唐光大，吳海求，莊雪影

(華南農業(yè)大學 林學院，廣東 廣州 510640))

杜鵑花屬是杜鵑花科最大的屬，全世界約1 000種，中國有571種，其中409種為特有種[1].中國西南是世界最大的杜鵑分布中心和多度中心，野生杜鵑資源豐富，具有很高的開發(fā)利用價值.杜鵑花屬植物種類多、分布廣、變異大，分類問題復雜[2]，特別是存在普遍的自然雜交現(xiàn)象，因此，有些學者提出自然雜交可能在杜鵑花屬的物種進化和物種形成方面起著重要的推動作用[3,4].由于杜鵑花屬種間內部結構與外部形態(tài)形狀存在交叉重疊，在亞屬、組的界定，尤其是種的確定上存在較大的分歧.本文針對形態(tài)特征交叉重疊、分類爭議較大的5種杜鵑花屬植物，開展其葉表皮結構研究，探討葉表皮特征在5種杜鵑花屬植物的種間鑒別和分類學處理上的意義.

表1 實驗材料來源

1 材料和方法

1.1 材料

實驗材料全部取自華南農業(yè)大學植物標本館(CANT)和中科院華南植物研究所標本館(ISBC)的蠟葉標本(表1).

1.2 方法

1.2.1 光鏡觀察的材料處理 采用過氧化氫-冰醋酸離析法，取所選標本成熟葉，用刀片避開中脈及較大側脈切取約5 mm×5 mm小塊，放入器皿中隔水煮沸軟化約30 min，吸干材料上的水分，加入 1∶1的冰醋酸與 30%過氧化氫混合液并放入60℃水浴溫箱中10 h，待葉肉組織出現(xiàn)多量明顯氣泡，與上、下表皮開始分離時，把離析后的材料取出用清水洗凈，移入盛有蒸餾水的容器中，撕下表皮，用毛筆輕輕掃去殘留葉肉組織，并清洗2次.將洗凈后的葉片上下表皮放入染色皿中用1%番紅酒精(50%)溶液染色約25 min，染色后將材料移入盛有蒸餾水的容器中清洗并漂洗約10 h，按常規(guī)方法制片.在Leica (DMLB)光學顯微鏡(LM)下觀察拍照.

1.2.2 光鏡下的數(shù)據(jù)統(tǒng)計 隨機抽取30個上下表皮細胞觀測而確定表皮細胞形狀；分別測量10個上表皮細胞和下表皮氣孔器的長短軸求均值，以定長短軸之比，并以氣孔器長短軸之比歸類氣孔器形狀；統(tǒng)計物鏡為40倍下30個視野的氣孔器個數(shù)，計算平均值統(tǒng)計為氣孔器密度.

1.2.3 掃描電鏡的觀察材料處理 剪取蠟葉標本葉邊緣處大小約5 mm×5 mm的葉片，用銀粉乳膠混合物將材料粘在銅臺上，經離子濺射儀噴金鍍膜后，移入Philips XL-30型號環(huán)境掃描電子顯微鏡(SEM)下觀察、拍照.

2 觀測結果

在光學顯微鏡下，5種杜鵑花屬的葉脈細胞飾紋均為長條四邊形，細胞壁稍厚；上表皮細胞大小約為下表皮細胞的1.1～1.2倍；5種植物均具不分節(jié)的多細胞毛，毛被表面具縱向紋理(圖版1：1c，2c)；下表皮氣孔密度差異不大，密度約320～420個/mm2；下表皮氣孔器的副衛(wèi)細胞4～5個(表1)，以其長邊包圍保衛(wèi)細胞(圖版1：2b，4b，5d).在電子顯微鏡下，5種杜鵑花屬植物的毛被密度存在一定的差異.刺毛杜鵑毛被最密，下表皮毛被數(shù)量大，具有兩種明顯長度差異的毛被，一種為末端明顯膨大的腺頭剛毛(圖版2：1h)，另一種為不分節(jié)的多細胞毛，表面具縱向溝痕(圖版2：1g)；毛被橫切面呈蜂窩狀(圖版2：1g)；彎蒴杜鵑毛被單一，僅具較稀疏的不分節(jié)的多細胞毛(圖版2：2d)；東南杜鵑的毛被稀少，僅在葉柄和葉邊緣具少量睫毛狀的多細胞毛；毛棉杜鵑和凱里杜鵑上下表皮均無毛(圖版2：4e，5e).

3 檢索表

通過本實驗對杜鵑花屬5種植物葉表皮形態(tài)的觀察，根據(jù)葉表皮附屬物及氣孔器形態(tài)特征，有如下分類檢索表：

1. 葉表皮被多細胞毛和腺頭剛毛，上表皮細胞為不規(guī)則形…………刺毛杜鵑(R.championiaeHook.)

1. 葉上表皮無毛，上表皮細胞為多邊形.

2.葉邊緣被毛.

3.氣孔器外圍具3層或以上環(huán)狀突起的條紋…………………………彎蒴杜鵑(R.henryiHance)

3.氣孔器外圍具2層環(huán)狀不突起的條紋…………………………………東南杜鵑(R.dunniiWils.)

2. 葉邊緣無毛.

4.下表皮垂周壁淺波狀，氣孔器外圍邊緣不突起………………毛棉杜鵑(R.moulmainenseHook.)

4.下表皮垂周壁平直，氣孔器外圍具明顯的環(huán)狀突起……………凱里杜鵑(R.westlandiiHemsl.)

圖版1 光學顯微鏡下5種杜鵑花的葉表皮結構 1a-1d：刺毛杜鵑.2a-2c：彎蒴杜鵑.3a-3b：東南杜鵑.4a-4b：毛棉杜鵑.5a-5d：凱里杜鵑.1a, 1c, 2a, 2c, 3a, 4a, 5a, 5b：上表皮.1b, 1d, 2b, 2c, 3b, 4b, 5c, 5d：下表皮.1c, 1d, 2c：示多細胞毛.5c：示鱗片.(圖片放大倍數(shù)：除5b，5c，5d的放大倍數(shù)為400倍以外，其余圖片均為200倍.)

圖版2 電鏡下5種杜鵑花的葉表皮結構，示多細胞毛、氣孔器結構；1e-1h：刺毛杜鵑；2d-2e：彎蒴杜鵑；3d-3e：東南杜鵑；4e：毛棉杜鵑；5e：凱里杜鵑.

4 分析與討論

國內杜鵑花屬馬銀花亞屬植物有29種，F(xiàn)ang 等將馬銀花亞屬分為馬銀花組(Azaleastrum)和長蕊杜鵑組(Choniastrum)，其中長蕊杜鵑組21種[1]，該組植物許多形狀特征重疊、分布區(qū)也重疊、種間雜交可育，自然雜交現(xiàn)象較普遍[3]，給類群植物的系統(tǒng)分類帶來了較大的困惑.從本實驗的光學顯微鏡和電子顯微鏡觀察結果看，葉表皮特征表現(xiàn)出一定的多態(tài)性，可作為探討杜鵑花屬內分類群的系統(tǒng)發(fā)育關系的依據(jù)之一.

4.1 種杜鵑花的葉表皮毛被特征

高連明和李德銖將凱里杜鵑(R.kailienseFang & M. Y. He)和線萼杜鵑(R.linearicupulareTam)歸并為新的凱里杜鵑(R.westlandii)，山荷桃(R.championaeHook. var.ovatifoliumTam)處理為刺毛杜鵑的異名[5].本實驗觀測結果顯示刺毛杜鵑的毛被和表皮細胞特征與其他4種植物差異最大，表皮細胞形狀是唯一的不規(guī)則形，具有多細胞毛和腺頭剛毛兩種毛被.葉表皮的毛被在5種杜鵑花屬植物中存在明顯的過渡趨勢，刺毛杜鵑毛被最多最濃密，上下表皮均有毛被(圖版1：1c，1d)，毛棉杜鵑和凱里杜鵑無毛(圖版1：4d，5b；表2)，彎蒴杜鵑和東南杜鵑處于中間過渡狀態(tài)，葉片邊緣具毛被而上下表皮毛被較少(圖版2：2d，3d；表2).王玉國等在觀測杜鵑花屬部分種的葉表皮微形態(tài)時，發(fā)現(xiàn)彎蒴杜鵑和凱里杜鵑的葉表皮微形態(tài)差異較小，提出將二者同歸為馬銀花型(R.ovatum-type)[6].筆者通過野外調查及標本記錄查閱結果顯示，刺毛杜鵑、彎蒴杜鵑、東南杜鵑和凱里杜鵑的自然分布區(qū)域重疊，彎蒴杜鵑和東南杜鵑的花顏色更接近凱里杜鵑，故初步推測彎蒴杜鵑和東南杜鵑可能為刺毛杜鵑和凱里杜鵑的自然雜交種.

表2 在光鏡和電鏡下5種杜鵑花屬植物的葉表皮特征比較

注：“+ + +”為毛被顯著，“+ +”為毛被稀疏，“+”為毛被稀少，“-”為沒有毛被.

4.2 東南杜鵑的分類處理

彎蒴杜鵑、東南杜鵑和刺毛杜鵑3個種因其形態(tài)特征存在明顯的過渡性，種間特征重疊較大，在分類處理過程中曾多次變更.譚沛祥認為刺毛杜鵑的葉密被腺頭剛毛，花萼裂片線狀鉆形，彎蒴杜鵑的葉成長時兩面無毛，但葉柄具腺頭剛毛，花萼裂片線形，鈍頭；而東南杜鵑的幼枝和葉邊無毛，將三者分開[7]，胡琳貞和方明淵認為羅浮杜鵑的幼枝、葉柄及葉片下面被疏剛毛或腺頭剛毛，花冠淡紫色或粉紅色；而刺毛杜鵑的幼枝、葉柄及葉的兩面都密被剛毛或腺頭剛毛，花冠白色或淡紅色，將二者分開，將東南杜鵑作為彎蒴杜鵑的變種(R.henryivar.dunnii)[8].在葉表皮解剖方面，王玉國等的觀測結果顯示彎蒴杜鵑的葉上表皮為不規(guī)則形[6]，而據(jù)筆者的觀測結果顯示彎蒴杜鵑的上表皮為規(guī)則形，這可能與材料取樣的憑證標本不同有關，同時也說明該物種在分類上的復雜性.本研究結果顯示：彎蒴杜鵑與東南杜鵑之間，彎蒴杜鵑的氣孔器周圍環(huán)狀條紋明顯突起(圖版2：2e)，東南杜鵑氣孔器周圍環(huán)狀條紋未見突起(圖版2：3e)；另外，二者葉片邊緣的毛被數(shù)量也存在較大差異(表1)，花萼長度和子房毛被明顯不同[9].因此，支持東南杜鵑作為獨立的種，但對于該種的位置有待于利用更多性狀特征進一步研究確定.

[1] Fang M Y,Fang R Z,He M Y,et al.Flora of China[M].Beijing:Science Press,2005:260.

[2] 周蘭英,王永清,張麗,等.46種杜鵑花屬植物表型性狀的數(shù)量分類[J].林業(yè)科學,2009,45(8):67-75.

[3] 張敬麗,張長芹,吳之坤,等.探討種間傳粉在杜鵑花屬自然雜交物種形成中的作用[J].生物多樣性,2007,15 (6): 658-665.

[4] Hong G Zh,Richard I M,Hang S.Morphological and molecular evidence of natural hybridization between two distantly related Rhododendron species from the Sino-Himalaya[J].Botanical Journal of the Linnean Society,2008,156：119-129.

[5] 高連明,李德銖.國產杜鵑花屬馬銀花亞屬(杜鵑花科)五個新異名[J].植物分類學報,2006,44(5):604-607.

[6] 王玉國,李光照,張文駒,等.中國杜鵑花屬的葉表皮特征及其系統(tǒng)學意義[J].植物分類學報,2007,45(1):1-20.

[7] 譚沛祥.華南杜鵑花志[M].廣州:廣東科技出版社,1983：1-183.

[8] 胡琳貞,方明淵.中國植物志[M].北京:科學出版社，1994:341-434.

[9] 唐光大,莊雪影.廣東省杜鵑花屬新資料[J].華南農業(yè)大學學報,2009,30(3):120-121.