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The phylogenetic significance of fruit structures in Bupleurum of the family Apiaceae

中国伞形科柴胡属果实结构的系统学价值



全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2015067 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
常修奇,刘玫,程薪宇,王宇婷,魏雪莹,王雪微.中国伞形科柴胡属果实结构的系统学价值.草业学报,2015,24(10):108119.
CHANGXiuQi,LIUMei,CHENGXinYu,WANGYuTing,WEIXueYing,WANGXueWei.Thephylogeneticsignificanceoffruitstructures
in犅狌狆犾犲狌狉狌犿ofthefamilyApiaceae.ActaPrataculturaeSinica,2015,24(10):108119.
中国伞形科柴胡属果实结构的系统学价值
常修奇,刘玫,程薪宇,王宇婷,魏雪莹,王雪微
(哈尔滨师范大学生命科学与技术学院,黑龙江省普通高等学校植物生物学重点实验室,黑龙江 哈尔滨150025)
摘要:本文首次深入研究了中国柴胡属29种,5变种及2变形果实的三维结构。结构显示果实结构变化较大,分果
表面平滑,横切面近圆形,脊略微突出。中果皮有两种分泌结构,伴生油管及非伴生油管(油管)。前者仅存在于少
数物种,且直径小,后者包括不分支及分支油管。不分支油管存在于多数物种的沟(1~5)和结合面(2~7),油管通
常与分果近等长,但亦存在短油管。少数物种的油管呈分支状,在中果皮不规则分布。种皮由1或2层薄壁细胞
构成。胚乳在结合面平直或微凹。中果皮无结晶。心皮柄多为2个,在结合面彼此相对。柴胡属果实的多数特征
存在于芹亚科其他类群,但分支状油管及2层细胞的种皮仅见于牵环花亚科,变豆菜亚科及芹亚科的基础类群。
柴胡属果实的解剖结构支持分子系统学将柴胡属位于芹亚科其他类群的基础位置。
关键词:柴胡属;果实解剖;油管;伞形科;系统学  
犜犺犲狆犺狔犾狅犵犲狀犲狋犻犮狊犻犵狀犻犳犻犮犪狀犮犲狅犳犳狉狌犻狋狊狋狉狌犮狋狌狉犲狊犻狀犅狌狆犾犲狌狉狌犿狅犳狋犺犲犳犪犿犻犾狔犃狆犻犪犮犲犪犲
CHANGXiuQi,LIUMei,CHENGXinYu,WANGYuTing,WEIXueYing,WANGXueWei
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,犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犘犾犪狀狋犅犻狅犾狅犵狔,犆狅犾犾犲犵犲狅犳犎犲犻犾狅狀犵犼犻犪狀犵
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犃犫狊狋狉犪犮狋:Thethreedimensionalstructureoffruitsof29species,5varietiesand2formsinthegenus犅狌狆犾犲狌
狉狌犿,fromChinawerestudiedindepthandarereportedforthefirsttimeinthispaper.Thefruitstructures
werefoundtovarygreatly.Themericarpsurfacesaresmooth,approximatelycircularintransversesection,
andribsareslightlyprominent.Twotypesofsecretorystructures,ribductsandvittae,occurinthemeso
carps.Theformerwhicharesmalindiameterarefoundinafewtaxaandthelatterincludeunbranchedand
branchedvittae.Thevittaeoccurinthefurrow(1-5)andcommissure(2-7)inmosttaxa,andtheyaresimi
lartomericarpsinlength,usualyunbranched,andsometimesshort.Thevittaearebranchedinafewtaxaand
dispersedinthemesocarps.Thetestaiscomposedofoneortwolayersofparenchymacels.Theendospermis
flatorslightlyconcaveonthecommissuralside.Crystalsarenotpresentinthemesocarp.Thereareusualy
twocarpophores,whicharearrangedonoppositesidesofthecommissuralplane.Mostfeaturesofthegenus
arepresentinothergroupsoftheApioideae,butbranchingvittaeandtestawithtwolayersofcelsareonly
foundintheAzoreloideae,Saniculoideae,andsomegroupsoftheApioideae.Theanatomicalstructuresof
犅狌狆犾犲狌狉狌犿fruitssupportitscontinuedclassificationintheApioideae,asshownbymolecularstudies.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犅狌狆犾犲狌狉狌犿;fruitanatomy;vitta;Apiaceae;systematics
第24卷 第10期
Vol.24,No.10
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
2015年10月
Oct,2015
收稿日期:20150129;改回日期:20150430
基金项目:国家自然科学基金(31270235和31070169)资助。
作者简介:常修奇(1991),男,黑龙江双鸭山人,在读硕士。Email:goalhia420@163.com
通讯作者Correspondingauthor.Email:m.r.liu@126.com
柴胡属(犅狌狆犾犲狌狉狌犿)是伞形科(Apiaceae)芹亚科(Apioideae)的大属之一,全世界约180种,主要分布于欧
洲,亚洲,非洲及北美[13]。中国有42种,其中22种为特有种[4]。植物主要为多年生(稀为一年生)草本,少为木
本,单叶[35]。芹亚科植物通常为复叶,具单叶的物种主要存在于天胡荽亚科(Drude’sHydrocotyloideae)和变豆
菜亚科(Saniculoideae)[1],前者已被分子系统学证明不是个自然类群,其中大部分属被分别移入两个新的亚科,
参棕亚科(Makinlayoideae)及牵环花亚科(Azoreloideae)[6]。花粉研究[79]表明柴胡属的花粉同参棕亚科,牵环
花亚科及变豆菜亚科类似,近菱形,近圆形及椭圆形,为原始类型。染色体数亦同这几个亚科相似,通常为狀=4,
6,7或8,很少为芹亚科多数物种具有的染色体数狀=11[1012]。
分子系统学研究[1327]显示芹亚科不是个自然的类群,传统位于这一亚科的非洲特有属Polemanniopsis及
Steganotaenia应靠近变豆菜亚科,其他一些属犃狀犵犻狀狅狀,犎犲狋犲狉狅犿狅狉狆犺犪,犇狉犪犮狅狊犮犻犪犱犻狌犿,犘狅犾犲犿犪狀狀犻犪,犌犾犻犪这5
个属组成一个新的族Heteromorpheae[24],Annesorhiza及Chamarea应位于芹亚科的基础位置[24]。尽管分子系
统研究证明柴胡属是单系类群,比这些非洲特有属进化,但仍位于芹亚科的基础位置[6,2831]。
柴胡属的果实具有游离的心皮柄,5个丝状的脊,每个沟里通常具1~3个油管,通常无伴生油管[1,3]。
Snogerup和Snogerup[32]指出柴胡属果实解剖结构的变化大于伞形科任何一个类群。Liu[33]及王长宝等[34]揭示
了柴胡属果实油管数量变化较大。然而迄今为止缺少这一属果实结构的详细报道。伞形科果实结构常被视为其
亚科、族及属的重要分类特征[1,3536],近年来随着果实研究的深入,进一步揭示了果实微形态(如油管、维管束、结
合面及心皮柄等)对伞形科系统分类的重要性,为分子系统学的研究提供了重要的形态学支持[3340]。本文的目的
是深入研究中国柴胡属果实的三维结构,比较不同物种果实结构的异同,并将所研究的结构与已研究的伞形科的
其他类群相比较,为分子系统学确立的柴胡属的系统位置提供形态学依据,并为进一步深入研究世界柴胡属及伞
形科系统学奠定了形态学基础。
1 材料与方法
1.1 材料
选取中国柴胡属29种、5变种及2变型作为研究对象,物种名称及凭证标本信息见表1。果实材料分别取自
于中国科学院华南植物园标本馆(IBSC-SouthChinaBotanicalGardenHerbarium),中国科学院沈阳应用生态
研究所标本馆(IFP-Herbarium,InstituteofApplingEcology,CAS),中国科学院昆明植物研究所标本馆
(KUN-Herbarium,KunmingInstituteofBotany,CAS),中国科学院植物研究所标本馆(PE-Herbarium,In
stituteofBotany,CAS),四川大学标本馆(SZ-Herbarium,SichuanUniversity),中国科学院新疆生态与地理
研究所标本馆(XJBI-Herbarium,XinjiangInstituteofEcologyandGeography,CAS)。
1.2 方法
观察果实外形,油管及心皮柄的结构:用具数码相机(OlympusDP70)的解剖镜(OlympusSP350)观察柴胡
属果实外形及心皮柄的结构并照相。将干的果实放入热水(约90℃)中浸泡,待材料完全吸水膨胀并沉入水底
(约2h)时,取出果实,撕取果皮,将其放在载玻片上并加1~2滴50%甘油水溶液,用具数码相机(OlympusDP
26)的显微镜(OlympusBX51)观察油管结构并照相。
GMA(glycolmethacrylate:乙二醇甲基丙烯酸酯)切片:每个物种取2~3个果实,根据Feder和O’Brien[41]
的方法,果实经吸水膨胀后,放入FAA(formalin-aceticacid-alcohol:福尔马林-冰醋酸-酒精)固定,时间不
少于24h。材料经50%乙醇(4~6h),100%乙醇(4~6h),异丙醇(6h)和正丁醇(6h)脱水,每步各重复1次。
接着材料进入GMA渗透,共3次,第1和2次各1d,第3次不少于5d。之后将材料及GMA装入无色胶囊,置
于60℃温箱聚合(24h)。用LeicaUltracutR切片机切片,厚度约2~3μm。同样根据Feder和O’Brien
[41]的方
法,将切片用甲苯胺蓝染色,中性树胶封片。用具数码相机(OlympusDP26)的显微镜(OlympusBX51)观察果
实结构并照相。
2 结果与分析
本文详细地描述了中国柴胡属果实的形态结构,其主要特征见表2。图1A~L展示了分果的果皮,伴生油
管及非伴生油管,维管束,种皮及心皮柄等特征,图2A~JJ展示了不同物种果实结构的变化。
901第10期 常修奇 等:中国伞形科柴胡属果实结构的系统学价值
分果形状:研究的柴胡分果(mericarp)的横切面均为近圆形(图1I,J,2A~JJ),具5个脊,1个中脊(median
rib),2个侧脊(lateralrib)及2个边脊(marginalrib)(图1I,2A)。多数物种的脊略微突起,如线叶柴胡,金黄柴
胡及锥叶柴胡(图2A~C),少数物种,即北柴胡,秦岭柴胡,有柄柴胡,红柴胡及小柴胡的脊具较明显突起,大于
果皮厚度的2倍(图2E,U,BB,DD,GG)。
表1 用于研究果实结构的中国柴胡属物种的凭证标本信息及其采集地
犜犪犫犾犲1 犜犪狓犪狅犳犅狌狆犾犲狌狉狌犿犻狀犆犺犻狀犪犲狓犪犿犻狀犲犱犳狅狉犳狉狌犻狋狊狋狉狌犮狋狌狉犲,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
Voucherspecimensandherbariumwheredeposited
采集地
Locality
线叶柴胡犅.犪狀犵狌狊狋犻狊狊犻犿狌犿 黄河队8260(KUN)HuangheGroup8260(KUN) 陕西Shanxi
金黄柴胡犅.犪狌狉犲狌犿 周太炎652087(IBSC)ZhouT.Y.652087(IBSC) 新疆 Xinjiang
锥叶柴胡犅.犫犻犮犪狌犾犲 王光正653(IFP)WangG.Z.653(IFP) 内蒙古InnerMongolia
川滇柴胡犅.犮犪狀犱狅犾犾犲犻 陶国达12987(KUN)TaoG.D.12987(KUN) 云南 Yunnan
北柴胡犅.犮犺犻狀犲狀狊犲 HaoK.S.4372(IBSC) 陕西Shanxi
百花山柴胡犅.犮犺犻狀犲狀狊犲f.狅犮狋狅狉犪犱犻犪狋狌犿 付沛云1361(IFP)FuP.Y.1361(IFP) 吉林Jilin
北京柴胡犅.犮犺犻狀犲狀狊犲f.狆犲犽犻狀犲狀狊犲 唐进2227(PE)TangJ.2227(PE) 北京Beijing
紫花鸭趾柴胡犅.犮狅犿犿犲犾狔狀狅犻犱犲狌犿 PimenovM.G.犲狋犪犾.291(PE) 四川Sichuan
簇生柴胡犅.犮狅狀犱犲狀狊犪狋狌犿 HaoK.S.1167(PE) 青海 Qinghai
葡枝柴胡犅.犱犪犾犺狅狌狊犻犪狀狌犿 青藏队8436(KUN)QingzangGroup8436(KUN) 西藏 Xizang
密花柴胡犅.犱犲狀狊犻犳犾狅狉狌犿 无采集人5379(XJBI)Anonymous5379(XJBI) 新疆 Xinjiang
太白柴胡犅.犱犻犲犾狊犻犪狀狌犿 HaoK.S.4449(PE) 陕西Shanxi
大苞柴胡犅.犲狌狆犺狅狉犫犻狅犻犱犲狊 刘慎谔4143(PE)LiuS.E.4143(PE) 吉林Jilin
新疆柴胡犅.犲狓犪犾狋犪狋狌犿 关克俭1789(XJBI)GuanK.J.1789(XJBI) 新疆 Xinjiang
细柄柴胡犅.犵狉犪犮犻犾犻狆犲狊 SmithHarry3398(PE) 四川Sichuan
纤细柴胡犅.犵狉犪犮犻犾犾犻犿狌犿 青藏补点751114(KUN)QingzangGroup751114(KUN) 西藏 Xizang
长白柴胡犅.犽狅犿犪狉狅狏犻犪狀狌犿 秦忠时等514(IFP)QinZ.S.犲狋犪犾.514(IFP) 辽宁Liaoning
阿尔泰柴胡犅.犽狉狔犾狅狏犻犪狀狌犿 关克俭4373(PE)GuanK.J.4373(PE) 新疆 Xinjiang
抱茎柴胡犅.犾狅狀犵犻犮犪狌犾犲var.犪犿狆犾犲狓犻犮犪狌犾犲 俞德浚20828(PE)YuD.J.20828(PE) 云南 Yunnan
空心柴胡犅.犾狅狀犵犻犮犪狌犾犲var.犳狉犪狀犮犺犲狋犻犻 周洪富,粟和毅 (PE)ZhouH.S.&LiH.Y.111234(PE) 青海 Qinghai
秦岭柴胡犅.犾狅狀犵犻犮犪狌犾犲var.犵犻狉犪犾犱犻犻 关克俭77307(PE)GuanK.J.77307(PE) 青海 Qinghai
大叶柴胡犅.犾狅狀犵犻狉犪犱犻犪狋狌犿 魏均,朱有昌1347(PE)WeJ.&ZhuY.C.1347(PE) 辽宁Liaoning
短伞大叶柴胡犅.犾狅狀犵犻狉犪犱犻犪狋狌犿var.犫狉犲狏犻狉犪犱犻犪狋狌犿 庄河第一队81(IFP)Zhuanghe1Group81(IFP) 辽宁Liaoning
紫花大叶柴胡犅.犾狅狀犵犻狉犪犱犻犪狋狌犿var.狆狅狉狆犺狔狉犪狀狋犺狌犿 戴天伦102448(SZ)DaiT.L.102448(SZ) 重庆Chongqing
马尔康柴胡犅.犿犪犾犮狅狀犲狀狊犲 汪劲武、施志诚54(PE)WangJ.W.&ShiZ.C.54(PE) 陕西Shanxi
竹叶柴胡犅.犿犪狉犵犻狀犪狋狌犿 王启无70079(IBSC)WangQ.W.70079(IBSC) 云南 Yunnan
马尾柴胡犅.犿犻犮狉狅犮犲狆犺犪犾狌犿 李馨71734(IBSC)LiX.71734(IBSC) 四川Sichuan
有柄柴胡犅.狆犲狋犻狅犾狌犾犪狋狌犿 青藏队731351(PE)QingzangGroup731351(PE) 西藏 Xizang
丽江柴胡犅.狉狅犮犽犻犻 杨光辉59301(IBSC)YangG.H.59301(IBSC) 四川Sichuan
红柴胡犅.狊犮狅狉狕狅狀犲狉犻犳狅犾犻狌犿 王朝品14(PE)WangC.P.14(PE) 河北 Hebei
兴安柴胡犅.狊犻犫犻狉犻犮狌犿 刘慎愕8696(IFP)LiuS.E.8696(IFP) 内蒙古InnerMongolia
黑柴胡犅.狊犿犻狋犺犻犻 崔友文2398(PE)CuiY.W.2398(PE) 山西Shanxi
小柴胡犅.狋犲狀狌犲 玉溪队3594(KUN)YuxiGroup3594(KUN) 云南 Yunnan
三辐柴胡犅.狋狉犻狉犪犱犻犪狋狌犿 关克俭3221(XJBI)GuanK.J.3221(XJBI) 新疆 Xinjiang
银州柴胡犅.狔犻狀犮犺狅狑犲狀狊犲 陕西及甘肃队10903(PE)Shanxi&GansuGroup10903(PE) 甘肃 Gansu
云南柴胡犅.狔狌狀狀犪狀犲狀狊犲 云南队1628(KUN)YunnanGroup1628(KUN) 云南 Yunnan
011 草 业 学 报 第24卷
书书书


 














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111第10期 常修奇 等:中国伞形科柴胡属果实结构的系统学价值
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211 草 业 学 报 第24卷
图1 柴胡属果实或果实横切面
犉犻犵.1 犉狉狌犻狋狊狅狉狋犺犲犻狉狋狉犪狀狊狏犲狉狊犲狊犲犮狋犻狅狀狊狅犳犅狌狆犾犲狌狉狌犿
 示分果表面,表皮,中果皮,内果皮,分泌油管,种皮,结合面及心皮柄。(A,F)金黄柴胡。(B)细柄柴胡。(C)锥叶柴胡。(D)大苞柴胡。(E)红柴
胡。(G)北柴胡。(H)紫花大叶柴胡。(I)小柴胡。(J)北京柴胡。(K)有柄柴胡。(L)细柄柴胡。缩写:bv=分支油管;c=心皮柄;co=结合面;cu=
角质层;cv=结合面油管;e=内果皮;en=胚乳;ep=表皮;lr=侧脊;m=中果皮;mar=边脊;mer=中脊;rd=伴生(或脊中)油管;sv=短油管;vb=
维管束;vv=沟中油管;t=种皮。下同。标尺:A~C=1mm;D,E=0.1mm;F~H,K,L=0.05mm;I,J=0.3mm。Showingmericarpsurface,
epidermis,mesocarp,endocarp,secretaryoilducts,testa,commissuralside,andcarpophores.(A,F)犅.犪狌狉犲狌犿.(B)犅.犵狉犪犮犻犾犻狆犲狊.(C)犅.犫犻
犮犪狌犾犲.(D)犅.犲狌狆犺狅狉犫犻狅犻犱犲狊.(E)犅.狊犮狅狉狕狅狀犲狉犻犳狅犾犻狌犿.(G)犅.犮犺犻狀犲狀狊犲.(H)犅.犾狅狀犵犻狉犪犱犻犪狋狌犿var.狆狅狉狆犺狔狉犪狀狋犺狌犿.(I)犅.狋犲狀狌犲.(J)犅.
犮犺犻狀犲狀狊犲f.狆犲犽犻狀犲狀狊犲.(K)犅.狆犲狋犻狅犾狌犾犪狋狌犿.(L)犅.犵狉犪犮犻犾犻狆犲狊.Abbreviations:bv=branchingvitta;c=carpophore;co=commissure;cu=cuticle;
cv=commissuralvitta;e=endocarp;en=endosperm;ep=epidermis;lr=lateralrib;m=mesocarp;mar=marginalrib;mer=medianrib;rd=rib
duct;sv=shortvitta;vb=vascularbundle;vv=valecularvitta;t=testa.Thesamebelow.Scalebar=1mminA-C;0.1mminD,E;0.05mm
inF-H,K,L;0.3mminI,J.
分果表面,表皮,中果皮及内果皮:分果表面平滑,具角质层(cuticle),多数物种的角质层较薄,横切面不明显
(图1G),但少数物种,如金黄柴胡,紫花鸭趾柴胡及细柄柴胡的角质层较厚,约等于表皮细胞的厚度(图1F)。表
皮(epidermis)为1层扁平状细胞,多数物种其细胞的外壁是平的(图1F,H),细柄柴胡、纤细柴胡及小柴胡的外
壁向外突起,呈弧形(图1I)。中果皮(mesocarp)通常由5~8层近圆形薄壁细胞构成(如图1F,H)。内果皮(en
docarp)为1层长方形薄壁细胞,其细胞的长轴与果实的表面平行(图1F,H)。
311第10期 常修奇 等:中国伞形科柴胡属果实结构的系统学价值
图2 柴胡属果实横切面
犉犻犵.2 犜狉犪狀狊狏犲狉狊犲狊犲犮狋犻狅狀狊狅犳犳狉狌犻狋狊狅犳犅狌狆犾犲狌狉狌犿
 示分果形状,维管束,分泌油管,胚乳,结合面及心皮柄的变化。(A)线叶柴胡。(B)金黄柴胡。(C)锥叶柴胡。(D)川滇柴胡。(E)北柴胡。(F)百
花山柴胡。(G)北京柴胡。(H)紫花鸭趾柴胡。(I)簇生柴胡。(J)葡枝柴胡。(K)密花柴胡。(L)太白柴胡。(M)大苞柴胡。(N)新疆柴胡。(O)细
柄柴胡。(P)纤细柴胡。(Q)长白柴胡。(R)阿尔泰柴胡。(S)抱茎柴胡。(T)空心柴胡。(U)秦岭柴胡。(V)大叶柴胡。(W)短伞大叶柴胡。(X)
紫花大叶柴胡。(Y)马尔康柴胡。(Z)竹叶柴胡。(AA)马尾柴胡。(BB)有柄柴胡。(CC)丽江柴胡。(DD)红柴胡。(EE)兴安柴胡。(FF)黑柴胡。
(GG)小柴胡。(HH)三辐柴胡。(II)银州柴胡。(JJ)云南柴胡。标尺=0.3mm。Showingvariationinmericarpshape,vascularbundles,secretary
oilducts,endospermshape,commissuralwidthandcarpophores.(A)犅.犪狀犵狌狊狋犻狊狊犻犿狌犿.(B)犅.犪狌狉犲狌犿.(C)犅.犫犻犮犪狌犾犲.(D)犅.犮犪狀犱狅犾犾犲犻.(E)
犅.犮犺犻狀犲狀狊犲.(F)犅.犮犺犻狀犲狀狊犲f.狅犮狋狅狉犪犱犻犪狋狌犿.(G)犅.犮犺犻狀犲狀狊犲f.狆犲犽犻狀犲狀狊犲.(H)犅.犮狅犿犿犲犾狔狀狅犻犱犲狌犿.(I)犅.犮狅狀犱犲狀狊犪狋狌犿.(J)犅.犱犪犾犺狅狌狊犻犪
狀狌犿.(K)犅.犱犲狀狊犻犳犾狅狉狌犿.(L)犅.犱犻犲犾狊犻犪狀狌犿.(M)犅.犲狌狆犺狅狉犫犻狅犻犱犲狊.(N)犅.犲狓犪犾狋犪狋狌犿.(O)犅.犵狉犪犮犻犾犻狆犲狊.(P)犅.犵狉犪犮犻犾犾犻犿狌犿.(Q)犅.犽狅犿
犪狉狅狏犻犪狀狌犿.(R)犅.犽狉狔犾狅狏犻犪狀狌犿.(S)犅.犾狅狀犵犻犮犪狌犾犲var.犪犿狆犾犲狓犻犮犪狌犾犲.(T)犅.犾狅狀犵犻犮犪狌犾犲var.犳狉犪狀犮犺犲狋犻犻.(U)犅.犾狅狀犵犻犮犪狌犾犲var.犵犻狉犪犾犱犻犻.(V)
犅.犾狅狀犵犻狉犪犱犻犪狋狌犿.(W)犅.犾狅狀犵犻狉犪犱犻犪狋狌犿var.犫狉犲狏犻狉犪犱犻犪狋狌犿.(X)犅.犾狅狀犵犻狉犪犱犻犪狋狌犿var.狆狅狉狆犺狔狉犪狀狋犺狌犿.(Y)犅.犿犪犾犮狅狀犲狀狊犲.(Z)犅.犿犪狉
犵犻狀犪狋狌犿.(AA)犅.犿犻犮狉狅犮犲狆犺犪犾狌犿.(BB)犅.狆犲狋犻狅犾狌犾犪狋狌犿.(CC)犅.狉狅犮犽犻犻.(DD)犅.狊犮狅狉狕狅狀犲狉犻犳狅犾犻狌犿.(EE)犅.狊犻犫犻狉犻犮狌犿.(FF)犅.狊犿犻狋犺犻犻.
(GG)犅.狋犲狀狌犲.(HH)犅.狋狉犻狉犪犱犻犪狋狌犿.(II)犅.狔犻狀犮犺狅狑犲狀狊犲.(JJ)犅.狔狌狀狀犪狀犲狀狊犲.Scalebar=0.3mm.
411 草 业 学 报 第24卷
  维管束:每个分果具5个维管束(vascularbundle),分别存在于中脊,侧脊及边脊(图1I,2A)。多数物种维管
束的直径小于果皮厚度,如锥叶柴胡,川滇柴胡及簇生柴胡(图2C,D,I)。少数物种,包括线叶柴胡、北柴胡、红
柴胡及小柴胡的维管束大,直径等于或大于果皮的厚度(图2A,E,DD,GG)。
伴生油管:伴生油管(ribduct)为与维管束相伴的油管,存在于分果的脊内维管束的外侧,所研究的物种通常
无伴生油管,如金黄柴胡,葡枝柴胡及密花柴胡(图2B,J,K)。少数物种,锥叶柴胡,北柴胡,大苞柴胡及长白柴
胡有直径小的伴生油管(图1D),他们可存在分果的5个脊(图2B,M),或仅1或2个脊(图2E,Q)。
非伴生油管(简称油管):非伴生油管(vitta)存在于中果皮,不与维管束相伴。研究的柴胡均具油管,油管不
分支(图1D)或分支(图1E)。多数物种的油管不分支(unbranchingvittae),他们规则地分布在沟里,即两个脊之
间(valecularvitta)和结合面(commissuralvitta)(图1C,I,2C)。油管数目在不同物种有变化,簇生柴胡,密花
柴胡,新疆柴胡,阿尔泰柴胡,小柴胡的油管为每个沟里1个,结合面2个,每个分果共有6个油管(图2I,K,N,
R,GG)。多数物种分果的油管数量多于6,如锥叶柴胡,川滇柴胡及太白柴胡,沟里油管2~3个,结合面油管
2~4个,每个分果具12~14个油管(图2C,D,L)。大苞柴胡及细柄柴胡沟里的油管4~5个,结合面油管4~6
个,每个分果具22~24个油管(图2M,O)。油管通常与分果的长度近似(图1C),但短油管存在于紫花鸭趾柴
胡,大苞柴胡及大叶柴胡(图1D)。分支油管(branchingvitta)不规则地分布在中果皮(图1E),果实横切面油管
的位置不定(图1J),这些分支油管存在于线叶柴胡、北柴胡、百花山柴胡、北京柴胡、长白柴胡及红柴胡(图2A,
E~G,Q,DD)。
种皮:几乎所有物种的种皮由1层薄壁细胞构成,细胞较大,长方形(图1F,G),但紫花大叶柴胡的种皮可见
2层细胞(图1H)。
胚乳:胚乳(endosperm)在结合面通常平直,如葡枝柴胡,密花柴胡及太白柴胡(图2JL),但少数物种的胚乳
微凹,如川滇柴胡,丽江柴胡及云南柴胡(图2D,CC,JJ)。
结合面,心皮柄及结晶:结合面(commissure)为2分果的结合处,所有物种具有较窄的结合面,其宽度为果
宽的10%~20%。心皮柄(carpophore)通常较细(直径小于0.1mm),在结合面2个彼此相对,各支持1个分果
(图1A,K),如马尔康柴胡及竹叶柴胡(图2Y,Z)。但纤细柴胡及细柄柴胡的心皮柄较粗(直径大于0.2mm)
(图2O,P)。细柄柴胡的心皮柄仅在顶端裂开(图1B),因而果实中部横切面显示为单心皮柄(图1L)。所有物
种缺少结晶(crystal)。
3 讨论
分果形状:与柴胡类似,芹亚科及变豆菜亚科许多类群(如Alepidea及 Hacquetia)分果的横切面近圆形[37]。
然而参棕亚科的果实明显两侧压扁,牵环花亚科除了几个属(如Bowlesia及Oschatzia)的果实略微背腹压扁外,
其他的果实明显两侧压扁[42]。
表皮细胞外壁:芹亚科多数物种表皮细胞外壁平直,但突起的外壁普遍存在于变豆菜亚科(如 Actinolema
macrolema,Astrantiamaxima,Eryngiumarmatum,Hacquetiaepipactis及Saniculalameligera),Heteromor
pheae(Anginon,Glia及 Heteromorpha)及几个其他芹亚科类群(如Eremodaucuslehmanni,Spermolepispat
ens)[33]。果实表皮细胞外具厚角质层的几种柴胡均生长在较干旱的地方,可见角质层的厚度与物种生长的环境
有关。
内果皮:内果皮在芹亚科多为1层薄壁细胞构成[1],然而这一亚科的基础类群,如非洲的 Heteromorpheae
(Anginonswelendamense,Gliaprolifera)及Lichtensteinialacera的内果皮轻微木化。这种轻微木化的内果皮
还存在变豆菜亚科及相关类群(如Eryngiumplanum,Saniculalameligera,Arctopusechinatus,Polemanniopsis
marlothi及Steganotaeniaaraliacea)[33,37,43]。参棕亚科和牵环花亚科的内果皮由多层木化细胞构成[1,33]。
伴生油管及非伴生油管:分泌油管在Baumann[44],Tikhomitov[45]及Eyde和Tseng[46]的系统学研究起着重
要的作用。芹亚科许多类群无明显的伴生油管,然而伴生油管普遍存在于芹亚科基础类群(Heteromorpheae,
Annesorhiza及Chamarea),变豆菜亚科,参棕亚科及牵环花亚科,其中变豆菜亚科及相关类群(如Sanicula,Al
511第10期 常修奇 等:中国伞形科柴胡属果实结构的系统学价值
epidea,Polemanniopsis,Steganotaenia,Marlothiela及Lichtensteinia)的伴生油管明显较大[30,33,3738,43,4748]。芹
亚科许多类群(如Angelica及Peucedanum)不分支油管在沟里可多于1个,结合面多于2个,然而 Heteromor
pheae,Annesorhiza及Chamarea的油管数通常沟里只有1个,结合面2个[33,4749]。分支油管存在于牵环花亚科
(Dickinsia,Hermas,Klotzschia),变 豆 菜 亚 科 及 相 关 类 群 (Alepidea,Sanicula,Eryngium 及 Steganotae
nia)[3738,48],靠近 Heteromorpheae的马达加斯加特有物种Pseudocarpumlaxiflorum,然而在芹亚科若果实中油
管分支,总是与不分支油管同时存在(如Ferula)。
结晶:草酸钙单晶或晶簇出现在五加科(Araliaceae)的一些薄壁组织[50],单晶存在于参棕亚科和牵环花亚科
紧挨内果皮的中果皮[1,30,3738,43,51],但不存在于变豆菜亚科及芹亚科。Burtt[52]指出芹亚科如果有结晶,只发生在
结合面。然而我们观察到芹亚科所有基础类群(Heteromorpheae,Annesorhiza,Chamarea,Lichtenisteinia及
Marlothiela)均具有晶簇。此外晶簇还普遍存在在变豆菜亚科及相关类群(Steganotaenia及Polemanniopsis)及
牵环花亚科(如Huanacaandina及Bolaxcaespitosus)的中果皮,但芹亚科其他类群多无结晶[35,38,47]。
种皮:种皮被认为是有价值的分类特征[5355]。多数芹亚科的种皮由1层细胞构成,但我们观察到多于1层细
胞的种皮存在于变豆菜亚科(如Alepideanatalensis及Eryngiumhookeri),非洲的Heteromorpheae(如Anginon
pumilum),Annesorhiza(如 Annesorhizawilmsi),Chamarea(如Chamareacapensis),及Itasina(Itasinafilifo
lia)。Magee等[30]的研究显示Itasina与Annesorhiza的亲缘关系较近。此外多于1层细胞的种皮还存在于犅狌
狆犾犲犻狉狌犿犫犪犾犱犲狀狊犲(产于不列颠群岛),犅.犱犻狊狋犻犮犺狅狆犺狔犾犾狌犿(产于印度)及犅.狉犻犵犻犱狌犿(产于阿尔及利亚)(未发
表)。王艳杰和申家恒[56]指出北柴胡具一层珠被,然而这个属的其他物种的珠被结构尚不知晓。
心皮柄:心皮柄来源于腹束,连同周围的非维管组织一起支持着心皮[57]。芹亚科多数物种具2个心皮柄,类
似于细柄柴胡(图1B)的一个顶端分裂的心皮柄在芹亚科见于Eremodaucus及Scandix(未发表),但广泛存在于
牵环花亚科(如Bolax,Dickinsia,Hermas及Huanaca)及变豆菜亚科(Alepidea及Arctopus)[40]。
叶及导管分子:单叶是参棕亚科,牵环花亚科,变豆菜亚科及柴胡属的主要特征[1,40],但亦存在于 Hetero
morpheae(Anginon及Heteromorpha)[58]。同伞形科木本类群一样柴胡属的导管分子通常短,具单穿孔板[5962],
此外柴胡属及非洲的 Heteromorpha,Anginon,Glia及Polemannia的导管具螺纹增厚[60,62]。Stepanova和 Os
kolski[5]指出导管壁螺纹增厚应视为芹亚科的原始类型。
柴胡属果实的多数特征同样存在于芹亚科的其他类群(如横切面近圆形,中果皮有伴生油管及规则分布的非
伴生油管。中果皮无结晶。心皮柄2个),然而有些特征(如油管呈分支状,种皮由2层细胞构成)仅见于芹亚科
的基础类群及伞形科的其他亚科,因而果实结构的研究为分子系统学将柴胡属放在靠近芹亚科的基础类群,即这
一亚科其他类群的基础位置提供了形态学依据,进而为进一步研究芹亚科系统学提供了果实形态学基础。
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