长寿花栽培品种的花粉形态观察

陈帅， 张晓莹

(1.东北农业大学 资源与环境学院，黑龙江 哈尔滨 150030； 2.杭州市农业科学研究院 园艺研究所，浙江 杭州 310024)

长寿花(blossfeldiana)为景天科伽蓝菜属多年生草本植物。其株形低矮紧凑，叶片剔透翠绿，花朵浓密艳丽，观赏效果极佳；花期在冬、春少花季节，能够控制，是优良的盆栽植物。近年，长寿花在国际花卉市场中迅速发展并占据重要地位，而在我国的栽培历史短，栽培品种匮乏。为促进我国伽蓝菜属植物资源的开发利用，需要对该属植物野生资源和栽培品种进行分类鉴定。植物花粉在长期的进化过程中，在基因的调控下能够形成独特的形态特征，携带的遗传信息可以作为植物的进化、系统分类的依据[1-3]。关于长寿花的花粉形态的观察并未见报道。因此，本研究利用扫描电镜观察法对8个长寿花栽培品种的花粉形态进行观察研究，旨在为伽蓝菜属植物的系统分类提供孢粉学资料。

1 材料与方法

1.1 材料

本试验植物材料为8个不同花色的长寿花栽培品种，包括Fuego、Rumina、Swan、Bromo、Kerinci、Klabat、Petero、Snowdon，栽种于东北农业大学园艺实验站连栋温室内。

1.2 试验方法

在长寿花花期取其花药，用质量分数4%、pH 6.8的戊二醛磷酸缓冲液固定，置于4 ℃冰箱中固定1.5 h以上，若花药不沉入固定液，需要抽真空使其下沉。用0.1 mol·L-1、pH 6.8的磷酸缓冲液冲洗3次，每次10 min。分别用浓度为50%、70%、90%的乙醇进行脱水1次，每次15 min；无水乙醇脱水3次，每次10 min。用无水乙醇∶叔丁醇1∶1(体积比)和纯叔丁醇各进行1次置换，每次15 min。将样品放入-20 ℃的冰箱冷冻室30 min，放入ES-2030(HITACHI)型冷冻干燥仪对样品干燥4 h。用导电胶带将样品黏在扫描电镜样品台上，并将花药刺破。用E-1010(HITACHI)型离子溅射镀膜仪在样品表面镀上一层金属膜，处理好的样品放入样品盒中用S-3400N(HITACHI)扫描电镜检测。

1.3 测定及计数

每个长寿花品种随机选取30粒花粉，测定极轴长(P)、赤道宽(E)，并观察花粉表面纹饰、萌发沟及突起。花粉大小以P×E值表示，花粉性状以P/E值表示。

2 结果与分析

2.1 长寿花各栽培品种花粉粒的形态特征

用扫描电镜对8个长寿花栽培品种花粉形态进行观察分析。表1显示，按照花粉大小(P×E)，供试的8个品种中 Klabat的花粉粒最大，其次是 Petero、Kerinci、Fuego、Rumina、Swan、Bromo，花粉粒最小的是 Snowdon。长寿花栽培品种 Fuego、Rumina、Swan、Bromo和 Snowdon花粉粒的P/E值为1.01～1.10，所以以上5个长寿花品种的花粉粒形状为圆球形；长寿花栽培品种 Kerinci、 Klabat和 Petero花粉的P/E值<0.84，这3个长寿花品种的花粉粒形状为近球形[4]。

表1 不同长寿花栽培品种花粉形态特征的比较

由图1可以看出，供试的8个长寿花栽培品种的花粉粒形态特征相似，均以单粒形式存在，极面观均为四角形，且四角呈十字对称；赤道面观 Fuego、Rumina、Swan、Bromo和Snowdon为圆球形，Kerinci、 Klabat和 Peter为近球形。花粉外壁存在颗粒状和黏稠状的附着物，这可能是由于花药内部含有大量内含物造成，也有部分是残留的绒毡层和药壁在试验破壁过程中附着在花粉粒上[5]。萌发沟为多萌发沟，每个花粉粒上均有4条萌发沟；萌发沟宽而浅，沿极轴方向逐渐变窄，赤道处最宽；极轴方向观，4条萌发沟呈十字对称分布；萌发沟内有瘤状突起，突起的高度不同品种有所不同，但突起表面均不同程度的褶皱。

1～8分别为 Fuego、Rumina、Swan、Bromo、Kerinci、Klabat、Petero、Snowdon，图2同。

供试品种花粉粒的萌发沟内赤道处均具有明显瘤状突起，Rumina和 Kerinci的4条萌发沟中有1条萌发沟内赤道处没有明显的突起，而全部呈现褶皱状；其他3条萌发沟均在赤道处有明显突起，突起表面具不规则褶皱；Fuego、Bromo、Klabat与其他品种相比，萌发沟内表面平整，其他品种的萌发沟内则呈现不规则的凹凸不平状。

2.2 长寿花各栽培品种花粉粒的表面纹饰

由图2可以看出，供试的8个长寿花栽培品种外壁纹饰网纹均不明显，且有一定的相似性。长寿花栽培品种 Swan、Snowdon的花粉粒外壁纹饰为不规则网纹，网纹相对于其他栽培品种的花粉粒外壁纹饰要明显，网纹分布曲折，分叉和交叉繁多并清晰可见，网纹还能看出略微隆起的网脊，网孔分布在网纹之间，数量多，形状不规则。

图2 8个长寿花栽培品种花粉粒外壁纹饰的扫描电镜观察

Fuego、Rumina的花粉粒外壁纹饰也呈现不规则网纹状，但其外壁表面的网纹相对Swan、Snowdon的曲折密集，网脊不明显，网孔形状不规则，交错分布在网纹之间，数量多，在花粉粒表面分布均匀。

Bromo、Kerinci、Klabat、Petero的花粉粒外壁纹饰网纹细密，网纹错综繁密，看不出明显的网纹线条，使得网孔如细密的针孔，均匀分布，使得花粉粒外壁看起来平滑，观察不到网脊。

3 讨论

近年，长寿花在世界花卉市场迅速发展并占据重要位置，主要出口国集中在欧美国家。我国栽培长寿花的历史短，起初仅栽培引种驯化的品种，品种数量少，应用范围窄。至20世纪90年代，我国开始大量引进国外长寿花的优新品种，并广泛应用于盆花摆放和露地栽培，而具有自主知识产权的品种匮乏。大量引种随之而来的问题包括商品名与品种名混淆不清、高额的进口费用等。我国地大物博，景天科野生资源丰富，但丰富的资源未得到充分利用。为促进我国景天科伽蓝菜属植物资源的开发利用，需要科研人员对该属植物野生资源和品种进行分类鉴定，为后续研究提供理论依据。

电子显微镜的发展更新使得植物花粉的超微形态学研究成为可能，花粉形态已成为植物品种鉴定和分类的重要手段[6-7]。花粉粒的极轴长、赤道宽、极轴长/赤道宽、外壁纹饰、萌发沟(孔)和脊等指标[8-10]都是受基因调控的、能够稳定表达的性状，可作为不同品种的鉴别依据[11-12]。本研究供试的8个长寿花栽培品种的花粉粒形态特征，可以作为今后对长寿花品种(种)的鉴别依据，为长寿花的系统分类提供孢粉学资料。

一般来说，植物花粉粒的形态特征稳定性好，受环境的影响小[13]。本研究供试的8个长寿花栽培品种的花粉粒通过扫描电镜观察，其形态分为圆球形和近球形。在研究植物进化领域，花粉形态的演化趋势是由舟形到扁球形再到圆球形，根据这一观点，供试的8个长寿花栽培品种中Fuego、Rumina、 Swan、Bromo、Snowdon与Kerinci、Klabat、Peter相比，是更进化的品种。

4 小结

供试的8个长寿花栽培品种的花粉粒形态相似，Klabat的花粉粒最大，花粉粒最小的是Snowdon。花粉粒呈圆球形或近球形，长寿花栽培品种Fuego、Rumina、Swan、Bromo和Snowdon的花粉粒形状为圆球形，Kerinci、 Klabat和 Petero的花粉粒形状为近球形。多萌发沟宽而浅，沿极轴方向逐渐变窄，赤道处最宽；极轴方向4条萌发沟呈十字对称分布；萌发沟内有瘤状突起，且突起表面有不同程度的褶皱，Rumina 和 Kerinci的4条萌发沟中有1条萌发沟内赤道处没有明显的突起，而全部呈现褶皱状；其他3条萌发沟均在赤道处有明显突起，突起表面具不规则褶皱；Fuego、Bromo、Klabat与其他品种相比，萌发沟内表面平整，其他品种的萌发沟内则呈现不规则的凹凸不平状。

供试品种花粉外壁表面纹饰有不规则网纹和细密网纹2种类型。Swan、Snowdon的花粉粒外壁纹饰为不规则网纹，外壁纹饰明显，网纹分布曲折，网孔分布在网纹之间，数量多，形状不规则。Fuego、Rumina的花粉粒外壁表面为不规则网纹状，更为曲折密集，网脊不明显，网孔形状不规则，数量多，在花粉粒表面分布均匀。Bromo、Kerinci、Klabat、Petero的花粉粒外壁纹饰网纹细密，网纹错综繁密，看不出明显的网纹线条，使得网孔如细密的针孔，均匀分布。试验结果表明，供试的8个长寿花栽培品种的花粉粒大小、性状、外壁纹饰等特征可为今后系统分类和进化等研究提供理论依据。