14種酢漿草屬植物花粉形態(tài)及其親緣關(guān)系分析

摘"要： "利用掃描電鏡對(duì)14種酢漿草屬植物花粉形態(tài)及表面紋飾進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)其花粉形態(tài)進(jìn)行聚類分析，并基于孢粉學(xué)聚類結(jié)果，探討其種間親緣關(guān)系。結(jié)果表明：（1）所觀測(cè)的14種植物花粉粒為近球形或扁球形，極面觀均為三裂圓形，多數(shù)為3溝花粉粒，稀2溝（星星酢漿草）和4溝（黃花酢漿草）；其中，96.3%花粉粒為中等大小，3.7%為小花粉粒；不同花柱類型都表現(xiàn)為長雄蕊花粉比短雄蕊花粉大；外壁紋飾可分為復(fù)網(wǎng)狀和網(wǎng)狀兩類。（2）首次發(fā)現(xiàn)3種存在異?；ǚ哿?，分別為桃之輝酢漿草、一片心酢漿草及黃花酢漿草，花粉的異常表現(xiàn)為萌發(fā)溝數(shù)目和排列異常，其外壁紋飾結(jié)構(gòu)與正?；ǚ哿Ｎ从忻黠@不同。（3）根據(jù)外壁紋飾可將14種劃分為2大類。一類為復(fù)網(wǎng)狀花粉，僅構(gòu)巢酢漿草和果香酢漿草為該類紋飾，二者親緣關(guān)系較近。另一類為網(wǎng)狀花粉，對(duì)12種具網(wǎng)狀花粉酢漿草進(jìn)行聚類分析可劃分為4個(gè)類型，其中桃之輝酢漿草、雙色冰淇淋酢漿草、藤雙色冰淇淋酢漿草親緣關(guān)系較近；扁平酢漿草、黃花酢漿草、納馬夸納酢漿草及兔耳酢漿草親緣關(guān)系較近；大花酢漿草、星星酢漿草、乳白蝴蝶葉酢漿草親緣關(guān)系較近；吉氏酢漿草和一片心酢漿草與其他酢漿草親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。該研究結(jié)果表明，花粉形態(tài)相近的物種在植株形態(tài)上有一定的相似性，花粉形態(tài)特征可作為種間親緣關(guān)系研究和分類劃分依據(jù)，進(jìn)一步為酢漿草屬植物雜交育種親本選擇提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 酢漿草屬， 花粉形態(tài)， 異型花柱， 異常花粉， 親緣關(guān)系

中圖分類號(hào)： "Q944.42

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： "A

文章編號(hào)： "1000-3142（2024）04-0682-17

Pollen morphology and phylogenetic relationship

of 14 Oxalis species

CHEN Shengyu， TANG Xiaoyun， XIAO Yun， HAN Ru， ZHAI Junwen， WU Shasha*

（ College of Landscape Architecture and Art， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China ）

Abstract： "Most Oxalis are highly ornamentally valuable， but their taxonomy is difficult， which greatly limits the landscape application of this genus. The pollen morphology and exine ornamentation of 14 species of the Oxalis were observed using scanning electron microscopy， and their pollen morphology was clustered and analyzed to explore their interspecific relationship based on the results of palynological clustering. The results were as follows： （1） The pollens of the 14 species observed were subspheroidal or oblatesphere， and in polar view they were all 3-colpate， of which 96.3% were medium-sized and 3.7% were small， with different style types showing the largest grains were produced in stamens with long filaments and the smallest ones in stamens with short filaments; most pollen grains were 3-colpate， sparsely 2-colpate and 4-colpate， O. stellata and O. pes-caprae， respectively; exine ornamentation could be divided into two categories： supra-areolate and reticulate. （2） For the first time， three species with aberrant pollen grains were observed， namely O. glabra， O. simplex and O. pes-caprae. The aberrant pollens "exhibited as abnormal number and arrangement of the colpi， but normal exine structure. There were 2-zonocolpate grains in O. glabra， spiralaperturate grains in O. simplex， and 4-zonocolpate grains and spiralaperturate grains in O. pes-caprae. （3） The 14 species could be divided into two categories according to the exine ornamentation， one included O. massonorum and O. nidulans with supra-areolate pollen. The other category included 12 species with reticulate pollen. Species in the latter category could be further divided into four types： O. glabra， O. versicolor， and O. tenuifolia were more closely related; O. compressa， O. pes-caprae， O. namaquana， and O. fabaefolia were more closely related; O. bowiei， O. stellata， and O. perdicaria were more closely related; O. zeekoevleyensis and O. simplex were relatively distantly related to other Oxalis. The results of this study show that species with similar pollen morphology have certain similarity in plant morphology， and the pollen morphology characteristics can be used as the basis for the study of phylogenetic relationship and taxonomic classification， which can further provide a theoretical basis for the "selection of parents in Oxalis cross-breeding.

Key words： Oxalis， pollen morphology， heterostyly， aberrant pollen， phylogenetic relationship

酢漿草屬（Oxalis）隸屬于酢漿草科（Oxalidaceae），約800種，主要分布于南美洲、中美洲溫帶和熱帶地區(qū)及非洲南部（Oberlander et al.， 2004）。Flora of China記載中國有酢漿草屬植物8種，其中6個(gè)原生種和2個(gè)引進(jìn)種（Editorial Board of Flora of China， 2008），而后又發(fā)現(xiàn)了3新種，即珠芽酢漿草（O. bulbillifera）（沈顯生和孫灝，2003）、武陵酢漿草（O. wulingensis）（Deng et al.， 2013）和石碑山酢漿草（O. shibeishanensis）（Tian et al.， 2020）。該屬植物為異型花柱植物，主要包括二型和三型花柱類型，并且一般認(rèn)為二型花柱由三型花柱演化而來（Weller， 1992； Marco amp; Arroyo， 1998； Endree， 2010）。該屬植物還包含不同生活型，從草本到灌木，幾乎能適應(yīng)所有環(huán)境且栽培繁殖容易，花色豐富，具有較高的園林應(yīng)用價(jià)值（Oberlander et al.， 2004; Lopez et al.， 2013; János， 2017）。但是，由于高度的形態(tài)變異和表型可塑性，加上缺少系譜方面背景資料，分類鑒定困難，各組之間關(guān)系不清楚（Vaio et al.， 2013； 董鈉等，2020），因而大大限制了該屬植物的開發(fā)應(yīng)用。

花粉具有極強(qiáng)的遺傳保守性，受環(huán)境影響很小，因此花粉形態(tài)在一定程度上能夠反映植物演化和親緣關(guān)系，是鑒定植物物種的重要依據(jù)（彭煥文等，2018； 李洪池等，2021）。Dreyer（1996）對(duì)南非原生酢漿草屬物種進(jìn)行了詳細(xì)的孢粉學(xué)研究，確定了4大類型和19個(gè)亞型，發(fā)現(xiàn)孢粉學(xué)分類與形態(tài)學(xué)分類不完全一致，建議修訂酢漿草屬植物分類。Abun（2003）對(duì)部分美國酢漿草屬植物進(jìn)行孢粉學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)兩種花粉類型即網(wǎng)狀紋飾和疣狀紋飾且認(rèn)為網(wǎng)狀花粉為該屬最原始類型。Rosenfeldt和Galati（2007）根據(jù)溝膜結(jié)構(gòu)把阿根廷布宜諾斯艾利斯省 ［Buenos Aires province（Argentina）］9種和2變種的花粉分成4種類型，認(rèn)為酢漿草屬種間形態(tài)相似性也反映在花粉形態(tài)上。Lopez和Rosenfeldt（2015，2016）對(duì)Palmatifoliae組中5種植物的花粉形態(tài)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)花粉粒同質(zhì)性可加強(qiáng)該組單系起源假設(shè)，而烏氏體（花藥內(nèi)絨氈層內(nèi)表面上的一種僅數(shù)微米大小的顆粒物）類型變化可能有助于種間分化，次年對(duì)南美洲Alpinae組13種酢漿草屬植物烏氏體特征和花粉形態(tài)研究提出了6個(gè)組別。國內(nèi)對(duì)酢漿草屬花粉形態(tài)研究相對(duì)較晚且有限，僅對(duì)幾個(gè)種進(jìn)行了花粉形態(tài)觀察（楊德奎和關(guān)曉霞，2004； 陳明林等；2007）。前人對(duì)酢漿草屬植物孢粉學(xué)研究主要針對(duì)少數(shù)分類群或某一特定地區(qū)，并且未見利用孢粉學(xué)對(duì)酢漿草屬植物進(jìn)行親緣關(guān)系研究。

因此，本研究借助掃描電鏡對(duì)福建農(nóng)林大學(xué)酢漿草屬植物種質(zhì)資源庫14個(gè)物種進(jìn)行詳細(xì)花粉形態(tài)觀察并進(jìn)行聚類分析，并對(duì)該屬同種不同花柱類型進(jìn)行花粉形態(tài)觀察，擬探究以下問題：（1）在酢漿草屬植物中具不同花柱類型的種在花粉形態(tài)上有何異同；（2）14種酢漿草屬植物其花粉形態(tài)進(jìn)化趨勢(shì)及親緣關(guān)系分析。

1"材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試材料為引種的14種酢漿草屬植物（表1，圖1），采自福建農(nóng)林大學(xué)酢漿草屬植物種質(zhì)資源庫。憑證標(biāo)本保存于福建農(nóng)林大學(xué)風(fēng)景園林與藝術(shù)學(xué)院標(biāo)本室。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在酢漿草屬植物盛花期，分別取同朵花中長雄蕊、短雄蕊（圖2）于5%戍二醛溶液中固定4 h，磷酸緩沖液清洗3遍，每遍間隔10～15 min，1%鋨酸固定4 h，蒸餾水清洗3遍，每遍間隔10～15 min，乙醇逐級(jí)脫水（50%、70%、80%、90%、100%），每遍間隔10～15 min，其中100%置換3次，環(huán)氧丙烷置換2遍，臨界點(diǎn)干燥 ［日立（HITACHI）HCP-2］，上臺(tái)噴金（EIKO IB-5），并在JSM-6380LV型掃描電鏡下觀察、拍照記錄。

1.3 花粉形態(tài)描述

分別對(duì)具有代表性的視野2 000×觀察花粉赤道面和極面，2 000×～4 000×觀察花粉萌發(fā)溝，10 000×觀察花粉表面紋飾進(jìn)行拍照。在照片上隨機(jī)抽取20?；ǚ?，用Image J軟件測(cè)量極軸（polar axis，P）、赤道軸長（equatorial axis，E）、網(wǎng)眼長、網(wǎng)眼寬、網(wǎng)眼直徑、網(wǎng)脊寬，測(cè)量相關(guān)指標(biāo)后，用SPSS 23.0軟件對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析及顯著性分析，得到孢粉學(xué)聚類結(jié)果。

花粉形狀： 1.14＜P/E＜2為長球形；0.88＜P/E＜1.14為近球形；0.50＜P/E＜0.88為扁球形（王伏雄等，1995）。

花粉大?。?以最長軸的長度來表示。10～25 μm為小花粉粒；25～50 μm為中等大小花粉粒；50～100 μm為大花粉粒（埃爾特曼，1978）。

網(wǎng)眼類型： 以網(wǎng)眼直徑來表示。網(wǎng)眼直徑＜1 μm為微細(xì)網(wǎng)狀（micro-reticulata）；1≤網(wǎng)眼直徑＜1.5 μm為細(xì)網(wǎng)狀（finely reticulate）；1.5≤網(wǎng)眼直徑lt;2.5 μm為網(wǎng)狀（reticulate）（Lopez et al.， 2016）。

網(wǎng)眼大?。?網(wǎng)眼長 × 網(wǎng)眼寬。

花粉外壁紋飾： 根據(jù)Dreyer（1996）確定的花粉類型來表示。分為皺波網(wǎng)狀花粉（rugulate-reticulate pollen）、微皺具刺花粉（micro-rugulate-spinose pollen）、網(wǎng)狀花粉（reticulate pollen）、復(fù)網(wǎng)狀花粉（supra-areolate pollen）。

異?；ǚ勖枋觯?根據(jù)Dreyer和van Wyk（1998）對(duì)酢漿草屬植物異?；ǚ鄣姆诸悂肀硎?。分為2-環(huán)溝花粉粒、螺旋萌發(fā)孔花粉粒、4-環(huán)溝花粉粒。

2"結(jié)果與分析

2.1 花粉形態(tài)特征

2.1.1 萌發(fā)溝"本研究中14種酢漿草屬植物花粉主要為3溝花粉粒，稀2溝和4溝，其中在星星酢漿草（O. stellata）中發(fā)現(xiàn)2溝花粉粒（圖3：A），在黃花酢漿草中發(fā)現(xiàn)4溝花粉粒（圖3：B），花粉溝長達(dá)極區(qū)（圖4-圖9：1A-16A、1A[FGS]′[FGN]-16A[FGS]′[FGN]）。根據(jù)萌發(fā)溝溝膜結(jié)構(gòu)可以分為以下4個(gè)類型。類型I：小顆粒以不規(guī)則的方式排列在溝膜邊緣，顆?；蚨嗷蛏倬鄢蓤F(tuán)不規(guī)則地排列在溝膜上（圖6：9C、9C[FGS]′[FGN]；圖8：14C、14C[FGS]′[FGN]）；類型Ⅱ：顆粒物聚成塊狀，塊狀顆粒物不規(guī)則地填滿整個(gè)溝膜（圖6：7C、7C[FGS]′[FGN]）；類型Ⅲ：顆粒物在溝膜邊緣排列，在溝膜中央聚成小簇（圖8：15C、15C[FGS]′[FGN]；圖9：16C、16C[FGS]′[FGN]）；類型IV：顆粒物在邊緣排成一排，并在中央明顯地聚成塊狀（圖4：1C、1C[FGS]′[FGN]、3C、3C[FGS]′[FGN]；圖5：6C、6C[FGS]′[FGN]；圖7：10C、10C[FGS]′[FGN]、11C、11C[FGS]′[FGN]、12C、12C[FGS]′[FGN]；圖8：13C、13C[FGS]′[FGN]）。其中，類型I有2個(gè)種，類型Ⅱ有1個(gè)種即大花酢漿草（O. bowiei），類型Ⅲ有2個(gè)種，類型IV有7個(gè)種。

2.1.2 外壁紋飾"本研究14種中發(fā)現(xiàn)2種花粉類型，分別為網(wǎng)狀花粉和復(fù)網(wǎng)狀花粉。其中，網(wǎng)狀花粉類型有12種。復(fù)網(wǎng)狀花粉僅在果香酢漿草（O. massonorum）和構(gòu)巢酢漿草（O. nidulans）中發(fā)現(xiàn)，根據(jù)溝膜結(jié)構(gòu)可區(qū)分這2種，果香酢漿草溝膜上無顆粒物（圖4：2C、2C[FGS]′[FGN]），而構(gòu)巢酢漿草溝膜上顆粒物聚成塊狀排列在溝膜中央（圖5：4C、4C[FGS]′[FGN]、5C、5C[FGS]′[FGN]）。對(duì)12種具網(wǎng)狀花粉物種，進(jìn)行網(wǎng)眼大小、網(wǎng)脊寬度、網(wǎng)眼直徑測(cè)量，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)眼最大的是黃花酢漿草（O. pes-caprae）長雄蕊上花粉粒， 大小為（1.60±0.47）μm，最小的是乳白蝴蝶葉酢漿草短雄蕊花粉粒，大小為（0.53±0.13）μm。網(wǎng)脊寬度最寬為兔耳酢漿草（O. fabaefolia）長雄蕊上花粉粒，寬為（0.70±0.41）μm，最窄為乳白蝴蝶葉酢漿草短雄蕊上花粉粒，寬為（0.36±0.07）μm（表3）。根據(jù)網(wǎng)眼直徑可將網(wǎng)狀花粉粒劃分為2種網(wǎng)眼類型，即細(xì)網(wǎng)狀和微細(xì)網(wǎng)狀，其中微細(xì)網(wǎng)狀為主要網(wǎng)眼類型（表3）。根據(jù)網(wǎng)眼內(nèi)顆粒物密度可分為無顆粒物、低密度顆粒物、中密度顆粒物和高密度顆粒物（圖4-圖9：1D-16D、1D′-16D[FGS]′[FGN]），12種網(wǎng)狀花粉中網(wǎng)眼內(nèi)無顆粒物2種，低密度有3種，中密度有4種，高密度有5種，其中在吉氏酢漿草中不同的花柱類型中發(fā)現(xiàn)2種網(wǎng)眼類型，長花柱型網(wǎng)眼內(nèi)無顆粒（表3；圖6：9D、9D[FGS]′[FGN]），而中花柱型網(wǎng)眼內(nèi)有低密度顆粒物（表3；圖7：10D、10D[FGS]′[FGN]）。

2.1.3 花粉粒大小和形狀"14種中93.7%花粉粒為中等大小。特別的是，中花柱型吉氏酢漿草（O. zeekoevleyensis）上發(fā)現(xiàn)有2種大小的花粉粒，其中長雄蕊上花粉粒為中等大小，短雄蕊上花粉粒為小花粉；最大花粉粒為桃之輝酢漿草（O. glabra）長雄蕊上花粉粒，花粉大小為（42.51±0.86） μm × （36.99±1.65） μm；最小為乳白蝴蝶

物種1-16見表1。編號(hào)4、5和9、10為同種的不同花柱類型，其花形態(tài)相同。

See Table 1 for species 1-16. Numbers 4， 5 and 9， 10 are different style types of the same species， the flowers have the same morphology.

葉酢漿草（O. perdicaria）短雄蕊上花粉，大小為（18.74±3.6） μm × （21.26±0.8） μm；在14種酢漿草屬植物中發(fā)現(xiàn)，長雄蕊均比短雄蕊花粉粒大（表2）。14種酢漿草屬植物花粉形態(tài)赤道面觀均為近球形或扁球形，其中，近球形為花粉主要形狀，長雄蕊花粉與短雄蕊花粉形狀基本保持一致（表2）。同一種（表2：編號(hào)4、5和編號(hào)9、10）中不同花柱類型，其花粉形狀大小之間無明顯差異。14種酢漿草極面觀均為三裂圓形（圖4-圖9：1B-16B、1B[FGS]′[FGN]-16B[FGS]′[FGN]）。

2.1.4 異?；ǚ?首次在桃之輝酢漿草（O. glabra）、一片心酢漿草（O. simplex）、黃花酢漿草中發(fā)現(xiàn)存在花粉異?，F(xiàn)象，具異?；ǚ鄯N類占所觀測(cè)14種植物的21.4%。其中，桃之輝酢漿草中存在2-環(huán)溝花粉粒（圖10：A），一片心酢漿草中存在螺旋萌發(fā)孔花粉粒（圖10：B），黃花酢漿草中發(fā)現(xiàn)兩種異常花粉類型，即螺旋萌發(fā)孔花粉粒和4-環(huán)溝花粉粒（圖10：C、D）。本研究發(fā)現(xiàn)酢漿草屬植物中花粉的異常表現(xiàn)為萌發(fā)溝數(shù)目和排列，其外壁紋飾結(jié)構(gòu)與正常花粉粒未有明顯不同。

2.2 以花粉形態(tài)為依據(jù)的14種酢漿草屬植物檢索表

依據(jù)所觀察到的花粉形態(tài)特征編寫了14種酢漿草屬植物檢索表，結(jié)果如下。

基于花粉形態(tài)14種酢漿草屬植物檢索表

1.花粉粒具復(fù)網(wǎng)狀

2.溝膜上顆粒物聚成塊狀排列在溝膜中央構(gòu)巢酢漿草Oxalis nidulans

2.溝膜上無顆粒物果香酢漿草O. massonorum

1.花粉粒具網(wǎng)狀

3.溝膜上顆粒物不規(guī)則排列

4.小顆粒以不規(guī)則的方式排列在溝膜邊緣，顆?；蚨嗷蛏倬鄢蓤F(tuán)不規(guī)則的排列

5.網(wǎng)眼內(nèi)具高密度附屬物一片心酢漿草O. simplex

5.網(wǎng)眼內(nèi)無或具低密度附屬物吉氏酢漿草O. zeekoevleyensis

4.顆粒物聚成塊狀，塊狀顆粒物不規(guī)則地填滿整個(gè)溝膜大花酢漿草O. bowiei

3.溝膜上顆粒物規(guī)則排列

6.顆粒物在溝膜邊緣排列，在溝膜中央聚成小簇

7.中等大小花粉粒，網(wǎng)眼內(nèi)具中等密度附屬物黃花酢漿草O. pes-caprae

7.小花粉粒，網(wǎng)眼內(nèi)無附屬物乳白蝴蝶葉酢漿草O. perdicaria

6.顆粒物在溝膜邊緣排成一排，并在中央明顯的聚成塊狀

8.網(wǎng)眼內(nèi)具低密度或中密度附屬物，細(xì)網(wǎng)狀或微細(xì)網(wǎng)

9.網(wǎng)眼內(nèi)具中密度附屬物

10.近球形，長短雄蕊花粉粒皆為微細(xì)網(wǎng)扁平酢漿草O. compressa

10.扁球形，長短雄蕊花粉粒外壁紋飾不一致納馬夸納酢漿草O. namaquana

9.網(wǎng)眼內(nèi)具低密度附屬物星星酢漿草O. stellata

8.網(wǎng)眼內(nèi)具高密度附屬物

11.長短雄蕊花粉粒皆為微細(xì)網(wǎng)

12.花粉粒大小大于30 μm

13.長短雄蕊花粉粒皆為近球形桃之輝酢漿草O. glabra

13.長短雄蕊花粉粒形狀不一致雙色冰淇淋酢漿草O. versicolor

12.花粉粒大小小于30 μm藤雙色冰淇淋酢漿草O. tenuifolia

11.扁球形，長短雄蕊花粉粒外壁紋飾不一致兔耳酢漿草O. fabaefolia

2.3 聚類分析

根據(jù)花粉粒網(wǎng)眼大小、網(wǎng)眼直徑、網(wǎng)脊寬度、網(wǎng)眼附屬物密度及溝膜結(jié)構(gòu)指標(biāo)，對(duì)12種具網(wǎng)狀紋飾花粉粒進(jìn)行聚類分析，其中網(wǎng)眼附屬物密度及溝膜結(jié)構(gòu)為定性指標(biāo)，按其類型進(jìn)行編號(hào)并進(jìn)行聚類分析，當(dāng)遺傳距離為10時(shí)，根據(jù)溝膜結(jié)構(gòu)12種聚為4類（圖11）。類型I有7種，根據(jù)網(wǎng)眼內(nèi)附屬物密度又可以分為a、b 2類，其中a類有納馬夸納酢漿草（O. namaquana）、黃花酢漿草、兔耳酢漿草和扁平酢漿草（O. compressa），其花部形態(tài)相似，均為黃色花（圖1），這4種親緣關(guān)系更近。b類有桃之輝酢漿草、雙色冰淇淋酢漿草（O. versicolor）和藤雙色冰淇淋酢漿草（O. tenuifolia）。類型Ⅱ?yàn)榧硝{草的2種花柱類型，在對(duì)其不同花柱類型花粉的觀察中，發(fā)現(xiàn)吉氏酢漿草長花柱類型花粉粒網(wǎng)眼內(nèi)無附屬物，萌發(fā)溝結(jié)構(gòu)為類型I，而中花柱型花粉粒網(wǎng)眼內(nèi)有低密度的顆粒物，萌發(fā)溝結(jié)構(gòu)為類型IV。類型Ⅲ有3種，其中星星酢漿草和大花酢漿草聚為c類；d類為乳白蝴蝶葉酢漿草。類型IV僅一片心酢漿草一種，其在形態(tài)上表現(xiàn)為白花（圖1），心形葉。

3"討論與結(jié)論

3.1 不同花柱類型花粉形態(tài)

異型花柱是基因控制的花多態(tài)性，其特征為花形態(tài)中雌雄異位的形式，已知存在被子植物25科中，其中三型花柱植物僅存在于雨久花科（Pontederiaceae）、千屈菜科（Lythraceae）、酢漿草科、石蒜科（Amaryllidaceae）、牛栓藤科（Connaraceae）（Ganders， 1979）。二型花柱中有2種形態(tài)，即長花柱型和短花柱型，三型花柱植物有3種形態(tài)，即長花柱型、中花柱型和短花柱型。異型花柱是獨(dú)立進(jìn)化的結(jié)果，在植物花形態(tài)多樣性方面具有促進(jìn)作用（Ganders， 1979; Barrett amp; Shore， 2008）。在三型花柱中，花粉粒大小和數(shù)量有所不同，并且可能在花粉外壁紋飾、花粉顏色、花粉中淀粉類型、柱頭乳突或花冠大小或形態(tài)上有所不同（Ganders， 1979; Dulberger， 1992）。本[JP+3]研究發(fā)現(xiàn)同一種植物的不[JP+4]同花柱類型其花粉外壁紋飾有所不同，但花粉形狀并無差異，其中花粉大小表現(xiàn)為長花柱型要比短花柱和中花柱類型更小，這與其他異型花柱植物中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果一致（Massinga et al.， 2005； Luo et al.， 2006; Wolff et al.， 2007），此外，劉紅霞等（2009）在連翹（Forsythia suspensa）的研究中發(fā)現(xiàn)，不同花柱類型花粉除形態(tài)不同外，花粉生活力和花粉萌發(fā)率也有顯著不同，短花柱型花粉活力和萌發(fā)率都明顯高于長花柱型且花粉的赤道軸長度影響著花粉的發(fā)芽率，Wolff和Liede-schumann（2007）在茜草科（Rubiaceae）的研究中同樣也有類似結(jié)論，短花柱結(jié)實(shí)率和繁殖成功率要高于長花柱。然而，在酢漿草屬植物相關(guān)研究中還未見對(duì)不同花柱類型的花粉活力及其萌發(fā)率的相關(guān)報(bào)道，為更好地促進(jìn)酢漿草屬植物的育種研究，該方面值得深入研究。

3.2 異?；ǚ郛a(chǎn)生及意義

異?；ǚ哿Ｔ诖笮?、形狀、萌發(fā)孔的數(shù)量和排列上與正常花粉粒表現(xiàn)不同（Halbritter et al.， 2018）。常見于被子植物中，如睡蓮科（Nymphaeaceae）和蓮科（Nelumbonaceae）（Bhowmik amp; Datt， 2012），桉屬（Eucalyptus）（Kailas et al.， 2016），歐亞山茱萸（Cornus mas）（Mert， 2009）。本研究所觀測(cè)的14種酢漿草屬植物中，首次發(fā)現(xiàn)3個(gè)種存在3種不同的變異類型，分別在桃之輝酢漿草發(fā)現(xiàn)2-環(huán)溝花粉粒，一片心酢漿草中發(fā)現(xiàn)螺旋萌發(fā)孔花粉粒，黃花酢漿草中發(fā)現(xiàn)兩種異?；ǚ?，即螺旋萌發(fā)孔花粉粒和4-環(huán)溝花粉粒，而前人對(duì)這3種花粉形態(tài)研究中并未發(fā)現(xiàn)存在異?；ǚ哿?。產(chǎn)生這一現(xiàn)象原因可能與遺傳或環(huán)境因素有關(guān)。一個(gè)原因可能是遺傳方面，植物多倍性能夠引起花粉異常（Halbritter et al.， 2018），本研究發(fā)現(xiàn)具異?；ǚ哿５狞S花酢漿草具多種倍性，分別是二倍體、四倍體和五倍體（Castro et al.， 2007），因此推測(cè)該種可能為四倍體或五倍體。另一原因則可能為環(huán)境因素，在對(duì)西藏長葉松（Pinus roxburghii）花粉粒研究中發(fā)現(xiàn)環(huán)境因素——包括關(guān)照強(qiáng)度、溫度、濕度以及大氣中污染物水平，都能夠引起異?；ǚ哿５漠a(chǎn)生（Dixit et al.， 2016）。本研究還發(fā)現(xiàn)異常花粉粒較正?；ǚ哿６裕瑑H改變萌發(fā)溝數(shù)目和排列，不改變其外壁紋飾，這與Dreyer和van Wyk（1998）對(duì)該屬植物南非種研究一致。異常花粉的形成可以看作是個(gè)隨機(jī)的過程，并非所有的發(fā)育都在遺傳的直接控制之下，環(huán)境因素可能在形態(tài)的發(fā)展上起一定作用，異?；ǚ鄣男纬煽赡芫哂羞M(jìn)化意義。

3.3 花粉形態(tài)的進(jìn)化趨勢(shì)及親緣關(guān)系分析

本試驗(yàn)中所有材料的花粉形態(tài)與前人觀測(cè)結(jié)果（Walker， 1974; Lopez amp; Rosenfeldt et al.， 2016）基本吻合。在花粉形狀上表現(xiàn)為近球形或扁球形，極面觀均為三裂圓形具3溝，稀2溝和4溝，網(wǎng)狀花粉外壁為細(xì)網(wǎng)狀或微細(xì)網(wǎng)狀，孢子花粉素一般形成群組，在萌發(fā)溝邊緣或在溝的中心成行。

在被子植物中，花粉大小是由小花粉向中等大小花粉進(jìn)化，花粉形狀由長球形到近球形到球形進(jìn)化；外壁紋飾從微穴到具穿孔到細(xì)網(wǎng)狀到粗網(wǎng)狀進(jìn)化（Walker， 1974），此外，外壁紋飾越復(fù)雜代表進(jìn)化程度越高。本研究14種酢漿草屬植物花粉中，96.3%為中等大小花粉粒，花粉形狀以近球形為主，外壁紋飾為復(fù)網(wǎng)狀和網(wǎng)狀兩種，其中復(fù)網(wǎng)狀花粉粒外壁紋飾較網(wǎng)狀花粉粒紋飾更為復(fù)雜，由此，推測(cè)該屬植物可能處在一個(gè)中等進(jìn)化位置。其中，乳白酢漿草為小花粉粒較為原始，構(gòu)巢酢漿草和果香酢漿草具復(fù)網(wǎng)狀花粉相對(duì)最進(jìn)化，其他種為中等進(jìn)化類型，而在該屬中發(fā)現(xiàn)異常花粉粒，說明該屬植物可能仍然在積極進(jìn)化。

構(gòu)巢酢漿草和果香酢漿草，在形態(tài)學(xué)研究中，構(gòu)巢酢漿草劃分在Sagittatae組而果香酢漿草未被進(jìn)行分類處理且均未見分子研究報(bào)道。盡管二者在形態(tài)外觀上有較大差異，但本研究結(jié)果表明二者花粉形態(tài)相似，花粉粒均為近球形，中等大小，外壁紋飾為復(fù)網(wǎng)狀花粉粒，因此本研究支撐二者為近緣。

桃之輝酢漿草、雙色冰淇淋酢漿草和藤雙色冰淇淋酢漿草，花部形態(tài)特征相似，在形態(tài)學(xué)分類上皆被劃分在Angustatae組，同樣這種相似性還表現(xiàn)在花粉形態(tài)上，其花粉形態(tài)表現(xiàn)為網(wǎng)眼附屬物密度高，微細(xì)網(wǎng)，萌發(fā)溝內(nèi)顆粒物在邊緣排成一排，并在中央明顯聚成塊狀。同樣在分子系統(tǒng)研究中表明它們?yōu)榻忝妙惾?，并處于光葉酢漿草分支（O. glabra Clade）（Oberlander et al.， 2004）。綜合形態(tài)學(xué)、 分子系統(tǒng)研究及孢粉學(xué)研究結(jié)果，表明桃之輝酢漿草、雙色冰淇淋酢漿草、藤雙色冰淇淋酢漿草這3個(gè)種間親緣關(guān)系較近。

大花酢漿草、星星酢漿草和乳白蝴蝶葉酢漿草，其形態(tài)特征具一定差異，其中大花酢漿草和星星酢漿草被劃分在Cernuae組，乳白蝴蝶葉酢漿草為Perdcara組，花粉聚類結(jié)果將其被劃分為類型Ⅲ中不同類別。其中，大花酢漿草和星星酢漿草為類型Ⅲ中的c類，花粉形態(tài)表現(xiàn)為網(wǎng)眼內(nèi)具低密度顆粒物，長雄蕊花粉為細(xì)網(wǎng)狀，短雄蕊花粉為微細(xì)網(wǎng)狀，同樣分子研究表明它們?yōu)榻忝妙惾海∣berlander et al.， 2011）；而乳白蝴蝶葉酢漿草為類型Ⅲ中的d類，其花粉形態(tài)表現(xiàn)為網(wǎng)眼內(nèi)不具顆粒物，長短雄蕊花粉皆為微細(xì)網(wǎng)狀。綜合形態(tài)學(xué)、分子系統(tǒng)研究及孢粉學(xué)研究結(jié)果支持大花酢漿草和星星酢漿草種間關(guān)系較近，而乳白蝴蝶葉酢漿草較前二者親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。

吉氏酢漿草和一片心酢漿草在形態(tài)學(xué)上分別劃分在Oppositae組和Campannlatae組，孢粉學(xué)研究中劃分為類型Ⅱ和類型IV，在孢粉學(xué)、形態(tài)學(xué)及分子系統(tǒng)中都未能與其他種歸為一類，說明吉氏酢漿草和一片心酢漿草與其他種親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。

扁平酢漿草、黃花酢漿草、納馬夸納酢漿草及兔耳酢漿草在孢粉學(xué)上聚為一類，花粉形態(tài)表現(xiàn)為網(wǎng)眼內(nèi)具高密度或中密度附屬物，細(xì)網(wǎng)狀或微細(xì)網(wǎng)狀，花粉粒為中等大小，近球形或扁球形。分子系統(tǒng)研究中將扁平酢漿草和黃花酢漿草歸為Clade 2，納馬夸納酢漿草及兔耳酢漿草歸為Clade 8 （Oberlander et al.， 2011）。形態(tài)學(xué)分類將納馬夸納酢漿草及兔耳酢漿草歸為Crassulae組，扁平酢漿草和黃花酢漿草為Cernuae組。綜上可知，形態(tài)學(xué)分類、分子系統(tǒng)及孢粉學(xué)研究并不一致。

總之，供試的14種酢漿草屬植物種間花粉形態(tài)存在一定差異，在一定程度上能夠反映植物演化和親緣關(guān)系，同時(shí)也是鑒定植物物種的重要依據(jù)。然而植物分類是一門非常復(fù)雜的學(xué)科，因此要厘清植物種間親緣關(guān)系，仍然需要結(jié)合形態(tài)特征、分子生物學(xué)等方面綜合考慮。

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（責(zé)任編輯"周翠鳴）

DOI： 10.11931/guihaia.gxzw202212056

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陳生煜等： 14種酢漿草屬植物花粉形態(tài)及其親緣關(guān)系分析

收稿日期： "2023-05-05"接受日期： 2023-06-19

基金項(xiàng)目： "國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2019YFD10010000）； 福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（72202200205）； 福建農(nóng)林大學(xué)2020年度鄉(xiāng)村振興服務(wù)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（11899170124）。

第一作者： 陳生煜（1997—），碩士研究生，主要從事園林植物資源與應(yīng)用研究，（E-mail）2247896390@qq.com。

通信作者： "吳沙沙，博士，副教授，博士生導(dǎo)師，主要從事園林植物資源與應(yīng)用研究，（E-mail）shashawu1984@126.com。