4個(gè)不同花色滇黃精品系花粉形態(tài)特征的電鏡掃描分析

董蓉嬌，黃 莉，張雅瓊，尹元萍，劉 萍，王明君，王禮中，梁 泉*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201；2.中國科學(xué)院昆明植物所，云南 昆明 650204；3.云南中醫(yī)藥大學(xué)，云南 昆明 650500；4.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650201；5.普洱南藥莊園科技有限公司，云南 江城 665900)

【研究意義】滇黃精(PolygonatumkingianumColl. et Hemsl)又稱節(jié)節(jié)高、仙人飯，是百合科 (LiliaceaeL.)多年生草本植物，在2015版《中國藥典》中與黃精(P.sibiricum)和多花黃精(P.cyrtonema)一起作為中藥黃精的基源品種[1]，其藥理作用極為廣泛，在腫瘤、糖尿病、心腦血管疾病、艾滋病等方面具有良好的防治效果。黃精屬(PolygonatumMill.)約有60種，中國有39種，其中20種為特有種[2-3]。滇黃精主產(chǎn)于中國的云南、四川、貴州、廣西等省，越南、緬甸也有分布[2]。云南省是滇黃精植物的重要分布區(qū)，早在明初蘭茂撰寫《滇南本草》中即有記載。滇西地區(qū)的大理、麗江、迪慶、怒江等地產(chǎn)量較大，其野生資源十分豐富[4]，是云南省重點(diǎn)保護(hù)和發(fā)展的特色稀有中藥材品種之一，具有顯著的資源優(yōu)勢和開發(fā)潛力。【前人研究進(jìn)展】黃精屬植物的分類較為復(fù)雜。1754年Miller建立了黃精屬；1875年Baker[5]根據(jù)葉序?qū)⑵浞譃榛ド~組(sectAlternifolia)、對(duì)生葉組(sectOppositifolia)和輪生葉組(sectVerticillata)等3個(gè)組；1978年湯彥承將中國黃精屬植物分為8個(gè)系，其中滇黃精以單獨(dú)一個(gè)種歸屬于一個(gè)系，即滇黃精系(Ser. Kingiana Y. C. Tang, ser. nov)[6]；1993年Tamura[7]則認(rèn)為擬分為sectPolygonatum和 sectVerticillata2個(gè)組。滇黃精是1890年由Coll 和Hemsl定名的新種。滇黃精種內(nèi)形態(tài)變異非常大，以花色為甚。滇黃精首載于《植物名實(shí)圖考》[8]：“花生葉際，色青白，老則赫黃”；《中國植物志》記載云南大理、祿豐一帶 “花被白色”與四川、湖北西部另一類型“花為淡黃色或綠白色”類似；而《中國植物志》記載滇黃精主要類型花被粉紅色、漿果為紅色。鄧小燕等[9]曾對(duì)滇黃精等黃精屬13種植物進(jìn)行了光學(xué)顯微鏡的掃描電鏡的觀察比較。楊臘月等[10]曾分離和鑒定了滇黃精炭疽病致病菌膠孢炭疽菌，李彥瑩等[10]優(yōu)化了酶水解法的滇黃精淀粉提取工藝?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】作為植物分類的重要依據(jù)——花粉形態(tài)特征，在滇黃精上的研究少見報(bào)道。滇黃精種內(nèi)不同品系之間花粉形態(tài)特征的掃描電鏡比較分析的研究也未見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】對(duì)云南境內(nèi)常見的4個(gè)不同花色的滇黃精品系的花粉進(jìn)行掃描電鏡觀察和比較分析，旨在為滇黃精的分類及系統(tǒng)演化研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為滇黃精的4個(gè)不同花色類型，分別為P1-滇黃精(花黃綠色，云南墨江，海拔2020 m)、P2-滇黃精(花紫紅帶黃色條紋，云南鳳慶，海拔1870 m)、P3-滇黃精(花粉紅色，云南江城，海拔1460 m)、P4-滇黃精(花黃綠夾紫色條紋，云南香格里拉，海拔2340 m)，詳見圖1。

材料取自本課題組黃精屬植物資源圃。植物鑒定由梁泉和黃莉完成。

1.2 方法

選擇生長4年的滇黃精品系，測量株高、葉片和花朵等器官的相關(guān)性狀，隨機(jī)取樣10株計(jì)算平均值。

供試材料花粉成熟后采集新鮮花朵，采用常溫硅膠干燥法對(duì)花朵進(jìn)行干燥，將新鮮花朵裝入硫酸紙袋，然后放入有變色硅膠的密封盒內(nèi)干燥保存24～72 h。

每種類型取樣20朵，取其平均值。

1.3 電子掃描顯微鏡觀察

將經(jīng)過硅膠干燥處理的花粉分散撒到粘有雙面膠的樣臺(tái)上，將粘有花粉的載物銅臺(tái)放入SBC-2離子濺射儀中噴鍍鉑金，置于SS-570 型掃描電子顯微鏡下，在7 kV加速電壓下對(duì)花粉的形狀、外壁紋飾等進(jìn)行觀測拍照，測量單粒花粉的極軸長(P)和赤道軸長(E) 。

1.4 形態(tài)描述

花粉形態(tài)描述的方法及專業(yè)術(shù)語參照王伏雄等[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物學(xué)形態(tài)特征比較

4個(gè)花色的滇黃精品系植物學(xué)特征見表1。

P1收集于云南墨江縣田壩鎮(zhèn)，株高平均34.45 cm，莖稈綠色或綠色帶紫條紋，節(jié)數(shù)19.26個(gè)；葉長128.63 mm，葉寬15.04 mm，葉緣為綠色；花被初時(shí)為灰綠色，后邊轉(zhuǎn)為黃綠色，長18.11 mm，直徑3.62 mm，總花梗18.92 mm，花梗長9.87 mm，花絲長4.32 mm，花藥長5.34；蒴果長21.16 mm，直徑10.65 mm，種子千粒重33.38 g；根狀莖為連珠狀，直徑30.24 mm，橫切面為乳白色。

P2收集于云南鳳慶縣營盤鎮(zhèn)，株高平均35.68 cm，莖稈綠色或紫紅色，節(jié)數(shù)24.32個(gè)；葉長122.36 mm，葉寬14.77 mm，葉緣為綠色；花被紫紅帶黃色條紋，長17.87 mm，直徑3.58 mm，總花梗18.76 mm，花梗長9.10 mm，花絲長4.61 mm，花藥長5.43 mm；蒴果長20.83 mm，直徑10.87 mm，種子千粒重34.62 g；根狀莖為連珠狀，直徑34.68 mm，橫切面為乳白色。

P3收集于云南江城縣和平鄉(xiāng)，株高平均30.60 cm，莖稈綠色或紫紅色，節(jié)數(shù)22.65個(gè)；葉長115.54 mm，葉寬16.57 mm，葉緣為綠色；花被粉紅，長17.92 mm，直徑3.60 mm，總花梗19.47mm，花梗長9.44 mm，花絲長4.16 mm，花藥長5.22 mm；蒴果長21.45 mm，直徑10.43 mm，種子千粒重33.78 g；根狀莖為連珠狀，直徑32.45 mm，橫切面為乳白色。

P4收集于云南香格里拉市建塘鎮(zhèn)，株高平均16.73 cm，莖稈綠色帶紫條紋，節(jié)數(shù)16.22個(gè)；葉長64.52 mm，葉寬7.86 mm，葉緣為紫紅色；花被黃綠帶紫條紋，長12.88 mm，直徑2.54 mm，總花梗長13.88 mm，花梗長7.08 mm，花絲長3.14 mm，花藥長4.76 mm；蒴果長17.67 mm，直徑9.26 mm，種子千粒重27.12 g；根狀莖為圓柱狀，直徑14.65 mm，橫切面為黃色。

由表1可見，P1、P2和P3這3個(gè)品系之間除了花色的差異，其它如株高、節(jié)數(shù)、葉長等多數(shù)植物學(xué)特征性狀沒有顯著差異。與前三者相比，P4除了花色的差異，還存在植株矮、葉片窄小、花被短小以及根莖圓柱狀、其橫切面黃色等方面的明顯差異。

表1 4個(gè)不同花色滇黃精品系植物學(xué)形態(tài)特征比較Table 1 Comparison of botanical morphological characteristics among the four flower color types of P. kingianum

圖2 150倍(左)和1300倍(右)電鏡下滇黃精的花粉形態(tài)Fig.2 The morphological characteristics of pollen of P. kingianum, respectively at 150 times (left) and 1300 times (right) electron microscopy

2.2 滇黃精的花粉形態(tài)比較

滇黃精花粉電鏡掃描見圖2。滇黃精屬植物的花粉粒大，外形如舟，均為長球形，兩端圓鈍，極面觀為橢圓形或紡錘形；具遠(yuǎn)極單溝，溝長，溝較深，溝緣整齊，溝膜較清晰，無萌發(fā)孔；外壁很薄，兩層，厚度相等、或外層略厚或內(nèi)層略厚，兩層之間有的具柱狀結(jié)構(gòu)，外壁表面具細(xì)網(wǎng)狀雕紋。4個(gè)不同花色類型滇黃精品系P1、P2、P3和P4的花粉外觀形態(tài)無明顯差異。

4個(gè)不同花色類型滇黃精品系的花粉，其在大小及形態(tài)結(jié)構(gòu)上差異不大(表2)?；ǚ鄣拇笮￠L為68～70 μm，極軸59～72 μm，赤道軸23～31 μm；極軸(μm)×赤道軸(μm)分別為65 μm×25 μm、70 μm×28 μm、64 μm×26 μm、66 μm×26 μm；P/E為2.5～2.6。

滇黃精4個(gè)不同花色類型的花粉在外壁紋飾上略有差異，如圖3所示。其中，P1和P4的花粉外壁紋飾相似，為疣狀細(xì)孔紋飾：外壁由規(guī)則或不規(guī)則的塊狀突起組成，孔小，表面具少的細(xì)穿孔，大部分的孔未穿。P2的花粉外壁紋飾為網(wǎng)狀疣狀紋飾：外壁由規(guī)則的網(wǎng)狀突起組成，表面的孔近圓形或不規(guī)則多邊形，穿孔的孔大，未穿孔的孔小。P3的花粉外壁紋飾為孔狀紋飾：外壁由不明顯的塊狀突起組成，表面略平滑，穿孔的孔大，未穿孔的孔小，穿孔與未穿孔的數(shù)量相差不大。

通過對(duì)4個(gè)不同花色類型滇黃精的花粉電鏡顯微形態(tài)比較可知，其在大小及形態(tài)結(jié)構(gòu)上差異不大，從花粉形態(tài)上難以區(qū)別種以下的花色類型。通過放大6000倍的花粉外壁紋飾比較可知，4個(gè)不同花色類型的滇黃精在花粉外壁紋飾上略有差異，但也難作定性和定量的比較。

3 討 論

滇黃精是傳統(tǒng)補(bǔ)益類中藥，具有增強(qiáng)免疫力、調(diào)節(jié)機(jī)體平衡、延緩衰老和治療糖尿病、動(dòng)物粥樣硬化、腫瘤等作用，集藥用、食用、觀賞和保健于一身，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。與黃精屬其它植物相比，滇黃精根莖粗大、色白、質(zhì)地細(xì)膩，品質(zhì)優(yōu)良，云南擁有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢。隨著市場需求不斷擴(kuò)大，近幾年來云南人工規(guī)模種植滇黃精興起，但市面上同屬植物的混種、混用狀況較為嚴(yán)重。加大滇黃精的研究力度，特別是在良種篩選、種苗標(biāo)準(zhǔn)化繁殖和規(guī)范化種植等方面，為促進(jìn)滇黃精產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。

滇黃精種內(nèi)形態(tài)變異大。中國黃精屬植物31種分為8個(gè)系，滇黃精以單獨(dú)一個(gè)種歸屬于滇黃精系[3]。由于滇黃精家種歷史較短，對(duì)其植物學(xué)特征和生物學(xué)特性缺乏長期、深入和系統(tǒng)研究，以及不同產(chǎn)地滇黃精的地域性差異，因而造成了對(duì)同一個(gè)物種的形態(tài)學(xué)、物候期等基本生物學(xué)特性的描述可能不一致?！吨袊参镏尽分杏涊d滇黃精主要類型為花被粉紅色。從云南各地收集的資源來看，有紫紅、粉紅、黃綠、灰白或者花筒中紅、黃、綠混色等。

表2 4個(gè)不同花色滇黃精品系的花粉形態(tài)特征比較Table 2 Comparison of pollen characteristics among the four flower color types in P. kingianum

圖3 6000倍電鏡下4個(gè)花色滇黃精的花粉外壁紋飾比較Fig.3 Comparison of pollen characteristics for sculpture of extine among four flower color types in P. kingianum under 6000 times electron microscopy

花器是植物分類的依據(jù)。鄧小燕等[9]研究發(fā)現(xiàn)滇黃精、多花黃精等13種黃精屬植物花粉粒形態(tài)種間差異不大，但在外壁紋飾上有差異，并將其分為兩組：第一組為單紋飾，如輪葉黃精，第二組為復(fù)合紋飾，包括滇黃精系、點(diǎn)花系和輪葉系。饒廣遠(yuǎn)等[13]對(duì)黃精5屬40種的研究也類似。從研究4個(gè)不同花色的滇黃精品系上看，其植株習(xí)性、花顏色、根莖構(gòu)造等的區(qū)別較為明顯，花粉形態(tài)較為一致，無本質(zhì)差異，僅在外壁紋飾上略有不同。

4 結(jié) 論

4個(gè)滇黃精品系盡管在花顏色、植株習(xí)性、根莖形態(tài)等方面有較明顯的差別，但花粉形態(tài)較為一致，無本質(zhì)差異。在花粉外壁紋飾放大6000倍后雖然略有差異，但是仍然難以進(jìn)行定性和定量的比較。

致 謝：感謝中國科學(xué)院昆明植物研究所在滇黃精花粉電鏡掃描上提供的幫助。