魏博嘉 張學文 王幼芳 趙建成 李 敏*
(1. 河北師范大學生命科學學院,石家莊 050024;2. 華東師范大學生命科學學院,上海 200241)
假鱗毛是出現(xiàn)在多數(shù)側蒴蘚類植物(pleurocarpous mosses)莖或枝的基部,不具中肋的葉片,或突出在分枝基部類似鱗毛的結構。假鱗毛由枝原基(branch primordia)產生,發(fā)生數(shù)量較少。它們與蘚類植物莖上的鱗毛(paraphyllia)形態(tài)相近,但兩者的不同之處在于:鱗毛不局限于一個特定的位置,它們通常分布在莖和枝的任何地方,且數(shù)量較多。
Warnstorf第一次使用了“假鱗毛”這個術語,隨后有學者對梳蘚屬()、塔蘚屬()、和擬垂枝蘚屬()等側蒴蘚類植物的假鱗毛進行了觀察和描述。1963 年,Iwatsuki 研究了同葉蘚屬()、、鱗葉蘚屬()、灰蘚科(Hypnaceae)和錦蘚科(Sematophyllaceae)植物的假鱗毛,并將其分為兩種類型,即葉狀假鱗毛和絲狀假鱗毛。
1932 年,Grout 以鱗葉蘚屬的假鱗毛為主要特征對鱗葉蘚屬、同葉蘚屬和棉蘚屬()進行了亞屬水平的區(qū)分。Seki在1968年也曾借助假鱗毛特征對日本錦蘚科物種進行研究。Ireland 借助假鱗毛特征對鱗葉蘚屬和同葉蘚屬進行了區(qū)分。他們的研究結果均表明假鱗毛在側蒴蘚類植物的屬、亞屬和種級水平分類上具有一定的分類學價值。
青蘚科(Brachytheciaceae)隸屬于灰蘚目(Hypnales),全世界約有47屬,約560種,中國有25 屬,約120 種,是側蒴蘚類中種類最為豐富且分類學問題較多的類群之一。由于青蘚科植物形態(tài)多變,且可用于經典分類學研究的形態(tài)特征較少,導致分類界限不明顯,多個屬種的系統(tǒng)地位備受爭議。2002 年,基于形態(tài)學和分子系統(tǒng)學研究結果,Ignatov & Huttunen 重新對青蘚科進行了定義,至此青蘚科的概念才初步穩(wěn)定。但是,僅基于現(xiàn)有的形態(tài)學特征,部分形態(tài)相近物種的系統(tǒng)地位仍較難確定。因此,亟需新的形態(tài)學特征用于解決這一難題。
1999 年,Ignatov 研究了青蘚科植物的假鱗毛排列方式,結果發(fā)現(xiàn)青蘚科植物的假鱗毛由3片組成,且三者之間各自間隔120°,位于最外側的一片假鱗毛的先端指向莖的基部,即具青蘚—蔓蘚型假鱗毛。李敏等研究發(fā)現(xiàn)假鱗毛形態(tài)特征是區(qū)分異葉蘚屬()和其形態(tài)相近屬擬異葉蘚屬()的主要形態(tài)特征之一。因此,假鱗毛形態(tài)有望成為解決上述分類學問題的潛在分類學特征。
基于此,本文選取了青蘚科植物中的一系列代表性屬種,對其假鱗毛形態(tài)進行了詳細地觀察和比較,探究了其在青蘚科不同類群之間的聯(lián)系與區(qū)別,以期為青蘚科植物分類學研究提供新的形態(tài)學證據(jù)。
本文選取了青蘚科植物19 屬、44 種、594 份樣本,并提供了每一種的假鱗毛形態(tài)照片,憑證標本現(xiàn)分別保存于:河北師范大學植物標本館(HBNU)、華東師范大學植物標本館(HSNU)、廣西植物研究所標本館(IBK)和昆明植物研究所標本館(KUN),詳細信息見表1。
首先在顯微鏡下觀察選取分枝較為完整的植物體,將其放在清水中進行浸泡,待到植物體完全潤濕后放置在解剖鏡下,用鑷子獲取分枝基部的假鱗毛,隨后將剝離下來的假鱗毛轉移到載玻片上制成臨時水裝片。接著在光學顯微鏡下觀察獲取到的假鱗毛是否完整,確認完整后用Nikon E800生物顯微鏡對其進行拍照記錄。
44 種植物的假鱗毛形態(tài)詳見表1 及圖版Ⅰ~Ⅱ。
表1 44種青蘚科植物假鱗毛形態(tài)特征比較Table 1 Comparison of morphological characteristics of pseudoparaphyllia among 44 species of Brachytheciaceae
圖版Ⅰ 青蘚科植物假鱗毛形態(tài)1.多褶青蘚;2.斜枝青蘚;3.石地青蘚;4.柔葉青蘚;5.日本細喙蘚;6.光柄細喙蘚;7.細肋細喙蘚;8.銳尖細喙蘚;9.氣蘚;10.絨葉小青蘚;11.Brachythecium oxycladon;12.溪邊青蘚;13.毛尖蘚;14.Cirriphyllum reichenbachianum;15.尖葉擬美喙蘚;16.Eurhynchiastrum pulchellum;17.短尖美喙蘚;18.小葉美喙蘚;19.羽枝美喙蘚;20.臺灣旋齒蘚;21.Homalothecium arenarium;22.白色同蒴蘚;23.羽枝鼠尾蘚;24.鼠尾蘚PlateⅠ The morphology of pseudoparaphyllia in Brachytheciaceae1.Brachythecium buchananii;2.Brachythecium campylothallum;3.Brachythecium glareosum;4.Brachythecium moriense;5.Rhynchostegiella japonica;6.Rhynchostegiella laeviseta;7.Rhynchostegiella leptoneura;8.Rhynchostegiella menadensis;9.Aerobryum speciosum;10.Brachytheciastrum velutinum;11.Brachythecium oxycladon;12.Brachythecium rivulare;13.Cirriphyllum piliferum;14.Cirriphyllum reichenbachianum;15.Eurhynchiadelphus eustegia;16.Eurhynchiastrum pulchellum;17.Eurhynchium angustirete;18.Eurhynchium filiforme;19.Eurhynchium longirameum;20.Helicodontium formosicum;21.Homalothecium arenarium;22.Homalothecium leucodonticaule;23.Myuroclada longiramea;24.Myuroclada maximowiczii
圖版Ⅱ 青蘚科植物假鱗毛形態(tài)1.短枝褶蘚;2.長枝褶蘚;3.卵葉尖喙蘚;4.疏網(wǎng)尖喙蘚;5.密葉尖喙蘚;6.深綠褶葉蘚;7.褶葉蘚;8.直葉平灰蘚;9.圓葉平灰蘚;10.擬異葉蘚;11.杜氏長喙蘚;12.卵葉長喙蘚;13.匍枝長喙蘚;14.美麗長喙蘚;15.勃氏擬青蘚;16.羽枝擬青蘚;17.彎葉擬青蘚;18.Scleropodium cespitans;19.Scleropodium occidentale;20.Scleropodium touretiiPlateⅡ The morphology of pseudoparaphyllia in Brachytheciaceae1.Okamuraea brachydictyon;2.Okamuraea hakoniensis;3.Oxyrrhynchium hians;4.Oxyrrhynchium laxirete;5.Oxyrrhynchium savatieri;6.Palamocladium euchloron;7.Palamocladium leskeoides;8.Platyhypnidium patulifolium;9.Platyhypnidium riparioides;10.Pseudokindbergia dumosa;11.Rhynchostegium duthiei;12.Rhynchostegium ovalifolium;13.Rhynchostegium serpenticaule;14.Rhynchostegium subspeciosum;15.Sciuro-hypnum brotheri;16.Sciuro-hypnum plumosum;17.Sciuro-hypnum reflexum;18.Scleropodium cespitans;19.Scleropodium occidentale;20.Scleropodium touretii
青蘚科植物的假鱗毛均為三角形至半圓形的葉狀假鱗毛,進一步可劃分為兩種類型:
氣蘚屬()、小青蘚屬()青蘚屬()部分物種(如溪邊青蘚等)、毛尖蘚屬()、擬美喙蘚屬()、小美喙蘚屬()、美喙蘚屬()、旋齒蘚屬()、同蒴蘚屬()、鼠尾蘚屬()、褶蘚屬()、尖喙蘚屬()、褶葉蘚屬()、平灰蘚屬()、擬異葉蘚屬()、長喙蘚屬()、擬青蘚屬(-)和疣柄蘚屬()的種類屬于該類型。
青蘚屬部分物種(如多褶青蘚和石地青蘚等)和細喙蘚屬()的種類屬于該類型。
青蘚科19屬植物的假鱗毛整體上可以劃分為兩種類型:假鱗毛頂端平截或鈍,假鱗毛頂端有毛尖。但是,具有頂端平截或鈍,或者頂端具有毛尖的假鱗毛的不同屬之間,其假鱗毛形態(tài)也稍有差別。其中,擬青蘚屬、同蒴蘚屬、小青蘚屬、鼠尾蘚屬、疣柄蘚屬、小美喙蘚屬、旋齒蘚屬、毛尖蘚屬、
尖喙蘚屬、平灰蘚屬、氣蘚屬、長喙蘚屬植物的假鱗毛均為半圓形,頂端鈍;褶蘚屬植物假鱗毛則為半圓形,頂端平截;擬美喙蘚屬、褶葉蘚屬植物假鱗毛也為半圓形,但其頂端平截或鈍。擬異葉蘚屬植物假鱗毛為三角形或半圓形,頂端鈍;而美喙蘚屬植物的假鱗毛為三角形或半圓形,頂端平截或鈍。細喙蘚屬植物假鱗毛均為三角形,頂端具毛尖。
續(xù)表1 Continued table 1
以上結果表明:除青蘚屬外,假鱗毛形態(tài)在同一屬內不同物種間具有一致性;且不同屬間假鱗毛的整體形態(tài)與其頂端特征又有一定的差別。
在青蘚屬內,假鱗毛均為半圓形葉狀,但是其頂端形態(tài)具有兩種類型:①頂端具毛尖,本研究中的多褶青蘚、斜枝青蘚()、石地青蘚和柔葉青蘚()的假鱗毛屬于該種類型;②頂端鈍,本研究中屬于該類型的種類包括溪邊青蘚和。
在青蘚屬外的其余18 屬中,每屬至少選取了2種以上的多個樣本,而單種屬內的種類則每種選取了至少2份以上的樣本,進行了假鱗毛形態(tài)的觀察和比較。結果表明:同一屬內不同種間以及同一種類不同樣本的假鱗毛形態(tài)完全一致。
由此可以看出,青蘚屬是19 屬中唯一屬內假鱗毛形態(tài)特征不一致的類群。
基于分子系統(tǒng)學證據(jù),Ignatov & Huttunen 將廣義青蘚屬(s.l.)拆分為狹義青蘚屬(s.str.)、小青蘚屬()和擬青蘚屬(-)3 屬。狹義青蘚屬為一并系群體,由兩個核心分支組成。以溪邊青蘚為核心的一支:葉直立、蒴柄粗糙、葉角區(qū)細胞膨大;以褶葉青蘚()為核心的一支:葉鐮刀狀彎曲、蒴柄光滑、葉角區(qū)細胞小。
本文的研究結果表明:狹義青蘚屬中以溪邊青蘚為核心的種類其假鱗毛頂端鈍,而以褶葉青蘚()為核心的種類其假鱗毛頂端具毛尖,這一結果與上述分子系統(tǒng)學的研究結果相一致。因此,假鱗毛形態(tài)進一步佐證了狹義青蘚屬并系類群的性質。雖然青蘚屬內兩個分支之間的關系還有待進一步研究,但其與分子系統(tǒng)學研究結果的一致性也間接證明了假鱗毛形態(tài)在青蘚科植物屬級水平分類上的分類學價值。
作為側蒴蘚類中種類最為豐富的類群之一,青蘚科植物配子體受環(huán)境影響較大,可塑性強,形態(tài)特征變化大;其孢子體較小,且不常見,可用于識別的分類學特征較少。這就導致青蘚科一直以來都存在較多的分類學問題,分類爭議不斷。
隨著分子生物學技術的不斷發(fā)展,青蘚科內的部分分類學問題借助分子系統(tǒng)學等方法得以解決。但是,這個過程不僅比較繁瑣,且耗費時間和經費。因此,如果能夠利用經典分類學的方法,挖掘出某種或者某些形態(tài)性狀就可以將青蘚科不同屬種進行區(qū)分,將對青蘚科植物的分類學研究具有極其重要的意義。
近年來,部分學者也曾通過腋毛或假鱗毛等特征來對青蘚科進行研究,但并沒有得到廣泛應用。本文的研究結果表明假鱗毛形態(tài)在青蘚科同一屬內具有一致性,即在屬級水平上特征相對穩(wěn)定。因此,假鱗毛的形態(tài)特征對于青蘚科中形態(tài)相近物種的屬級分類具有重要的實踐價值,可以作為青蘚科植物分屬的重要分類學特征之一。