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14種石斛屬(蘭科)植物的花粉團(tuán)形態(tài)及分類學(xué)意義

2021-02-26 07:49:54王艷萍楊晨璇李青青
植物研究 2021年1期
關(guān)鍵詞:極軸分類學(xué)心形

王艷萍 李 璐 楊晨璇 羅 艷 李青青

(1. 西南林業(yè)大學(xué)云南生物多樣性研究院,昆明 650224;2. 西南林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,昆明 650224;3. 中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園園林園藝部,勐臘 666303)

石斛屬(Dendrobium Swartz)是蘭科植物的第二大屬,有1 100~1 500 種,廣泛分布于亞洲熱帶和亞熱帶地區(qū)以及大洋洲[1~3]。石斛屬是一類多年生附生蘭,具有以下典型分類學(xué)特征:側(cè)生花序從莖干上部的葉腋里長出,花大而艷麗,2 枚側(cè)花萼和蕊柱足愈合形成萼囊,具有4枚裸花粉團(tuán)(na?ked pollinium,即無附屬物的花粉團(tuán))。由于物種數(shù)目龐大、花形態(tài)變異較大、物種間存在著形態(tài)重疊或過渡、地理分布廣,長期以來,石斛屬的分類學(xué)是蘭科中比較復(fù)雜的系統(tǒng)學(xué)問題,主要集中在屬內(nèi)亞屬、組和物種劃分等方面[4~6]。自1799 年Swartz 建立石斛屬以來[7],形態(tài)學(xué)分類修訂[8~11]和分子系統(tǒng)學(xué)研究不斷涌出[5,12~16],表現(xiàn)為新種發(fā)表,舊種合并;舊組合并,新組設(shè)立,產(chǎn)生大量異名[17],為該屬的物種劃分鑒定帶來困難。其中,最近的分子系統(tǒng)學(xué)研究把厚唇蘭屬(Epineneium)和金石斛屬(Flickingeria)等近緣類群也并入石斛屬,建立了單系的廣義石斛屬(Dendrobium s.l),可分為兩大支:亞洲分支(Asian clade)和澳大利亞分支(Australasian clade)[12,18~19]。與此同時(shí),中國石斛屬也面臨著相似的分類系統(tǒng)問題,曾被分為12個(gè)組,包括74 種2 變種[20],后來經(jīng)過舊種合并與新種成立和發(fā)表等分類學(xué)工作,被修訂為78 種和14個(gè)組,增加了2 個(gè)組,包含了14 個(gè)中國特有種[2]。近10年來,隨著新種發(fā)表和新紀(jì)錄報(bào)道,我國石斛屬的物種數(shù)目已達(dá)110種[21],然而屬下分類系統(tǒng)尚未開展研究。

已有研究表明,蘭科花粉表面紋飾特征在不同類群中變化明顯,具重要的系統(tǒng)分類學(xué)意義[22~30]。杓蘭亞科(subfam.Cypripedioideae)的成熟花粉以粘狀的單?;ǚ凵⒎?,其花粉表面紋飾以光滑型或光滑不平整型為主[26,31~32]。鳥巢蘭族(trib.Neottieae)散粉時(shí)為單粒或四合花粉形式,花粉表面紋飾以粗網(wǎng)紋狀為主[22,33]。南美分布的樹蘭亞科的一個(gè)亞族(subtrib.Pleurothallidinae)的21個(gè)屬的花粉團(tuán)表面紋飾以光滑型為主,帶有不同程度的顆粒狀突起、穴狀凹陷等分化不明顯的特征[29]。然而,相對于物種數(shù)目達(dá)26 000 種的蘭科大家族而言[17],現(xiàn)有資料不足以闡明蘭科花粉系統(tǒng)演化的多樣性,亟待補(bǔ)充。相應(yīng)地,我國蘭科花粉形態(tài)學(xué)的研究資料很少。早期研究揭示了內(nèi)蒙古分布的13 屬18 種蘭花的花粉團(tuán),表現(xiàn)出明顯的屬間和種間差異[34],后來集中在部分藥用和觀賞蘭花,如:手參屬(Gymnadenia)[35],幾種常見栽培蘭花[36]和6 種杓蘭屬植物(Cypripedium)[31~32]。關(guān)于石斛屬花粉形態(tài)研究,國內(nèi)外報(bào)道不多,包括印度產(chǎn)的18 種石斛[37]和我國傳統(tǒng)藥材鐵皮石斛(D.officinale)[38]。本文選擇了中國產(chǎn)的13 種石斛和1種來自越南的越南石斛(D.vietnamense Aver.)為研究對象,通過解剖鏡和掃描電鏡,觀察它們的花粉團(tuán)形態(tài)和花粉團(tuán)表面超微結(jié)構(gòu)特征,為石斛屬的物種鑒定和系統(tǒng)演化提供花粉形態(tài)證據(jù),也為我國野生石斛資源的保護(hù)和利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

14種石斛的花藥材料取自西南林業(yè)大學(xué)教學(xué)科研實(shí)習(xí)基地——云南豐春坊生物科技有限公司蘭花種質(zhì)資源保存中心(位于云南省富民縣境內(nèi),102°27'26″E,25°20'19″N)。在2018 和2019 年先后陸續(xù)采集14 種石斛的開放花材料(見表1),帶回實(shí)驗(yàn)室處理。一部分新鮮花藥在解剖鏡(Leica M165FC)下觀察拍照,記錄花粉團(tuán)數(shù)目、大小和形態(tài)。每種石斛至少選取5 朵花分別測量整體花粉團(tuán)和單個(gè)花粉團(tuán)的極軸最長和赤道軸最寬處的長度。同時(shí),由于花萼和花瓣比較相似,且稍長,故測量每種石斛的花萼,用來判斷花朵大小。這些數(shù)據(jù)重復(fù)測量5 次,統(tǒng)計(jì)其最大值和最小值,計(jì)算其平均值。另一部分新鮮花藥固定于50%的酒精,24 h 后轉(zhuǎn)70%的酒精,常溫保存。固定后的花藥在解剖鏡下分離出花粉團(tuán),采用酒精梯度脫水,經(jīng)臨界點(diǎn)干燥,放置在粘有導(dǎo)電膠的樣品臺,利用E-1045 離子濺射裝置噴金鍍膜后,在掃描電子顯微鏡(Zeiss Evo LS10)下分別放大1 000 和 2 000倍觀察花粉團(tuán)外壁紋飾特征,拍照并記錄。由于花粉團(tuán)的上半部(背面)的表面紋飾特征較穩(wěn)定,因此選擇該部位為主要拍照區(qū)域。挑選出來的照片,用圖像編輯軟件Photoshop CS 6.0 進(jìn)行排版。蘭花結(jié)構(gòu)術(shù)語參考陳心啟等《中國蘭科植物鑒別手冊》[39],花粉團(tuán)超微形態(tài)特征描述參考韋仲新《種子植物花粉電鏡圖志》[40]。

2 研究結(jié)果

2.1 14種石斛花形態(tài)特征及物種鑒定

本文觀察了14 種石斛的花形態(tài)特征(見圖版Ⅰ),根據(jù)《中國植物志—蘭科19卷》[20]鑒定了物種名稱,確定了14 種石斛分別來自于4 個(gè)組(sec?tion)(見表1),即石斛組(sect.Dendrobium)10 種,頂葉組(sect.Chrysotoxae)2 種,瘦軸組(sect.Brevi?flores)和草葉組(sect.Stachyobium)各1 種。同時(shí),14 種石斛里有4 個(gè)中國特有種(細(xì)葉石斛D.han?cockii、廣東石斛D.wilsonii、矩唇石斛D.linawianum和勐海石斛D.minutiflorum)和1 個(gè)外來種(越南石斛),具體如下:

表1 14種石斛材料信息Table 1 Materials for 14 species of Dendrobium

第一,有10 種石斛屬于石斛組[20]。它們花序軸、花序柄粗壯,花大,萼片長1 cm以上,唇瓣不裂或不明顯3 裂,全緣,不整齊,分別是細(xì)葉石斛、黃花石斛(D.dixanthum)、廣東石斛、石斛(D.nobile)、大苞鞘石斛(D.wardianum)、杯鞘石斛(D.gratiosis?simum)、矩唇石斛、束花石斛(D.chrysanthum)、細(xì)莖石斛(D.moniliforme)和喇叭唇石斛(D.lituiflo?rum)(見圖版Ⅰ:1~10)。就唇瓣而言,除了細(xì)葉石斛的唇瓣中下部稍有縊縮外(見圖版Ⅰ:1),其余9種的唇瓣明顯不裂,具有完整的圓形(見圖版Ⅰ:2)或弧形(見圖版Ⅰ:3~10)。這10 種石斛的花萼長達(dá)1~4 cm,屬于石斛屬中的大花類。

第二,有2 種石斛來自頂葉組[20]即球花石斛(D.thyrsiflorum)和密花石斛(D.densiflorum)。這2種石斛的莖干粗壯具有明顯的縱棱,總狀花序下垂,但花形區(qū)別明顯。球花石斛的花萼和花瓣白色,唇瓣黃色;密花石斛的花萼和花瓣淺黃色,唇瓣深黃色(見圖版Ⅰ:11~12)。

第三,本文研究的越南石斛為越南發(fā)現(xiàn)的新種,分布于越南西北部,歸于瘦軸組(sect.Brevi?flores)[41]。越南石斛的花瓣和花萼比較相似,上半部粉色,下半部白色,唇瓣比萼片短,凹陷成淺舟狀(見圖版Ⅰ:13),符合瘦軸組的分類學(xué)特征[20]。第四,勐海石斛(D.minutiflorum)只分布在云南,不僅屬于中國特有種,而且還是云南特有種。它的植株矮小,禾草狀,莖干肉質(zhì)短小,花序直立,花萼僅6~8 mm,花很?。ㄒ妶D版Ⅰ:14),符合草葉組的分類學(xué)特征[20]。

2.2 花藥內(nèi)4個(gè)花粉團(tuán)的形態(tài)特征

成熟花藥位于合蕊柱頂部,由一對側(cè)生藥室和一個(gè)花藥帽組成。移去花藥帽,露出藥室開裂后自然脫落的4 枚花粉團(tuán)?;ǚ蹐F(tuán)表面金黃油亮呈蠟質(zhì),質(zhì)地堅(jiān)硬。4枚花粉團(tuán)離生,兩兩成對,緊密排列,構(gòu)成了4-花粉團(tuán)形態(tài)輪廓??客獾?枚外花粉團(tuán)較短,靠內(nèi)的2 枚內(nèi)花粉團(tuán)較長(見圖版Ⅱ)。因此,從正面和背面看,4-花粉團(tuán)的總體輪廓基本為心形,各有特點(diǎn)。4-花粉團(tuán),正面朝外,微拱外凸,構(gòu)成弧面;背面緊挨藥床,平整垂直,為平面。值得說明的是,本文觀察到的14 種石斛的新鮮花粉團(tuán)皆為鮮黃色,但有7種石斛觀察拍照的花粉團(tuán)為酒精固定后的材料,花粉團(tuán)脫色后呈棕色或褐色,包括細(xì)莖石斛、大苞鞘石斛、細(xì)葉石斛、黃花石斛、廣東石斛、石斛和密花石斛。為更好地理解石斛花粉團(tuán)的大小、組成和形態(tài),本文研究了4 個(gè)花粉團(tuán)的整體大小和形態(tài)以及單個(gè)花粉團(tuán)形態(tài)(見表2),描述如下。

表2 14種石斛花粉團(tuán)形態(tài)及表面紋飾(根據(jù)花粉團(tuán)外壁紋飾特征排列)Table2 Polliniamorphologyandexinesculpturein14speciesofDendrobium(orderaccordingtothetypeofpolliniumexcine)

第一,根據(jù)4-花粉團(tuán)的整體輪廓形態(tài)的極軸(P)和赤道軸(E)長度(單位:mm)判斷14 種石斛花粉團(tuán)的大小。結(jié)果表明,極軸和赤道軸長度在種間變異較大,最長和最短相差了5 倍以上,其變化范圍分別為0.49~2.26 和0.51~2.30,平均值分別為1.49 和1.31。其中,極軸和赤道軸最長和最短的花粉團(tuán)分別出現(xiàn)在大苞鞘石斛(P2.26/E2.30)和勐海石斛(P0.49/E0.51)。14 種石斛里,大苞鞘石斛的花粉團(tuán)最大,勐海石斛的花粉團(tuán)最小。

第二,根據(jù)花粉團(tuán)的極軸長度(P,單位:mm),從小到大把14種石斛的4-花粉團(tuán)分為4種類型:極小花粉團(tuán)(0.10~1.00)、小花粉團(tuán)(1.01~1.50)、大花粉團(tuán)(1.51~2.00)和超大花粉團(tuán)(2.01~2.50)(見表2)。第1種:極小花粉團(tuán),指花粉團(tuán)極軸長度在0.10~1.00,有3種:勐海石斛(0.49)、細(xì)莖石斛(0.72)和廣東石斛(0.93)。第2種:小花粉團(tuán),指花粉團(tuán)長度在1.01~1.50,有4種:黃花石斛(1.47)、越南石斛(1.43)、密花石斛(1.36)和矩唇石斛(1.32)。第3種:大花粉團(tuán),指花粉團(tuán)極軸長度在1.51~2.00,有5種:杯鞘石斛(1.68)、束花石斛(1.71)、喇叭唇石斛(1.73)、細(xì)葉石斛(1.81)和石斛(1.90)。第4種:超大花粉團(tuán),指花粉團(tuán)極軸長度在2.01~2.50,有2種:球花石斛(2.05)和大苞鞘石斛(2.26)。

第三,根據(jù)花粉團(tuán)的極軸和赤道軸的長度比值范圍(R=P/E:0.95~1.77),把14 種石斛的花粉團(tuán)分為3 種形態(tài):心形(heart-shaped)、近心形(nearly heart-shaped)和長心形(long heart-shaped)(見表2和圖版Ⅱ~Ⅳ)。第一類,心形:出現(xiàn)在花粉團(tuán)極軸和赤道軸的比值為0.95,4 個(gè)花粉團(tuán)正面和背面輪廓,皆呈典型的心形:上寬下細(xì),頂部鈍,底部尖,兩側(cè)的外花粉團(tuán)曲線流暢,具有典型的心形輪廓,僅出現(xiàn)在細(xì)莖石斛(見圖版Ⅱ:1~2)。第二類,近心形:指花粉團(tuán)極軸和赤道軸的比值(R)約等于1.00(0.95~1.10),4 個(gè)花粉團(tuán)排列的輪廓基本呈心形,出現(xiàn)在6 個(gè)種:勐海石斛(見圖版Ⅱ:5~6)、大苞鞘石斛(見圖版Ⅱ:9~10)、束花石斛(見圖版Ⅱ:13~14)、細(xì)葉石斛(見圖版Ⅱ:17~18)、喇叭唇石斛(見圖版Ⅲ:1~2)和黃花石斛(見圖版Ⅲ:5~6)。第三類,長心形,指花粉團(tuán)極軸和赤道軸的比值(R)大于1.10,變化范圍為1.14~1.77,位于外側(cè)的單花粉團(tuán)邊界呈弧線,因?yàn)楸戎荡笥?.1,甚至達(dá)1.7,看上去像拉長的心形,出現(xiàn)在7 種石斛。其中,5 種石斛的花粉團(tuán)外側(cè)邊緣皆有一定的弧度,保持著長心形的輪廓,包括石斛組的矩唇石斛(見圖版Ⅲ:9~10)、廣東石斛(見圖版Ⅲ:13~14)和杯鞘石斛(圖版Ⅳ:9~10),頂葉組的球花石斛(見圖版Ⅳ:5~6)和瘦軸組的越南石斛(見圖版Ⅳ:1~2)。另外2 種石斛的花粉團(tuán)外側(cè)邊界的弧度明顯,稍有變化,如石斛組的石斛(1.17),其外側(cè)花粉團(tuán)邊緣呈直線(見圖版Ⅲ:17~18);頂葉組的密花石斛(1.77)的花粉團(tuán)兩個(gè)外花粉團(tuán)輪廓,一邊呈弧形,一邊近直線(見圖版Ⅳ:13~14)。

第四,本文觀察了同一花藥內(nèi)單個(gè)花粉團(tuán)的大小和形態(tài)(見表2)。14種石斛同一花藥的4枚單花粉團(tuán)長短不一、形態(tài)不同,成對排列,決定了4-花粉團(tuán)的形態(tài)輪廓特征(見圖版Ⅱ~Ⅳ)。為方便描述,把位于中央的兩枚長而直的花粉團(tuán)叫做內(nèi)花粉團(tuán)(the inner pollinium),靠外的兩枚短且曲的花粉團(tuán)稱之為外花粉團(tuán)(the outer pollinium)(見圖版Ⅱ:3~4)。研究發(fā)現(xiàn),由于4個(gè)花粉團(tuán)緊密并排、相互擠壓,中央兩個(gè)內(nèi)花粉團(tuán)形態(tài)相似,皆稍直而窄,兩側(cè)壓扁;兩個(gè)外花粉團(tuán)形態(tài)也相似,稍彎且寬,內(nèi)側(cè)扁平,外側(cè)彎曲。同時(shí),緊挨花藥帽的花粉團(tuán)上端,盾圓而截平,靠花藥裂口處的花粉團(tuán)底部,細(xì)尖而呈峰谷狀。本文觀察了每種石斛的單個(gè)內(nèi)、外花粉團(tuán)的輪廓,把它們分為4 類:月牙型、弓型、棍狀、米粒型。第一類:月牙型(crescent-like),單花粉團(tuán)兩側(cè)以不同程度向同一方向彎曲,以外側(cè)花粉團(tuán)居多,如大苞鞘石斛(見圖版Ⅱ:12),束花石斛(見圖版Ⅱ:16),細(xì)葉石斛(見圖版Ⅱ:20),黃花石斛(見圖版Ⅲ:8)和密花石斛(見圖版Ⅳ:16);有的石斛其內(nèi)外側(cè)單花粉團(tuán)皆為月牙型,如喇叭唇石斛(見圖版Ⅲ:3~4)和矩唇石斛(見圖版Ⅲ:11~12)。第二類:弓型(bowlike),單個(gè)花粉團(tuán)輪廓一邊彎曲,一邊近直,以內(nèi)側(cè)花粉團(tuán)居多,如大苞鞘石斛(見圖版Ⅱ:11)和束花石斛(見圖版Ⅱ:15);也有內(nèi)外側(cè)單花粉團(tuán)皆為弓形,如:廣東石斛(見圖版Ⅲ:15~16),石斛(見圖版Ⅲ:19~20)和杯鞘石斛(見圖版Ⅳ:11~12)。第三類:棍狀(stick-like),單花粉團(tuán)兩側(cè)近直,上下兩端幾乎一樣寬。最典型的如球花石斛內(nèi)、外花粉團(tuán)(見圖版Ⅳ:7~8),形似的如勐海石斛的內(nèi)、外花粉團(tuán)(見圖版Ⅱ:7~8)。細(xì)葉石斛(圖版Ⅱ:19),黃花石斛(見圖版Ⅲ:7)和密花石斛(見圖版Ⅳ:15)內(nèi)花粉團(tuán)。第四類:米粒型(rice grain-like),中間圓胖,一端鈍圓,一端尖。最典型的如細(xì)莖石斛的內(nèi)、外花粉團(tuán)(圖版Ⅱ:3~4),形似的如越南石斛的內(nèi)、外花粉團(tuán)(圖版Ⅳ:3~4)。

2.3 花粉團(tuán)外壁紋飾特征

掃描電鏡下,當(dāng)放大到1 000 倍時(shí),可觀察到14 種石斛的花粉團(tuán)表面的單個(gè)或2 個(gè)以上的四合花粉構(gòu)成的花粉團(tuán)亞單元的界限清楚,絲狀或晶體附屬物可見。當(dāng)放大到2 000 倍時(shí),可看到花粉團(tuán)亞單元的表面無萌發(fā)孔,紋飾差異明顯,光滑平整,光滑不平整或有皺波狀或帶有絲狀附屬物或晶狀體。據(jù)此,本文把14 種石斛的花粉團(tuán)表面紋飾分為5類,具體如下。

第1 類:光滑平整型(Type 1:psilate,見圖版Ⅴ:1~8),指組成花粉團(tuán)表面紋飾光滑平整,無隆起,出現(xiàn)在4 種:越南石斛(見圖版Ⅴ:1~2),細(xì)葉石斛(見圖版Ⅴ:3~4),廣東石斛(見圖版Ⅴ:5~6)和球花石斛(見圖版Ⅴ:7~8)。

第2 類:平滑帶絲狀突起(Type 2:psilate with threads,見圖版Ⅴ:9~14),該類花粉團(tuán)表面光滑,具不同密度的絲狀物突起,出現(xiàn)在石斛組的3 個(gè)種,差異明顯。其中絲狀物短、不發(fā)達(dá),只集中在花粉團(tuán)亞單元中央的是石斛(見圖版Ⅴ:9~10);絲狀物短、不發(fā)達(dá),但遍布花粉團(tuán)亞單元的是杯鞘石斛(見圖版Ⅴ:13~14);絲狀物細(xì)長、發(fā)達(dá),如蛛網(wǎng)密布整個(gè)花粉團(tuán)亞單元表面的出現(xiàn)在大苞鞘石斛(見圖版Ⅴ:11~12)。

第3類:光滑不平整型(Type 3:psilate-uneven,見圖版Ⅴ:15~24),該類型花粉團(tuán)表面光滑,伴隨著不同程度的凹陷或突起,出現(xiàn)在5 種石斛,各有區(qū)別。黃花石斛的光滑表面形成1~2 條淺隆的脊(見圖版Ⅴ:15~16);矩唇石斛有1~2 條凹槽(見圖版Ⅴ:17~18);束花石斛為不規(guī)則凹槽,伴有穴點(diǎn),構(gòu)成了殼狀突起(見圖版Ⅴ:19~20);細(xì)莖石斛有的部分凹陷為穴,有的整個(gè)拱起呈飽滿狀,為不規(guī)則突起(見圖版Ⅴ:21~22);密花石斛沿周緣明顯隆起成寬脊,內(nèi)部凹陷帶穴狀(見圖版Ⅴ:23~24)。

第4 類:粗網(wǎng)紋狀(Type 4:coarse reticulate,見圖版Ⅴ:25~26),指花粉團(tuán)表面光滑,但沿單個(gè)花粉邊界隆起呈長條形脊線,中央凹陷平坦,構(gòu)成了粗網(wǎng)交織的花粉團(tuán)表面紋飾,僅出現(xiàn)在石斛組的喇叭唇石斛(見圖版Ⅴ:25~26)。

第5 類:皺波狀(Type 5:rugulate,見圖版Ⅴ:27~28)花粉團(tuán)表面不光滑,布滿不規(guī)則細(xì)紋構(gòu)成的褶皺,為波浪狀,僅出現(xiàn)在草葉組的勐海石斛(見圖版Ⅴ:27~28)。

此外,本文還觀察到2種晶體:大顆粒晶體,體積較大,呈正方體(邊長約3.09 μm,體積約29.50 μm3),數(shù)量多而密集,出現(xiàn)在廣東石斛(見圖版Ⅴ:5~6)。小顆粒晶體(直徑約1.30 μm,體積約2.20 μm3),為細(xì)顆粒狀,稀疏而分散,出現(xiàn)在球花石斛(見圖版Ⅴ:7~8)。

3 討論

長期以來,石斛屬的物種鑒定和劃分爭議較大,存在著新種發(fā)表,舊種合并的分類學(xué)修訂[12~16],為更好地理解石斛屬的花粉團(tuán)形態(tài)特征及其分類學(xué)意義,本文采納了《中國植物志》19 卷的蘭科石斛屬分類系統(tǒng)[20],根據(jù)花形態(tài)特征確定了14 種石斛的物種名稱。本文所研究的14 種石斛分屬于4 個(gè)組(石斛組、頂葉組、瘦軸組和草葉組),除了越南石斛外,其余13種石斛皆產(chǎn)自中國,還包括4個(gè)中國特有種。因此,本文結(jié)果為進(jìn)一步闡明中國石斛屬的系統(tǒng)分類學(xué)提供了花粉形態(tài)證據(jù)。

3.1 花粉團(tuán)大小和形態(tài)的分類學(xué)意義

花粉團(tuán)的大小在種間和組間差異明顯。根據(jù)花粉團(tuán)極軸長度的差異值,14 種石斛的花粉團(tuán)的長度范圍在0.49~2.26 mm,可分為4種類型。該結(jié)果與印度18 種石斛的花粉團(tuán)長度范圍(0.74~2.75)相似[37],但前者沒有為花粉團(tuán)大小分類。從本研究結(jié)果可以看出,花粉團(tuán)的大小和花朵大小有一定相關(guān)性。最典型的就是草葉組的勐海石斛,株型不到10 cm,花萼長度不及1 cm,花粉團(tuán)長僅為0.49 mm,屬于極小花粉團(tuán)。反之,石斛組的大苞鞘石斛,株型可高至1 m 以上,花萼長度可達(dá)4~5 cm,花粉團(tuán)長度為2.26 mm,屬于超大花粉團(tuán)。不過,極小花粉團(tuán)也出現(xiàn)在石斛組的細(xì)葉石斛和廣東石斛,其花朵較細(xì)窄,在14種石斛中屬于偏小型。對于長度在1.0~2.5 mm范圍內(nèi)其他3類而言,花粉團(tuán)長度和花型大小沒有顯著的相關(guān)性,在石斛組、頂葉組和瘦軸組中均有同一種類型,難以對組的劃分提供依據(jù)。這可能是因?yàn)檫@3 個(gè)組的花朵相對較大,萼片長度在2~5 cm,所以花粉團(tuán)長度保持在1.0~2.5 mm。對于花粉團(tuán)大小的分類學(xué)意義,可以選擇具有不同大小花朵的石斛種類系統(tǒng)研究,為屬內(nèi)組的劃分提供依據(jù)。

本文觀察到的14 種石斛花粉均具有4 枚花粉團(tuán),由兩長兩短的內(nèi)外花粉團(tuán)組成,構(gòu)成了以心形為主的3 類花粉團(tuán)形態(tài)。為準(zhǔn)確判斷單花粉團(tuán)類型,本文首先界定了內(nèi)、外花粉團(tuán)的定義,根據(jù)輪廓線條的曲直,把單個(gè)花粉團(tuán)分為4類:月牙型、弓型、棍狀和米粒型。比較分析認(rèn)為,14種石斛不同類型的4 個(gè)花粉團(tuán)與單個(gè)花粉團(tuán)的形態(tài)和組合相關(guān),可作為石斛屬物種鑒定的依據(jù)。石斛屬的花粉團(tuán)形態(tài)及其分類學(xué)意義在前人的研究里已有初步研究[37],但花粉團(tuán)的形態(tài)描述值得進(jìn)一步探討。前人研究結(jié)果觀察到印度產(chǎn)的18種石斛花粉團(tuán)形態(tài)多樣,可分為6種類型(心形、紡錘型、人腳印型、三角形、卵圓形和豆子型)[37]。比較發(fā)現(xiàn),這6種花粉團(tuán)類型,除了心形判斷相對容易外(頂葉組的D.anceps[37]和本研究中的細(xì)莖石斛的花粉團(tuán)都具典型的心形輪廓),其余5 種類型的描述很難為后人的研究提供幫助。這是因?yàn)?,這5種花粉團(tuán)類型的描述缺乏數(shù)據(jù)的定量分析,以形似或比喻來定性描述,具有不確定性。因此,本文沒有采納這5 種花粉團(tuán)類型的描述,而是在4-花粉團(tuán)形態(tài)輪的基礎(chǔ)上,根據(jù)極軸和赤道軸比值的變化,試探性地提出了3 種花粉團(tuán)形態(tài)(心形、近心形和長心形),為理解石斛屬花粉團(tuán)形態(tài)多樣性及其系統(tǒng)演化提供參考。

3.2 花粉團(tuán)表面紋飾特征的分類學(xué)意義

本文觀察到的14種石斛的花粉團(tuán)表面紋飾有5 類(光滑平整型、光滑帶絲狀附屬、光滑不平整型、粗網(wǎng)紋型和皺波狀),部分物種存在晶狀體,為石斛屬的花粉團(tuán)微形態(tài)特征提供了新資料。光滑平整型、光滑不平整型、皺波狀等紋飾類型在印度產(chǎn)的18 種石斛[37]和鐵皮石斛[38]中均有報(bào)道,但光滑帶絲狀、粗網(wǎng)紋型以及晶體存在等特征屬于新資料。

14種石斛的花粉團(tuán)表面紋飾類型在組內(nèi)和組間有明顯差異,具有一定的分類學(xué)意義。首先,石斛組的10種石斛的紋飾類型最多,除皺波狀外,其余4種類型皆有。其中光滑型比較常見,粗網(wǎng)紋型少見(喇叭唇石斛),還觀察到大顆粒晶體(廣東石斛)。這說明石斛組的花粉團(tuán)形態(tài)多樣,支持其為多系或并系的分子系統(tǒng)學(xué)觀點(diǎn)[6],也表明把黃花石斛和細(xì)葉石斛移到寡花組的處理[2]值得進(jìn)一步研究。其次,本文觀察到細(xì)莖石斛、細(xì)葉石斛和廣東石斛的花粉團(tuán)形態(tài)和大小在種間差異明顯,紋飾類型不同,不支持把這3 個(gè)種歸到細(xì)莖石斛復(fù)合群(Dendrobium moniliforme complex)[42]。此外,頂葉組的球花石斛和密花石斛的花粉團(tuán)紋飾類型差異明顯,前者光滑平整具有細(xì)顆粒晶體,后者光滑但邊緣具有隆起的寬脊無晶體,因此支持這一對相似種不宜合并為密花石斛[43]。同時(shí),雖然兩者的花粉團(tuán)大小不同,但形態(tài)皆為長心形,所以支持它們?yōu)榉肿酉到y(tǒng)樹上親緣關(guān)系較近的姐妹群。此外,草葉組(勐海石斛)皺波狀紋飾類型在其他組中尚未出現(xiàn),比較獨(dú)特;瘦軸組(越南石斛)為光滑平整型在其他組也常見,因此關(guān)于這兩組的花粉團(tuán)形態(tài)特征的分類學(xué)意義需要進(jìn)一步研究。

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