全 文 ：园 艺 学 报 2008，35(8)：1175—1182
Aeta Horticuhurae Sinica
苹果属观赏海棠品种花粉形态及分类研究
李晓磊 ，沈 向 ，孙凡雅 ，束怀瑞 ，郭 翎 ，曹 颖
( 作物生物学国家重点实验室，山东农业大学园艺科学与工程学院，山东泰安 271018； 北京植物园，北京 100093)
摘 要：利用环境扫描电镜观察了苹果属 17个原生种和25个观赏海棠品种的花粉形态特征，采用类
平均法 (UPGMA)进行聚类分析，探讨其花粉的主要特征及差异，研究了亲缘关系及类群。结果表明，苹
果属植物花粉为 N P4C 型，呈两侧对称的长球形或超长球形，赤道面具 3条孔沟，沿极轴方向延伸至两
极，萌发沟内有内孔，花粉表面为条状纹饰，有穿孔；各种或品种问花粉粒大小及外壁纹饰差异明显。聚
类分析表明，佛罗伦萨海棠等 2个苹果属原生种以及 ‘罗宾逊’等 7个观赏海棠品种聚为第一类群；山荆
子等 9个苹果属原生种以及 ‘霍巴’等 3个观赏海棠品种聚为第二类群；赛威士苹果等4个苹果属原生种
以及 ‘道格’1个观赏海棠品种聚为第三类群；野香海棠等 2个苹果属原生种以及 ‘凯尔斯’等 14个观赏
海棠品种聚为第四类群。25个观赏海棠品种起源于北美洲基因中心，并通过与欧洲、亚洲基因中心的苹果
种问杂交形成亲缘关系复杂的品种。
关键词：苹果属；花粉；扫描电镜；聚类分析；类群
中图分类号：S 685．99；S 661．1；S 661．4 文献标识码：A 文章编号：0513-353X (2008)08—1175-~
Ornamental Crabapple Pollen Morphology and Its Taxonomic Applications
LI Xiao—lei ，SHEN Xiang ，SUN Fan—ya ，SHU Huai—rui ，GU0 Ling ，and CAO Ying
( State Key Laboratory of Crop Biology，Colege of Horticulture Science and Engineering，Shandong Agricultural University，
Taian，Shandong 271018，China； Beifng Botanical Garden，Beifng 100093，China)
Abstract：Polen morphology of 17 original Malus species and 25 ornamental crabapple cuhivars were
observed using environment scanning electron microscope．The results indicated that the apple pollen belonged
to the N3 P4 C5 type，bilateral symmetry，prolate sphericity or ultra prolate sphericity，with three germinal fur—
rows extending almost to the full length of the grain．The exine surface had a striate patern and some small
pores．From the UPGMA cluster analysis，the 42 taxa could be classifed into four groups．The first group con—
tained florentina，M．sylvestri，M．‘Robinson’and other 6 cuhivars．The second group included M．bac—
cata and other 8 species and 3 crabapple cuhivars，like M．‘Hopa’．The third group consisted of M．sieversii
and 3 more species and cuhivar M． ‘Dolgo’．The last group comprised of M．coronaria，M．platycarpa，M．
‘Kelsey’and 1 3 more crabapple cuhivars．Twenty—five ornamental crabapple cuhivars originated from a very
complicated genetic complex，which could be stated as cross—hybrids from species from North America，
Europe，and Asia．
Key words：Malus；pollen；ESEM；cluster analysis；group
花粉的形态特征受基因控制，具有极强的遗传保守性，其带有的大量信息是探讨植物起源演化及
亲缘关系的重要依据 (Erdtman，1969；王开发和王宪曾，1983)，被广泛应用于植物的起源、演化、
收稿日期：2008—05—19；修回日期：2008—07—08
基金项目：农业部公益性行业专项项目 (nyhyzx07-024)；山东省科学技术发展计划项目 (2007GG20009013)；山东省农业良种产
业化开发项目 (鲁农良种字 [2005]lO号)
：it通讯作者Author for corespondence(E—mail：shenx@sdau．edu．cn)
致谢：感谢美国缅因州大学张冬林教授对英文摘要的审校。
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ll76 园 艺 学 报
分类、种及品种鉴定上。闫忠业等 (2006)用扫描电镜对富士芽变系品种花粉形态的研究表明，花
粉极轴／赤道轴 (P／E)值可作为芽变品种鉴定的重要指标，并分析了各品种的共同特征及各自特点。
过国南等 (2006)通过对桃5个野生近缘种和46份普通桃种质资源进行花粉粒电镜扫描，分析花粉
粒之间形态特征的差异，研究了光核桃、蟠桃和碧桃等种质资源在桃起源和演化中的地位。Yan等
(2008)分别利用 RAPD标记和花粉形态差别对产自中国新疆不同区域的Malus sieversi(Led．)Reom
的20个种群和 M．niedzwetzkyana的两个种群进行了聚类分析，结果表明两种分类方法的结果一致。
前人的研究集中在花粉形态上，进一步的分类及亲缘关系研究则报道很少。
苹果属 (Malus)植物种间亲缘关系复杂，特别是观赏海棠，品种多，形态多样，多由实生选
育，分类十分模糊。研究观赏海棠等野生、半野生苹果品系，对拓宽苹果育种的遗传基因源具有重要
意义，有必要对观赏海棠进行植物学分类研究，同时对部分苹果属的原生种的花粉加以比较研究，进
而研究观赏海棠的品种演化。
本研究中以苹果属 l7个原生种及25个观赏海棠品种的花粉为主要研究材料，利用环境扫描电镜
(ESEM)观察花粉形态，描述基本特征，引入聚类分析方法，旨在通过分析42个原生种或品种之间
花粉形态数据的相同和变异之处，进一步探讨它们之间的亲缘关系。
l 材料与方法
试材取自北京植物园 (N40．05。，El16．14。)，树龄 6年，砧木为八棱海棠 (M．robusta)。苹果
属原生种 (俞德浚 等，1974；李育农，2001)17个，观赏海棠品种25个 (表 1)。
试验于2007年4_5月在北京植物园和北京 自然博物馆电镜室进行。适时取各试材大蕾期花朵，
直接剥取花药于硫酸纸盒中，2l℃生物培养箱内阴干72 h。将干燥花粉装入小玻璃瓶、密封、备用。
将各品种或类型的花粉分别用棉棒均匀弹在粘有双面导电胶的载物台上，利用 FEI公司的 Quanta
200F型场发射环境扫描电镜 (ESEM)观察，样品座温度5℃，加速电压 l5 kV，压力控制在 7．6×
l0 Pa，选取典型的花粉粒拍照。通过图像分析软件Image Tool调查花粉极轴 (P)及赤道轴 (E)长
度、P／E、表面纹饰、条脊宽、条脊距、穿孔密度等指标，每项指标调查 50个数据。定量指标直接
取其数值，定性指标按不同形态编号为 1，2，⋯⋯，n，二元性状编号为0，1(俞德浚，1979)，在
DPS2000平台下，采用类平均法 (UPGMA)进行聚类分析。
2 结果与分析
2．1 苹果属植物花粉的共同特征
苹果属植物花粉粒均呈两侧对称的长球形或超长球形，侧面观为长椭圆形，极面观为三角形；赤
道面具3条孔沟，沿极轴方向延伸至两极，萌发沟内有内孔；花粉表面为条状纹饰，有穿孔 (Erdt．
man，1969；王开发和王宪曾，1983)。按照 Erdtman(1969)的 NPC分类系统进行对照，苹果属植
物花粉应为 N P C 型，即赤道三孔沟类型 (图版)。
2．2 苹果属植物花粉的各自特点
从表 1可以看出，苹果属植物种间或品种问花粉粒大小及外壁纹饰差异明显，花粉粒极轴 (P)
长34．51～50．67 m，赤道轴 (E)长 l6．28～24．95 m， ‘多花’的花粉粒最大， ‘道格’最小；
P／E值为 1．83—2．48，垂丝海棠的 P／E值最大，‘道格’最小；条脊宽0．11～0．20 m，垂丝海棠的
条脊最细，丽江山荆子最粗；条脊距 0．06～0．28 m，‘雪球’条纹束排列最紧密，‘罗宾逊’最疏
松；覆盖层穿孔大小不均，穿孔密度为0．12～2．776个 · m～，‘多花’的穿孔密度最大，西蜀海棠
最小。
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8期 李晓磊等：苹果属观赏海棠品种花粉形态及分类研究 ll77
Y1 (4o．66±2．30)× 2．02±0．09 超长球
(20．16±1．29) Ultra prolate
Y2 (46．13±1．88)× 2．18±0．05 超长球
(21．21±1．36) Ultra prolate
Y3 (42．39±1．66)× 1．89±0．05
(22．48±1．46)
Y4 (40．51±1．63)× 1．99±0．03
(22．78±0．38)
Y5 (4_4．96±1．88)× 1．92±0．08
(23．43±1．60)
Y6 (39．46±2．14)× 1．90±0．14
(2O．81±1．53)
长球
Prolate
长球
Prolate
长球
Prolate
长球
Prolate
Y7 (43．91±2．64)× 2．叭 ±0．09 超长球
(22．17±0．94) Ultra prolate
Y8 (4O．46±3．06)× 2．48±0．04 超长球
(16．28±2．12) Ultra prolate
Y9 (39．69±3．11)× 2．O8±0．2O 超长球
(19．12±2．12) Ultra prolate
Y10 f43
f22
Y11 f46
f22
Y12 f44
f22
Y13 r35
(18
Y14 f36
f19
Y15 f41
f2O
Y16 f44
f22
Yl7 f35
fl8
36±l
88±1
45 ±2
38±1
55 ±l
28±1
62 ±l
17 ±O
37 ±l
55 ±1
8l±1
62±O
40± l
O3 ±O
99 ±l
17 ±1
17)× 1．89±0．O8 长球
63) Prolate
14)× 2．O8±0．O8 超长球
47) Ultra prolate
36)× 1．98±0．06 长球
35) Prolate
09)× 1．96±0．叭 长球
58) Prolate
66)× 1．86±0．13 长球
68) Prolate
23)× 2．02±0．02 超长球
98) Ultra prolate
79)× 2．02±0．07 超长球
62) Ultra prolate
53)× 1．98±0．O8 长球
19) Prolate
BQ 0．13±0．02 0．12±0．O1 0．633
细疏，多
Thin，sparse，more
PP
粗疏，少
Thick，sparse，less
PP
粗疏，少
Th ick，sparse，less
EP—PP—EP
粗密，少
Thick，dense，less
EP—PP—EP
细疏，少
Thin，sparse，less
lR
细密，少
Thin，dense，less
PP—．SW —．PP
细疏，多
Th in，sparse，more
EP．PP．EP
细疏 ，少
Thin，sparse，less
PP
粗疏，少
Th ick，sparse，less
PP
粗疏，少
Thick，sparse，less
BQ
粗疏，多
Th ick，sparse，more
PP
粗密，少
Thick，dense，less
PP ．SW ．PP
粗密，多
Th ick．dense，more
PP ．SW ．PP
粗密，多
Thick，dense．more
PP．SW —．PP
粗疏，多
Th ick，sparse，more
EP PP—EP
细疏，少
Th in，sparse，less
PP
粗疏，少
Thick，sparse，less
O．15±O．O2 O．16±0．O3 1．1O6
O．18±O．O2 0．14±0．03 0．626
O．18±O．O1 0．07±0．02 0．456
0．14±0．02 0．14±0．0l 0．223
0．15±0．0l O．O8±0．0l 0．725
O．13±0．0l O．23±O．06 2．481
0．11±0．0l O．16±0．02 0．807
O．17±0．O2 O．18±0．02 0．230
0．17±0．0l O．10±0．O1 1．454
0．17±0．03 0．14±0．O2 O．12O
0．20±0．O2 O．O8±0．O1 0．508
0．17±0．02 0．07±0．O3 O．391
0．17±0．Ol O．O8±0．04 0．389
0．17±0．O2 O．23±0．06 1．O5l
0．12±0．O1 O．17±0．O2 2．3o6
0．17 ±0．03 0．28±0．O3 O．671
多，少
More，less
均匀
Homogeneous
多，少
More，less
少．多
Less．more
少，多
Le ss，more
多，少
More．1ess
多且密
More and dense
少，多
Less，more
多，少
More，less
多，少
More．1ess
少，多
Le ss．more
少，多
Le ss．more
多，少
More，less
多，少
More，less
均匀
Homogeneous
多且密
More and dense
多，少
More．1ess
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1178 园 艺 学 报 35卷
P4
(34．51±2．31)x 1．83±0．09 长球
f18．87±1．28 Prolate
(42．68 4-3．33)x 2．01 4-0．16 超长球
(21．35 4-1．63) Ultra prolate
(48．85 4-2．64)x 2．16 4-0．12 超长球
(22．62 4-1 26) Ultra prolate
f45．15 4-3．62 x 1．95 4-0．03
(23．17 4-1．74)
f46．04 4-1．40 x 2．08 4-0．10
(22．16 4-1．42)
f44．42 4-2．79)x 1．95 4-0．14
(22．77 4-1．63)
f43．11 4-3．49)x 1．96 4-0．09
f22．01 4-1．37
长球
Prolate
超长球
Ultra prolate
长球
Prolate
长球
Prolate
(45．07 4-2．41)x 2．05 4-0．12 超长球
(21．96 4-1．50) Ultra prolate
(4．13 4-2．19)x 1．95 4-0．17 长球
(22．70 4-1．40) Prolate
PIO (47．70±1．14)x 2．12±0．02 超长球
(22．50±0．32) Ultra prolate
P11 (48．24 4-1．58)x 2．04 4-0．12 超长球
(23．63 4-1．68) Ultra prolate
P12 (49．88±1．99)x 2．20±0．09 超长球
(22．72±0．99) Ultra prolate
P13 f48
(22
P14 f42
f22
P15 (46
(23
P16 f50
f24
P17 f42
(20
P18 (4
(22
04 ±1
54 ±1
92±1
28±1
09±1
02±1
67±1
95±1
47±3
29± 1
57 ±0
16±0
06)x 2．13±0．07 超长球
O0) Ultra prolate
63)x 1．93 4-0．13 长球
80) Prolate
16)x 2．01 4-0．09 超长球
24) Ultra prolate
77)x 2．03 4-0．08 超长球
10) Ultra prolate
14)x 2．09 4-0．16 超长球
30) Ultra prolate
93)x 2．01 4-0．07 超长球
93) Ultra prolate
PP—SW．PP 0．14±0．06 0．07±0．02 0．550
细密，多
Thin，dense，more
EP—PP．EP
细疏，少
Thin，sparse，less
EP．PP—EP
细疏 ，少
Thin，sparse，less
PP．SW．PP
细疏 ，少
Thin，sparse，less
BQ
粗疏。少
Thick，sparse，less
PP
细疏，少
Thin，sparse，less
BQ
粗密，多
Thick，dense，more
PP
细疏，少
Thin，sparse，less
PP．SW．．PP
细疏，多
Th in，sparse，more
IR
粗疏，多
Thick，sparse，more
BQ
粗疏，多
Th ick，sparse，more
PP
细疏 。少
Thin，sparse，less
EP．PP．EP
粗疏。少
Thick，sparse，less
IR
粗疏，多
Thick，sparse，more
PP—SW—PP
粗疏，多
Thick，sparse，more
EP．．PP．EP
细疏，多
Thin，sparse，more
IR
细疏，多
Thin，sparse，more
PP．SW．PP
细疏。多
Thin，sparse，more
0．14 4-0．02 0．16 4-0．02 1．390
0．13 ±0．02 0．19±0．04 2．776
0．14 ±0．01 0．22±0．03 2．310
0．18±0．03 0．11±0．02 1．120
0．13±0．03 0．22±0．05 1．314
0．17±0．01 0．09±0．01 0．89
0．13±0．03 0．18 ±0．02 1．273
0．13 ±0．02 0．18±0．01 1．543
0．18±0．02 0．17 ±0．01 1．134
0．18±0．06 0．17±0．04 2．003
0．13±0．01 0．15±0．02 2．123
0．16±0．02 0．12±0．04 1．440
0．18±0．01 0．18±0．05 1．87
0．18±0．02 0．19±0．03 1．663
0．12 ±0．01 0．21±0．02 2．750
0．12 ±0．01 0．15 ±0．03 0．917
0．14 ±0．01 0．18±0．03 1．460
多。少
More．1ess
均匀
Homogeneous
多且密
More and dense
多且密
More and dense
均匀
Homogeneous
多，少
More．1ess
多，少
More．1ess
均匀
Homogeneous
少。多
Less，more
均匀
Homogeneous
多且密
More and dense
多且密
More and dense
均匀
Homogeneous
均匀
Homogeneous
均匀
Homogeneous
多且密
More and dense
少，多
Le ss。more
多，少
More．1es
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8期 李晓磊等：苹果属观赏海棠品种花粉形态及分类研究 1179
P19 (44．68±1．01)× 2．13±0．12 超长球 BQ 0．12±0．03 0．25±0．05 1．471
(20．91±1．18) Ultra prolate 细疏，多
P20 (41．76±1．49)× 2．06±0．09 超长球
(20．27±1．57) Ultra prolate
P21 (44．90±1．98)× 2．04±0．06 超长球
(22．06±0．48) Ultra prolate
P22 (46．67±1．66)× 1．97±0．03 长球
f23．63±1．13) Prolate
P23 (47．88±2．28)x 2．03±0．10 超长球
(23．53±1．28) Ultra prolate
P24 (46．22±2．64)× 2．02±0．14 超长球
(22．91±1．681 Ultra prolate
P25 (46．48±1．98)× 2．10±0．08 超长球
(22．12±0．6) Ultra prolate
Thin，sparse，more
IR
细疏，少
Thin，sparse，less
PP
细疏，少
Thin，sparse，less
PP
粗疏，少
Thick，sparse，less
PP—SW—PP
粗疏，多
Thick，sparse，more
PP
粗密，少
Thick，dense，less
PP—SW—PP
粗疏，少
Thick，sparse，less
0．13 ±0．01 0．16 ±0．02 0．890
0．12 ±0．02 0．28±0．05 2．673
0．17 ±0．03 0．18±0．05 1．79
0．16±0．01 0 15±0．02 1．23
0．17 ±0．03 0 06 ±0．01 1．503
0．15 ±0．02 0．16 ±0．03 2．580
均匀
Homogeneous
少，多
Less，more
多且密
More and dense
均匀
Homogeneous
均匀
Homogeneous
均匀
Homogeneous
多且密
More and dense
注：Y1：山荆子；Y2：野香海棠；Y3：槟子；Y4：大香果；Y5；冬白果；Y6：冬红果；Y7：佛罗伦萨海棠；Y8；垂丝海棠；
Y9：吉尔吉斯苹果；Y10：扁果海棠；Y11：西蜀海棠；Y12；丽江山荆子；Y13：赛威士苹果；Y14：新疆野苹果；Y15；海棠花；
Y16：森林苹果；Y17：土库曼苹果；P1：‘道格’：P2：‘艾丽’；1o3：‘艾伟’；P4；‘高峰’；P5：‘火焰 ’；176：‘金峰’；P7：‘霍
巴’；P8：‘印地安魔法’；P9：‘宝石’；P10；‘凯尔斯’；P11：‘李斯特’；P12：‘马卡’；P13：‘粉芽’；P14：‘草原之火’；PI5：
‘斯普伦教授 ’：P16：‘多花’：P17；‘绚丽’；P18：‘红玉’；P19：‘红哨兵’；P20：‘红丽’；P21：‘罗宾逊’；P22：‘鲁道夫’；
P23；‘塞山’；P24：‘雪球’；P25：‘钻石’ PP：极轴方向平行；EP—PP—EP：中部极轴方向平行，两端转赤道方向平行；PP—SW—PP：
两端极轴方向平行，中部弯曲弧状平行呈漩涡状；BQ：簸箕状指纹型；IR：不规则，条纹纵横交错。超长球：P／E>2；长球：1．14
0．15 Ixm；条纹束排列疏松：条脊距 >0．10 Ixm；条纹束排列紧密：条
脊距 <0．10 Ixm。
Note：Y1：M．baccata(L．)Borkh．；Y2：M coronaria(L．)Mil1．；Y3： domestica subsp．chinensis var．binzi Li Y N．；Y4：M．do-
mestica subsp．Chinensis vat．xiangoe Li Y．N．；Y5：M．‘Dongbai’；Y6：M．‘Donghong’；Y7：M．florentirta(Zuccagni)Siebold．；Y8：M．
haliana Koehne；Y9：M．kirghison~m A1．Fed．；Y10：M．platycarpa Rehder．；Y1 1：M．pratii(Hems1．)Schneid．；Y12：M．rocki
Schneid．；Y13：M．sievemi(Led．)Reom．；Y14：M．sieversi subsp． njinensis Li Y．N．；Y15：M．spectabilis(Ait．)B0rkh．；Y16：M．syl—
vestris Mil1．；Y17：M．titrkmenorum (Juz)Langed．；P1：M．‘Dolgo’；P2：M．‘Eleyi’；P3：M．‘Evereste’一a；P4：M．‘Evereste’一b；P5：
M．‘Flame’；P6：M． ‘Golden Hornet’；P7：M ‘Hopa’；P8：M． ‘Indian Magic’；P9：M．‘Jewelberry’；P10：M． ‘Kelsey’；P11：M．
‘Liset’；P12：M ． ‘Makamik’；P13：M ． ‘Pink Spire’；P14：M ． ‘Prairifire’；P15：M ． ‘Professor Sprenger’；P16：M ． ‘Profusion’；P17：
M．‘Raddiant’：P18：M ‘Red Jade’；P19：M．‘Red Sentinel’；P20： ‘Red Splendor’；P21：M． ‘Robinson’；P22：M． ‘Rudolph’；
P23：M．‘Selkirk’；P24：M．‘Snowdrift’：P25：M．‘Sparkler’．PP：Parallel to the pole axis：EP—PP—EP：Pole axis parallel near the middle，
turnto equator parallel nearthe polar；PP—SW—PP：Paraleltothe pole axis nearthe polar。turn swirl nearthemiddle；BQ：Resemble‘Boqi’dac—
tylogram；IR：Irregular，vertically and horizontally．Ultra prolate：P／E>2；Prolate：1．14 Thick stripes：Ridge width>0．15 Ixm；Sparse stripes：Ridge interval>0．10 Ixm：Dense stripes：Ridge interval<0．10 txm．
2．3 聚类分析与类群划分
聚类分析结果 (图 1)显示，在遗传距离系数 7．43水平上，42个种或品种分为四大类群。第一
类群包含佛罗伦萨海棠等2个苹果属原生种，以及 ‘罗宾逊’等 7个观赏海棠品种；第二类群包含
山荆子等9个苹果属原生种，以及 ‘霍巴’等3个观赏海棠品种；第三类群包含赛威士苹果等4个苹
果属原生种以及 ‘道格’1个观赏海棠品种；第四类群包含野香海棠等 2个苹果属原生种，以及 ‘凯
尔斯’等 l4个观赏海棠品种。
第一类群的花粉形态主要表现为花粉粒较大，P多在 43．9l一50，67 m，P／E多数大于2．0；外
壁为极轴或赤道轴方向平行的条纹状纹饰，部分品种中部条纹弯曲弧状平行呈涡旋状，条纹束较细，
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园 艺 学 报 35卷
排列疏松，有分叉；穿孔密度最大，大于2个 ·
一 2
Ixm 。
第二类群的花粉粒中等大小，P多在 39．46～
46．45 m，P／E多在 1．90～2．10；外壁纹饰较复
杂，包含簸箕状指纹型及纵横交错条纹，条纹束粗
细不均，排列疏松或紧密，有分叉；穿孔密度较
小，小于 1个 · m～，分布在赤道面中部或两极。
第三类群的花粉最小，P多在 34．51～39．69
Ixm，P／E多在 1．80～2．00；外壁多为极轴方向平
行或中部条纹弯曲弧状平行呈涡旋状的条纹状纹
饰，多数条纹束较粗，排列紧密，有分叉；穿孔
密度最小，小于0．7个 · m～，分布在赤道面中
部或两极。
第四类群的花粉粒较大，P多在 42．68～
48．02 m，P／E多在 1．89～2．13；外壁多为极轴
方向或赤道轴方向平行的条纹状纹饰，少数为簸
箕状指纹型及纵横交错条纹，多数条纹束较粗，
排列疏松，有分叉；穿孔多分布均匀，密度中等， 图1
1～2个 · m～。 ng·
3 讨论
0．00 3．19 639 9．58 12 77 1 5 97
遗传距离Genetic distance coeficient
苹果属42个种和品种 (代号同表1)花粉形态的聚类分析
1 UPGMA cluster ofthe 42Malus pollen(code asTable1)
3．1 环境扫描电镜的选用
由于花粉导电性差，常规扫描电镜观察的样品必需经过固定、脱水、临界点干燥、离子喷镀导电
等制备过程 (郭先锋 等，2005；贺浩华 等，2006)。前人的研究表明，在处理过程中花粉会发生干
瘪、变形、结构赘生等变化，观察到的不是生物样品的本来面貌 (Curie，1997；Paul&Brian，
2006)。本研究采用新型的环境扫描电镜 (ESEM)(汤雪明和戴书文，2001；杨秉耀 等，2002)，其
样品室处于 l3～2 700 Pa环境状态，压力和温度可调，气体二次电子探头接收不导电样品表面信号，
样品无需干燥及镀金，结构真实性得以体现，分析更为准确。
3．2 花粉性状在苹果属植物基因中心划分中的价值
李育农 (2001)将世界苹果属植物原生种根据其生态地理不同、起源和演化的先后，按纬向界
限分成东南亚、中亚、西亚、欧洲和北美洲五大基因中心，各中心皆有特定的代表种和大量的多型性
类型。本文研究的42个苹果属原生种或品种，其花粉性状在环境扫描电镜下表现出明显的种间多样
性，尤其表现在外壁纹饰特征方面差异很大，突出表现在条纹束的排列，穿孔密度及其分布上，经过
聚类分析，分为四个类群。与李育农 (2001)的五大基因中心分类基本一致。第一类群属于欧洲基
因中心，第二类群属于东南亚基因中心，第三类群属于中亚基因中心，第四类群属于北美洲基因中
心。结果表明，花粉性状研究在植物分类中的价值是巨大的，可以作为种及品种鉴定的依据，初步探
讨各种及品种间的亲缘关系，同时结合果树形态学、遗传学、细胞学、分子生物学以及生物化学等方
面的研究结果，进行更全面的分析。
3．3 苹果属植物演化及观赏海棠亲缘关系的确定
Erdtman(1969)通过对被子植物花粉研究表明，被子植物花粉外壁纹饰的演化是由全覆盖层无
穿孔类型到全覆盖层穿孔类型再到半覆盖层网纹类型，穿孔的直径不断变大，直到相邻的孔靠近地挤
W融 嘏 m翰Ⅷ Ⅲ豫 寸一 蹄 Ⅲ豫
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8期 李晓磊等：苹果属观赏海棠品种花粉形态及分类研究
在一起，逐渐变成多角形，形成一个蜂窝状的网。本研究所用苹果原生种或品种，穿孔类型基本上属
于全覆盖层穿孔类型，赛威士苹果、新疆野苹果等第三类群的苹果种穿孔密度最小，可以初步推断此
类群的苹果处于苹果演化的最先端。根据聚类原理可知，亲缘关系越近，就越早地聚合为一类，结合
水平就越高；反之，亲缘关系越远，就越晚的聚合为一类，结合水平就越低 (王开发和王宪曾，
1983；Ande~et a1．，2006)。本研究中，‘罗宾逊’等 7个观赏海棠品种最早与佛罗伦萨海棠等欧洲
基因中心的原生种聚为第一类群；‘霍巴’等3个观赏海棠品种最早与山荆子等东南亚基因中心的原
生种聚为第二类群；‘道格’与新疆野苹果等中亚基因中心的原生种聚为第三类群；‘凯尔斯’等 14
个观赏海棠品种最早与野香海棠等北美洲基因中心的原生种聚为第四类群。本研究中，存在拉丁名相
同的两个观赏海棠品种，一个是引自荷兰的 ‘高峰’，一个是引自比利时的 ‘艾伟’。聚类分析可知
两品种都来 自第一类群即欧洲基因中心，但分属于不同小类群，其形态上也差异显著，两者应为亲缘
关系较近的不同品种。综上所述，观赏海棠应起源于北美洲基因中心，并通过与欧洲、亚洲基因中心
的苹果种间杂交形成亲缘关系复杂的品种。张宁等 (2007)采用 AFLP分子标记技术对 47种苹果属
植物进行遗传多样性和亲缘关系的研究，指出供试的24个观赏海棠品种中有22个品种与我国原产的
苹果属植物亲缘关系较近。本研究表明，‘霍巴’、‘红丽’等3个观赏海棠品种与我国原产的苹果属
植物亲缘关系较近，其他 22个观赏海棠品种分别与佛罗伦萨海棠、野香海棠以及赛威士苹果的亲缘
关系较近。张宁等 (2007)同时指出，国外引进的观赏海棠具有相对高的相似性，亲缘关系较近。
本研究结果表明，观赏海棠不同品种间花粉形态差异较大，分属于北美洲、欧洲、东南亚、中亚等四
大基因中心，各类群内的观赏海棠花粉形态具有较高的相似性，亲缘关系较近，各类群之间的相似性
较小，亲缘关系较远。花粉形态学及 AFLP分子标记技术对观赏海棠的亲缘关系的研究结果存在差
异，应结合形态学等其他研究方法进行进一步的研究。
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图版说 明 ： 1 ． 花粉 的赤道 面 观 ( × 5 500 )； 2 ． 花 粉 的极 面观 ( × 5 500 )； a — e ． 花粉外壁纹饰 ( × 6 000 ) (a ． 两 端极轴方 向平 行 ，
中部弯曲弧状 平行呈 漩 涡状 ； b． 极轴方 向平 行 ； c ． 不 规则 ， 条纹纵横 交错 ； d． 簸篌状指纹 型 ； e ． 中部极轴方 向平 行 ， 两 端转赤道
方 向平行)； f． 覆盖层 穿孔 ( × 25 000 )。
E xplanation ofplates ： 1 ． P ollen in equatorialview ( × 5 500 )； 2 ． P ollen in polar view ( x 5 500 )： a — e ． P ollen exine ornam entation
( × 6 000 ) (a． P arallelto the pole axis near the polar ， rum sw irlnear the m iddle ； b． P arallelto the pole ax is ； c． Irregular ． vertically and
horizontally； d． R esem ble
‘ B oqi
’ dactylogram ； e ． P ole axis parallelnear the m iddle ． tum to equator parallelnear the polar)： f． O v erlay pore
( × 25 000 )．
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