泡核桃主栽品種花粉形態(tài)研究

楊 鵬，馮 倩，徐 亮，張 雨，陸 斌

(1 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院，昆明，650201；2 云南省林業(yè)和草原科學(xué)院，昆明，650201)

泡核桃(JuglanssigillataDode)又名深紋核桃、云南核桃，是胡桃科(Juglandceae)胡桃屬(Juglans)植物，屬我國(guó)特有種[1]，是經(jīng)濟(jì)林的重要組成部分。泡核桃源于我國(guó)西南地區(qū)，生長(zhǎng)在海拔1 300～3 300 m山坡或山谷林中，種植歷史已有幾千年，嫁接歷史至少在600年以上。泡核桃品質(zhì)優(yōu)良，營(yíng)養(yǎng)豐富，適宜我國(guó)西南地區(qū)的自然生態(tài)條件，在云南、貴州、四川和西藏等地?fù)碛胸S富的種質(zhì)資源，在長(zhǎng)期的栽培過(guò)程中，選育出“娘青”“龍佳”“三臺(tái)”“寧香”“姚新”“紫桂”和“大滑皮”等主栽品種[2]。

絕大多數(shù)開(kāi)花植物會(huì)產(chǎn)生大量的花粉，而且花粉粒都是分開(kāi)的，花粉作為植物遺傳信息的攜帶者，因生存時(shí)期的傳粉方式、生存環(huán)境、生活型等因素而使不同類型的植物花粉會(huì)形成一些獨(dú)特而穩(wěn)定的形態(tài)特征，而同一類群的植物花粉形態(tài)往往具有一定的相似性，在植物漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，能夠較好地保存下來(lái)[3-4]。因此，明晰泡核桃花粉的形態(tài)差異性，可了解泡核桃以往生活環(huán)境、氣候，為今后泡核桃的系統(tǒng)進(jìn)化、分門別類及親緣關(guān)系研究奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

于2021年4月在云南省楚雄彝族自治州大姚縣內(nèi)采集“龍佳”“三臺(tái)”“寧香”“姚新”和“紫桂”5個(gè)泡核桃品種的雄花序(膨大末期、成熟未散粉)，于大理白族自治州漾濞彝族自治縣和永平縣采集“娘青”和“大滑皮”雄花序，帶回實(shí)驗(yàn)室立即進(jìn)行散粉。

1.2 自然干燥法

將采集的“娘青”“龍佳”“三臺(tái)”“寧香”“姚新”“紫桂”“大滑皮”雄花序沖洗3次，分開(kāi)平鋪在硫酸紙上自然陰干，避免品種間花粉混雜，待花藥散粉，用100目篩網(wǎng)篩將其花粉篩選出來(lái)，然后將花粉保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 電鏡觀察

取7個(gè)品種適量的花粉，直接將花粉撒在粘有雙面膠的樣品托上，真空噴鍍，置于ZEISS Sigma 300型掃描電子顯微鏡下觀察，選取較為典型的花粉粒，在1 300倍下觀察花粉的形狀，在9 000倍下觀察花粉萌發(fā)孔、外壁紋飾特點(diǎn)并拍照。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

將照片存入電腦后，結(jié)合電鏡顯微標(biāo)尺，用Imagej圖像分析軟件分別測(cè)量花粉的極軸長(zhǎng)、赤道軸長(zhǎng)、萌發(fā)孔長(zhǎng)和寬，計(jì)算出極軸長(zhǎng)(P)/赤道軸長(zhǎng)(E)及萌發(fā)孔的長(zhǎng)/寬的比值，根據(jù)劉寧[5]等人對(duì)花粉形狀類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)7個(gè)泡核桃品種花粉粒的形狀進(jìn)行分類，數(shù)值用SPSS 19軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果分析

如圖1、圖2和表1可知，在掃描電鏡下可清楚地觀察泡核桃花粉的形態(tài)，不同泡核桃品種的形態(tài)特征存在差異。不同泡核桃品種花粉的極軸長(zhǎng)為39.21～50.90 μm，其中“大滑皮”花粉極軸較長(zhǎng)，“娘青”“龍佳”“姚新”和“紫桂”花粉極軸較短，與“大滑皮”存在極顯著差異；不同泡核桃品種花粉的赤道軸長(zhǎng)為35.97～45.33 μm，其中“寧香”和“大滑皮”花粉赤道軸較長(zhǎng)，“姚新”花粉赤道軸較短，與“寧香”和“大滑皮”存在極顯著差異。

注：1、2、3分別為“娘青”花粉的形狀、萌發(fā)孔及紋飾；4、5、6分別為“龍佳”花粉的形狀、萌發(fā)孔及紋飾；7、8、9分別為“三臺(tái)”花粉的形狀、萌發(fā)孔及紋飾；10、11、12分別為“寧香”花粉的形狀、萌發(fā)孔及紋飾。

注：1、2、3分別為“姚新”花粉的形狀、萌發(fā)孔及紋飾；4、5、6分別為“紫桂”花粉的形狀、萌發(fā)孔及紋飾；7、8、9分別為“大滑皮”花粉的形狀、萌發(fā)孔及紋飾。

表1 7種泡核桃花粉的主要形態(tài)特征

根據(jù)中國(guó)植物花粉形態(tài)中定義，萌發(fā)孔的長(zhǎng)軸為短軸的2倍以內(nèi)，稱為孔，本試驗(yàn)中，7種泡核桃花粉均屬球面分布散孔。不同泡核桃品種花粉的萌發(fā)孔長(zhǎng)軸為2.57～4.92 μm，其中“娘青”和“大滑皮”花粉萌發(fā)孔長(zhǎng)軸較長(zhǎng)，“姚新”和“紫桂”花粉萌發(fā)孔長(zhǎng)軸較短，與“娘青”和“大滑皮”存在極顯著差異；不同泡核桃品種花粉萌發(fā)孔短軸為1.94～4.57 μm，其中“娘青”“龍佳”和“大滑皮”花粉短軸較長(zhǎng)，“姚新”和“紫桂”花粉的萌發(fā)孔短軸較短，與“娘青”“龍佳”和“大滑皮”存在極顯著差異(見(jiàn)表2)。

表2 7種泡核桃花粉萌發(fā)孔的主要形態(tài)特征的多重比較

7種泡核桃品種花粉外壁均具有雕紋分子，根據(jù)《中國(guó)植物花粉形態(tài)》劃分標(biāo)準(zhǔn)為顆粒狀雕紋，顆粒狀雕紋分布均勻，且較為密集，但不同品種間萌發(fā)孔的分布存在差異，外壁在孔處的變化很復(fù)雜，且顆粒狀雕紋密度存在顯著差異(見(jiàn)表3)。各種花粉具體數(shù)據(jù)和外形描述如下。

表3 7種泡核桃花粉紋飾的多重比較

“娘青”極軸長(zhǎng)42.70 μm(40.06～45.04 μm)，變異系數(shù)為4.24%；赤道軸長(zhǎng)39.59 μm(38.00～40.76 μm)，變異系數(shù)為2.99%；P/E值為1.08，屬近球形。萌發(fā)孔的長(zhǎng)軸為4.5 μm(3.91～4.92 μm)，短軸為4.04 μm(3.42～4.57 μm)，長(zhǎng)/短值為1.12，屬近圓形，表面紋飾為顆粒狀雕紋，顆粒狀雕紋分布均勻，密度為1.57個(gè)/μm2。

“龍佳”極軸長(zhǎng)42.92 μm(40.81～45.62 μm)，變異系數(shù)為4.38%；赤道軸長(zhǎng)39.40 μm(38.22～40.91 μm)，變異系數(shù)為2.79%；P/E值為1.09，屬近球形。萌發(fā)孔的長(zhǎng)軸為4.17 μm(3.89～4.37 μm)，短軸為3.67 μm(3.53～3.83 μm)，長(zhǎng)/短值為1.14，屬近圓形，表面紋飾為顆粒狀雕紋，顆粒狀雕紋分布均勻，密度為1.79個(gè)/μm2。

“三臺(tái)”極軸長(zhǎng)43.99 μm(42.23～44.77 μm)，變異系數(shù)為2.13%；赤道軸長(zhǎng)39.64 μm(38.25～40.95 μm)，變異系數(shù)為2.66%；P/E值為1.11，屬近球形。萌發(fā)孔的長(zhǎng)軸為3.55 μm(3.34～3.98 μm)，短軸為3.03 μm(2.66～3.42 μm)，長(zhǎng)/短值為1.18，屬橢圓形，表面紋飾為顆粒狀雕紋，顆粒狀雕紋分布均勻，密度為1.61個(gè)/μm2。

“寧香”極軸長(zhǎng)44.59 μm(43.43～46.86 μm)，變異系數(shù)為2.71%；赤道軸長(zhǎng)41.12 μm(39.50～41.92 μm)，變異系數(shù)為2.11%；P/E值為1.08，屬近球形。萌發(fā)孔的長(zhǎng)軸為3.41 μm(2.79～4.45 μm)，短軸為2.93 μm(2.63～3.44 μm)，長(zhǎng)/短值為1.16，屬橢圓形，表面紋飾為顆粒狀雕紋，顆粒狀雕紋分布均勻，密度為1.72個(gè)/μm2。

“姚新”極軸長(zhǎng)41.42 μm(39.21～44.79 μm)，變異系數(shù)為5.87%；赤道軸長(zhǎng)37.88 μm(35.97～39.45 μm)，變異系數(shù)為3.81%；P/E值為1.09，屬近球形。萌發(fā)孔的長(zhǎng)軸為2.83 μm(2.57～3.09 μm)，短軸為2.24 μm(1.94～2.43 μm)，長(zhǎng)/短值為1.27，屬橢圓形，表面紋飾為顆粒狀雕紋，顆粒狀雕紋分布均勻，密度為1.77個(gè)/μm2。

“紫桂”極軸長(zhǎng)42.45 μm(39.82～46.48 μm)，變異系數(shù)為5.30%；赤道軸長(zhǎng)38.70 μm(36.28～41.56 μm)，變異系數(shù)為4.86%；P/E值為1.10，屬近球形。萌發(fā)孔的長(zhǎng)軸為3.17 μm(2.92～3.52 μm)，短軸為2.60 μm(2.44～2.69 μm)，長(zhǎng)/短比值為1.22，屬橢圓形，表面紋飾為顆粒狀雕紋，顆粒狀雕紋分布均勻，密度為1.82個(gè)/μm2。

“大滑皮”極軸長(zhǎng)42.45 μm(39.82～46.48 μm)，變異系數(shù)為5.30%；赤道軸長(zhǎng)38.70 μm(36.28～41.56 μm)，變異系數(shù)為4.86%；P/E值為1.10，屬近球形。萌發(fā)孔的長(zhǎng)軸為4.27 μm(4.05～4.51 μm)，短軸為3.60 μm(3.27～3.88 μm)，長(zhǎng)/短值為1.19，屬橢圓形，表面紋飾為顆粒狀雕紋，顆粒狀雕紋分布均勻，密度為1.82個(gè)/μm2。

3 討論

前人研究表明，在花粉演化過(guò)程中，隨時(shí)間推移，花粉體積從大向小演化[6-7]，花粉形態(tài)以三溝粉→三孔粉→三溝孔粉→多孔粉轉(zhuǎn)變[8-10]，花粉表面紋飾的演化趨勢(shì)為表面光滑→表面具小穴、小溝狀雕紋→粗糙并具疣狀紋飾→表面顆粒狀→表面網(wǎng)狀的分類原則[11-12]。觀測(cè)的7個(gè)泡核桃品種均具有萌發(fā)孔，屬球面分布的散孔，孔的周邊花粉外壁部分凸起較明顯，花粉外壁紋飾顆粒狀雕紋，這與同屬新疆栽培的普通核桃(Juglansregia)花粉形態(tài)相似[13]，而核桃科山核桃屬植物的花粉具有3個(gè)萌發(fā)孔，且均勻地分布在赤道面上，赤道面觀呈現(xiàn)出橢圓形，極面觀因品種不同呈現(xiàn)近圓形或三角形，美國(guó)薄殼山核桃花粉表面均呈瘤狀紋飾[14]，浙江山核桃花粉表面呈顆粒狀紋飾[15]。以此推斷，泡核桃與新疆核桃演化程度較高，而山核桃演化程度較低，且因品種不同存在演化差異。

本試驗(yàn)中“三臺(tái)”和“寧香”花粉形態(tài)特性之間存在差異但不顯著，兩者與“紫桂”存在顯著差異，且不同類群間的花粉形態(tài)特性存在極顯著差異，這與徐令文[16]等的研究分析結(jié)果相符合。表明植物花粉具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和遺傳保守性，通過(guò)花粉大小和形態(tài)上存在的特征，可以作為鑒定種和品種的重要依據(jù)。