蜡梅品种分类的花粉形态学研究

摘要

蜡梅系蜡梅科(Calycanthaceae)、蜡梅属(Chimonanthus)落叶灌木,在我国已有一千多年的栽培历史,为我国特有树种,世界著名的园林观赏树种。花粉是与种群繁衍相关的重要部分,通常受外界环境条件的影响很小具有很强的遗传稳定性,且带有大量有关演化的信息。因此花粉形态学研究在植物品种分类及亲缘关系鉴定方面具有重要的价值。
　　 本研究利用扫描电子显微镜(SEM),对河南33个蜡梅品种的花粉形态、外壁纹饰及萌发器官特征等进行了观测,并采用数学方法分析,旨在建立蜡梅花粉形态学的量化指标,探讨花粉形态与其遗传性状、品种演化及分类的关系,以期为蜡梅品种分类、亲缘关系鉴定、遗传育种等提供孢粉学依据。试验结果如下:
　　 1.蜡梅品种花粉形态观测结果表明:蜡梅花粉属等极、左右对称型花粉,大小中等,比照Erdtman的NPC分类系统,属N2P4C5型；花粉均以单粒形式存在,形状多为长球形,个别为超K球形,花粉极面观为椭圆形或近圆形,长赤道面观(萌发沟在中央)为椭圆形或长椭圆形,短赤道面观(萌发沟在两侧)为近椭圆形、矩形及近矩形。供试蜡梅品种花粉均具2孔沟,分布于短赤道面的两侧,且萌发孔沟的宽度差异显著,变化范围为1.59～13.39μm:长几达两级,部分品种萌发孔沟在靠近赤道处有不同程度的凸起,个别品种在凸起处附有球形的小颗粒。蜡梅花粉外壁纹饰分为疣状、蠕虫状、孔穴状及穴状4种类型,外壁穿孔形状多为不规则圆形,不同品种花粉穿孔的大小、分布密度及形态特征有一定的差异。四种不同外壁纹饰类型的蜡梅品种均具有不等量的穿孔,穿孔直径变化范围为185.71～454.44nm,脊宽变化范围为522.17～856.25nm。总体看来,花粉外壁纹饰穿孔直径跟脊宽并没有明显的相关性。
　　 2.主成分分析结果显示:花粉形态指标中对蜡梅品种分类影响较大的是:外壁纹饰类型、脊宽、短赤道面观、极轴长、长赤道轴长、穿孔直径等,说明蜡梅花粉外壁纹饰、花粉形状及大小的差异可以作为利用花粉形态对其进行品种分类的重要参考依据。
　　 3.聚类分析结果显示:在遗传距离为5.295处,33个供试蜡梅品种被划分为两大类群。第一大类群包含18个品种,该类群花粉形态比较明显的共性表现为:花粉极面观均为椭圆形,长赤道面观多为长椭圆形,“朱心”除外；第二大类群包括15个品种,其花粉极面观均为近圆形,长赤道面观均为椭圆形。在遗传距离为4.051处,第一类群义可分为两大类,其中第一大类5个供试品种的花粉在脊宽、萌发沟宽及短赤道轴长上明显大于第二大类的13个品种。在遗传距离为2.807处,第二大类又被划分为两类,即第二类,第三类,其中第三类蜡梅品种的花粉在体积和P/E值上普遍大于第二类；第二人类群中的15个蜡梅品种又可以分为两类,即第四类,第五类,这两类最大的差异表现在脊宽及网孔直径的大小上,第四类的8个蜡梅品种花粉外壁的脊宽和穿孔直径偏小。
　　 该聚类结果与传统外部形态分类结果不完全一致,说明蜡梅花粉性状与其外部形态分类依据没有直接的相关性。因此,笔者认为花粉形态之间的差异在蜡梅品种分类和鉴定中的作用尚有待于进一步考证。本研究不支持单独以花粉形态特征来区分和鉴定蜡梅品种,建议结合形态学、细胞学、同工酶及分子标记等方法进行综合分析,以得出更加客观可信的结论。同时,供试蜡梅品种花粉在体积、极面观、萌发沟宽及外壁纹饰等方面也表现出了品种的特异性,说明蜡梅种内有较丰富的遗传多样性,可通过杂交育种、组织培养、遗传转化等技术进一步创新和丰富其种质资源。