊犻犫犻狉犻犮犪 程薪宇20(HANU)ChengXinyu20(HANU) 尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2012.05.21
大三叶升麻犆犻犿犻犮犻犳狌犵犪犺犲狉犪犮犾犲犻犳狅犾犻犪 程薪宇136(HANU)ChengXinyu136(HANU)哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2013.09.16
单穗升麻犆犻犿犻犮犻犳狌犵犪狊犻犿狆犾犲狓 刘玫等275(HANU)Liu犲狋犪犾.275(HANU) 双鸭山,七星峰Shuangyashan,Qixingfeng 2011.08.15
短尾铁线莲犆犾犲犿犪狋犻狊犫狉犲狏犻犮犪狌犱犪狋犪 刘玫等79(HANU)Liu犲狋犪犾.79(HANU) 尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2010.09.05
褐毛铁线莲犆犾犲犿犪狋犻狊犳狌狊犮犪 程薪宇37(HANU)ChengXinyu37(HANU) 牡丹江,镜泊湖 Mudanjiang,Jingpohu 2012.06.02
大叶铁线莲犆犾犲犿犪狋犻狊犺犲狉犪犮犾犲犻犳狅犾犻犪 刘玫等285(HANU)Liu犲狋犪犾.285(HANU) 哈尔滨,黑龙江省森林植物园Harbin,Forest
BotanicalGardenofHeilongjiangProvince
2011.09.02
棉团铁线莲犆犾犲犿犪狋犻狊犺犲狓犪狆犲狋犪犾犪 程薪宇42(HANU)ChengXinyu42(HANU) 牡丹江,镜泊湖 Mudanjiang,Jingpohu 2012.06.04
转子莲犆犾犲犿犪狋犻狊狆犪狋犲狀狊 程薪宇36(HANU)ChengXinyu36(HANU) 哈尔滨,黑龙江省森林植物园Harbin,Forest
BotanicalGardenofHeilongjiangProvince
2012.05.31
齿叶铁线莲犆犾犲犿犪狋犻狊狊犲狉狉犪狋犻犳狅犾犻犪 程薪宇66(HANU)ChengXinyu66(HANU) 尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2012.07.04
辣 蓼 铁 线 莲 犆犾犲犿犪狋犻狊狋犲狉狀犻犳犾狅狉犪 var.
犿犪狀犱狊犺狌狉犻犮犪
刘玫等204(HANU)Liu犲狋犪犾.204(HANU) 牡丹江,镜泊湖 Mudanjiang,Jingpohu 2011.06.13
翠雀犇犲犾狆犺犻狀犻狌犿犵狉犪狀犱犻犳犾狅狉狌犿 刘玫等219(HANU)Liu犲狋犪犾.219(HANU) 哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2011.06.21
宽苞翠雀花犇犲犾狆犺犻狀犻狌犿犿犪犪犮犽犻犪狀狌犿 程薪宇128(HANU)ChengXinyu128(HANU)牡丹江,牡丹峰 Mudanjiang,Mudanfeng 2013.08.09
拟扁果草犈狀犲犿犻狅狀狉犪犱犱犲犪狀狌犿 程薪宇17(HANU)ChengXinyu17(HANU) 尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2012.05.08
菟葵犈狉犪狀狋犺犻狊狊狋犲犾犾犪狋犪 程薪宇103(HANU)ChengXinyu103(HANU)尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2013.04.13
水葫芦苗犎犪犾犲狉狆犲狊狋犲狊犮狔犿犫犪犾犪狉犻犪 程薪宇78(HANU)ChengXinyu78(HANU) 哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2012.07.18
东北扁果草犐狊狅狆狔狉狌犿犿犪狀狊犺狌狉犻犮狌犿 程薪宇5(HANU)ChengXinyu5(HANU) 尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2012.04.30
蓝堇草犔犲狆狋狅狆狔狉狌犿犳狌犿犪狉犻狅犻犱犲狊 程薪宇115(HANU)ChengXinyu115(HANU)哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2013.05.25
朝鲜白头翁犘狌犾狊犪狋犻犾犾犪犮犲狉狀狌犪 程薪宇18(HANU)ChengXinyu18(HANU) 哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2012.05.14
071 草 业 学 报 第24卷
 续表1 Continued
种名
Species
凭证标本及其存放标本馆
Voucherspecimensandherbarium
wheredeposited
采集地
Locality
采集日期Date
(年.月.日Year.
month.day)
白头翁犘狌犾狊犪狋犻犾犾犪犮犺犻狀犲狀狊犻狊 刘玫等121(HANU)Liu犲狋犪犾.121(HANU) 哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2011.05.06
兴安白头翁犘狌犾狊犪狋犻犾犾犪犱犪犺狌狉犻犮犪 刘玫等146(HANU)Liu犲狋犪犾.146(HANU) 牡丹江,镜泊湖 Mudanjiang,Jingpohu 2011.06.05
细叶白头翁犘狌犾狊犪狋犻犾犾犪狋狌狉犮狕犪狀犻狀狅狏犻 刘玫等240(HANU)Liu犲狋犪犾.240(HANU) 哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2011.07.02
回回蒜犚犪狀狌狀犮狌犾狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊 刘玫等156(HANU)Liu犲狋犪犾.156(HANU) 牡丹江,镜泊湖 Mudanjiang,Jingpohu 2011.06.05
深山毛茛犚犪狀狌狀犮狌犾狌狊犳狉犪狀犮犺犲狋犻 程薪宇1(HANU)ChengXinyu1(HANU) 尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2012.04.30
毛茛犚犪狀狌狀犮狌犾狌狊犼犪狆狅狀犻犮狌狊 程薪宇32(HANU)ChengXinyu32(HANU) 尚志,帽儿山Shangzhi,Maoershan 2012.05.30
刺果毛茛犚犪狀狌狀犮狌犾狌狊犿狌狉犻犮犪狋狌狊 程薪宇140(HANU)ChengXinyu140(HANU)上海,上海师范大学 Shanghai,Shanghai
NormalUniversity
2014.04.25
匍枝毛茛犚犪狀狌狀犮狌犾狌狊狉犲狆犲狀狊 程薪宇28(HANU)ChengXinyu28(HANU) 哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2012.05.29
唐松 草 犜犺犪犾犻犮狋狉狌犿犪狇狌犻犾犲犵犻犳狅犾犻狌犿 var.
狊犻犫犻狉犻犮狌犿
刘玫等230(HANU)Liu犲狋犪犾.230(HANU) 哈尔滨,黑龙江省森林植物园Harbin,Forest
BotanicalGardenofHeilongjiangProvince
2011.06.23
贝加尔唐松草犜犺犪犾犻犮狋狉狌犿犫犪犻犮犪犾犲狀狊犲 程薪宇30(HANU)ChengXinyu30(HANU) 哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2012.05.29
狭裂瓣蕊唐松草犜犺犪犾犻犮狋狉狌犿狆犲狋犪犾狅犻犱犲狌犿
var.狊狌狆狉犪犱犲犮狅犿狆狅狊犻狋狌犿
刘玫等251(HANU)Liu犲狋犪犾.251(HANU) 哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2011.07.16
腺毛箭头唐松草犜犺犪犾犻犮狋狉狌犿狊犻犿狆犾犲狓var.
犵犾犪狀犱狌犾狅狊狌犿
刘玫等261(HANU)Liu犲狋犪犾.261(HANU) 哈尔滨,哈尔滨师范大学植物园 Harbin,
HarbinNormalUniversityBotanicGarden
2011.07.25
长瓣金莲花犜狉狅犾犾犻狌狊犿犪犮狉狅狆犲狋犪犾狌狊 程薪宇46(HANU)ChengXinyu46(HANU) 哈尔滨,黑龙江省森林植物园Harbin,Forest
BotanicalGardenofHeilongjiangProvince
2012.06.19
还有长三角形(即花丝基部条形,顶端丝状,见于乌头属和翠雀属,图1F)和短柱状(如水葫芦苗,图1G)花丝。除
铁线莲属的花药长度变化较大外(约1.4~8.0mm,图1E),其他属变化较小。但花药长度在不同属中变化较大,
如碱毛茛属水葫芦苗花药长约0.8mm(图1G),而金莲花属长瓣金莲花长达4.5mm。花药侧面观为∞形(仅见
于乌头属,图1C)、椭圆形(如贝加尔唐松草及耧斗菜,图1H)、近圆形(如黑水银莲花及水葫芦苗,图1G)、条形
(多见于铁线莲属和金莲花属,图1E)。多数物种雄蕊表面无毛(如水葫芦苗,尖萼耧斗菜),少数物种具单细胞毛
状体,毛状体分为非腺毛(如齿叶铁线莲及翠雀,图1J),或乳头状腺毛(如宽苞翠雀花及翠雀,图1I)。毛状体着
生于花药(如宽苞翠雀花),花丝(如齿叶铁线莲)或整个雄蕊上(如翠雀)。
2.2 花丝及花药结构
花丝结构:丝状,棒状及短柱状花丝横切面为圆形或近圆形(如三角叶驴蹄草,图2B,贝加尔唐松草,图2D);
条形花丝较扁(如铁线莲属,图2C);长三角形(如乌头属,图1C)花丝基部较扁,顶端圆形或近圆形。花丝表皮细
胞近方形(如宽叶蔓乌头,图2A)或圆形(如三角叶驴蹄草,图2B),外切向壁明显增厚(如宽叶蔓乌头,图2A)或
轻微增厚(如三角叶驴蹄草,图2B)。表皮以内为多层薄壁细胞,长三角形花丝的薄壁组织无胞间隙,或胞间隙不
发达(如宽叶蔓乌头,图2A);丝状、条状及短柱状花丝胞间隙不发达(如转子莲,图2C)或发达(如三角叶驴蹄草,
图2B);棒状花丝胞间隙极发达(如唐松草属部分物种,图2D),且细胞排列成海绵状(如狭裂瓣蕊唐松草,图
1K)。花丝中央具1条外韧维管束,木质部仅由少数导管组成(图2B)。
幼嫩花药结构:幼嫩花药具2对花粉囊,每对花粉囊由数层薄壁细胞组成的隔分开(图2E1~J)。花药横切
171第3期 程薪宇 等:毛茛科雄蕊结构的分类学价值
面形状分为6种。(1,2)V形和Λ形:4个花粉囊大小相同,药隔一侧凹陷。V形的花粉囊朝向近轴面(即维管束
木质部一侧)(仅乌头属,图2E1),Λ形花粉囊朝向远轴面(即维管束韧皮部一侧)(仅毛茛属,图2I1)。(3)∞形:
药隔处凹陷(见于耧斗菜属和白头翁属等属,图2F1)。(4)椭圆形:药隔处无凹陷(如银莲花属和铁线莲属部分物
种,图2G)。(5)方形:药隔及2花粉囊交界处凹陷(如碱毛茛属和唐松草属,图2J)。上述5种类型花药的花粉囊
体积相近。(6)蝶形:花粉囊大小不同,2个小花粉囊朝向近轴面,2个大的靠近远轴面(如扁果草属,图2H)。药
隔两侧的2花粉囊由数层薄壁细胞隔开(图2E1~J),这些细胞在V和Λ形花药中与花药的横切面形态相似(如
乌头属及毛茛属,图2E1,I1),在∞形、椭圆形、方形花药横切面中呈直线形排列(如辣蓼铁线莲,图2G),在蝶形
花药中排列成V形或直线形(如东北扁果草,图2H)。药隔均具1条维管束,维管束结构同花丝(图2E1,F1)。
图1 毛茛科雄蕊外形
犉犻犵.1 犜犺犲狊狋犪犿犲狀狊犺犪狆犲狅犳犚犪狀狌狀犮狌犾犪犮犲犪犲
 示雄蕊形状,毛状体,以及棒状雄蕊花丝的薄壁组织。A,B:雄蕊
群。C~H:雄蕊外形。I,J:毛状体。K:棒状雄蕊花丝基本组织。
A:朝鲜白头翁;B,H:贝加尔唐松草;C:黄花乌头;D:耧斗菜;E:
转子莲;F,I,J:翠雀;G:水葫芦苗;K:狭裂瓣蕊唐松草。比例尺:
图A,B=5mm;C~F,H=2mm;G=1mm;I,J=10μm;K=50
μm.Showingthestamenshapes,trichomes,parenchymatissueofcla
vatefilament.A,B:Androecium.C-H:Stamensconfiguration.I,
J:Trichome.K:Elementarytissueofclavatefilament.A:犘狌犾狊犪狋犻犾犾犪
犮犲狉狀狌犪;B,H:犜犺犪犾犻犮狋狉狌犿犫犪犻犮犪犾犲狀狊犲;C:犃犮狅狀犻狋狌犿犮狅狉犲犪狀狌犿;D:犃狇
狌犻犾犲犵犻犪狏犻狉犻犱犻犳犾狅狉犪;E:犆犾犲犿犪狋犻狊狆犪狋犲狀狊;F,I,J:犇犲犾狆犺犻狀犻狌犿犵狉犪狀犱犻
犳犾狅狉狌犿;G:犎犪犾犲狉狆犲狊狋犲狊犮狔犿犫犪犾犪狉犻犪;K:犜犺犪犾犻犮狋狉狌犿狆犲狋犪犾狅犻犱犲狌犿var.
狊狌狆狉犪犱犲犮狅犿狆狅狊犻狋狌犿.Scalebar=5mminAandB;2mminC-F,H;
1mminG;10μminI,J;K=50μm.
图2 毛茛科雄蕊结构
犉犻犵.2 犜犺犲狊狋犪犿犲狀狊狋狉狌犮狋狌狉犲狊狅犳犚犪狀狌狀犮狌犾犪犮犲犪犲
 示花丝及花药内部结构。A~D:花丝。E1~K:花药。L,M:花药
壁。A:宽叶蔓乌头;B:三角叶驴蹄草;C:转子莲;D:贝加尔唐松
草;E1,E2:黄花乌头;F1,F2:尖萼耧斗菜;G,L:辣蓼铁线莲;H:
东北扁果草;I1,I2:毛茛;J:唐松草;K,M:翠雀.e:药室内壁;lc:
木化细胞;pc:薄壁细胞;ml:中层.v:导管。比例尺:图A,B,D,H
=100μm;C,F1~G,I1~K=200μm;E1,E2=300μm;L,M=20
μm.Showingthefilamentandantherstructures.A-D.Filament.E1
-K.Anther.L,M.Antherwal.A.犃犮狅狀犻狋狌犿狊犮狕狌犽犻狀犻犻;B.犆犪犾狋犺犪
狆犪犾狌狊狋狉犻狊var.狊犻犫犻狉犻犮犪;C.犆犾犲犿犪狋犻狊狆犪狋犲狀狊;D.犜犺犪犾犻犮狋狉狌犿犫犪犻犮犪犾犲狀狊犲;
E1,E2.犃犮狅狀犻狋狌犿犮狅狉犲犪狀狌犿;F1,F2.犃狇狌犻犾犲犵犻犪狅狓狔狊犲狆犪犾;G,L.
犆犾犲犿犪狋犻狊狋犲狉狀犻犳犾狅狉犪var.犿犪狀犱狊犺狌狉犻犮犪;H.犐狊狅狆狔狉狌犿 犿犪狀狊犺狌狉犻犮狌犿;
I1,I2.犚犪狀狌狀犮狌犾狌狊犼犪狆狅狀犻犮犪狊;J.犜犺犪犾犻犮狋狉狌犿犪狇狌犻犾犲犵犻犳狅犾犻狌犿 var.
狊犻犫犻狉犻犮狌犿;K,M.犇犲犾狆犺犻狀犻狌犿犵狉犪狀犱犻犳犾狅狉狌犿.e.endothecium;lc.lig
nifiedcel;pc.parenchymacel;ml.middlelayer;v.vessel.Scalebar
=100μminA,B,D,H;200μminF1-G,I1-K;300μminE1,
E2;20μminLandM.
271 草 业 学 报 第24卷
书书书


 











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371第3期 程薪宇 等:毛茛科雄蕊结构的分类学价值
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471 草 业 学 报 第24卷
  成熟花药结构:成熟的花药壁中层及绒毡层几乎完全消失,仅具一层表皮细胞及一层木化细胞构成的药室内
壁(图2L~M),木化细胞的外切向壁不木化(见于毛茛科多数属,图2L),或木化(仅见于乌头属和翠雀属,图
2K)。每对花粉囊间的薄壁细胞随着雄蕊的成熟解体并消失,成为2室花药(图2E2,F2,I2,K)。成熟花药与幼
嫩花药的横切面形态相似,如乌头属,毛茛属和翠雀属(图2E1,E2,2I1,I2,2K),或变化较大,如驴蹄草属和耧斗
菜属幼嫩花药为∞形,成熟花药为椭圆形(图2F1,F2)。药隔附近表皮细胞通常与其内侧的细胞连接紧密(如耧
斗菜属,图2F1,F2),但乌头属、银莲花属、侧金盏属和菟葵属二者分离(图2E1~E2)。药隔通常由薄壁细胞组成
(如尖萼耧斗菜,图2F2),但翠雀属的药隔细胞木化(图2K)。
3 讨论
Decraene和Smets[13]指出雄蕊特征具有重要的系统学价值,且其外部形态特征可作为毛茛科部分类群组或
亚组的划分依据。如 Wang[24]曾依据成熟雄蕊表面是否被毛等特征将铁线莲属的菝葜叶铁线莲组(sect.犖犪狉犪
狏犲犾犻狅狆狊犻狊)分为菝葜叶铁线莲亚组(subsect.犛犿犻犾犪犮犻犳狅犾犻犪犲)(雄蕊无毛),荔波铁线莲亚组(subsect.犔犻犫狅犲狀狊犲狊)(雄
蕊具毛)和 Macgregorianae亚组(雄蕊无毛)。本研究显示,毛茛科物种花药的结构较为稳定,可作为种特征。而
且幼嫩花药结构常比成熟花药结构具有更高的分类学价值,如位于不同属的侧金盏花和翠雀的成熟花药横切面
虽均为∞形,但前者幼嫩花药为蝶形。这种变化是由花药发育过程中,花粉囊间的薄壁细胞逐渐变形,破裂并最
终消失,以及药隔形态变化所致。
花药形态及结构可作为毛茛科多数属的分类特征,如乌头属花丝均为长三角形,花药侧面观∞形,幼嫩及成
熟花药横切面V形;银莲花属花丝均为丝状,花药侧面观近圆形或椭圆形,幼嫩及成熟花药横切面椭圆形。但铁
线莲属雄蕊的结构仅可作为亚组划分的依据,如 Wang[25],王文采和李良千[26]将短尾铁线莲及棉团铁线莲分别
位于威灵仙组(sect.犆犾犲犿犪狋犻狊)的欧洲铁线莲亚组(subsect.犆犾犲犿犪狋犻狊)和棉团铁线莲亚组(subsect.犃狀犵狌狊狋犻犳狅犾犻
犪犲),二者花丝均为条形,但前者幼嫩花药横切面蝶形,花粉囊间薄壁细胞V形排列,成熟花药横切面∞形,后者
幼嫩及成熟花药横切面为椭圆形,花粉囊间薄壁细胞排成直线形。花药结构支持 Wang[25],王文采和李良千[26]
分类观点。
雄蕊特征不仅可作为属的鉴别依据,还可为系统学研究提供新的形态学证据。如水毛茛属、碱毛茛属和毛茛
属的亲缘关系一直存在较大争议[2,2730]。Benson[27]曾将前两个属作为毛茛属的亚属。另外一些学者也认为水毛
茛属应作为毛茛属亚属[2,2830]。但 Wang等[3],Takhtajan[4]依据果实及花的特征认为应保留水毛茛属、碱毛茛属
和毛茛属的分类地位。本研究显示这3属的花丝虽均为短柱状,成熟花药横切面为∞形(水毛茛属及碱毛茛属)
或Λ形(毛茛属),但幼嫩花药切面完全不同,水毛茛属为蝶形,碱毛茛属为方形,而毛茛属则为Λ形,支持 Wang
等[3]和Takhtajan[4]的观点。唐松草属唐松草组(sect.犜狉犻狆狋犲狉犻狌犿)所有物种及叉枝唐松草组(sect.犔犲狆狋狅狊狋犻犵
犿犪)部分物种的花丝呈棒状[8],基本组织呈海绵状,其内薄壁组织的细胞排列多呈分支状,细胞间隙极大。这些
特征不存在于其他物种。白新祥[31]认为基本组织细胞间具较大间隙使入射光线在花瓣内多次折射,令花瓣呈现
白色。推测这也许是唐松草属部分物种棒状花丝呈现白色的原因。
本文首次揭示了毛茛科雄蕊的形态特征,幼嫩及成熟花药结构的变化,表明了雄蕊结构特别是幼嫩花药的特
征可以作为属的分类依据,完善了毛茛科花的形态学研究,为进一步研究毛茛科分类及系统学提供了新的形态学
基础。
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671 草 业 学 报 第24卷