14個茶樹品種的花粉微形態(tài)觀察

謝微微　于文濤　楊國一　陳靜　 潘玉華　葉乃興

摘要：【目的】觀察分析茶樹花粉的微形態(tài)，為茶樹種質(zhì)鑒定和資源利用提供參考依據(jù)?！痉椒ā坑美鋱霭l(fā)射掃描電鏡觀察我國10個省份14個茶樹品種的花粉形態(tài)并進行拍照，測量各品種花粉的極軸長、赤道軸長和萌發(fā)溝長，并對花粉形態(tài)特征進行相關(guān)描述?！窘Y(jié)果】供試茶樹品種花粉粒大小為941.09～1644.05 μm2；極面觀均呈三裂近三角形，極軸長為32.83～47.81 μm；赤道面觀有近圓形和長橢圓形兩種類型，赤道軸長為24.78～40.34 μm；萌發(fā)孔有三孔溝和擬三孔溝兩種類型，萌發(fā)溝內(nèi)有塊狀紋飾或顆粒狀突起物質(zhì)；花粉外壁紋飾主要為疣狀和擬網(wǎng)狀兩種紋飾?！窘Y(jié)論】不同茶樹品種的花粉形態(tài)特征具有一定共性和特異性，花粉外壁紋飾可作為茶樹品種分類的重要依據(jù)之一；茶樹花粉形態(tài)具有很強的保守性和遺傳穩(wěn)定性，可作為茶樹品種鑒別的重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 茶樹；花粉形態(tài)；親緣關(guān)系；掃描電鏡

中圖分類號： S571.1 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-1191（2018）09-1698-07

0 引言

【研究意義】花粉是植物攜帶遺傳信息的雄性生殖細胞，環(huán)境因素對其形態(tài)特征影響較小，具有很強的保守性和遺傳穩(wěn)定性，可反映科和屬的共同特性及種的特異性（王偉銘，2009），其外壁結(jié)構(gòu)和形態(tài)各具特色，可為研究植物種類間的親緣關(guān)系、系統(tǒng)發(fā)育和分類提供可靠依據(jù)（陳常頌等，2012）。花粉外壁能抵抗多種化學(xué)物質(zhì)腐蝕，具有特異性，對植物演化關(guān)系的研究具有重要參考價值（王伏雄等，1995）。茶樹品種分類和鑒別是茶樹種質(zhì)資源保存及開發(fā)利用的基礎(chǔ)性工作，以我國10個省份14個茶樹品種為代表，分析其花粉微形態(tài)，對我國茶樹種質(zhì)鑒定和資源利用具有重要意義。【前人研究進展】魏兆兆等（2012）研究發(fā)現(xiàn)，3種類型浙江紅山茶的花粉大小和外壁紋飾存在一定差異，可作為浙江紅山茶的分類依據(jù)之一。陳麗飛等（2013）通過掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)5個種10個不同類型杓蘭的花粉在大小和紋飾等形態(tài)特征方面既有相似性也存在一定差異，因而花粉微形態(tài)特征可作為其分類鑒別依據(jù)。劉鍇棟等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，龍眼和荔枝的花粉微形態(tài)特征差異明顯，可作為種間分類參考依據(jù)。劉燕等（2013）通過掃描電鏡觀察云霧貢茶的花粉形態(tài)，探明了云霧貢茶新變種的分類地位。王虹等（2013）觀察發(fā)現(xiàn)，新疆頂冰花屬植物中5種頂冰花在形態(tài)和紋飾等方面存在一定差異，有利于種間分類。楊瑞林和魏學(xué)智（2015）利用掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，我國的4種扁核木屬花粉形態(tài)特征可作為國產(chǎn)扁核木屬孢粉學(xué)研究及其引種栽培的參考依據(jù)。周潔等（2016）觀察7個不同品系忍冬花粉粒的微形態(tài)特征，為忍冬品系間親緣關(guān)系探討提供了重要的參考價值。曾心美等（2017）觀察研究4種丫蕊花屬植物的微形態(tài)特征和表面紋飾，為丫蕊花屬植物物種間的分類學(xué)鑒定提供了參考依據(jù)?！颈狙芯壳腥朦c】目前，關(guān)于茶樹品種花粉微形態(tài)電鏡觀察的研究較少，尤其針對茶樹花粉萌發(fā)溝微形態(tài)的研究未見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】以掃描電鏡觀察原產(chǎn)于我國10個省份的14個茶樹品種花粉微粒形態(tài)，定性和定量分析其形態(tài)特征，以期為茶樹的系統(tǒng)發(fā)育及種質(zhì)鑒定、保存和資源利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

14個供試茶樹品種原產(chǎn)于我國10個省份（表1），種植于福建省寧德職業(yè)技術(shù)學(xué)院茶樹品種資源圃，2017年11—12月采摘各品種花朵經(jīng)處理后分別取其花粉為電鏡觀察材料。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 鏡檢花粉準(zhǔn)備 在大蕾期采摘各品種茶樹的花數(shù)朵，置于牛皮紙袋中，用DHG-9240A型可編程電熱烘箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）于35 ℃下進行干燥處理，將干燥處理后的花粉灑落在雙面導(dǎo)電膠帶上，置于E-1010型離子濺射鍍膜儀（日本HITACHI公司）中表面鍍膜80 s。

1. 2. 2 測定指標(biāo)及方法 用SU-8010型冷場發(fā)射掃描電鏡對花粉外壁紋飾進行觀察并拍照，在25000倍下對萌發(fā)溝進行觀察并拍照；參照戴志聰?shù)龋?009）的方法，采用Image J對花粉的極軸長（P）、赤道軸長（E）、萌發(fā)溝長（L）進行測量，計算P×E、P/E和L/P，10個重復(fù)；觀測花粉形態(tài)并參照許清海（2015）的方法對赤道面觀、極面觀、外壁紋飾和有無穿孔等特征進行描述。

1. 3 統(tǒng)計分析

定量指標(biāo)直接以所測得值進行賦值，定性多元性性狀按不同形態(tài)進行編號1、2、…、n，取供試茶樹品種的花粉作運算單位，直接在Excel 2010中輸入各運算單位數(shù)值進行計算，共得到10個性狀，即6個定量性狀（赤道軸長E、極軸長P、P×E、P/E、萌發(fā)溝長L和L/P）和4個定性性狀（赤道面觀、極面觀、外壁紋飾和有無穿孔），以SPSS 19.0進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 茶樹花粉的極性及大小

由表2可知，14個茶樹品種的花粉極軸長為32.83～47.81 μm，其中，寧州種的極軸最長（47.81 μm），顯著長于其他品種（P<0.05，下同），湘波綠的極軸最短（32.83 μm），其他品種間也存在一定差異；赤道軸長為24.78～40.34 μm，其中，紫陽種的赤道軸最長（40.34 μm），顯著長于其他品種，白云1號的赤道軸最短（24.78 μm），顯著短于其他品種，其他品種間也存在一定差異；花粉大?。≒×E）為941.09～1644.05 μm2，其中，紫陽種的花粉粒最大（1644.05 μm2），且顯著大于其他品種，白云1號的花粉粒最?。?41.09 μm2），顯著小于除湘波綠外的其他品種，其他品種間也存在一定差異；極軸長與赤道軸長的比值（P/E）為0.95～1.61，其中，寧州種的P/E最大，為1.61，顯著大于除白云1號外的其他品種，祁門種的P/E最小，為0.95，其他品種間也存在一定差異；萌發(fā)溝長為17.38～35.26 μm，其中，寧州種的萌發(fā)溝最長，為35.26 μm，顯著長于除湄潭苔茶、龍井種和古藺牛皮茶外的其他品種，鳳慶大葉茶的萌發(fā)溝最短，為17.38 μm，其他品種間也存在一定差異；萌發(fā)溝長與極軸長的比值（L/P）為0.63～1.00，其中，鳳慶大葉茶的L/P最大，為1.00，且顯著大于其他品種，龍井43的L/P最小，為0.63，其他品種間也存在一定差異。按照王開發(fā)和王憲曾（1983）提出的最長軸分類標(biāo)準(zhǔn)，14個茶樹品種花粉的極軸長均值介于25.00～50.00 μm，屬于中等長度花粉。綜上所述，14個茶樹品種花粉粒的極軸長、赤道軸長和花粉粒大小均存在差異，呈種內(nèi)多樣性和異質(zhì)性，花粉具有豐富的遺傳多樣性。

2. 2 茶樹花粉的形狀

從圖1可看出，14個茶樹品種花粉粒的極面觀均為三裂近三角形，赤道面觀為近圓形和長橢圓形。其中，祁門種、白葉1號、紫陽種、金萱、龍井43、湘波綠、古藺牛皮茶和福鼎大白茶的赤道面為近圓形；龍井種、湄潭苔茶、鳳慶大葉茶、白云1號、寧州種和福安大白茶的赤道面為長橢圓形。按照埃爾特曼（1978）以P/E確定茶樹花粉形狀為近球體和長球體兩種類型的分類方法，祁門種、白葉1號、紫陽種、金萱、龍井43、湘波綠、古藺牛皮茶和福鼎大白茶的花粉形狀為近球體；龍井種、湄潭苔茶、鳳慶大葉茶、白云1號、寧州種和福安大白茶的花粉形狀為長球體。說明14個茶樹花粉的形狀存在明顯的種內(nèi)多樣性。

2. 3 茶樹花粉的萌發(fā)器官

從圖1可看出，茶樹品種花粉粒的萌發(fā)孔有三孔溝和擬三孔溝兩種類型，其中，湄潭苔茶、祁門種、白葉1號、紫陽種、龍井43、湘波綠、古藺牛皮茶、寧州種、福鼎大白茶和福安大白茶10個品種花粉粒的萌發(fā)孔為三孔溝類型，其余4個品種花粉粒的萌發(fā)孔為擬三孔溝類型；14個茶樹品種花粉粒的萌發(fā)孔在赤道上均呈等間距環(huán)狀分布，赤道中段較寬，兩端逐漸趨尖；內(nèi)孔形狀不規(guī)則，在赤道部位有突起。依據(jù)埃爾特曼（1978）的NPC分類系統(tǒng)進行劃分，萌發(fā)孔屬N3P4C5型（N為萌發(fā)孔的數(shù)目、P為萌發(fā)孔的位置、C為萌發(fā)孔的特征）。說明14個茶樹品種花粉的萌發(fā)器官呈種內(nèi)多樣性特點。

2. 4 茶樹花粉的外壁紋飾

從圖2可看出，茶樹花粉的外壁紋飾主要有疣狀和擬網(wǎng)狀兩種特征。其中，疣狀紋飾形似疣，是一種表面不規(guī)則的塊狀凸起，可依據(jù)楊尚尚（2013）對疣狀紋飾的描述分為光滑疣狀（湄潭苔茶和白云1號）、粗糙疣狀（湘波綠和金萱）和微小疣狀（龍井種）；擬網(wǎng)狀紋飾似網(wǎng)狀，褶皺較稀疏、略扁平，均有穿孔（福鼎大白茶、祁門種、白葉1號、紫陽種、龍井43、鳳慶大葉茶、寧州種、古藺牛皮茶和福安大白茶）。說明茶樹花粉外壁紋飾細微結(jié)構(gòu)各具特點，呈種內(nèi)多樣性和異質(zhì)性，可作為茶樹品種分類的重要依據(jù)。根據(jù)茶樹花粉外壁有無穿孔，白葉1號、紫陽種、龍井43、古藺牛皮茶、鳳慶大葉茶和寧州種6個茶樹品種為有穿孔類型，其余8個品種為無穿孔類型。

2. 5 茶樹的花粉微形態(tài)特征

由表3可知，花粉為近球體的8個茶樹品種其萌發(fā)孔多為三孔溝，赤道面觀均為近圓形，外壁紋飾多為擬網(wǎng)狀，萌發(fā)溝寬且淺，溝內(nèi)均有塊狀紋飾或顆粒狀突起；花粉為長球體的6個茶樹品種其萌發(fā)孔類型包括三孔溝和擬三孔溝兩種類型，赤道面觀為長橢圓形，外壁紋飾包含疣狀和擬網(wǎng)狀兩種類型，萌發(fā)溝內(nèi)多為明顯的塊狀紋飾和顆粒狀突起。說明不同茶樹品種花粉的微形態(tài)特征具有明顯的種內(nèi)異質(zhì)性和多樣性，也具有穩(wěn)定的遺傳特性。

3 討論

本研究結(jié)果表明，14個茶樹品種花粉的微形態(tài)特征具有明顯的種內(nèi)異質(zhì)性和多樣性，其形狀和外壁紋飾的細微結(jié)構(gòu)和萌發(fā)器官均呈種內(nèi)多樣性，說明茶樹種內(nèi)遺傳較豐富；不同茶樹品種花粉粒的極軸長、赤道軸長和花粉粒大小均存在差異，按照王開發(fā)和王憲曾（1983）提出的最長軸分類標(biāo)準(zhǔn)，14個茶樹品種花粉的長度均值介于25.00～50.00 μm，屬于中等花粉，其中，紫陽種的花粉粒最大，白云1號的花粉粒最小。

王偉銘（2009）研究認(rèn)為，具有相似形態(tài)特征的茶樹品種因其花粉較強的保守性和遺傳穩(wěn)定性，有利于茶樹品種的鑒定和分類。本研究結(jié)果與其相似，供試茶樹品種的花粉可分為近球體和長球體兩種形狀，既有共性又存在差異。共性體現(xiàn)在近球體和長球體茶樹花粉的極面觀均為近三角形，差異性體現(xiàn)在近球體的赤道面觀為近圓形，長球體的赤道面觀為長橢圓形；花粉形狀為近球體的茶樹品種包括福鼎大白茶、祁門種、白葉1號、龍井43、紫陽種、湘波綠、古藺牛皮茶和金萱，花粉形狀為長球體的茶樹品種包括福安大白茶、白云1號、鳳慶大葉茶、湄潭苔茶、龍井種和寧州種。

茶樹花粉在長期進化中形成獨特的花粉形態(tài)，帶有大量與演化相關(guān)的信息（埃爾特曼，1978），花粉外壁紋飾作為植物精細分類的重要依據(jù)之一，被形象地稱作品種的“指紋”（朱嶺仁和孫京田，1995），如本研究中湘波綠和金萱的外壁紋飾為粗糙疣狀，白云1號和湄潭苔茶為光滑疣狀，不同種質(zhì)茶樹的花粉外壁紋飾呈現(xiàn)出明顯的種內(nèi)異質(zhì)性，因此可作為茶樹品種分類的參考依據(jù)之一。14個茶樹品種的花粉形態(tài)特征具有一定的共性，如外壁具擬網(wǎng)狀紋飾和網(wǎng)脊成波紋狀等，可支持傳統(tǒng)分類中的種級分類單位（陳常頌等，2012）。

茶樹花粉具有很強的保守性和遺傳穩(wěn)定性，在品種鑒定中具有重要參考價值（束際林等，2000；蔡秀珍等，2008；高亞尹等，2011）。本研究中，茶樹品種花粉形狀和外壁紋飾的細微結(jié)構(gòu)與萌發(fā)器官均呈種內(nèi)多樣性和異質(zhì)性，表明茶樹種內(nèi)的遺傳性較豐富，可作為品種鑒別的重要依據(jù)；花粉的萌發(fā)溝寬且淺，萌發(fā)溝內(nèi)多為塊狀紋飾和顆粒狀突起，具有明顯的種內(nèi)異質(zhì)性和多樣性，也可為茶樹的系統(tǒng)發(fā)育及種質(zhì)鑒定、保存和資源利用提供理論依據(jù)。

4 結(jié)論

不同茶樹品種的花粉外壁紋飾各具特色，呈明顯的種內(nèi)多樣性和異質(zhì)性，可作為茶樹品種分類的重要依據(jù)；花粉形態(tài)特征具有一定的共性和特異性，且具有很強的保守性和遺傳穩(wěn)定性，環(huán)境因素對其形態(tài)特征影響較小，其形狀和外壁紋飾的細微結(jié)構(gòu)及萌發(fā)器官均呈種內(nèi)多樣性，可作為品種鑒別的重要依據(jù)。

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（責(zé)任編輯 思利華）