珍稀瀕危植物十齒花屬的花藥發(fā)育和雄配子體發(fā)生及其系統(tǒng)學(xué)意義

張梓袁 劉曉曉 李 璐* 孔冬瑞 彭 華

(1.西南林業(yè)大學(xué)云南生物多樣性研究院，昆明 650224； 2.魯東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，煙臺 264025； 3.中國科學(xué)院昆明植物研究所東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650201)

珍稀瀕危植物十齒花屬的花藥發(fā)育和雄配子體發(fā)生及其系統(tǒng)學(xué)意義

張梓袁1劉曉曉1李 璐1*孔冬瑞2彭 華3

(1.西南林業(yè)大學(xué)云南生物多樣性研究院，昆明 650224；2.魯東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，煙臺 264025；3.中國科學(xué)院昆明植物研究所東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650201)

十齒花屬(Dipentodon)為東亞特有單型屬，是國家二級保護(hù)植物，其系統(tǒng)位置長期有爭議。本研究連續(xù)三年的野外觀察結(jié)果表明十齒花(Dipentodonsinicus)的結(jié)籽率較低(4.31%)。同時利用常規(guī)石蠟制片技術(shù)，觀察了十齒花的花藥發(fā)育和雄配子體發(fā)育過程。十齒花的花藥四室，花藥壁發(fā)育類型為基本型。成熟花藥壁有6層，由表皮，藥室內(nèi)壁，2層中層和2層絨氈層組成，絨氈層為腺質(zhì)絨氈層?；ㄋ幊墒鞎r，纖維狀加厚發(fā)生于藥室內(nèi)壁，便于花藥開裂散粉。小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂的孢質(zhì)分裂方式為同時型，小孢子四分體多為四面體型，稀左右對稱型。成熟花粉粒為二細(xì)胞型，具3孔溝。在小孢子發(fā)育的減數(shù)分裂、小孢子四分體和二細(xì)胞型花粉時期，觀察到發(fā)育不正常的現(xiàn)象，分別占40%、48%和36%。通過與其他親緣類群的胚胎學(xué)特征比較，支持最新分子系統(tǒng)學(xué)把它獨(dú)立成科，放在十齒花目的觀點(diǎn)。雄配子體發(fā)育過程中，十齒花存在著花粉敗育現(xiàn)象，這可能是導(dǎo)致其結(jié)實(shí)率低的原因之一。

花藥發(fā)育；十齒花屬；小孢子發(fā)生；系統(tǒng)學(xué)；珍稀瀕危物種

十齒花屬(Dipentodon)僅十齒花(D.sinicus)一個種[1]，為東亞特有種，分布于我國西南部以及毗鄰的緬甸、印度東北部和越南北部，呈斑塊狀間斷分布[2]，生長在海拔800～2 800 m，氣候涼爽濕潤的山地。

自十齒花屬建立以來，其系統(tǒng)位置一直有爭議。由于它獨(dú)特的形態(tài)學(xué)特征，曾被放在不同的目和科，如衛(wèi)矛目的衛(wèi)矛科(Celastraceae)[3]；或堇菜目(Violales)的大風(fēng)子科(Flacourtiaceae)(還包括了天料木科Samydaceae)[4～6]，或獨(dú)立為十齒花科(Dipentodontaceae)[7]，把它放在薔薇目(Rosales)內(nèi)的金縷梅科(Hamamelidaceae)和薔薇科(Rosaceae)之間[8～11]。Cronquist認(rèn)為十齒花屬應(yīng)該放在檀香目(Santalales)[12]。值得一提的是，Dunn在1911年建立十齒花屬時并沒有指定模式標(biāo)本，直到近100年后才被確定了后選模式標(biāo)本[13]。

面對十齒花屬所面臨的分類學(xué)難題，比較形態(tài)學(xué)結(jié)果認(rèn)為它與上述幾個科都沒有較近的親緣關(guān)系，建議把它作為衛(wèi)矛科中一個獨(dú)立的亞科來看待[14]。早期的分子系統(tǒng)學(xué)證據(jù)也不支持十齒花屬與這些類群有任何親緣關(guān)系，把它視為系統(tǒng)位置不確定的類群[15～16]?；谌~綠體基因的分子研究認(rèn)為，十齒花屬與從省沽油科(Staphyleaceae)分離立出來的癭椒樹屬(Tapiscia)為姐妹群，更靠近錦葵目(Malvales)和無患子目(Sapindales)[1]。來自于核基因和葉綠體基因的系統(tǒng)樹進(jìn)一步把核子木屬(Perrottetia)從衛(wèi)矛科中分離出來，連同十齒花屬和癭椒樹屬組成一個新的分支[17]。隨著證據(jù)的不斷完善，最近的分子系統(tǒng)[18～19]認(rèn)為十齒花屬和癭椒樹屬應(yīng)該獨(dú)立為十齒花科，放在十齒花目(Huerteales)。

另一方面，由于生長環(huán)境受到人為活動的干擾，十齒花的居群數(shù)量不斷下降，生長范圍不斷縮減，被列為中國珍稀瀕危植物[20]，《中國物種紅色名錄》也把它列為易危物種[21]。在植物系統(tǒng)進(jìn)化上，十齒花屬是一個古老的高級孤立類群，幾乎沒有姊妹分類群，保持著許多原始的性狀[22]，染色體的高度對稱性表明了十齒花在進(jìn)化上的原始性[23]。由于單型屬十齒花屬在植物系統(tǒng)進(jìn)化方面具有重要的科學(xué)意義，對生物多樣性和進(jìn)化歷史的貢獻(xiàn)比其它多型類群更大，應(yīng)該受到優(yōu)先保護(hù)[24]。

目前，十齒花的研究主要有基于形態(tài)比較的分類[14]，譜系地理學(xué)和保護(hù)遺傳學(xué)[23,25]，系統(tǒng)與進(jìn)化[1,17]群落物種多樣性[26～27]，化學(xué)成分分析[28～29]，組織培養(yǎng)與快速繁殖[30]等方面，胚胎學(xué)研究至今尚屬空白。本文觀察了十齒花屬小孢子發(fā)生及雄配子體發(fā)育過程，為解決它的系統(tǒng)學(xué)問題提供胚胎學(xué)證據(jù)；同時胚胎學(xué)的研究也有助于揭示該物種瀕危的繁殖生物學(xué)機(jī)制。

1 材料和方法

1.1 野外采集調(diào)查地點(diǎn)

十齒花的實(shí)驗(yàn)材料采自云南省昭通市彝良縣小草壩(104°16′0″E，24°78′1″N；海拔1 773 m)憑證標(biāo)本館藏于中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園標(biāo)本館(HITBC No.154856)。棲息地的野外觀察發(fā)現(xiàn)，十齒花僅零星分布于云南省昭通市彝良縣小草壩的山地、路邊等地，高大喬木狀的十齒花在林中較少見，且多呈灌木狀。當(dāng)?shù)鼐用駥κX花了解甚少，常被作為薪材砍伐，人類活動及修路等原因?qū)е律硽募吧制位?，使其遭到?yán)重破壞，在分布區(qū)資源通常較稀少。

1.2 研究方法

(1)開花結(jié)實(shí)調(diào)查。從2014～2016年，連續(xù)三年的5月份花期、6月份幼果期和8月份成熟果期，進(jìn)行野外開花和結(jié)果率的調(diào)查。每次調(diào)查數(shù)據(jù)，取結(jié)實(shí)盛期(樹齡10～20年)，生長健康的代表性樣株10棵，標(biāo)記后，每株按照不同方位隨機(jī)選擇10條花枝，記錄其開花期、幼果期和成熟果期的花朵和果實(shí)數(shù)目；統(tǒng)計(jì)每個枝條上的開花數(shù)和果實(shí)數(shù)的平均值、最大值和最小值；計(jì)算幼果期的座果率和成熟果期的結(jié)實(shí)率。

(2)石蠟切片。從2014年6月至2016年6月，對十齒花進(jìn)行野外觀察，采集不同發(fā)育時期的花蕾和花朵以及幼果等。固定于FAA固定液(50%酒精∶冰醋酸∶甲醛=90∶5∶5)中，系列酒精濃度脫水，常規(guī)石蠟切片法制片，切片厚度約為5～8 μm，愛式蘇木精染色，中性樹膠封片，參考植物組織制片學(xué)[31]的方法。在Leica DM750型顯微鏡進(jìn)行鏡檢和照相。花藥的發(fā)育類型判斷按照被子植物生殖生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)[32]。

2 研究結(jié)果

2.1 開花結(jié)實(shí)的野外觀察

在云南省昭通市彝良縣小草壩，十齒花多為小喬木或灌木狀，生長在溪流畔或路邊。它為落葉樹種，三月份萌動枝芽及花芽，四月份在當(dāng)年生枝條上現(xiàn)蕾，五月份盛花期，六月份開始坐果，七八月份果實(shí)相繼成熟，九月份葉子變黃凋落，十月份進(jìn)入休眠期。

連續(xù)3年(2014～2016)的野外觀察表明，十齒花開花繁茂，花朵數(shù)目繁多，結(jié)實(shí)率低；居群樹齡平均為成年樹，很少見到林下小苗，表現(xiàn)出種質(zhì)衰退之趨勢。每個枝條上的開花數(shù)量的平均值為352朵；在幼果期和成熟果期，每個枝條上的座果率和結(jié)實(shí)率平均值分別為16.83%和4.31%，說明在不同的發(fā)育階段存在著果實(shí)和種子的敗育現(xiàn)象。三年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(表1)說明以下幾點(diǎn)：

(1)每個枝條上的花序數(shù)平均值為12，最大值為16，最小值為8；組成一個花序的小花數(shù)量，平均值為35，最高值為41，最低值為32；每個枝條上的小花數(shù)目平均值為352，最高值為376，最低值為302。

(2)六月份幼果期，每個枝條上的果實(shí)數(shù)目，平均值為59個，最高值為72.67，最低值為0，平均座果率16.83%。

(3)八月份果實(shí)成熟期，當(dāng)年生枝條上的果實(shí)數(shù)目，平均值為15，最大值為34，最小值為0，平均座果率為4.31%，每個成熟果實(shí)僅含一枚種子。

因此，成熟果期的座果率相當(dāng)于結(jié)實(shí)率。連續(xù)三年的野外調(diào)查，未見到文獻(xiàn)報(bào)道的十齒花果實(shí)成熟自動裂開，種子飛彈出去的現(xiàn)象[23]。

表1十齒花連續(xù)三年(2014～2016)，當(dāng)年生枝條上的開花、幼果期和成熟果的數(shù)目統(tǒng)計(jì)表(n= 30)

Table1Thenumberoftheflowers,immatureandmaturefruitsonthe1-yearoldbranchesforsuccessivethreeyears(2014-2016)(n=30)

年份Year花期的開花數(shù)目Thenumberoftheflowers幼果期的果實(shí)數(shù)Thenumberoftheimmaturefruits成熟果期的果實(shí)數(shù)Thenumberofthematurefruits平均座果率(果實(shí)數(shù)/小花數(shù)%)Themeannumberofthefruit?setting(ratio=thenumberoffruits/thenumberofflowers)平均值Themeannumber最大值Themaxiumnumber最小值Theminiumnumber平均值Themeannumber最大值Themaxiumnumber最小值Theminiumnumber平均值Themeannumber最大值Themaxiumnumber最小值Theminimnumber幼果期Thestageofimmaturefruits成熟果期Thestageofthematurefruits2014321343269566801629017．444．982015352367313638101742017．904．832016383418324586901231015．143．13平均值Mean35237630259．0072．6701534016．834．31

2.2 花序和小花的形態(tài)特征

十齒花具有圓頭狀聚傘花序，腋生于當(dāng)年新枝，總花梗長達(dá)10厘米，盛開時高出枝條葉面，排成整齊的兩列(圖版Ⅰ:A,F)，每個花序有平均有35朵小花。幼果期，當(dāng)年生枝條上每個花序存有0～7個幼果(圖版Ⅰ:B)。成熟果期，一個果序上僅有0～1個尚未開裂的成熟果，其余皆為凋落后僅存的果梗(圖版Ⅰ:C,D)。小花為兩性花，花萼和花瓣分別為6～7枚(圖版Ⅰ:E)，黃綠色或白色；雄蕊6～7枚(稀10枚)，著生于花盤邊緣，與基部肉質(zhì)裂片互生，花藥黃色，內(nèi)向縱列(圖版Ⅰ:G)；子房不完全三室，每室有胚珠兩枚。蒴果基部宿存齒狀花萼，頂部宿存花柱發(fā)育為果喙(圖版Ⅰ:H)；每個子房僅有一枚胚珠發(fā)育為種子，光滑飽滿，呈橢圓形(圖版Ⅰ:I)。

2.3 花藥壁的發(fā)育

十齒花的花藥為四室花藥(圖版Ⅱ:A)。當(dāng)花藥原基發(fā)育到橫切面呈四邊形時，角隅處的表皮細(xì)胞下分化出多個孢原細(xì)胞。孢原細(xì)胞經(jīng)1次平周分裂和多次垂周分裂，形成初生周緣細(xì)胞和初生造孢細(xì)胞。初生周緣細(xì)胞平周分裂產(chǎn)生內(nèi)外兩層次生周緣細(xì)胞(圖版Ⅱ:B)。其中，外層繼續(xù)進(jìn)行1次平周分裂和多次垂周分裂，形成藥室內(nèi)壁和中層(圖版Ⅱ:C)，內(nèi)層也進(jìn)行1次平周分裂和多次垂周分裂，形成中層和絨氈層(圖版Ⅱ:D)。由于兩層中層分別來源于內(nèi)層和外層次生周緣細(xì)胞，因此，十齒花的花藥壁的發(fā)育類型為基本型[33]。在小孢子母細(xì)胞時期，花藥壁發(fā)育完整，從外到內(nèi)分別是表皮、藥室內(nèi)壁、2層中層和絨氈層(圖版Ⅱ:E)，絨氈層細(xì)胞初為單核(圖版Ⅱ:E)，后為2核(圖版Ⅱ:G)。

隨著小孢子母細(xì)胞的發(fā)育，花藥壁的各層細(xì)胞發(fā)生了不同的變化。在減數(shù)分裂時，中層細(xì)胞變得細(xì)長，即將退化；絨氈層細(xì)胞徑向伸長，體積增大，原生質(zhì)增多，液泡化明顯(圖版Ⅱ:F)。在成熟花粉粒階段，中層細(xì)胞已退化，表皮細(xì)胞逐漸拉長變扁平；藥室內(nèi)壁細(xì)胞增大；絨氈層細(xì)胞原地向花粉囊內(nèi)釋放營養(yǎng)物質(zhì)，逐漸被吸收，細(xì)胞輪廓模糊(圖版Ⅱ:G,H)，因此絨氈層為腺質(zhì)型[33]。花粉粒成熟時，表皮細(xì)胞退化至波浪狀，藥室內(nèi)壁細(xì)胞壁纖維性加厚，絨氈層完全被吸收(圖版Ⅱ:I)。

圖版Ⅰ 十齒花(D.sinicus)的形態(tài)圖 A.盛花期，當(dāng)年生枝條上的花序呈兩列排列，花序數(shù)平均為15；B,C.幼果期，每個枝條上僅有部分小花發(fā)育為幼果，平均座果率為16.83%；D.果實(shí)發(fā)育后期的果枝，平均座果率降低為4.31%；E.早期的頭狀聚傘花序，外面有一輪苞片；F.發(fā)育后期的頭狀聚傘花序；G.示花被、雄蕊數(shù)目、花盤肉質(zhì)裂片等特征，側(cè)面觀(左)，極面觀(右)；H.果實(shí)發(fā)育早期，花萼和花柱宿存；I.成熟果期，宿存萼片逐漸變小成齒狀，宿存柱頭形成果喙，一個果實(shí)里僅含有一枚種子Plate Ⅰ The morphology of D.sinicus A. Flowering stage,there are about 15 inflorescences arranging in two lines on a branch; B,C. Early stage of developing fruit,the average ratio of fruit-setting is low with an average number of 16.83%; D. Late stage of developing fruit,the average ration of fruit-setting is descending to 4.31%; E. Early stage of cymose inflorescence with bracts; F. Late stage of cymose inflorescence; G. Indicating the number and the arrangement of perianth and stamens in a flower,side view(left),polar view(right); H. Early stage of developing fruit,both perianth and style are persistent; I. Late Stage of developing fruit,indicating the persistant perianth becoming small and stigma forming a pod beak,each capsule contains only one seed

圖版Ⅱ 十齒花(D.sinicus)的花藥壁發(fā)育 A.花藥具4個藥室；B.初生壁細(xì)胞平周分裂，形成外層和內(nèi)層。箭頭所指為一個正在平周分裂的初生壁細(xì)胞；C.外層細(xì)胞平周分裂(箭頭)；D.內(nèi)層細(xì)胞平周分裂(箭頭)；E. 5層花藥壁，由外到內(nèi)分別為表皮、藥室內(nèi)壁、2層中層和絨氈層；F.中層細(xì)胞變得扁平細(xì)長，絨氈層細(xì)胞發(fā)達(dá)；G,H. 2核絨氈層細(xì)胞逐漸解體，藥室內(nèi)壁細(xì)胞變寬；I.散粉時的花藥壁，表皮解體和藥室內(nèi)壁纖維性加厚 (en.藥室內(nèi)壁；ep.表皮；il.內(nèi)生周緣細(xì)胞層；ml.中層；ol.外生周緣細(xì)胞層； ta.絨氈層)Plate Ⅱ Anther wall development of D.sinicus A.The anther has four sporangia; B.The primary parietal layer undergoes periclinal division(arrow points to),resulting in the outer and inner parietal layers; C.The cell of the outer secondary parietal layer is undergoing periclinal division (arrow points to); D.The cell of the inner secondary parietal layer is undergoing periclinal division (arrow points to); E.Five-layered anther wall comprising epidermis,endothecium,two middle layers and tapetum; F.The middle is thin and flat and the tapetum is well-developed; G,H. The tapetum with 2 nuclei in each cell disintegrated slowly and the endothecium is widen; I.Crushed epidermis and fibrous endothecium at the stage of disperse (en.Endothecium; ep.Epidermis; il.Inner secondary parietal layer; ml.Middle layer; ol.Outer secondary parietal layer; ta.Tapetum)

2.4 小孢子發(fā)生及雄配子體發(fā)育

早期初生造孢細(xì)胞有絲分裂形成次生造孢細(xì)胞，進(jìn)而發(fā)育成小孢子母細(xì)胞(圖版Ⅲ:A)，其體積大，核仁大而顯著，多邊形，細(xì)胞質(zhì)濃厚。小孢子母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂(圖版Ⅲ:B-G)發(fā)育成小孢子四分體。由于在小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂前期Ⅱ，兩核間不伴隨細(xì)胞板的形成(圖版Ⅲ：D，E)，因此，小孢子母細(xì)胞孢質(zhì)分裂為同時型。四分體由胼胝質(zhì)壁包被和分隔，多四面體型，稀左右對稱型(圖版Ⅲ:G)。隨后胼胝質(zhì)解體，小孢子從四分體中釋放出，剛釋放的小孢子呈球狀，細(xì)胞質(zhì)較濃，細(xì)胞核位于中央。散粉時，成熟花粉粒為二細(xì)胞型，三萌發(fā)孔(圖版Ⅲ:H)。

2.5 花藥發(fā)育過程中的異?，F(xiàn)象

十齒花在小孢子發(fā)生及雄配子體發(fā)育過程中，觀察到敗育現(xiàn)象，在所統(tǒng)計(jì)的500張切片中，約40%的小孢子在減數(shù)分裂過程出現(xiàn)細(xì)胞輪廓不清楚，細(xì)胞核形態(tài)各異(圖版Ⅲ:I)。小孢子四分體時期時，所統(tǒng)計(jì)的500個片子中，約48%的細(xì)胞形態(tài)不正常，二核形態(tài)不均一，呈不規(guī)則形(圖版Ⅲ:J)。單核花粉與二細(xì)胞型花粉時期，所統(tǒng)計(jì)的500張花藥橫切片中，每個花藥橫切面上，約有36%的細(xì)胞表現(xiàn)出敗育特征，花粉細(xì)胞輪廓呈不規(guī)則圓形(圖版Ⅲ:K,L)。

圖版Ⅲ 十齒花(D.sinicus)的雄配子體發(fā)育 A.次生造孢細(xì)胞，箭頭示次生造孢細(xì)胞有絲分裂；B-F.小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂：B.減數(shù)分裂Ⅰ前期；C.減數(shù)分裂Ⅰ后期；D.減數(shù)分裂Ⅱ前期；E.減數(shù)分裂Ⅱ后期；F.減數(shù)分裂Ⅱ末期；G.小孢子四分體；H.成熟花粉粒為二細(xì)胞型，具3孔溝；I.小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂過程中的異?，F(xiàn)象；J.部分小孢子四分體發(fā)育不正常；K,L.從四分體中釋放出來的小孢子，部分細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則Plate Ⅲ Microsporogenesis of D.sinicus A. The structure of secondary sporogenous cells,the arrow refers to the secondary sporogenous cell mitosis; B-F. Meiosis of microspore mother cell; B. Prophase Ⅰ; C. Anaphase Ⅰ; D. Prophase Ⅱ; E. Anaphase Ⅱ; F. Telophase Ⅱ; G. Microspore tetrads; H. The mature pollen grains are two-celled with three colpates; I. Abnormality of meiotic anaphase Ⅱ stage; J. Abnormal microspore tetrads; K,L. Abnormal microspores released from tetrads

3 討論

在被子植物胚胎學(xué)綜述類書籍中，十齒花的胚胎學(xué)研究一直是空白[34]。本文詳細(xì)報(bào)道了十齒花的小孢子發(fā)生和雄配子體的發(fā)育過程，它具有以下胚胎學(xué)特征?；ㄋ幩氖?，花藥壁發(fā)育類型為基本型?；ㄋ幈谟杀砥ぁ⑺幨覂?nèi)壁、中層(2層)和絨氈層組成，絨氈層為腺質(zhì)絨氈層?；ㄋ幊墒鞎r，纖維狀加厚發(fā)生于藥室內(nèi)壁，便于花藥開裂散粉。小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂的孢質(zhì)分裂方式為同時型，小孢子四分體多為四面體型，稀左右對稱型，成熟花粉粒為二細(xì)胞型，具3孔溝。在小孢子發(fā)育的減數(shù)分裂、小孢子四分體和二細(xì)胞型花粉粒時期，觀察到花粉發(fā)育不正常的現(xiàn)象，分別占40%、48%和36%。

比較胚胎學(xué)在解決一些系統(tǒng)位置不確定的關(guān)鍵類群方面，一直發(fā)揮著重要的作用[32～37]。本文把十齒花屬和傳統(tǒng)分類系統(tǒng)中相關(guān)類群中已有的胚胎學(xué)資料[34]做了比較分析。結(jié)果表明，在花藥壁發(fā)育和雄配子體發(fā)生方面，十齒花屬和衛(wèi)矛科、大風(fēng)子科、金縷梅科和鐵青樹科等具有一些共同特征，如花藥壁發(fā)育為基本型，腺質(zhì)性絨粘層，花藥壁纖維加厚發(fā)生在藥室內(nèi)壁；小孢子減數(shù)分裂具同時型胞質(zhì)分裂，四分體多為四面體型等。然而，部分花藥發(fā)育特征也存在明顯差異，不支持它和這些科具有較近的親緣關(guān)系。例如，本研究結(jié)果中觀察到十齒花的花藥為四室，并不支持它放置于檀香目內(nèi)，因?yàn)楹笳咭曰ㄋ幎覟榈湫吞卣?，如鐵青樹科和檀香科[34]。金縷梅科的絨氈層細(xì)胞內(nèi)壁上有球狀體，而十齒花屬并無此特征。從現(xiàn)有的胚胎學(xué)證據(jù)來看，結(jié)合形態(tài)分析的推論[14]，十齒花屬與衛(wèi)矛科的胚胎學(xué)特征較為相似，傾向于支持兩者之間有較近的親緣關(guān)系。

然而，十齒花屬與衛(wèi)矛科的親緣關(guān)系得不到分子證據(jù)的支持。近年來的分子系統(tǒng)學(xué)證據(jù)并不認(rèn)為十齒花屬與上述傳統(tǒng)類群間有任何關(guān)系，而是把它置于被子植物分子系統(tǒng)位置不確定的科[15～16]。無獨(dú)有偶，當(dāng)Merrill在1941年把十齒花屬提升為十齒花科時[7]，也認(rèn)為該科在雙子葉植物系統(tǒng)中難以找到合適的位置?；谌~綠體基因的分子系統(tǒng)學(xué)研究[1]認(rèn)為，十齒花屬和癭椒樹屬為姐妹群，應(yīng)該放在真薔薇目Ⅱ(euroside Ⅱ)的錦葵目支(Mavids)，接近錦葵目(Malvales)和無患子目(Sapindales)。來自于核基因和葉綠體基因的系統(tǒng)樹[17]進(jìn)一步把衛(wèi)矛科的核子木屬(Perrottetia)分離出來，連同十齒花屬和癭椒樹屬組成一個新的分支。最新的被子植物系統(tǒng)學(xué)研究[18～19]認(rèn)為十齒花屬和核子木屬組成十齒花科，放在十齒花目Huerteales內(nèi)，包括4個科5個屬，除了十齒花科有2個屬外，其余3個皆為單型屬[38]。令人深思的是，組成十齒花目的5個屬在分類史上都被視為系統(tǒng)位置不確定的類群。例如，核子木屬原來放置于衛(wèi)矛科，有15個種，分布較廣，亞洲、澳洲和美洲都有。癭椒樹屬曾被放在省沽油科(Staphyleaeceae)，為我國特有屬，現(xiàn)提升為癭椒樹科。非洲單型科(Gerrardinacea)內(nèi)的屬Gerrardina曾被放在大風(fēng)子科；中美洲的Petenaeaceae科中的屬Petennae原歸為杜英科Elaeocarpaceae。

因此，關(guān)于十齒花屬的比較胚胎學(xué)的研究范疇又轉(zhuǎn)到分子系統(tǒng)所支持的十齒花目中的四個科五個屬內(nèi)。由于這五個屬的胚胎學(xué)資料僅有癭椒樹屬有報(bào)道，其余三個屬尚需補(bǔ)充資料，因此本文僅把十齒花屬與癭椒樹屬的胚胎學(xué)[39]進(jìn)行比較。結(jié)果表明，在花藥發(fā)育和雄配子體發(fā)方面，兩個屬擁有高度一致的特征：花藥四室，花藥壁有五層，花藥壁發(fā)育為基本型，絨氈層為腺質(zhì)性絨氈層；小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂具同時型胞質(zhì)分裂，小孢子四分體為正四面體，二細(xì)胞型花粉粒。因此，從現(xiàn)有的胚胎學(xué)資料來看，本文研究結(jié)果支持分子系統(tǒng)學(xué)的觀點(diǎn)，即十齒花屬和癭椒樹屬為姐妹群[1]。當(dāng)然，倘若有其它三個屬的胚胎學(xué)資料，尤其是得到十齒花科的另一個屬(核子木屬)的胚胎學(xué)證據(jù)，那么關(guān)于十齒花科的范疇，五個屬的系統(tǒng)位置問題，將會得到進(jìn)一步的澄清。

在小孢子發(fā)育過程中，十齒花存在花粉敗育現(xiàn)象。這說明，在小草壩居群中，十齒花的結(jié)籽粒低和花粉敗育有一定的關(guān)聯(lián)。為了進(jìn)一步揭示十齒花的結(jié)籽粒低是否還存在著其它繁殖機(jī)制問題，本項(xiàng)目將繼續(xù)完成它的雌配子體和胚胎發(fā)育研究。這將為十齒花面臨著的座果率低、結(jié)籽粒低、幼苗更新少、種群瀕危等科學(xué)問題提供較為系統(tǒng)的繁殖生物學(xué)依據(jù)。

致謝西南林業(yè)大學(xué)云南生物多樣性研究院和國家林業(yè)局西南地區(qū)生物多樣性保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供實(shí)驗(yàn)平臺；實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖像采集借助西南林業(yè)大學(xué)大型儀器共享平臺生物正置熒光顯微鏡Leica DM2500完成；云南省林業(yè)勘探設(shè)計(jì)院的董洪進(jìn)博士采集部分實(shí)驗(yàn)材料；中科院昆明植物研究所的向春雷博士對本文提出寶貴意見。

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The National Natural Science Foundation of China(NSFC31260045;NSFC31460040);The Scientific Research Foundation in Southwest Forestry University(2015);College Students Innovative Practice Training Program(2015) in Kunming institute of Botany,Chinese Academy of Sciences

introduction：ZHANG Zi-Yuan(1994—),female,undergraduate,major at plant conservation.

date:2016-12-19

AntherDevelopmentandMicrosporogenesisinDipentodonwithSystematicImplications

ZHANG Zi-Yuan1LIU Xiao-Xiao1LI Lu1*KONG Dong-Rui2PENG Hua3

(1.Yunnan Academy of Biodiversity,Southwest Forestry University,Kunming 650024；2.School of Life Sciences,Ludong University,Yantai 264025；3.Key Laboratory of Biodiversity and Biogeography of East Asian,Kunming Institute of Botany,Chinese Academy of Sciences,Kunming 650201)

The monotypic genusDipentodonDunn is endemic to Eastern Asia and has been rare and endangered due to the habitat loss. Its systematic position has been controversial. The investigation in a natural population showed that the average ratio of seed-setting inD.sinicuswas very low with a number of 4.31% for three successive years. The anther development and microsporogenesis ofD.sinicuswere observed by means of conventional paraffin sections. The anther is tetrasporangiate, and its anther wall comprises four or five layers: an epidermis, an endothecium, one or two middle layers and a tapetum. The development of anther wall belongs to basic type. The tapetum is glandular type, and wall thickening occurs in endothecium. Cytokinesis of microsporocyte meiotic division is simultaneous, and the tetrads are tetrachedral, occasionally isobilateral. The mature pollen grains are two-celled with three colpates. The high percentage of pollen abortion was observed in process of male gametogenesis. Comparative embryological features supported the molecular view thatDipentodonshould be included into Dipentodentaceae among order Huerteales. The abnormality in the pollen development inDipentodonmight be one of the main causes resulting to its extremely low seed-setting.

anther development;Dipentodon;microsporogenesis;systematics;rare and endangered species

國家自然科學(xué)基金(NSFC31260045;NSFC31460040)；西南林業(yè)大學(xué)校級啟動基金(111439)；2015年度“中國科學(xué)院昆明植物研究所大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目

張梓袁(1994—)，女，本科生，主要從事植物保護(hù)方面的研究。

* 通信作者：E-mail:lilusaraca@foxmail.com

2016-12-19

* Corresponding author：E-mail:lilusaraca@foxmail.com

Q944.58

A

10.7525/j.issn.1673-5102.2017.04.003