師雄　楊魯紅　陳茜

摘要： 利用光鏡和掃描電鏡，對(duì)石韋屬（Pyrrosia）19種植物的孢子紋飾進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：19種石韋屬孢子都為黃色，形態(tài)均為腎形，兩側(cè)對(duì)稱，單裂縫，說(shuō)明該屬植物是一個(gè)自然類群。表面紋飾類型有3種，即瘤狀、瘤狀—疣狀和瘤狀—網(wǎng)脊?fàn)?。孢子表面紋飾特征性狀穩(wěn)定，在種間存在較大差異。該研究結(jié)果可以為形態(tài)近似種的分類提供參考依據(jù)，同時(shí)也為石韋屬屬下分類系統(tǒng)的建立提供了重要證據(jù)。

關(guān)鍵詞： 石韋屬， 孢子形態(tài)， 中國(guó)

中圖分類號(hào)： Q944

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

文章編號(hào)： 10003142（2017）11145508

Abstract： The spores of nineteen taxa of genus Pyrrosia were examined by means of light microscopy （LM） and SEM. It was showed the color of the spores was yellow. There were three main ornamentation types， tuberculate， verrucatetuberculate and tuberculatemurus. The evidence from spore ornamentations was stable， and can be used to differentiate the affined species in this genus.

Key words： Pyrrosia， spore morphology， China

蕨類植物的孢子形態(tài)等特征在蕨類植物分類學(xué)和系統(tǒng)發(fā)育研究上具有重要意義，不僅可以用來(lái)區(qū)別僅靠外部形態(tài)難以區(qū)分的種類，建立高級(jí)的分類單位，而且還可以用來(lái)檢查現(xiàn)行分類系統(tǒng)中各類群的自然性和同質(zhì)性（吳兆洪和秦仁昌， 1991）?？蔀榉N以上高級(jí)水平的系統(tǒng)分類、系統(tǒng)發(fā)育和演化提供來(lái)源可靠的證據(jù)（Wagner， 1974）。蕨類植物孢子形態(tài)及表面紋飾特征是研究蕨類植物分類的一項(xiàng)極其穩(wěn)定的微形態(tài)分類性狀，對(duì)蕨類植物的系統(tǒng)分類具有一定的意義（Tryon & Lugardon， 1990）。

石韋屬是水龍骨科中較進(jìn)化的一個(gè)類群，全世界有50余種（Hovenkamp， 1986），主產(chǎn)亞洲熱帶和亞熱帶地區(qū)，一般附生在樹(shù)上或巖石上，少數(shù)土生，以特殊的脈序和星芒狀的毛被而成為一個(gè)自然類群。中國(guó)有30多種（林尤興， 2000； Zhang et al， 2013），主要分布于秦嶺以南地區(qū)。有關(guān)石韋屬的屬下分類及種類的處理存在一定的爭(zhēng)議，不同學(xué)者具有不同的處理意見(jiàn)（Ching， 1935； Nayar， 1961； Shing， 1983； 林尤興， 2000； Stuart， 2008； 楊魯紅， 2012； Zhang et al， 2013）。穩(wěn)定的孢粉學(xué)特征可以為該屬的屬下分類提供較好的分類學(xué)證據(jù)。因此，本研究在前人工作的基礎(chǔ)上（Nayar & Devi， 1964； Liew， 1976； 張玉龍等， 1976； Huang， 1981； 李國(guó)范和敖志文， 1988； Van Uffelen & Hennipman， 1985； 劉家熙， 1998； 王任翔等， 2006； 張碧波等， 2006； 李曉丹等， 2008； 李雁群等， 2010； 姜楠等， 2010），觀察了中國(guó)產(chǎn)石韋屬植物的孢子特征，并結(jié)合形態(tài)學(xué)和孢粉學(xué)證據(jù)探討了石韋屬植物的分類處理及屬下分類系統(tǒng)。

1材料與方法

1.1 材料

采用林尤興（2000）的分類處理，選取中國(guó)產(chǎn)石韋屬19種植物為實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)其孢子特征進(jìn)行研究。材料及標(biāo)本來(lái)源見(jiàn)表1。

1.2 方法

解剖鏡和光學(xué)顯微鏡下觀察成熟孢子后，用常規(guī)方法制備掃描電鏡材料。方法如下：在解剖鏡下用解剖針挑取發(fā)育成熟的、健康的孢子若干，將其均勻粘于樣品臺(tái)的雙面膠上。在離子濺射儀中真空噴金鍍膜2～3 min，然后置于AMARY1000B型掃描電子顯微鏡下觀察， 選取具有代表性的孢子拍照觀察記錄，變異幅度大小以平均值表示。孢子形態(tài)描述參照張玉龍等（1976）和王全喜和于晶（2003）所修訂的術(shù)語(yǔ)。

2結(jié)果與分析

光學(xué)和電子顯微鏡下，19種石韋屬植物孢子均為兩側(cè)對(duì)稱，極面觀為橢圓形或近圓形，赤道面觀為豆形。赤道軸長(zhǎng)為50～80 μm，極軸長(zhǎng)為30～50 μm。單裂縫，裂縫窄，為孢子長(zhǎng)度的1/3～3/4，具或不具邊緣。孢子外壁較厚，光滑或具小穴。周壁較薄，覆蓋在孢子外壁上，形成不同類型的紋飾。紋飾類型主要有2種，即瘤狀和疣狀，少數(shù)具有類似網(wǎng)脊的突出物，單獨(dú)或共存于石韋屬的不同植物中，詳見(jiàn)表2。其中，波氏石韋（P. bonii）、瓊崖石韋（P. eberhardtii）、劍葉石韋（P. ensata）、馮氏石韋（P. fengiana）、裸葉石韋（P. nuda）、裸莖石韋（P. nudicaulis）、擬氈毛石韋（P. pseudodrakeana）、相似石韋（P. similis）、狹葉石韋（P. stenophylla）、中越石韋（P. tonkinensis）等為首次報(bào)道。

從表2可以看出，石韋屬植物的孢子均為兩側(cè)對(duì)稱、單裂縫的橢圓形孢子，孢子表面具有小瘤狀、疣狀及網(wǎng)脊?fàn)罴y飾，單獨(dú)或共同存在，形成了三種不同的類型：小瘤狀、疣狀—瘤狀和瘤狀—網(wǎng)脊，分別對(duì)應(yīng)于Van Uffelen & Hennipman （1985）提出的Pyrrosia subfurfuraceatype、Pyrrosia rupestristype以及Pyrrosia christiitype。在這三種類型中，瘤狀紋飾類型最為普遍，在本研究所涉及的19種石韋屬植物中有12種孢子的表面飾紋均為此種類型，占63%，詳見(jiàn)表3，前人關(guān)于該屬孢子紋飾的報(bào)道也多以此為主，由此可見(jiàn)，瘤狀紋飾是石韋屬植物孢子表面最主要的紋飾類型。

此外，王全喜等（2010）提出紋飾的演化路線，認(rèn)為外壁形成的疣狀紋飾比較原始，由疣狀紋飾逐漸演化出周壁形成的瘤狀或顆粒狀等不同類型的不規(guī)則紋飾，根據(jù)這一觀點(diǎn)，推測(cè)貼生石韋（P. adnascens）、披針葉石韋（P. lanceolata）和裸葉石韋可能是石韋屬植物中較為原始的種類。

3討論與結(jié)論

3.1 石韋屬系統(tǒng)位置

前文所述，石韋屬是水龍骨科（Polypodiaceae）中的一個(gè)進(jìn)化類群，這一觀點(diǎn)從該屬植物的孢粉學(xué)特征上可以得到驗(yàn)證。一般認(rèn)為，蕨類植物孢子裂縫的類型在蕨類植物的系統(tǒng)演化上具有重要的指示意義，三裂縫為原始類型，單裂縫是進(jìn)化類型（Liu et al， 2012）；而石韋屬植物均為兩側(cè)對(duì)稱的單裂縫孢子，屬于進(jìn)化的孢子裂縫類型，根據(jù)這一觀點(diǎn)，石韋屬植物的孢子裂縫均為進(jìn)化的單裂縫類型。同時(shí)，根據(jù)王全喜等（2010）的觀點(diǎn)，該屬植物孢子的表面紋飾也為進(jìn)化的瘤狀紋飾類型，因此，從孢子特征上證明了石韋屬是水龍骨科中較為進(jìn)化的屬。

3.2 石韋屬植物的分類問(wèn)題

3.2.1 分類處理石韋屬孢子表面紋飾在種間具有明顯的不同，可作為種的鑒定依據(jù)，對(duì)形態(tài)近似的種的鑒定具有指導(dǎo)意義。根據(jù)以上觀察結(jié)果，結(jié)合前人報(bào)道的孢子形態(tài)資料，本研究對(duì)分類處理有爭(zhēng)議的部分種類做如下討論。

3.2.1.1 貼生石韋（P. adnascens）、裸葉石韋（P. nuda）和披針葉石韋（P. lanceolata）Hovenkamp（1986）將貼生石韋和裸葉石韋處理為披針葉石韋的異名，林尤興（2000）、Zhang et al（2013）對(duì)此持有異議，認(rèn)為這三種石韋是不同的種，本文建議將貼生石韋和裸葉石韋處理為披針葉石韋的變種，其依據(jù)是：首先，貼生石韋具有典型的二型葉，裸葉石韋葉片背面毛被疏松近無(wú)毛，與披針葉石韋在葉形及毛被方面存在明顯差異；其次，此三種石韋都具有盾狀著生、長(zhǎng)漸尖頭、邊緣具長(zhǎng)纖毛的淡棕色披針形鱗片，葉片背面毛被均由具有披針形分支臂的星狀毛構(gòu)成（楊魯紅， 2012）；最后，根據(jù)本研究結(jié)果，貼生石韋、裸葉石韋和披針葉石韋都具有疣狀和小瘤狀孢子紋飾，屬于同一種類型，即較為原始的Pyrrosia rupestristype，可以推斷貼生石韋、裸葉石韋和披針葉石韋的親緣關(guān)系非常接近。綜上所述，作者認(rèn)為，將貼生石韋和裸葉石韋處理為披針葉石韋的變種更為恰當(dāng)。

3.2.1.2 瓊崖石韋（P. eberhardtii）與紙質(zhì)石韋（P. heteractis）Hovenkamp（1986） 認(rèn)為瓊崖石韋

是紙質(zhì)石韋的異名，而《中國(guó)植物志》中文版（林尤興， 2000）和Flora of China（Zhang， 2013）分類系統(tǒng)中，瓊崖石韋與紙質(zhì)石韋各自獨(dú)立為不同的種：瓊崖石韋葉片舌狀、硬革質(zhì)、頂端鈍圓，葉片背面密被二形分支臂的星狀毛，根狀莖鱗片全緣；紙質(zhì)石韋葉片寬卵形、紙質(zhì)、頂端尾尖，葉片背面被兩種星狀毛，鱗片頂端毛發(fā)狀，二者外部形態(tài)特征差異明顯。本研究結(jié)果顯示，瓊崖石韋和紙質(zhì)石韋的孢子紋飾均為特征性的Pyrrosia christiitype型，即孢子表面紋飾為瘤狀，直徑較大，分布稀疏，瘤之間有脊或褶皺凸起。根據(jù)孢子紋飾特征，這兩個(gè)種的分類地位還有待進(jìn)一步研究。

3.2.1.3 西南石韋（P. gralla）、華北石韋（P. davidii）、裸莖石韋（P. nudicaulis）和柔軟石韋（P. porosa）Hovenkamp（1986）將西南石韋、華北石韋和裸莖石韋均處理為柔軟石韋的異名，而Zhang et al （2013）認(rèn)為華北石韋與柔軟石韋為不同種，裸莖石韋和西南石韋并入華北石韋。據(jù)本文研究觀察，4種石韋的孢子表面紋飾均為最常見(jiàn)的小瘤狀類型Pyrrosia subfurfuraceatype，但西南和華北石韋孢子裂縫較大，長(zhǎng)度為孢子長(zhǎng)度的1/2至2/3，邊緣也較明顯（李曉丹等， 2008； 張玉龍等， 1976）；裸莖和柔軟石韋單裂縫長(zhǎng)度不超過(guò)孢子長(zhǎng)度的1/3，不具有明顯的邊緣，而且西南石韋和華北石韋葉片背面只有一種針狀分支臂的星狀毛，與其它兩種石韋明顯不同。因此，本研究認(rèn)為這四個(gè)種的系統(tǒng)關(guān)系有待進(jìn)一步探討。

3.2.2 屬下分類系統(tǒng)有關(guān)石韋屬的屬下分類，雖然有植物學(xué)家進(jìn)行了一定的研究（Shing， 1983），但是至今還未有明確的屬下分類系統(tǒng)。該屬植物各種類之間存在較大差異，有待于建立一個(gè)屬下自然的分類系統(tǒng)。因此，本研究結(jié)合形態(tài)學(xué)和孢粉學(xué)證據(jù)，探討了石韋屬的屬下分類系統(tǒng)，列出了屬下分類檢索表。

參考文獻(xiàn)：

CHING RC， 1935. On the genus Pyrrosia Mirbel from the mainland of Asia including Japan and Formosa [J]. Bull Chin Bot Soc， 1（1）： 36-72.

HOVENKAMP P， 1986. A monograph of the fern genus Pyrrosia [M]. Leiden： Leiden University Press： 2151-2163.

HUANG TC， 1981. Spore Flora of Taiwan [M]. Taipei： Meitai Color Print Co. Ltd.

JIANG N， DAI XL， CAO JG， et al， 2010. Spore morphology of pteridophytes from China X. Polypodiaceae [J]. Acta Bot BorealOccident Sin， 30（11）： 2151-2163. [姜楠， 戴錫玲， 曹建國(guó)， 等， 2010. 中國(guó)蕨類植物孢子形態(tài)的研究Ⅹ.水龍骨科 [J]. 西北植物學(xué)報(bào)， 30（11）： 2151-2163.]

LI GF， AO ZW， 1988. Study on spore morphology of Polypodiaceae from Northeast of China [J]. J NE For Univ， 16（4）： 26-30. [李國(guó)范， 敖志文， 1988. 東北產(chǎn)水龍骨科植物孢子形態(tài)的研究 [J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 16（4）： 26-30.]

LIEW FS， 1976. Scanning electron microscopical studies on the spores of pteridophytes. I. the genus Pyrrosia Mirbel found in Taiwan [J]. Quart J Taiwan Museum， 29： 191-201， 208-216.

LIN YX， 2000. Pyrrosia [M]//WU ZY. Flora Reipublicae Popularis Sinicae. Beijing： Science Press， 6（2）： 116-151. [林尤興， 2000. 石韋屬 [M]//吳征溢. 中國(guó)植物志. 北京： 科學(xué)出版社， 6（2）： 116-151.]

LIU JX， 1998. Studies on the spore morphology of Polypodiaceae from Beijing [J]. Chin Bull Bot， 15（1）： 69-72. [劉家熙， 1998. 北京水龍骨科孢子形態(tài)的研究 [J]. 植物學(xué)通報(bào)， 15（1）： 69-72.]

LIU HM， DYER RJ， GUO ZY， et al， 2012. The evolutionary dynamics of apomixes ferns：a case study from polystichoid ferns [J]. J Bot： 1-11.

LI YQ， LI YJ， LI H， et al， 2010. A comparative study on the leaf blade structure and spore of seven Pyrrosia species in Guangxi [J]. Guihaia， 30（4）： 462-470. [李雁群， 黎穎菁， 黎樺， 等， 2010. 廣西石韋屬七種植物葉片結(jié)構(gòu)與孢子形態(tài)的比較研究 [J]. 廣西植物， 30（4）： 462-470.]

LI XD， XIAO YP， SUN RR， 2008. Study on the spore morphology of Polypodiaceae from Qinling Mountain [J]. J Inn Mongol Norm Univ （Nat Sci Ed）， 37（3）： 422-426. [李曉丹， 肖婭萍， 孫蓉蓉， 2008. 秦嶺水龍骨科和劍蕨科植物孢子形態(tài)研究 [J]. 內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)漢文版）， 37（3）： 422-426.]

NAYAR BK， 1961. Studies in Polypodiaceae Ⅶ. Pyrrosia [J]. J Ind Bot Soc， 12： 164-186.

NAYAR BK， Devi Santha， 1964. Spore morphology of Indian ferns Ⅲ. Polypodiacea [J]. Grana Palynol， 5（3）： 360-364.

SHING KH， 1983. A reclassification of the fern genus Pyrrosia [J]. Am Fern J， 73（3）： 73-78.

STUART T， 2008. Pyrrosia [J]. Bull Am Fern Soc， 35（2-3）： 9-13.

TRYON AF， LUGARDON B， 1990. Spores of the pteridophyta： surface， wall structure， and diversity based on electron microscope studies [M]. New York： SpringerVerlag： 2151-2163.

VAN UFFELEN GA， HENNIPMAN E， 1985. The spores of Pyrrosia Mirbel （Polypodiaceae）， a sem study [J]. Poll Et Spores， 27： 155-198.

WANG QX，CAO JG， JIANG N， et al， 2010. Spore morphology of Pteridophytes from China X. Polypodiaceae [J]. Acta Bot BorealOccident Sin， 30（11）：2151-2163. [王全喜， 曹建國(guó)， 姜楠， et al， 2010， 中國(guó)蕨類植物孢子形態(tài)的研究X. 水龍骨科 [J]. 西北植物學(xué)報(bào)， 30（11）： 2151-2163.]

WAGNER JRWH， 1974. Structure of spores in relation to fern phylogeny [J]. Ann Miss Bot Gard， 61（2）： 332-353.

WANG RX， LU SG， DENG XC， et al， 2006. Spore morphology of pteridophytes from Guangxi I. Polypodiaceae [J]. Guihaia， 26（5）： 565-569. [王任翔， 陸樹(shù)剛， 鄧晰朝， 等， 2006. 廣西蕨類植物孢子形態(tài)的研究Ⅰ.水龍骨科 [J]. 廣西植物， 26（5）： 565-569.]

WU ZH， QIN RC， 1991. Fern families and genera of China [M]. Beijing： Science Press： 422-426. [吳兆洪，秦仁昌， 1991. 中國(guó)蕨類植物科屬志 [M]. 北京： 科學(xué)出版社： 422-426.]

WANG QX， YU J， 2003. Classification of spore ornamentation in Filicales under SEM [J]. Acta Bot Yunnan， 25（3）： 313-320. [王全喜， 于晶， 2003. 掃描電鏡下真蕨目孢子表面紋飾的分類 [J]. 云南植物研究， 25（3）： 313-320.]

YANG LH， 2012. A systematic study on the fern genus Pyrrosia Mirbel from China [D]. Kunming： Yunnan University： 69-71. [楊魯紅， 2012. 中國(guó)石韋屬植物系統(tǒng)分類學(xué)研究 [D]. 昆明： 云南大學(xué)， 69-71]

ZHANG BB， WANG RX， CHANG YF， et al， 2006. Studies on the spore morphology of Polypodiodes Ching （Polypodiaceae） from Southwest，China [J]. J Wuhan Bot Res， 24（2）： 113-118. [張碧波， 王任翔， 常艷芬， 等， 2006. 中國(guó)西南地區(qū)水龍骨屬植物（水龍骨科）孢子形態(tài)研究 [J]. 武漢植物學(xué)研究， 24（2）： 113-118.]

ZHANG YL， XI YZ， ZHANG JT， et al， 1976. Fern spores form China [M]. Beijing： Science Press： 363-365. [張玉龍， 席以珍， 張金談等， 1976. 中國(guó)蕨類植物孢子形態(tài) [M]. 北京： 科學(xué)出版社： 363-365.]

ZHANG et al， 2013. Pyrrosia [M]//WU ZY. Flora of China， Vol. 2-3 （Pteridophytes）. Beijing ： Science Press；St. Louis： Missouri Botanical Garden Press： 786-797.