12種柳屬植物花粉顯微鑒定研究

任偉超 徐姣 孫偉 劉美琦 于欣欣 王思嘉 馬偉

摘要：對(duì)12種柳屬植物花粉形態(tài)特征進(jìn)行電鏡掃描并比較分析。柳屬植物花粉的極面觀均為三裂圓形，赤道面觀以多數(shù)橢圓形為主，萌發(fā)孔類型為三溝，極軸長(zhǎng)的范圍為（18.80±1.09）～（31.07±1.51） μm，赤道軸的范圍為（11.20±1.16）～（16.93±0.47） μm。本研究分析了12種柳屬植物的花粉形態(tài)，為柳屬植物形態(tài)鑒定和資源開發(fā)利用提供參考依據(jù)，為揭示柳屬植物遺傳多樣性奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：柳屬;花粉;顯微形態(tài);電鏡掃描

中圖分類號(hào)：S792.120.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）12-0085-05

收稿日期：2020-10-28

基金項(xiàng)目：國家中醫(yī)藥管理局全國中藥資源普查項(xiàng)目（編號(hào)：GZY-KJS-2018-004）;黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)優(yōu)秀創(chuàng)新人才領(lǐng)軍人才項(xiàng)目（編號(hào)：2018RCL09）。

作者簡(jiǎn)介：任偉超（1989—），男，黑龍江哈爾濱人，博士研究生，研究方向?yàn)橹兴庂Y源學(xué)。E-mail：lzyrenweichao@126.com。

通信作者：馬 偉，博士，研究員，主要研究方向是藥用植物生物工程。E-mail：mawei@hljucm.net。

柳屬（Salix）是楊柳科（Salicaceae）中最大的一個(gè)屬。柳屬種類繁多，約有520多種，主產(chǎn)北半球溫帶地區(qū)，少量分布在南美洲和非洲的南部[1-3]。柳屬的垂直分布廣泛，從平原至海拔4600 m均有分布[4]。自然條件下柳屬受周圍環(huán)境及雜交的影響，很容易發(fā)生種間甚至屬間的雜交，具有豐富的遺傳多樣性[5]。黑龍江省柳屬最新調(diào)查數(shù)據(jù)是2010年王東超在黑龍江松花江哈爾濱段、阿什河、帶嶺、大小興安嶺等地采集到30種柳屬，包括五蕊柳組2個(gè)種，三蕊柳組2個(gè)種，柳組4個(gè)種，黃花柳組5個(gè)種，粉枝柳組3個(gè)種，蒿柳組4個(gè)種，沼柳組1個(gè)種，細(xì)柱柳組1個(gè)種，筐柳組1個(gè)種[6]。

柳屬植物不僅廣泛應(yīng)用于園林綠化，還有多種用途，藥用歷史悠久。李時(shí)珍在《本草綱目》中記載：柳為本經(jīng)下品，其性苦寒、無毒，可治療，可治療風(fēng)水黃疽、瘡癰腫痛、痰熱淋疾、濕痹等疾癥[7]。柳樹作為藥用主要是以垂柳的根及須根、枝、葉、花、具毛的種子等入藥[8]。柳屬植物具有良好的解熱鎮(zhèn)痛、抗菌、抗炎、抗氧化、調(diào)血脂等作用[9]。近些年來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)柳屬植物不同部位的化學(xué)成分進(jìn)行了深入的研究，從中獲得的化學(xué)成分包括苯丙素類、醌類、黃酮類、萜類等[10-19]。

目前，關(guān)于柳屬的分類系統(tǒng)至今仍然存在爭(zhēng)議，不同國家和地區(qū)僅存在相對(duì)認(rèn)可的柳屬分類系統(tǒng)。柳屬植物分類困難，主要由于柳屬植物花部形態(tài)簡(jiǎn)單，且可用于分類的特征少;雌雄異株，通常先花后葉，花和幼葉共存期短。因此，柳屬的范圍（即是否為一個(gè)自然類群）目前仍然有較大爭(zhēng)議[20-21]。為了更好地開發(fā)和利用我國柳屬植物資源，對(duì)其種間進(jìn)行分類與鑒定的研究是必要和必須的。本研究對(duì)黑龍江省內(nèi)分布的柳屬種質(zhì)資源進(jìn)行了調(diào)查，通過對(duì)花粉的顯微觀察，系統(tǒng)地從微觀角度，對(duì)所采集的柳屬植物進(jìn)行分類及鑒定，為分類困難的柳屬尋找一種微觀的分類方法，為柳屬植物的種類鑒定提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究以12份雄株花序的花粉作為掃描電鏡觀察的材料，詳見表1。

1.2 試驗(yàn)方法

本研究于2018年5月，分別在哈爾濱、伊春、塔河采集新鮮飽滿雄株柳屬花序，自然干燥。將干燥的花粉真空鍍金，置于掃描電鏡下觀察，選取具代表性的性狀如外壁雕紋等進(jìn)行觀察和拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 掃描電鏡觀察花粉性狀分析

在電鏡視野中隨機(jī)選取20?；ǚ垲w粒，放大500倍可觀察到分散的花粉顆粒，放大至3 500倍和10 000倍觀察，測(cè)量、拍照和記錄數(shù)據(jù)。12種柳屬花粉掃描電鏡觀察得到的數(shù)據(jù)見表2，各種柳屬花粉在掃描電鏡下不同放大倍數(shù)的照片見圖1。

2.2 柳屬花粉粒外形

掃描電鏡下觀察花粉粒形狀為扁圓球形至長(zhǎng)球形，多數(shù)處于近長(zhǎng)球形，赤面觀為三裂圓形，極面觀為橢圓形或近圓形;具有三溝或三擬溝，溝長(zhǎng)幾乎達(dá)到兩極，末端極尖或純圓，有溝膜，具有明顯的顆粒狀紋飾。掃描電鏡觀察花粉外壁紋飾，12種柳屬植物花粉的外壁均呈網(wǎng)狀，網(wǎng)脊顆粒狀或不規(guī)則，網(wǎng)脊具刺狀突起;外壁具網(wǎng)狀或粗網(wǎng)狀紋飾，近溝處網(wǎng)眼變小，網(wǎng)狀紋飾具有大小不等的網(wǎng)眼，網(wǎng)眼形狀不規(guī)則且具顆粒狀紋飾，花粉特征描述見表3。

2.3 柳屬花粉粒大小

12種柳屬花粉粒的極軸長(zhǎng)（P）范圍為（18.80±1.09）～（31.07±1.51） μm，P值最小的為杞柳，最大的為旱垂柳;赤道軸長(zhǎng)（E）范圍為（11.20±1.16）～（16.93±0.47） μm，E值最小的為白皮柳，最大的為深山柳;P/E值范圍為1.06～2.25，P/E值最小的為朝鮮柳，最大的為白皮柳，則朝鮮柳為近球形，白皮柳為橢圓形;P×E值范圍為220.52～548.90 μm2，不同種花粉粒大小差異較大，其中P×E 值最小的為杞柳，最大的為蒙古柳，則花粉體積最小的是杞柳，最大的是蒙古柳。各種花粉具體數(shù)據(jù)和外形描述如下。

金絲垂柳極軸長(zhǎng)（26.00±2.48） μm，赤道軸長(zhǎng)（13.10±1.75） μm，P/E值為1.99（1.79～2.70）。赤道面觀為扁圓形，極面觀為三裂圓形，三孔萌發(fā)溝并延伸達(dá)兩極，溝長(zhǎng)達(dá)20.33（16.50～26.50） μm，萌發(fā)溝深，溝寬為1.57（1.00～2.50） μm，溝間距為6.77（6.00～9.00） μm，溝內(nèi)有細(xì)小的疣狀凸起。表面為網(wǎng)狀紋飾。

龍爪柳極軸長(zhǎng)（25.75±0.92） μm，赤道軸長(zhǎng)（12.03±1.42） μm，P/E值為2.14（1.87～2.75）。赤道面觀為扁圓形，極面觀為三裂圓形，三孔萌發(fā)溝并延伸達(dá)兩極，溝長(zhǎng)達(dá)20.75（17.00～25.50） μm，萌發(fā)溝淺，溝寬為1.38（1.00～2.00） μm，溝間距為5.56（4.00～7.00） μm，溝內(nèi)有疣狀凸起。表面覆蓋網(wǎng)狀紋飾。

3 討論與結(jié)論

柳屬植物具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，廣泛應(yīng)用于園林綠化、制作手工藝品、防風(fēng)固沙等方面。在形態(tài)學(xué)上，柳屬植物雌雄異株、先花后葉、分布范圍廣、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、不同種之間的人為或自然雜交因素的影響，都使得柳屬植物在物種鑒定上存在難度。因此，廣大科研工作者一直專注于研究柳屬植物不同部位鑒定差異的課題。

花粉形態(tài)具有遺傳上的保守性，同物種上的變異程度較小。分類學(xué)家們將花粉形態(tài)的異同作為分類研究的重要參考[22-24]。植物花粉的形狀、輪廓、外壁紋飾、萌發(fā)孔類型和特征及花粉壁結(jié)構(gòu)等形態(tài)特征可為物種的鑒別提供重要的依據(jù)[25-26]。本研究對(duì)12種柳屬材料的花粉形態(tài)特征進(jìn)行掃描電鏡研究。不同物種的花粉在掃描電鏡下也有區(qū)別，具體為極面觀均為三裂圓形，赤道面觀以多數(shù)橢圓形為主，還有少量球形，如深山柳、朝鮮柳和粉枝柳?；ǚ鄞笮椋?5.0～34.0） μm×（9.5～30.5） μm，萌發(fā)孔類型為三溝。P/E值大多在1～2之間，但龍爪柳和白皮柳的P/E值大于2。這表明柳屬植物各物種間花粉粒萌發(fā)孔的類型以及極面觀等方面相似性較高。本研究結(jié)果與其他關(guān)于柳屬植物花粉相關(guān)特征的研究結(jié)果[27-29]基本一致，表明柳屬花粉形態(tài)保守性較高。本研究通過對(duì)柳屬植物花粉顯微鑒定分析，為柳屬植物的準(zhǔn)確鑒定及綜合利用提供了一定的理論依據(jù)。

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