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Analysis of relationship among three Sapindaceae fruit trees based on leaf anatomical characteristics

基于叶片解剖特征分析三种无患子科果树的亲缘关系



全 文 :  Guihaia  Jun. 2016ꎬ 36(6):679-685
http: / / journal.gxzw.gxib.cn
http: / / www.guihaia-journal.com
DOI: 10.11931 / guihaia.gxzw201401024
张永福ꎬ黄鹤平ꎬ银立新ꎬ等. 基于叶片解剖特征分析三种无患子科果树的亲缘关系 [J]. 广西植物ꎬ2016ꎬ36(6):679-685
ZHANG YFꎬHUANG HPꎬ YIN LXꎬet al. Analysis of relationship among three Sapindaceae fruit trees based on leaf anatomical characteristics [J]. Guihaiaꎬ
2016ꎬ36(6):679-685
基于叶片解剖特征分析三种无患子科果树的亲缘关系
张永福1ꎬ2ꎬ 黄鹤平1ꎬ2ꎬ 银立新1ꎬ2ꎬ 陈泽斌1ꎬ2ꎬ 华金珠1ꎬ2ꎬ 牛燕芬1ꎬ2ꎬ 刘佳妮1ꎬ2
( 1. 昆明学院 农学院ꎬ 昆明 650214ꎻ 2. 云南省高校都市型现代农业工程研究中心ꎬ 昆明 650214 )
摘  要: 采用石蜡切片和组织离析法ꎬ对 3种无患子科果树的 10份种质叶片横切及表皮解剖特征进行观察ꎬ
并采用聚类分析对其亲缘关系进行初步研究ꎮ 结果表明:10份试材均为异面叶ꎬ叶横切结构分为表皮、叶肉
和叶脉 3部分ꎮ 中脉厚度总体上龙眼最大、龙荔次之、荔枝最小ꎬ差异显著ꎮ 荔枝的中脉横切面为圆三角形ꎬ
龙眼近似半圆形ꎬ龙荔则近似扁圆形ꎮ 不同试材的叶片、上表皮和下表皮、栅栏组织及海绵组织的厚度分别为
175.23~318.84、11.18~25.13、7.49~20.43、50.01~ 124.59和 84.0~ 173.64 μmꎬ栅栏组织细胞有 2~ 3层ꎮ 此外ꎬ
叶脉突起度、栅栏组织与海绵组织厚度之比、叶片组织结构紧密度和叶片组织结构疏松度分别为 2.65~ 5.77、
0.52~0.82、28.89%~39.95%和 44.89%~55.57%ꎮ 荔枝的表皮细胞较小、多边形ꎬ垂周壁为弧形ꎬ下表皮无表皮
毛ꎬ气孔器呈长椭圆形ꎻ龙眼的表皮细胞较大、不规则形ꎬ垂周壁深波状ꎬ下表皮具表皮毛ꎬ气孔椭圆形或近圆
形ꎻ龙荔的表皮细胞与龙眼相近ꎬ但垂周壁为波状ꎮ 聚类分析显示ꎬ10份试材首先聚为两大类ꎬ其中第一类是
荔枝属ꎬ第二类是龙眼属ꎻ然后又分为 4个亚类ꎬ三月红和龙荔各自单独聚为一个亚类ꎮ
关键词: 无患子科果树ꎬ 叶片ꎬ 横切结构ꎬ 表皮结构ꎬ 聚类分析
中图分类号: Q944.56    文献标识码: A    文章编号: 1000 ̄3142(2016)06 ̄0679 ̄07
Analysis of relationship among three Sapindaceae fruit
trees based on leaf anatomical characteristics
ZHANG Yong ̄Fu1ꎬ 2ꎬ HUANG He ̄Ping1ꎬ2ꎬ YIN Li ̄Xin1ꎬ 2ꎬ CHEN Ze ̄Bin1ꎬ 2ꎬ
HUA Jin ̄Zhu1ꎬ 2ꎬ NIU Yan ̄Fen1ꎬ 2ꎬ LIU Jia ̄Ni1ꎬ 2
( 1. School of Agricultureꎬ Kunming Universityꎬ Kunming 650214ꎬ Chinaꎻ 2. Engineering Research Center
for Urban Modern Agriculture of High Education in Yunnan Provinceꎬ Kunming 650214ꎬ China )
Abstract: Ten germplasms of three Sapindaceae fruit trees were analyzed by their leaf transection and epidermal struc ̄
tureꎬusing paraffin method and tissue segregation procedure. On this basisꎬ genetic relationship among these 10 germ ̄
plasms was examined preliminarily by cluster analysis in SPSS. The results showed that the leaves of 10 accessions were
bifacial typeꎬand their leaf transection structures all consists of epidermisꎬ mesophyll and vein. The midvein thickness
had significantly different as longan was the greatest in three fruit treesꎬ longli in the middle and litchi was the
least. Midvein transverse of litchi was rounded triangularꎬ longan approximate semicircleꎬ and longli was approximately
flat circular. Among the difference materialsꎬ the range of leaf thicknessꎬ upper and lower epidermisꎬ palisade tissue and
sponge tissue were 175.23- 318.84ꎬ 11.18- 25.13ꎬ 7.49- 20.43ꎬ 50.01- 124.59 and 84- 173.64 μmꎬ respectively.
收稿日期: 2014 ̄09 ̄14    修回日期: 2015 ̄03 ̄28
基金项目: 云南省教育厅科学研究基金(2012Z097)ꎻ昆明学院引进人才科研项目(YJL11030) [Supported by Yunnan Provincial Education Office
Fund for Scientific Research(2012Z097)ꎻ Kunming University Science Research Project of Talent Introduction(YJL11030)]ꎮ
作者简介: 张永福(1981 ̄)ꎬ男ꎬ云南弥勒市人ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ研究方向为植物遗传育种ꎬ(E ̄mail)123017360@ qq.comꎮ
Palisade tissue cell had 2-3 layers in all materials. In additionꎬ VDPꎬ P / Sꎬ RT and RL were 2.65-5.77ꎬ 0.52-0.82ꎬ
28.89%-39.95% and 44.89%-55.57%ꎬ respectively. Epidermal cell of litchi was smallꎬ polygonꎬ anticlinal wall arcꎬ
lower epidermal without trichomesꎬ and stoma was long ovalꎻ epidermal cell of longan was bigꎬ irregularꎬ anticlinal wall
sinuateꎬ lower epidermal with trichomesꎬ and stoma was oval or suborbicularꎻ epidermal cell morphology of longli was
similar with longanꎬ but its anticlinal wall was corrugated. The cluster analysis found that 10 accessions were firstly di ̄
vided into 2 categoriesꎬ which are Litchi and Dimocarpus. And then the Sanyuehong and longli were separated as sub ̄
group in each category.
Key words: fruit tree of Sapindaceaeꎬ leafꎬ transection structureꎬ epidermal structureꎬ cluster analysis
    荔 枝 ( Litchi chinensis )、 龙 眼 ( Dimocarpus
longan)和龙荔(D. confinis)均为无患子科( Sapin ̄
daceae)植物ꎬ三者在生物学上有许多相似之处ꎮ 长
期以来三者的亲缘关系倍受关注ꎮ 由于龙荔的植株
和果实形态介于荔枝和龙眼之间ꎬ有学者认为龙荔
是荔枝和龙眼的属间杂种ꎬ并认为母本是龙眼ꎬ父本
是荔枝ꎬ如苏伟强等(1993)通过植物形态学和过氧
化物酶同工酶分析和 Liu & Mei(2005)利用 RAPD
标记进行检测均得到此结论ꎻ但也有学者提出反对
意见ꎬ认为龙荔不是龙眼和荔枝的属间杂种(Robert
et alꎬ2011)ꎮ 但通过研究三者的叶片解剖结构差异
性来分析它们的亲缘关系尚未见有报道ꎮ
叶器官受环境影响较大ꎬ形态变异多样ꎬ但其内
部结构和表皮性状比较稳定ꎬ在一定程度上能反映
分类群间的系统发生ꎬ可用于科下属间关系的探讨ꎬ
如 Wilkinson(1992)在海桐花科(Pittosporaceae)ꎬ杨
汉奇等(2006)在莎勒竹属(Schizostachyum)及其近
缘属上均取得了较好的研究结果ꎮ 鉴于此ꎬ本研究
采用石蜡切片法和组织离析法ꎬ对荔枝、龙荔和龙眼
进行叶片横切结构和表皮结构的比较分析ꎬ了解其
结构差异ꎬ以期为无患子科果树属间及种间的亲缘
关系及分类提供解剖学依据ꎮ
1  材料与方法
1.1 材料
荔枝材料有褐毛荔枝(Litchi chinensis var. fulvo ̄
sus)、妃子笑 ( L. chinensis cv. Feizixiao )、三月红
(L. chinensis cv. Sanyuehong)、 桂味 ( L. chinensis
cv. Guiwei)和无核荔(L. chinensis cv. Wuheli)ꎮ 龙
眼材料有石硖(Dimocarpus longan cv. Shixia)、早熟
(D. longan cv. Zaoshu )、 灵 龙 ( D. longan cv.
Linglong)和中秋 (D. longan cv. Zhongqiu)ꎮ 龙荔
(D. confinis)材料为来源于广西宁明的野生种ꎮ 褐
毛荔枝来源于云南省元阳县的半野生植株ꎬ其余荔
枝试材龙眼品种来源于广州市的栽培品种ꎮ 于
2011年 7月选取生长一致、无病虫害、成熟健壮、向
阳的叶片ꎬ每份试材分别从 3个植株上采样ꎮ
1.2 方法
(1)叶片石蜡切片:挑选叶片中间部份ꎬ连中脉
一起剪成 1.0 cm × 0.5 cm的小块ꎬ经 FAA固定 48 h
后ꎬ转入甘油-酒精中软化 60 d 左右ꎬ梯度酒精脱
水ꎬ番红整体染色ꎬ二甲苯透明ꎬ常规石蜡制片法包
埋及切片ꎬ切片厚 8~10 μmꎬ纯二甲苯脱蜡ꎬ中性树
胶封藏ꎮ (2)叶片表皮制片:挑选叶片中间部份ꎬ剪
成 1.0 cm × 0.5 cm的小块ꎬ置于 FAA中固定 48 hꎬ
用 10%铬酸-硝酸离析液离析 24 hꎬ梯度酒精脱水ꎬ
番红染色ꎬ二甲苯透明、中性树胶封片ꎮ 以上均用
Olympus光学显微镜观察ꎮ
1.3 数据分析
显微摄影选用 Olympus DP 系统ꎬ测量软件选用
OLYSIA BioReportꎬ所有数据均用 SPSS 11. 5 进行
Duncan氏新复级差检测(P<0.05)ꎬ并用 DPS 7.05
对叶片解剖特征进行聚类分析ꎮ 每份试材随机选取
10个叶片ꎬ每个叶片选取 3 个横切面切片ꎬ每个横
切面观察 3个视野ꎬ每个视野测量 1个数据ꎬ即每份
试材的每项解剖特征测量 90个数据ꎮ
计算公式:叶脉突起度(VDP)= 中脉横切面厚
度 /叶片横切面厚度ꎬ叶片组织结构疏松度(RL)=
(海绵组织厚度 /叶片厚度)× 100%和叶片组织结构
紧密度(RT)= (栅栏组织厚度 /叶片厚度)× 100%ꎮ
2  结果与分析
2.1 叶横切结构比较
2.1.1 共同特征  荔枝、龙荔及龙眼的叶片横切结构
均为典型的异面叶ꎬ由表皮、叶肉和叶脉 3部分构成
(图版Ⅰ)ꎮ 叶中脉从外到内由表皮、 薄壁组织、 厚
086 广  西  植  物                                  36卷
图 1  基于叶片解剖特征的 10份无患子科种质资源的聚类图
Fig. 1  Cluster dendrogram of 10 Sapindaceae germplasms resources based on leaf anatomical characteristics
表 1  叶片的横切结构
Table 1  Leaf transverse structure
种质材料
Germplasm material
TM
(μm)
TL
(μm)
TUE
(μm)
TLE
(μm)
TP
(μm)
TS
(μm) MS CL VDP
RT
(%)
RL
(%) P / S
褐毛荔枝 Litchi chinensis var. fulvosus 792.13e 220.82bc 13.79cd 20.43a 63.80e 122.70b T 2 3.60 28.89 55.57 0.52
妃子笑 L. chinensis cv. Feizixiao 722.02f 214.43c 17.14b 19.26ab 77.39cd 100.81cd T 2 3.37 36.09 47.01 0.77
三月红 L. chinensis cv. Sanyuehong 850.11d 319.84a 11.18d 10.43cd 124.59a 173.64a T 3 2.65 39.95 54.29 0.72
桂味 L. chinensis cv. Geiwei 665.87g 214.12c 18.31b 20.25a 71.47d 104.09c T 2 3.11 33.38 48.61 0.69
无核荔 L. chinensis cv. Wuheli 720.01f 259.97b 25.13a 18.67b 95.08b 121.09b T 2 2.77 36.57 46.58 0.79
龙荔 Dimocarpus confinis 961.12c 209.44c 17.34b 9.59de 79.46c 103.17c O 2 4.58 37.94 49.26 0.77
石硖 D. longan cv. Shixia 1032.30b 210.36c 14.38c 11.18c 80.91c 104.02c O 3 4.91 38.46 49.45 0.78
早熟 D. longan cv. Zaoshu 780.53e 187.39d 14.84c 7.49f 69.25d 84.03e O 3 4.16 36.95 44.84 0.82
灵龙 D. longan cv. Linglong 1194.57a 207.01c 14.02c 8.53ef 70.09d 114.37c O 3 5.77 33.86 55.25 0.61
中秋 D. longan cv. Zhongqiu 785.23e 175.23e 12.59d 8.11f 59.01f 95.52d O 3 4.48 33.68 54.51 0.62
  注: 同列不同字母表示通过 Duncan氏新复级差检验差异显著(P<0.05)ꎮ TM . 中脉厚度ꎻ TL . 叶片厚度ꎻ TUE . 上表皮厚度ꎻ TLE . 下表皮厚度ꎻ TP . 栅栏组织厚
度ꎻ TS . 海绵组织厚度ꎻ MS. 中脉横切面形状ꎻ CL. 栅栏组织细胞层数ꎻ VDP. 叶脉突起度ꎻ P / S. 栅栏组织与海绵组织的厚度比ꎻ RT . 叶片组织结构紧密度ꎻ
RL . 叶片组织结构疏松度. T. 三角形ꎻ O. 椭圆形ꎮ
  Note: Different letters in the same column indicate significant differences among means according to Duncan’ s multiple range test (P<0.05) . TM . Midvein thicknessꎻ
TL . Leaf thicknessꎻ TUE . Upper epidermis thicknessꎻ TLE . Lower epidermis thicknessꎻ TP . Palisade tissue thicknessꎻ TS . Spongy tissue thicknessꎻ MS. Midvein transverse
shapeꎻ CL. Cell layer of palisade tissueꎻ VDP. Vein Protuberant degreeꎻ P / S. Thickness ratio of palisade tissue to spongy tissueꎻ RT . Leaf tissue structure tense ratioꎻ
RL . Leaf tissue structure loose ratio. T. Triangleꎻ O. Oval.
壁组织、韧皮部、木质部和髓组成ꎮ 上表皮为 1列长
圆形或椭圆形的细胞ꎬ外被厚的角质层ꎻ下表皮为 1
列长圆形或短圆形细胞ꎬ外被薄的角质层ꎮ 叶肉分
化出栅栏组织和海绵组织ꎬ中脉在远轴面突起ꎬ维管
束外的中柱鞘呈环状ꎻ木质部轮廓近半圆形ꎬ大型导
管排列成行ꎻ韧皮部为半环状ꎬ包围在木质部外方ꎮ
维管组织发达ꎬ由维管束和机械组织构成环状结构ꎬ
木质部和韧皮部分化明显ꎮ 栅栏组织由 2 ~ 3 层长
圆形或椭圆形细胞组成ꎬ紧接上表皮的 1~2 层细胞
排列紧密ꎬ其下方细胞排列略为疏松且相对较小ꎻ海
棉组织由 3~5层圆形或椭圆形细胞组成ꎬ空隙大ꎮ
2.1.2 不同特征  图版Ⅰ为 10份试材的叶横切面显
微结构图ꎬ其形态特征参数见表 1ꎮ 石峡龙眼的中
脉厚度显著大于其它试材ꎬ达 1 032.30 μmꎬ而荔枝
品种桂味则显著小于其它试材ꎬ仅 665.87 μmꎬ其余
各试材均居于中间水平ꎬ 总体上龙眼中脉厚度大于
1866期              张永福等: 基于叶片解剖特征分析三种无患子科果树的亲缘关系
表 2  叶的表皮特征
Table 2  Leaf epidermal characteristics
种质材料
Germplasm material
形状
Shape
大小
Size
垂周壁
Anticlinal
wall
下表皮毛长
Lower epidermal
hair length
(μm)
下表皮气孔
Stoma of lower epidermis
开度
Openness
(μm × μm)
密度
Frequency
(mm ̄2)
褐毛荔枝 Litchi chinensis var. fulvosus P S A 0c 5.12b × 2.18ab 14.14e
妃子笑 L. chinensis cv. Feizixiao P S A 0c 3.63d × 1.68c 14.33e
三月红 L. chinensis cv. Sanyuehong P S A 0c 4.09c × 1.50d 37.39c
桂味 L. chinensis cv. Geiwei P S A 0c 4.79bc × 2.40a 24.98d
无核荔 L. chinensis cv. Wuheli P S A 0c 4.49c × 1.89b 47.34b
龙荔 Dimocarpus confinis I B U 19.38a 4.45c × 1.79bc 17.99e
石硖 D. longan cv. Shixia I B S 13.96b 5.45b × 2.12ab 55.28b
早熟 D. longan cv. Zaoshu I B S 15.87b 7.09a × 1.31e 42.41bc
灵龙 D. longan cv. Linglong I B S 14.66b 4.51c × 1.64c 27.67d
中秋 D. longan cv. Zhongqiu I B S 13.79b 3.33d × 1.25e 108.12a
  注: P. 多边形ꎻ I. 不规则形ꎻ S. 小ꎻ B. 大ꎻ A. 弧形ꎻ U. 波状ꎻ S. 深波状ꎮ
  Note: P. Polygonalꎻ I. Irregularꎻ S. Smallꎻ B. Bigꎻ A. Arcuateꎻ U. Undulateꎻ S. Sinuate.
龙荔ꎬ而荔枝则最小ꎮ 荔枝的中脉横切结构近轴面
近似平面ꎬ远轴面为圆三角形ꎬ而龙眼的近轴面略微
突起ꎬ远轴面近似半圆ꎬ龙荔的近轴面形态居于荔枝
和龙眼之间ꎬ而远轴面则近似扁圆形ꎮ 此外ꎬ三月红
的中脉横切面结构较其它荔枝试材复杂ꎬ龙眼属植
物中脉髓部有明显的圆弧形ꎮ
10份试材中ꎬ叶片最厚的是三月红ꎬ最薄的是
中秋龙眼ꎮ 无核荔的上表皮厚度显著大于其它试
材ꎬ荔枝试材的下表皮厚度显著大于龙荔和龙眼试
材ꎬ下表皮厚度以早熟龙眼最小ꎬ仅 7.49 μmꎬ且除
三月红外ꎬ荔枝种质的下表皮厚度均显著大于龙荔
和龙眼种质ꎮ 三月红栅栏组织厚度显著大于其余试
材ꎬ为 124.59 μmꎬ而中秋龙眼则显著小于其余试
材ꎬ仅 59. 01 μmꎮ 海绵组织的厚度也以三月红最
大ꎬ而最小的是早熟龙眼ꎬ差异显著ꎮ 此外ꎬ荔枝的
叶脉突起度显著小于龙眼和龙荔ꎬ叶脉突起度最大
的是灵龙ꎬ达 5.77ꎬ最小的是三月红ꎬ仅 2.65ꎻ叶片组
织结构紧密度最大的是三月红ꎬ为 39.95%ꎬ最小的
是褐毛荔枝ꎬ为 28.89%ꎻ叶片组织结构疏松度最大
的是褐毛荔枝ꎬ为 55. 57%ꎬ最小的是早熟ꎬ为
44.84%ꎻ栅栏组织与海绵组织的厚度比最大的是早
熟龙眼ꎬ最小的是褐毛荔枝(表 1ꎬ图版Ⅰ)ꎮ
2.2 叶表皮结构比较
2.2.1 共同特征  从图版Ⅱ看出ꎬ10 份材料叶的上、
下表皮细胞各一层ꎬ排列紧密ꎮ 上表皮细胞呈扁平
泡状ꎬ排列整齐ꎬ无气孔ꎻ下表皮细胞也呈扁平泡状ꎬ
排列不整齐ꎬ分布着不同密度的气孔和乳突ꎮ
2.2.2 不同特征   叶表皮细胞形态是区分荔枝属和
龙眼属的重要特征之一ꎮ 龙荔的叶表皮总体上居于
荔枝和龙眼之间ꎬ但更接近龙眼ꎮ 如荔枝的表皮细
胞较小ꎬ形态为多边形ꎬ垂周壁为弧形ꎻ下表皮气孔
器呈长椭圆形ꎬ由两个保卫细胞构成大小不一的缝
隙ꎮ 龙眼的表皮细胞较大ꎬ不规则形ꎬ垂周壁深波
状ꎻ下表皮具表皮毛ꎬ气孔椭圆形或近圆形ꎮ 龙荔的
表皮细胞大小居于荔枝和龙眼之间ꎬ其形态接近于
龙眼ꎮ 如细胞形态为不规则形ꎬ垂周壁为波状ꎬ下表
皮具表皮毛ꎬ气孔椭圆形或近圆形(表 2ꎬ图版Ⅱ)ꎮ
10份试材中ꎬ龙眼和龙荔种质的成熟叶片下表
皮具有表皮毛ꎬ而荔枝无表皮毛ꎬ其中龙荔的表皮毛
显著长于龙眼种质ꎬ达 19.22 μmꎮ 气孔开度受环境
影响较大ꎬ差异显著ꎬ其中气孔开度最长的是早熟龙
眼(达 7.09 μm)ꎬ最短的是中秋龙眼(为 3.33 μm)ꎻ
气孔开度最宽的是桂味(为 2.40 μm)ꎬ最窄的是中
秋龙眼(为 1.25 μm)ꎮ 10 份不同试材之间的气孔
密度并无明显规律ꎬ总体上龙眼稍高于荔枝ꎬ气孔密
度最高的是中秋(每 1mm2 达 108.12 个)ꎬ最低的是
褐毛荔枝ꎬ(每 1 mm2 仅 14.14 个)(表 2ꎬ图版Ⅱ)ꎮ
286 广  西  植  物                                  36卷
图版 Ⅰ  叶片横切面结构  MV. 中脉ꎻ MT. 叶肉组织ꎮ A. 褐毛荔枝ꎻ B. 妃子笑ꎻ C. 三月红ꎻ D. 桂味ꎻ E. 无核荔ꎻ F. 龙荔ꎻ G. 石
峡ꎻ H. 早熟ꎻ I. 灵龙ꎻ J. 中秋ꎮ Pi. 髓ꎻ Xy. 木质部ꎻ Ph. 韧皮部ꎻ S. 厚壁组织ꎻ Pa. 薄壁组织ꎻ U. 上表皮ꎻ Pt. 栅栏组织ꎻ St. 海绵组织ꎻ
Bse. 束鞘延伸ꎻ Lo. 下表皮ꎻ Eh. 表皮毛ꎻ Lv. 侧脉ꎮ
PlateⅠ  Leaf transection structure   MV. Midveinꎻ MT. Mesophyll tissue. A. Litchi chinensis var. fulvosusꎻ B. L. chinensis cv. Feizixiaoꎻ
C. L. chinensis cv. Sanyuehongꎻ D. L. chinensis cv. Guiweiꎻ E. L. chinensis cv. Wuheliꎻ F. Dimocarpus confinisꎻ G. D. longan cv. Shixiaꎻ H. D. longan
cv. Zaoshuꎻ I. D. longan cv. Linglongꎻ J. D. longan cv. Zhongqiu. Pi. Pithꎻ Xy. Xylemꎻ Ph. Phloemꎻ S. Sclerenchymaꎻ Pa. Parenchymaꎻ U. Upper ep ̄
idermisꎻ Pt. Palisade tissueꎻ St. Spongy tissueꎻ Bse. Bundle sheath extensionꎻ Lo. Lower epidermisꎻ Eh. Epidermal hairꎻ Lv. Lateral vein.
2.3 基于叶片解剖特征的聚类分析
从图 1看出ꎬ1份材料首先分为两大类:第一类
为荔枝属ꎻ第二类为龙眼属ꎮ 然后又分为 4个亚类:
第一亚类包括褐毛荔枝、妃子笑、桂味和无核荔四份
荔枝种质ꎻ第二亚类为三月红ꎻ第三亚类为龙荔ꎻ第
四亚类包括石峡、灵龙、早熟和中秋 4个龙眼品种ꎮ
3  讨论与结论
叶片受环境影响较大ꎬ但其内部结构较稳定ꎬ而
各组织层厚度及比值等结构特征ꎬ往往是植物遗传
上的反映ꎬ可作为植物分类的依据 (胡正海等ꎬ
2003)ꎮ 植物叶片各组织层是结构上的特征ꎬ就功
能对结构而言ꎬ结构是第一性的ꎬ这种结构上的特征
往往又是植物遗传性的反映ꎮ 李小梅等(1999)观
察柑橘(Citrus reticulata)叶片的解剖特征后报道ꎬ栅
栏组织、海绵组织之间存在着遗传上的相互制约关
系ꎬ在比值上能保持相对稳定ꎬ可能反映了种或品种
的遗传特性ꎬ而单一组织的厚度存在差异ꎬ可能与叶
片所处的生态条件和生理状态的不同有关ꎮ 汪琼等
(2011)报道夏蜡梅(Sinocalycanthus chinensis)、美国
蜡梅(Calycanthus floridus)及其属间杂种在叶中脉
横切面结构上有一定差异ꎬ主要表现在栅栏组织层
和海绵组织层分化程度、毛的长度及散生位置、中脉
3866期              张永福等: 基于叶片解剖特征分析三种无患子科果树的亲缘关系
图版 Ⅱ  叶表皮结构  ad. 上表皮细胞结构ꎻ ab. 下表皮细胞结构: A. 褐毛荔枝ꎻ B. 妃子笑ꎻ C. 三月红ꎻ D. 桂味ꎻ E. 无核荔ꎻ F. 龙
荔ꎻ G. 石峡ꎻ H. 早熟ꎻ I. 灵龙ꎻ J. 中秋ꎮ 箭头所指为气孔器ꎮ
PlateⅡ  Leaf epidermal structure  ad. Upper epidermal cell structureꎻ ab. Lower epidermal cell structure. A. Litchi chinensis var. fulvosusꎻ
B. L. chinensis cv. Feizixiaoꎻ C. L. chinensis cv. Sanyuehongꎻ D. L. chinensis cv. Guiweiꎻ E. L. chinensis cv. Wuheliꎻ F. Dimocarpus confinisꎻ G. D. lon ̄
gan cv. Shixiaꎻ H. D. longan cv. Zaoshuꎻ I. D. longan cv. Linglongꎻ J. D. longan cv. Zhongqiu. Arrows indicate stomatal apparatus.
中柱鞘排列等方面ꎻ而三者在叶的主要特征上却表
现出高度的一致性ꎬ但在叶的大小、轮廓、表皮毛、横
切面及脉序等特征上仍有一定差异ꎮ 从本研究结果
来看ꎬ荔枝属和龙眼属的中脉横切面结构有较大差
异ꎬ荔枝属的叶脉横切面为圆三角形ꎬ而龙眼属为扁
圆形ꎻ在荔枝属和龙眼属间ꎬ各组织层的厚度、叶片
组织结构紧密度、叶片组织结构疏松度以及栅栏组
织与海绵组织的厚度之比均未表现出规律性ꎬ但荔
枝属的下表皮厚度显著大于龙眼属ꎬ而叶脉凸起度
则显著小于龙眼属ꎮ 在荔枝种质中ꎬ三月红较为特
殊ꎬ其下表皮厚度显著小于其余荔枝种质而接近于
龙眼种质ꎬ其叶片厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚
度比显著大于其余参试种质ꎬ此外其中脉结构也比
其余荔枝种质复杂ꎮ
叶表皮性状在一定程度上能够反映分类群间的
系统发生ꎬ可用于科下属间关系的探讨ꎬ利用叶表皮
特征作为植物分类和系统演化的研究已取得了较好
的效果ꎮ 通过对海桐花科(Wilkinsonꎬ1992)、防己
科(Menispermaceae)(洪亚平等ꎬ2001)、葡萄科(Vi ̄
taceae) (任辉等ꎬ 2003)、莎勒竹属 (杨汉奇等ꎬ
2006)、无患子科(曹丽敏等ꎬ2008)及凤仙花科(张
晓霞ꎬ2013)的研究均发现ꎬ叶表皮特征可作为植物
分类和系统演化的重要依据ꎮ 本研究发现ꎬ荔枝属
和龙眼属的叶表皮细胞在大小、形状、垂周壁、表皮
毛以及气孔等特征上均有明显的差异ꎮ 荔枝属的表
皮细胞较小ꎬ形状为多边形ꎬ垂周壁为弧形ꎬ下表皮
无表皮毛ꎬ而龙眼属的表皮细胞较大ꎬ形状为不规则
形ꎬ垂周壁为深波状ꎬ下表皮具有长短不一的表皮
毛ꎮ 龙荔的叶表皮特征总体上与龙眼相似ꎬ但其表
皮细胞垂周壁为波状ꎬ下表皮毛显著比龙眼长ꎬ这些
特征又明显不同于龙眼ꎮ 植物叶表皮毛特征在分类
学研究中发挥着重要作用(Hardinꎬ1979ꎻ方炎明等ꎬ
1993ꎻ何子灿等ꎬ2000)ꎬ本研究也支持此观点ꎮ 此
外还 发 现ꎬ 独 活 属 ( Archangelica ) 和 石 竹 属
(Dianthus)可以用气孔器的的形状、分布、大小以及
气孔指数作为属内种间的分类依据(董连新和关雪
莲ꎬ2012)ꎬ本研究也发现ꎬ在荔枝属和龙眼属在气
孔形态上有明显差异ꎬ各参试种质间在气孔开度和
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密度之间也存在一定的差异ꎮ
运用数量分析法对群体间特定解剖特征量进行
分析可以将不同种或品种区分开ꎬ可用于种或品种
间亲缘关系探讨ꎮ 郑瑞等(2013)对 61 个不同油茶
(Camellia oleifera)品种ꎬ赵昱和刘占林(2010)对 5
种松树ꎬ蔡联炳和张同林(2006)对赖草属(Leymus)
的叶解剖特征进行了相关研究ꎬ均得到了上述结论ꎮ
通过基于叶片解剖特征对无患子科三种果树的聚类
分析后发现ꎬ10 份试材首先分为两大类ꎬ其中第一
类为荔枝属ꎬ第二类为龙眼属ꎬ然后又分为四个亚
类ꎬ第一亚类包括褐毛荔枝、妃子笑、桂味和无核荔
4 份荔枝试材ꎬ第二亚类为三月红ꎬ第三亚类为龙
荔ꎬ第四亚类包括石峡、灵龙、早熟和中秋 4 份龙眼
试材ꎮ 由于三月红与其它荔枝试材的遗传距离较
远ꎬ本研究建议将其单独划分为荔枝的一个变种ꎮ
此外ꎬ本研究认为龙荔是由龙眼进化到荔枝过程中
的中间过渡物种ꎬ而不是荔枝与龙眼的属间杂种ꎬ这
与 Robert et al(2011)的观点一致ꎮ
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