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12種柳屬植物花粉形態特征進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，赤道面觀以多數橢圓形為主，萌發孔類型為三溝，極軸長的范圍為（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，為柳屬植物形態鑒定和資源開發利用提供參考依據，為揭示柳屬植物遺傳多樣性奠定基礎。

關鍵詞：柳屬;花粉;顯微形態;電鏡掃描

中圖分類號：S792.120.1 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）12-0085-05

收稿日期：2020-10-28

基金項目：國家中醫藥管理局全國中藥資源普查項目（編號：GZY-KJS-2018-004）;黑龍江中醫藥大學優秀創新人才領軍人才項目（編號：2018RCL09）。

作者簡介：任偉超（1989—），男，黑龍江哈爾濱人，博士研究生，研究方向為中藥資源學。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）中最大的一個屬。柳屬種類繁多，約有520多種，主產北半球溫帶地區，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境及雜交的影響，很容易發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查數據是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個種，三蕊柳組2個種，柳組4個種，黃花柳組5個種，粉枝柳組3個種，蒿柳組4個種，沼柳組1個種，細柱柳組1個種，筐柳組1個種[6]。

柳屬植物不僅廣泛應用于園林綠化，還有多種用途，藥用歷史悠久。李時珍在《本草綱目》中記載：柳為本經下品，其性苦寒、無毒，可治療，可治療風水黃疽、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痛、抗菌、抗炎、抗氧化、調血脂等作用[9]。近些年來，國內外學者對柳屬植物不同部位的化學成分進行了深入的研究，從中獲得的化學成分包括苯丙素類、醌類、黃酮類、萜類等[10-19]。

目前，關于柳屬的分類系統至今仍然存在爭議，不同國家和地區僅存在相對認可的柳屬分類系統。柳屬植物分類困難，主要由于柳屬植物花部形態簡單，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（即是否為一個自然類群）目前仍然有較大爭議[20-21]。為了更好地開發和利用我國柳屬植物資源，對其種間進行分類與鑒定的研究是必要和必須的。本研究對黑龍江省內分布的柳屬種質資源進行了調查，通過對花粉的顯微觀察，系統地從微觀角度，對所采集的柳屬植物進行分類及鑒定，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。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

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行觀察和拍照。

2 結果與分析

2.1 掃描電鏡觀察花粉性狀分析

在電鏡視野中隨機選取20粒花粉顆粒，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，測量、拍照和記錄數據。12種柳屬花粉掃描電鏡觀察得到的數據見表2，各種柳屬花粉在掃描電鏡下不同放大倍數的照片見圖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球形，多數處于近長球形，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，溝長幾乎達到兩極，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狀，網脊顆粒狀或不規則，網脊具刺狀突起;外壁具網狀或粗網狀紋飾，近溝處網眼變小，網狀紋飾具有大小不等的網眼，網眼形狀不規則且具顆粒狀紋飾，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（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（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。各種花粉具體數據和外形描述如下。

金絲垂柳極軸長（26.00±2.48） μm，赤道軸長（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，三孔萌發溝并延伸達兩極，溝長達20.33（16.50～26.50） μm，萌發溝深，溝寬為1.57（1.00～2.50） μm，溝間距為6.77（6.00～9.00） μm，溝內有細小的疣狀凸起。表面為網狀紋飾。

龍爪柳極軸長（25.75±0.92） μm，赤道軸長（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，三孔萌發溝并延伸達兩極，溝長達20.75（17.00～25.50） μm，萌發溝淺，溝寬為1.38（1.00～2.00） μm，溝間距為5.56（4.00～7.00） μm，溝內有疣狀凸起。表面覆蓋網狀紋飾。

3 討論與結論

柳屬植物具有重要的經濟價值，廣泛應用于園林綠化、制作手工藝品、防風固沙等方面。在形態學上，柳屬植物雌雄異株、先花后葉、分布范圍廣、對環境適應性強、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。

花粉形態具有遺傳上的保守性，同物種上的變異程度較小。分類學家們將花粉形態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、萌發孔類型和特征及花粉壁結構等形態特征可為物種的鑒別提供重要的依據[25-26]。本研究對12種柳屬材料的花粉形態特征進行掃描電鏡研究。不同物種的花粉在掃描電鏡下也有區別，具體為極面觀均為三裂圓形，赤道面觀以多數橢圓形為主，還有少量球形，如深山柳、朝鮮柳和粉枝柳。花粉大小為（15.0～34.0） μm×（9.5～30.5） μm，萌發孔類型為三溝。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孔的類型以及極面觀等方面相似性較高。本研究結果與其他關于柳屬植物花粉相關特征的研究結果[27-29]基本一致，表明柳屬花粉形態保守性較高。本研究通過對柳屬植物花粉顯微鑒定分析，為柳屬植物的準確鑒定及綜合利用提供了一定的理論依據。

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