全 文 ：第 28卷第 4期　　　　 　　　　　　　　　湖北民族学院学报(自然科学版)　　　　　　　　　 　　　　Vol.28　No.4
2010年 12月　　　　　　　　JournalofHubeiUniversityforNationalities(NaturalScienceEdition)　　　　　　　　　Dec.2010
收稿日期:2010-08-11.
基金项目:广州市科技计划项目 (2005Z32E0321).
作者简介:唐光大 (1982-),男 ,博士研究生 ,讲师 ,主要从事植物分类与系统进化研究;＊通信作者:庄雪影 (1961-), 女 ,博士 ,教授 ,主要
从事植物分类 、植物系统进化及植物生态学研究.
杜鹃花属 5种植物叶表皮结构解剖及分类意义初探
唐光大 ,吴海求 ,庄雪影＊
(华南农业大学 林学院 ,广东 广州 510640))
摘要:利用光学显微镜(LM)和环境扫描电子显微镜(SEM)对杜鹃花属(Rhododendron)马银花亚属(Azaleat-
rum)5种分类争议较大的刺毛杜鹃(R.championiaeHook.)、弯蒴杜鹃(R.henryiHance)、东南杜鹃(R.dunnii
Wils.)、毛棉杜鹃(R.moulmainenseHook.)、凯里杜鹃(R.westlandiHemsl.)的叶表皮特征进行观察.结果表明叶
表皮的细胞形状大小 、表皮毛和气孔器具有一定的分类学意义.根据 5个种的叶表皮毛被的过渡性 , 结合花部形
态 , 东南杜鹃和弯蒴杜鹃更接近于凯里杜鹃 , 初步推测东南杜鹃和弯蒴杜鹃为毛棉杜鹃与凯里杜鹃的天然杂交种.
弯蒴杜鹃与东南杜鹃的叶表皮毛被数量和气孔器周围环状条纹存在明显差异 , 支持东南杜鹃作为独立的种.
关键词:杜鹃花属;叶表皮;分类学意义
中图分类号:Q949.772 文献标识码:A 文章编号:1008-8423(2010)04-0371-04
LeafEpidermalFeaturesandtheirTaxonomicSignificance
ofFiveSpeciesofRhododendroninChina
TANGGuang-da, WUHai-qiu, ZHUANGXue-ying＊
(ColegeofForestry, SouthChinaAgriculturalUniversity, Guangzhou510642, China)
Abstract:MicromorphologicalcharacteristicsofleafepidermisofRhododendronchampioniaeHook., R.
henryiHance, R.dunniWils., R.moulmainenseHook., andR.westlandiHemsl.wereobservedand
describedunderlightmicroscopy(LM)andscanningelectronmicroscopy(SEM).Theresultsshowed
thattheshapeandsize, scale, gland, trichomesandstomatalapparatusoftheleafepidermisvariedwith
thefivespeciesandthesecharacteristicscouldbeusedtoidentifythespeciesofRhododendron.Itwas
speculatedthatR.henryiandR.dunniwerethenaturalhybridspeciesbetweenRhododendroncham-
pioniaeandR.westlandi.Thereweresometransitionalvariationsofthetrichomesamongthefive
speciesandthefloralcharacteristicsofR.henryiandR.dunniweremoresimilartoR.westlandi.
Besides, thefoliartrichomesandstomatalapparatusdisplayedamarkeddiferencebetweenR.henryi
andR.dunni.ThisresultsupportedthatR.dunniwasanindependentspeciesbutnotthesubspeciesof
R.henryi.
Keywords:Rhododendron;leafepidermis;taxonomy
杜鹃花属是杜鹃花科最大的属 ,全世界约 1 000种 ,中国有 571种 ,其中 409种为特有种 [ 1] .中国西南是
世界最大的杜鹃分布中心和多度中心 ,野生杜鹃资源丰富 ,具有很高的开发利用价值.杜鹃花属植物种类
多 、分布广 、变异大 ,分类问题复杂[ 2] ,特别是存在普遍的自然杂交现象 ,因此 ,有些学者提出自然杂交可能
在杜鹃花属的物种进化和物种形成方面起着重要的推动作用 [ 3, 4] .由于杜鹃花属种间内部结构与外部形态
形状存在交叉重叠 ,在亚属 、组的界定 ,尤其是种的确定上存在较大的分歧.本文针对形态特征交叉重叠 、分
类争议较大的 5种杜鹃花属植物 ,开展其叶表皮结构研究 ,探讨叶表皮特征在 5种杜鹃花属植物的种间鉴别
和分类学处理上的意义.
表 1　实验材料来源
Tab.1　Resourceoftheexperimentalmaterial
种名 采集地 馆藏 凭证标本
刺毛杜鹃(RhododendronchampioniaeHook.) 广东韶关乳阳 CANT 18051
弯蒴杜鹃(RhododendronhenryiHance) 广东封开黑石顶 CANT 0525
东南杜鹃(RhododendrondunniiWils.) 广东大浦 ISBC 202586
毛棉杜鹃(RhododendronmoulmainenseHook.) 广东车八岭 CANT 55008
凯里杜鹃(RhododendronwestlandiiHemsl.) 采集地不详 ISBC 18143
1　材料和方法
1.1　材料
实验材料全部取自华南农业大学植物标本馆(CANT)和中科院华南植物研究所标本馆(ISBC)的蜡叶标
本(表 1).
1.2　方法
1.2.1　光镜观察的材料处理　采
用过氧化氢 -冰醋酸离析法 ,取所
选标本成熟叶 ,用刀片避开中脉及
较大侧脉切取约 5mm×5mm小
块 ,放入器皿中隔水煮沸软化约
30min,吸干材料上的水分 ,加入 1∶1的冰醋酸与 30%过氧化氢混合液并放入 60℃水浴温箱中 10h,待叶肉
组织出现多量明显气泡 ,与上 、下表皮开始分离时 ,把离析后的材料取出用清水洗净 ,移入盛有蒸馏水的容
器中 ,撕下表皮 ,用毛笔轻轻扫去残留叶肉组织 ,并清洗 2次.将洗净后的叶片上下表皮放入染色皿中用 1%
番红酒精(50%)溶液染色约 25min,染色后将材料移入盛有蒸馏水的容器中清洗并漂洗约 10h,按常规方法
制片.在 Leica(DMLB)光学显微镜(LM)下观察拍照.
1.2.2　光镜下的数据统计　随机抽取 30个上下表皮细胞观测而确定表皮细胞形状;分别测量 10个上表皮
细胞和下表皮气孔器的长短轴求均值 ,以定长短轴之比 ,并以气孔器长短轴之比归类气孔器形状;统计物镜
为 40倍下 30个视野的气孔器个数 ,计算平均值统计为气孔器密度.
1.2.3　扫描电镜的观察材料处理　剪取蜡叶标本叶边缘处大小约 5mm×5mm的叶片 ,用银粉乳胶混合物
将材料粘在铜台上 ,经离子溅射仪喷金镀膜后 ,移入 PhilipsXL-30型号环境扫描电子显微镜(SEM)下观
察 、拍照.
2　观测结果
在光学显微镜下 , 5种杜鹃花属的叶脉细胞饰纹均为长条四边形 ,细胞壁稍厚;上表皮细胞大小约为下
表皮细胞的 1.1 ～ 1.2倍;5种植物均具不分节的多细胞毛 ,毛被表面具纵向纹理(图版 1:1c, 2c);下表皮气
孔密度差异不大 ,密度约 320 ～ 420个 /mm2;下表皮气孔器的副卫细胞 4 ～ 5个(表 1),以其长边包围保卫细
胞(图版 1:2b, 4b, 5d).在电子显微镜下 , 5种杜鹃花属植物的毛被密度存在一定的差异.刺毛杜鹃毛被最
密 ,下表皮毛被数量大 ,具有两种明显长度差异的毛被 ,一种为末端明显膨大的腺头刚毛(图版 2:1h),另一
种为不分节的多细胞毛 ,表面具纵向沟痕(图版 2:1g);毛被横切面呈蜂窝状(图版 2:1g);弯蒴杜鹃毛被单
一 ,仅具较稀疏的不分节的多细胞毛(图版 2:2d);东南杜鹃的毛被稀少 ,仅在叶柄和叶边缘具少量睫毛状的
多细胞毛;毛棉杜鹃和凯里杜鹃上下表皮均无毛(图版 2:4e, 5e).
3　检索表
通过本实验对杜鹃花属 5种植物叶表皮形态的观察 ,根据叶表皮附属物及气孔器形态特征 ,有如下分类
检索表:
1.叶表皮被多细胞毛和腺头刚毛 ,上表皮细胞为不规则形 刺毛杜鹃(R.championiaeHook.)⋯⋯⋯⋯
1.叶上表皮无毛 ,上表皮细胞为多边形.
　2.叶边缘被毛.
　　3.气孔器外围具 3层或以上环状突起的条纹 弯蒴杜鹃(R.henryiHance)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
　　3.气孔器外围具 2层环状不突起的条纹 东南杜鹃(R.dunniWils.)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
　2.叶边缘无毛.
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　　4.下表皮垂周壁浅波状 ,气孔器外围边缘不突起 毛棉杜鹃(R.moulmainenseHook.)⋯⋯⋯⋯⋯
　　4.下表皮垂周壁平直 ,气孔器外围具明显的环状突起 凯里杜鹃(R.westlandiHemsl.)⋯⋯⋯⋯⋯
4　分析与讨论
国内杜鹃花属马银花亚属植物有 29种 , Fang等将马银花亚属分为马银花组(Azaleastrum)和长蕊杜鹃
组(Choniastrum),其中长蕊杜鹃组 21种[ 1] ,该组植物许多形状特征重叠 、分布区也重叠 、种间杂交可育 ,自
然杂交现象较普遍[ 3] ,给类群植物的系统分类带来了较大的困惑.从本实验的光学显微镜和电子显微镜观
察结果看 ,叶表皮特征表现出一定的多态性 ,可作为探讨杜鹃花属内分类群的系统发育关系的依据之一.
4.1　种杜鹃花的叶表皮毛被特征
高连明和李德铢将凯里杜鹃(R.kailienseFang＆M.Y.He)和线萼杜鹃(R.linearicupulareTam)归并为
新的凯里杜鹃(R.westlandi),山荷桃 (R.championaeHook.var.ovatifoliumTam)处理为刺毛杜鹃的异
名 [ 5] .本实验观测结果显示刺毛杜鹃的毛被和表皮细胞特征与其他 4种植物差异最大 ,表皮细胞形状是唯
一的不规则形 ,具有多细胞毛和腺头刚毛两种毛被.叶表皮的毛被在 5种杜鹃花属植物中存在明显的过渡趋
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势 ,刺毛杜鹃毛被最多最浓密 ,上下表皮均有毛被(图版 1:1c, 1d),毛棉杜鹃和凯里杜鹃无毛(图版 1:4d,
5b;表 2),弯蒴杜鹃和东南杜鹃处于中间过渡状态 ,叶片边缘具毛被而上下表皮毛被较少(图版 2:2d, 3d;表
2).王玉国等在观测杜鹃花属部分种的叶表皮微形态时 ,发现弯蒴杜鹃和凯里杜鹃的叶表皮微形态差异较
小 ,提出将二者同归为马银花型(R.ovatum-type)[ 6] .笔者通过野外调查及标本记录查阅结果显示 ,刺毛杜
鹃 、弯蒴杜鹃 、东南杜鹃和凯里杜鹃的自然分布区域重叠 ,弯蒴杜鹃和东南杜鹃的花颜色更接近凯里杜鹃 ,
故初步推测弯蒴杜鹃和东南杜鹃可能为刺毛杜鹃和凯里杜鹃的自然杂交种.
表 2　在光镜和电镜下 5种杜鹃花属植物的叶表皮特征比较
Tab.2　ComparisonofleafepidermalcharacteristicsoffiveplantsofRhododendronunderLMandSEM
特征 刺毛杜鹃(R.championiae) 弯蒴杜鹃(R.henryi) 东南杜鹃(R.dunni) 毛棉杜鹃(R.moulmainense) 凯里杜鹃(R.westlandii)
毛被结构 多细胞毛　腺头刚毛 多细胞毛 多细胞毛 - -
毛被密度 浓密 较浓密 稀疏 无毛 无毛
上表皮细胞形状 不规则形 多边形 多边形 多边形 多边形
上表皮细胞长短轴之比 1.25 1.50 1.32 1.67 1.33
下表皮细胞形状 不规则形 长条形 长条形 长条形 长条形
平均气孔密度(个 /mm2) 380 363 324 377 419
气孔器长短轴之比 1.25 1.43 1.08 1.50 1.26
气孔器形状 椭圆形 椭圆形 近圆形 卵圆形 椭圆形
表皮附属物
结晶体 叶表皮均具明显结晶体
毛被 + + + 仅叶缘 + + 仅叶缘 + - -
毛被结构 多细胞毛 腺头刚毛 多细胞毛 多细胞毛- -
垂周壁式样
上表皮 深波状 平直 平直 -浅波 平直 -浅波 平直 -浅波
下表皮 深波状 波状 波状 波状 平直 -浅波
　　　　注:“ + + +”为毛被显著, “ + +”为毛被稀疏 , “ +”为毛被稀少 , “ -”为没有毛被.
4.2　东南杜鹃的分类处理
弯蒴杜鹃 、东南杜鹃和刺毛杜鹃 3个种因其形态特征存在明显的过渡性 ,种间特征重叠较大 ,在分类处
理过程中曾多次变更.谭沛祥认为刺毛杜鹃的叶密被腺头刚毛 ,花萼裂片线状钻形 ,弯蒴杜鹃的叶成长时两
面无毛 ,但叶柄具腺头刚毛 ,花萼裂片线形 ,钝头;而东南杜鹃的幼枝和叶边无毛 ,将三者分开[ 7] ,胡琳贞和
方明渊认为罗浮杜鹃的幼枝 、叶柄及叶片下面被疏刚毛或腺头刚毛 ,花冠淡紫色或粉红色;而刺毛杜鹃的幼
枝 、叶柄及叶的两面都密被刚毛或腺头刚毛 ,花冠白色或淡红色 ,将二者分开 ,将东南杜鹃作为弯蒴杜鹃的
变种(R.henryivar.dunni)[ 8] .在叶表皮解剖方面 ,王玉国等的观测结果显示弯蒴杜鹃的叶上表皮为不规则
形 [ 6] ,而据笔者的观测结果显示弯蒴杜鹃的上表皮为规则形 ,这可能与材料取样的凭证标本不同有关 ,同时
也说明该物种在分类上的复杂性.本研究结果显示:弯蒴杜鹃与东南杜鹃之间 ,弯蒴杜鹃的气孔器周围环状
条纹明显突起(图版 2:2e),东南杜鹃气孔器周围环状条纹未见突起(图版 2:3e);另外 ,二者叶片边缘的毛
被数量也存在较大差异(表 1),花萼长度和子房毛被明显不同[ 9] .因此 ,支持东南杜鹃作为独立的种 ,但对于
该种的位置有待于利用更多性状特征进一步研究确定.
参考文献:
[ 1] 　FangMY, FangRZ, HeMY, etal.FloraofChina[ M].Beijing:SciencePress, 2005:260.
[ 2] 　周兰英 ,王永清 ,张丽 ,等.46种杜鹃花属植物表型性状的数量分类 [ J] .林业科学 , 2009, 45(8):67-75.
[ 3] 　张敬丽 ,张长芹 ,吴之坤 ,等.探讨种间传粉在杜鹃花属自然杂交物种形成中的作用 [ J] .生物多样性 , 2007, 15(6):658-665.
[ 4] 　HongGZh, RichardIM, HangS.MorphologicalandmolecularevidenceofnaturalhybridizationbetweentwodistantlyrelatedRhododendronspe-
ciesfromtheSino-Himalaya[ J] .BotanicalJournaloftheLinneanSociety, 2008, 156:119-129.
[ 5] 　高连明 ,李德铢.国产杜鹃花属马银花亚属(杜鹃花科)五个新异名 [ J] .植物分类学报 , 2006, 44(5):604-607.
[ 6] 　王玉国 ,李光照 ,张文驹 ,等.中国杜鹃花属的叶表皮特征及其系统学意义 [ J] .植物分类学报 , 2007, 45(1):1-20.
[ 7] 　谭沛祥.华南杜鹃花志 [ M] .广州:广东科技出版社 , 1983:1-183.
[ 8] 　胡琳贞 ,方明渊.中国植物志 [ M] .北京:科学出版社 , 1994:341-434.
[ 9] 　唐光大 ,庄雪影.广东省杜鹃花属新资料 [ J] .华南农业大学学报 , 2009, 30(3):120-121.
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