25個(gè)蝴蝶蘭品種氣孔特征及其相關(guān)性研究和分類學(xué)意義

何荊洲，黃昌艷，閆海霞，覃耿敏，卜朝陽

(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所，廣西 南寧 530007)

【研究意義】蝴蝶蘭屬蘭科(Orchidaceae)蝴蝶蘭屬(Phalaenopsis)常綠草本植物，其花色艷麗、花形奇特、花期長，素有“洋蘭皇后”的美稱[1]，是世界花卉中最具有價(jià)值的盆栽花卉之一[2]。蝴蝶蘭市場需求旺盛，促進(jìn)了其引種、選擇和大規(guī)模的雜交育種進(jìn)展，同時(shí)也導(dǎo)致蝴蝶蘭品種來源復(fù)雜，種質(zhì)形成了豐富的遺傳變異。雖然蝴蝶蘭各品種之間在形態(tài)上有一定差異，但也存在很多共同特征，使得品種間的遺傳關(guān)系變得模糊不清，因此對(duì)蝴蝶蘭進(jìn)行種質(zhì)資源分類鑒定研究就顯得尤為重要。葉是植物重要營養(yǎng)器官，葉表皮結(jié)構(gòu)特征具有一定的遺傳穩(wěn)定性，其微形態(tài)特征在一定程度上可以反映植物類群間的親緣關(guān)系，在植物種間、種內(nèi)或?qū)匍g分類具有重要的研究意義[3-4]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】氣孔和氣孔器是葉片蒸騰與光合作用的通道，是研究植物親緣關(guān)系的重要器官[5-6]，氣孔的相關(guān)研究在許多作物中已有報(bào)道。陳方永等[8]研究表明楊梅葉片氣孔的相似度在某種程度上可以作為區(qū)別品種的依據(jù)。王連珍等[8]曾報(bào)道櫟屬植物葉片的氣孔特征具有一定的穩(wěn)定性，可作為櫟屬植物組間分類及親緣關(guān)系分析的依據(jù)之一。曾妮等[9]對(duì)中國薔薇屬植物葉表皮的微形態(tài)特征進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)葉表皮的微形態(tài)特征在屬內(nèi)各組間無明確的規(guī)律性，但可為探討該屬種間的分類學(xué)及親緣關(guān)系提供依據(jù)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】近年來，采用分子標(biāo)記技術(shù)在蝴蝶蘭品種間親緣演化關(guān)系上的研究開展較多，揭示了栽培蝴蝶蘭品種之間的遺傳關(guān)系，為蝴蝶蘭種質(zhì)資源的利用和品種改良奠定了基礎(chǔ)[10-11]，但國內(nèi)外有關(guān)蝴蝶蘭屬葉片氣孔的研究報(bào)道甚少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為了明確蝴蝶蘭品種間的分類關(guān)系，對(duì)25份蝴蝶蘭栽培品種葉片的氣孔進(jìn)行了顯微觀察比較、相關(guān)性分析及聚類分析，以期通過蝴蝶蘭屬植物氣孔和氣孔器特征的比較，為進(jìn)一步研究蝴蝶蘭進(jìn)化、分類及遺傳育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

25個(gè)供試品種均來自于廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所觀賞植物研發(fā)中心的育苗溫室。選取處于2.5寸杯生長期的植株采集葉片，采集時(shí)間為上午9:00-11:00。25個(gè)品種在花型上涵括了蝴蝶蘭小花型品種(花長<4.5 cm)、中花型品種(4.5 cm<花長<8 cm)及大花型品種)(花長>8 cm)，同時(shí)在花色上也包含了紅色花、黃色花、白色花、線紋花及斑點(diǎn)花(表1)，說明供試材料具有廣泛的代表性。

表1 25個(gè)蝴蝶蘭品種特征

續(xù)表1 Continued table 1

編號(hào)Number品種Variety品種特征Variety characteristics17R41中型花,黃色紫紅線紋斑點(diǎn)花,中萼片紫紅色紫紅斑點(diǎn)18R42大型花,白色紫紅邊,中萼片白色紫紅邊193R12大花型,紫紅色花,中萼片紫紅色203R14中花型,紫紅色花,中萼片紫紅色213R63小花型,紫紅色花,中萼片紫紅色22S大花型,紫紅色花,中萼片紫紅色23G中花型,紫紅色花,中萼片紫紅色24H大花型,紫紅色花,中萼片紫紅色25L大花型,黑紅色花,中萼片黑紅色

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 材料預(yù)處理 將采集到的蝴蝶蘭葉片用蒸餾水清洗干凈，晾干，用FAA固定液(50 %乙醇∶冰醋酸∶甲醇=18∶1∶1)固定，放置4 ℃冰箱保存。

1.2.2 臨時(shí)玻片的制作 將固定24 h以上的蝴蝶蘭葉片取出，剪取葉片中部約1 cm×1 cm大小片段(繞開葉片主脈)，浸泡到2 % NaOCl溶液中，80 ℃恒溫水浴30 min，直至葉片材料變白；取出，水洗2遍；用鑷子分別撕取上下葉表皮，去掉葉肉組織，放在載玻片上并蓋上蓋玻片，制成臨時(shí)玻片。

1.2.3 氣孔觀察 在 OLYMPUS 光學(xué)顯微鏡10×10下觀察記錄3個(gè)視野(顯微鏡視野半徑為 2 mm，視野面積為12.566 mm2)下的蝴蝶蘭葉片上表皮細(xì)胞數(shù)(x1)、上表皮氣孔數(shù)(x2)、下表皮細(xì)胞數(shù)(x3)和下表皮氣孔數(shù)(x4)，計(jì)算氣孔密度(x5)和氣孔指數(shù)(x6)；顯微鏡10×40下采用測微尺測量5個(gè)氣孔的外縱徑(x7,2個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞外壁長軸兩端間的距離)、外橫徑(x8,2個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞外壁短軸兩端間的距離)、內(nèi)縱徑(x9,2個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)壁長軸兩端間的距離)和內(nèi)橫徑(x10,2個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)壁短軸兩端間的距離)，計(jì)算氣孔開度(x11)、氣孔面積(x12)和氣孔比(x13)。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

測試數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2003統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)，并利用SPSS 19.0對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行遺傳相關(guān)分析和主成分分析[12-13]，采用歐式距離法進(jìn)行聚類分析并繪制聚類圖，各氣孔參數(shù)指標(biāo)按下式計(jì)算[14]。

氣孔密度(個(gè)/mm2)=氣孔數(shù)/視野面積

氣孔指數(shù)(%)=氣孔數(shù)/(氣孔數(shù)+細(xì)胞數(shù)) ×100

氣孔開度=內(nèi)橫徑×內(nèi)縱徑

氣孔面積(mm2)=1/4×3.14×(外橫徑×外縱徑)

氣孔比=外縱徑/外橫徑

2 結(jié)果與分析

2.1 25個(gè)蝴蝶蘭品種葉片氣孔器的分布及特征

25個(gè)蝴蝶蘭品種葉片上下表皮均有氣孔分布，

A：上表皮氣孔分布； B：下表皮氣孔分布A: Upper epithelium porosity distribution; B: Lower epithelium porosity distribution圖1 蝴蝶蘭葉片氣孔分布Fig.1 Porosity distribution in Phalaenopsis leaves

A：扁圓形氣孔器；B：圓形氣孔器A: Oblate porosity; B: Circular porosity圖2 蝴蝶蘭葉片氣孔器形狀Fig.2 Shape of porosity in Phalaenopsis leaves

但氣孔數(shù)量不同，普遍以上表皮分布量較多，氣孔排列屬無規(guī)則型；而上下表皮的細(xì)胞形狀為多邊無規(guī)則形，細(xì)胞間相互嵌和，排列緊密、無細(xì)胞間隙(圖1)。各品種蝴蝶蘭氣孔器形狀差別不大，均呈圓形或扁圓形，2個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞對(duì)稱排列，呈腎形；在保衛(wèi)細(xì)胞的外圍有1對(duì)保衛(wèi)細(xì)胞與其長軸平行，屬于平行型氣孔(圖2)。

2.2 25個(gè)蝴蝶蘭品種葉子氣孔密度和氣孔指數(shù)比較

由25個(gè)蝴蝶蘭品種的葉片上表皮細(xì)胞數(shù)、上表皮氣孔數(shù)、下表皮細(xì)胞數(shù)、下表皮氣孔數(shù)、氣孔密度和氣孔指數(shù)的觀測結(jié)果(表2)可以看出，25個(gè)供試品種經(jīng)方差分析在葉片上表皮細(xì)胞數(shù)、上表皮氣孔數(shù)、下表皮細(xì)胞數(shù)、下表皮氣孔數(shù)、氣孔密度和氣孔指數(shù)中均存在差異顯著性。蝴蝶蘭葉片上、下表皮細(xì)胞數(shù)均集中在80～230個(gè)/12.566 mm2，其中R1、A和R43的上表皮細(xì)胞數(shù)均超過200個(gè)/12.566 mm2，以R1最多，為224個(gè)/12.566 mm2；下表皮細(xì)胞數(shù)均超過200個(gè)/12.566 mm2的品種有R1、13和A，分別為215.67、223.67和228.33個(gè)/12.566 mm2，但三者差異不顯著。蝴蝶蘭葉片上下表皮氣孔分布數(shù)量不同，供試的25個(gè)蝴蝶蘭栽培品種有20個(gè)品種上表皮氣孔數(shù)多于下表皮氣孔數(shù)，占比80 %；上表皮氣孔數(shù)集中在2～15.5個(gè)/12.566 mm2，其中>4個(gè)/12.566 mm2有20個(gè)品種，占供試品種的80 %，以A最多，為15.3個(gè)/12.566 mm2；下表皮氣孔數(shù)集中在0～13個(gè)/12.566 mm2，其中>4個(gè)/12.566 mm2只有8個(gè)品種，占供試品種的32 %，以R43最多，為12.67個(gè)/12.566 mm2，而R7的下表皮細(xì)胞中所觀測的5個(gè)視野中均未找到氣孔器。供試品種的氣孔密度跨度較大，為37.14～169.77個(gè)/mm2，其中A品種氣孔密度最大，為169.77個(gè)/mm2，這與A上表皮氣孔數(shù)最多相一致；而氣孔指數(shù)跨度較小，主要集中于2.08 %～5.66 %。

表2 25個(gè)蝴蝶蘭品種氣孔密度和氣孔指數(shù)的比較

續(xù)表2 Continued table 2

品種Varieties上表皮細(xì)胞數(shù)(個(gè))Cell number of upper epidermis上表皮氣孔數(shù)(個(gè))Stomatal number of upper epidermis下表皮細(xì)胞數(shù)(個(gè))Cell number of lower epidermis下表皮氣孔數(shù)(個(gè))Stomatal number of lower epidermis氣孔密度(個(gè)/mm2)Stomatal density氣孔指數(shù)(%)Stomatal indexK170.75±4.11c4.00±0.82hijk134.25±0.96d8.00±0.00b95.50±6.50cd3.79±0.24cdefghJ104.75±5.50gh5.50±1.29fghij107.25±6.60hi2.50±0.58fghi63.66±6.50efgh3.64±0.44cdefghi3R19122.67±4.04ef6.00±0.00efgh123.00±3.61ef6.33±0.58c98.15±4.59c4.79±035abcW5102.00±6.06gh2.00±0.82k81.75±3.59j4.50±0.58de51.73±7.96ghi3.40±0.32efghijkR30130.00±1.73e3.67±1.53ijk132.67±2.89de2.33±0.58fghij47.75±15.92hi2.23±0.73lmR43200.00±7.94b7.00±1.00edef176.0±16.09c12.67±2.08a156.51±20.03a5.00±0.87ab3R17100.00±1.73ghi4.00±0.00hijk110.67±5.13ghi6.00±1.00cd79.58±7.96cdef4.52±0.30bcdeR41102.33±10.02gh5.33±1.16fghij118.00±6.25fgh3.00±0.00efg66.32±9.19cdefghi3.65±0.56cdefghiR4298.33±21.13ghi6.33±1.53defg117.00±3.46fghi3.67±1.53ef79.58±23.87bcdef4.45±1.30bcdef3R12122.00±3.61ef6.33±1.53defg116.33±2.52fghi2.33±0.58fghij68.97±16.57defghij3.50±0.77defghij3R14102.67±6.35gh5.00±1.0fghij106.33±7.37i3.00±2.00efg63.66±13.78cdefghi3.71±0.97cdefghi3R63128.67±7.02e9.67±1.16b122.33±14.65ef5.33±0.58cd119.37±7.96b5.66±0.58aS81.50±4.44j3.75±1.50ijk87.00±2.94j2.75±0.50fgh51.73±13.78ghi3.70±0.90cdefghiG111.00±2.58fg4.00±1.63hijk114.50±7.59fghi0.75±0.50jk37.80±10.01i2.08±0.60mH93.50±6.66hij5.75±0.96fghi105.50±5.75i3.00±0.00efg69.63±7.62efgh4.21±0.50bcdefL153.00±8.52d3.5±1.29jk115.00±5.10fghi5.75±1.26cd73.61±19.89defg3.32±0.8fghijkl

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在5 %水平差異顯著，下同。

Note： Different lowercase letters of longitudinal are represented by significant differences at 5 % level. The same as below.

2.3 25個(gè)蝴蝶蘭品種氣孔器特征比較

由25個(gè)蝴蝶蘭栽培品種氣孔器的外縱徑、外橫徑、內(nèi)縱徑、內(nèi)橫徑、氣孔開度、氣孔面積和氣孔比的觀測結(jié)果(表3)可以看出，25個(gè)供試栽培品種經(jīng)方差分析在氣孔器的外縱徑、外橫徑、內(nèi)縱徑、內(nèi)橫徑、氣孔開度、氣孔面積和氣孔比中均存在差異顯著性，其中R7氣孔器的外縱徑、內(nèi)縱徑和內(nèi)橫徑最小，分別為18.48、8.3和9.99 mm，因此它的氣孔開度、氣孔面積和氣孔比也是最小的，分別為84.6、375.92 mm2、0.72；而R5擁有最大的氣孔器內(nèi)縱徑和內(nèi)橫徑，為：28.12和26.99 mm，氣孔開度達(dá)到758.55 mm2，為供試品種中最大者；R42的氣孔器外橫徑最大，為45.95 mm，氣孔面積達(dá)到1430.30 mm2；而氣孔比最大的3個(gè)品種為3R12、3R63和G，它們的氣孔比分別為1.32、1.34和1.35，這3個(gè)品種的氣孔比差異不顯著；25個(gè)供試品種的氣孔比為0.72～1.35，說明蝴蝶蘭各品種氣孔器形狀差別不大，呈圓形或扁圓形，與直觀觀測形狀相一致。綜上可知，不同蝴蝶蘭品種在氣孔特性方面呈現(xiàn)出了不同的特點(diǎn)。

表3 25個(gè)蝴蝶蘭品種氣孔器特征的比較

續(xù)表3 Continued table 3

品種Varieties內(nèi)縱徑(mm)Inner longitudinal diameter內(nèi)橫徑(mm)Inner transverse diameter外縱徑(mm)External longitudinal diameter外橫徑(mm)External transverse diameter 氣孔開度(mm2)Stomatal aperture 氣孔面積(mm2)Stomatal area氣孔比Stomatal ratioR78.39±0.60g9.99±1.93k18.48±1.19j25.93±2.06ghi84.60±22.57i375.92±36.14j0.72±0.08i1311.06±0.87fg11.76±2.10hijk25.43±3.50i24.93±5.87hi131.67±29.66ghi507.65±145.73ij1.06±0.20badefA11.94±2.61fg14.73±3.39defghijk34.37±2.63efgh27.89±2.51efghi182.40±75.15fghi749.65±50.30ghi1.25±0.19abK20.96±6.37bcd21.02±7.19bc38.65±8.42cdefg34.74±8.94cd467.13±255.09bcd1092.70±434.28bcdef1.15±0.24abcdeJ14.12±0.90efg13.40±3.37fghijk30.49±5.04h24.03±4.94i191.44±57.51fghi589.44±205.18ij1.28±0.16ab3R1916.48±3.81cdef17.29±4.75bcdefgh39.89±2.69bcde32.27±2.13def298.34±144.40defgh1014.26±136.80cdefg1.24±0.01abcW515.87±1.91def10.38±0.55k34.61±1.3efgh43.15±5.87ab165.11±25.27fghi1172.36±163.73abcde0.81±0.11hiR3020.24±2.53bcde12.78±2.79ghijkd37.20±1.46defg42.46±1.97ab259.44±70.40efghi1238.29±24.52abc0.88±0.07fghiR4318.85±2.57bcde16.54±1.51bcdefghi33.77±3.12fgh47.25±6.40a309.46±26.46cdefgh1248.17±161.07abc0.73±0.12i3R1716.57±5.65cdef17.61±3.29bcdefg44.86±4.17ab34.79±3.50cd306.61±174.61cdefgh1229.39±213.07abcd1.30±0.14abR4115.46±3.47def14.40±2.05efghijk30.88±6.16h35.71±4.17cd218.56±37.05efghi881.55±277.16fgh0.86±0.08ghiR4220.36±3.40bcde14.80±3.34defghijk39.30±3.13cdef45.95±7.51a293.27±28.03defgh1430.30±315.22a0.87±0.11fghi3R1222.36±3.15bc21.86±4.06b43.92±6.11fabc33.65±5.79abcdecdef495.82±149.48bc1171.67±292.47abcde1.32±0.19a3R1422.99±7.77ab20.32±5.78bcd41.53±1.46bcd39.26±1.17bc503.20±264.18b1279.83±55.63ab1.06±0.05bcdef3R6319.02±4.99bcde20.03±5.81bcde46.94±1.16a35.29±3.14cd393.05±171.89bcde1301.99±140.82ab1.34±0.10aS10.45±1.83fg14.19±3.67fghijk31.16±1.38h30.25±2.90defgh144.29±19.29ghi740.93±91.49hi1.04±0.09cdefgefgG12.09±5.02fg15.10±4.07defghijk39.84±2.64bcde29.78±2.61 defghi195.69±129.57efghi930.12±88.97efgh1.35±0.16aH11.03±3.81fg15.54±3.49cdefghijk37.23±1.43defg30.93±2.56 defgh180.03±85.69fghi903.17±69.46fgh1.21±0.13abcdL14.35±3.81efg15.72±3.13cdefghij35.49±3.35efgh30.39±2.25defgh234.69±109.17efghi845.25±89.23fgh1.17±0.16abcd

2.4 25個(gè)蝴蝶品種蘭葉片氣孔指標(biāo)的相關(guān)性分析

表4表明，蝴蝶蘭葉片13個(gè)氣孔指標(biāo)間具有較高的相關(guān)性，如：氣孔開度與內(nèi)橫徑的相關(guān)性指數(shù)高達(dá)0.940，與內(nèi)縱徑相關(guān)性指數(shù)為0.925，上表皮細(xì)胞數(shù)和下表皮細(xì)胞數(shù)的相關(guān)性指數(shù)也達(dá)到0.905，均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。上表皮細(xì)胞數(shù)與下表皮細(xì)胞數(shù)、上表皮氣孔數(shù)和氣孔密度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為：0.905、0.629和0.666；氣孔密度與上表皮細(xì)胞數(shù)、上表皮氣孔數(shù)、下表皮細(xì)胞數(shù)、下表皮氣孔數(shù)和氣孔指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為：0.666、0.745、0.634、0.753和0.659；氣孔指數(shù)與下表皮氣孔數(shù)和氣孔密度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.687和0.659；氣孔外縱徑與外橫徑、內(nèi)縱徑、內(nèi)橫徑、氣孔開度、氣孔面積和氣孔比均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.398、0.541、0.630、0.555、0.808和0.557；氣孔開度與外縱徑、內(nèi)縱徑、內(nèi)橫徑和氣孔面積呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.555、0.925、0.940和0.407；氣孔面積與外縱徑、外橫徑和內(nèi)縱徑呈極顯著正相關(guān)，與內(nèi)橫徑和氣孔開度呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為0.808、0.855、0.622、0.407和0.475；氣孔比與外縱徑呈極顯著正相關(guān)，與內(nèi)橫徑呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.557和0.496。

表4 25個(gè)蝴蝶蘭品種13個(gè)葉片氣孔指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

注：*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)。

Note： *,** indicate significant difference at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

2.5 25個(gè)蝴蝶蘭品種葉片氣孔特性的主導(dǎo)因子分析

通過主成分分析，將25個(gè)蝴蝶蘭品種的13個(gè)與氣孔特征相關(guān)的指標(biāo)(x1～x13)依次轉(zhuǎn)化為13個(gè)主成分，前4個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為33.476 %、27.226 %、18.369 %和11.990 %，它們的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到91.062 %，大于85 %(表5)，在主成分分析中，選擇前4個(gè)主成分作為蝴蝶蘭資源氣孔特征的重要主成分。

由表5～6可知，蝴蝶蘭品種氣孔特征指標(biāo)的第一個(gè)主成分特征值為4.352，貢獻(xiàn)率為33.476 %，對(duì)應(yīng)較大的載荷有外縱徑、內(nèi)縱徑、內(nèi)橫徑、氣孔開度和氣孔面積，反應(yīng)了植物氣孔的面積和開張狀況，因而第一主成分可作為反應(yīng)蝴蝶蘭葉片氣孔面積和開張的綜合因子；第二主成分特征值為3.539，貢獻(xiàn)率為27.226 %，對(duì)應(yīng)較大的載荷有上表皮細(xì)胞數(shù)、上表皮氣孔數(shù)、下表皮細(xì)胞數(shù)和氣孔密度，反應(yīng)了蝴蝶蘭葉片氣孔密度狀況，因而第二主成分可作為反應(yīng)蝴蝶蘭葉片細(xì)胞和氣孔的數(shù)量綜合因子；第三個(gè)主成分特征值為2.388，貢獻(xiàn)率為18.369 %，對(duì)應(yīng)較大的載荷為下表皮氣孔數(shù)和氣孔指數(shù)，反應(yīng)了蝴蝶蘭葉片氣孔指數(shù)狀況；第四個(gè)主成分特征值為1.559，貢獻(xiàn)率為11.990 %，對(duì)應(yīng)較大的載荷為氣孔比，反應(yīng)了蝴蝶蘭葉片氣孔器的形狀狀況。

表5 25個(gè)蝴蝶蘭品種氣孔指標(biāo)的特征值和貢獻(xiàn)率

表6 13個(gè)氣孔指標(biāo)載荷矩陣

2.6 25個(gè)蝴蝶蘭品種聚類分析結(jié)果

根據(jù)各品種葉片氣孔和氣孔器的特征指標(biāo)測定結(jié)果，采用歐式距離法對(duì)供試的25個(gè)蝴蝶蘭栽培品種進(jìn)行聚類分析(圖3)，結(jié)果顯示，在歐式距離15處，供試的25個(gè)蝴蝶蘭品種可被分成3類：第一類是大花型品種(花長>8 cm)且花瓣有紫紅色線紋的蝴蝶蘭品種2個(gè)；第二類為小花型品種(花長<4.5 cm)且花瓣有紫紅色線紋的蝴蝶蘭品種1個(gè)；第三類為花瓣沒有線紋或線紋顏色非紫紅色的蝴蝶蘭品種22個(gè)，這種聚類結(jié)果與蝴蝶蘭花瓣的形態(tài)特征密切相關(guān)?？梢?，基于葉片氣孔和氣孔器特征指標(biāo)的聚類分析能夠反映出蝴蝶蘭品種的親緣關(guān)系，可以用于蝴蝶蘭的分類鑒定。

3 討 論

植物氣孔是在長期的進(jìn)化過程中，經(jīng)過適應(yīng)不同環(huán)境而留下來的重要生理器官，形態(tài)穩(wěn)定性較高，此外氣孔形態(tài)對(duì)植物光合作用和蒸騰作用有著重要的作用[15]。不同植物氣孔的大小、數(shù)目和分布不同。大部分植物葉片的上、下表皮都有氣孔，但不同類型的植物其葉上、下表皮氣孔數(shù)量不同[16]。本研究中，在所觀測的5個(gè)視野內(nèi)除R7的下表皮細(xì)胞中未找到氣孔器之外，其余蝴蝶蘭品種葉片上下表皮均有氣孔分布，其中有20個(gè)品種上表皮氣孔數(shù)多于下表皮氣孔數(shù)，占供試品種的80 %；25個(gè)供試品種的氣孔比為0.72～1.35，說明蝴蝶蘭各品種氣孔器形狀差別不大，呈圓形或扁圓形，與直觀觀測形狀相一致。氣孔密度作為反應(yīng)葉片氣孔數(shù)量的一個(gè)重要指標(biāo)，歷來受到研究者的重視，趙秋玲等[17]認(rèn)為氣孔密度的差異在同屬植物的種間相對(duì)較小，在異屬植物的種間較大；而王連珍等[8]比較了13種櫟屬植物的氣孔密度，結(jié)果表明櫟屬植物的氣孔密度變異較大；本研究中，蝴蝶蘭供試品種的氣孔密度跨度較大，分布于在37.14～169.77 mm2，其中A品種氣孔密度最大，R2氣孔密度最小，說明了蝴蝶蘭屬植物的氣孔密度變異較大，這與后者的研究結(jié)果相似。

圖3 基于葉片氣孔和氣孔器形態(tài)參數(shù)的聚類分析結(jié)果Fig.3 Cluster analysis of leaf stomatal and stomatal morpholoqical parameters

本研究中，蝴蝶蘭葉片的氣孔面積與氣孔開度呈顯著性正相關(guān)，這說明植物進(jìn)行光合、呼吸和蒸騰作用等生理活動(dòng)時(shí)，葉片上需要一定數(shù)量的氣孔面積；氣孔開度在一定程度上決定了氣孔面積。同時(shí)，蝴蝶蘭葉片一些氣孔指標(biāo)間具有較高的相關(guān)性，如氣孔開度與內(nèi)橫徑的相關(guān)性指數(shù)高達(dá)0.940，與內(nèi)縱徑相關(guān)性指數(shù)為0.925，上表皮細(xì)胞數(shù)和下表皮細(xì)胞數(shù)的相關(guān)性指數(shù)也達(dá)到0.905。選育過程中通過對(duì)相關(guān)系數(shù)較高的性狀進(jìn)行選擇時(shí)，可能會(huì)影響到另一個(gè)性狀，因此，在對(duì)多個(gè)葉片性狀進(jìn)行改良時(shí)，應(yīng)該關(guān)注這些性狀彼此間的相關(guān)性并充分利用這些相關(guān)性來提高育種效率。

通過對(duì)13個(gè)氣孔特征指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到這些性狀的特征值、貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)率和因子載荷量，并將13個(gè)氣孔特征指標(biāo)綜合為4個(gè)主成分，前4個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)91.062 %，主要反映了氣孔面積、氣孔密度、氣孔指數(shù)和氣孔形狀等，它們是造成蝴蝶蘭品種葉片氣孔表型差異的主要因素。利用歐氏距離法對(duì)25個(gè)蝴蝶蘭品種進(jìn)行了聚類，當(dāng)歐式距離為10時(shí)，發(fā)現(xiàn)花瓣不含線紋或線紋非紫紅色的可以歸為一類，而在花瓣含紫紅色線紋的品種中又可以區(qū)分出大花型和小花型兩類，這于蝴蝶蘭品種的直觀表現(xiàn)基本相符。可見，基于氣孔特征指數(shù)的聚類分析能反映出蝴蝶蘭品種間的親緣關(guān)系，蝴蝶蘭的氣孔特征指數(shù)可以作為蝴蝶蘭品種分類的依據(jù)之一。

氣孔作為植物的初生保護(hù)結(jié)構(gòu)，具有一定的穩(wěn)定性，但同時(shí)氣孔特征在很大程度上會(huì)受到環(huán)境和栽培管理的影響，因此本研究為求檢測的一致性，選擇了在同一環(huán)境條件下的自有資源圃里采集樣品，樣品的生長期均處于2.5寸杯生長期。用氣孔性狀來區(qū)別蝴蝶蘭品種，僅是綜合鑒定的一個(gè)措施之一，它既有一定的可靠性，同時(shí)也存在一定的誤差。因此，氣孔觀察只是形態(tài)鑒定的一個(gè)手段，對(duì)于蝴蝶蘭品種的鑒定還需借助細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)、形態(tài)學(xué)和基因組學(xué)等手段一起綜合檢測研究。

4 結(jié) 論

蝴蝶蘭各品種氣孔器形狀呈圓形或扁圓形，與直觀觀測相一致，但氣孔密度跨度較大；氣孔開度與內(nèi)橫徑及內(nèi)縱徑具有較高的相關(guān)性；13個(gè)氣孔特征指標(biāo)可以綜合為4個(gè)主成分，說明這些氣孔特征指標(biāo)可作為蝴蝶蘭形態(tài)指標(biāo)與評(píng)價(jià)的重要依據(jù)；聚類分析表明蝴蝶蘭的氣孔特征指數(shù)可以作為蝴蝶蘭品種分類的依據(jù)之一。