中国柳属繁柳组的叶表皮微形态特征及其分类学意义1)

郭 琦 张志翔 朱 纯

(北京林业大学，北京，100083)

柳属全世界约有520 种，主要分布在北半球温带，其中我国有275 种［1］。柳属是分类较为困难的植物类群之一，其原因是花部形态简单，能提供的分类特征少;柳属的自然杂交现象普遍，种间或居群间特征变异大，导致种间形态界限模糊;柳属雌雄花开放和叶长出的时间往往不一致，因此难以在同一植株或个体上看到一个种的所有特征。而繁柳组是柳属中分类最为困难的类群之一，上述问题在繁柳组的分类鉴定中普遍存在，仅对繁柳组的形态进行研究常难以解决其中存在的分类学问题，因此有必要通过其他的研究手段对繁柳组进行研究。叶表皮的微形态特征，比如气孔外拱盖特征，保卫细胞的形态及蜡质类型是稳定的鉴定特征，对于居群间、种间、属间的区分有很好的作用［2］。

目前，柳属的叶表皮微形态研究主要基于光学显微镜，如Argus［3］对长白柳组的S.herbacea L.和绿叶柳组的S.glauca L.复合群进行了叶解剖研究，Pataky［4］比较了S.alba L.和S.fragilis L.以及S.arbuscula L.的叶表皮特征。但关于柳属扫描电镜下的叶表皮微形态的研究并不多见。Tomaszewski［5］对4 种欧洲柳属植物的蜡质层的形态进行了详细的描述;陈家辉等［6］对18 组29 种柳属植物的电子显微镜扫描下的叶表皮的形态特征进行了研究。王东超等［7］对13 组28 种柳属植物的电子显微镜扫描下的叶表皮的形态特征进行了研究。以上这些研究都表明叶表皮微形态有重要的分类学意义，对柳属中一些表型相似的类群有很好的鉴定作用。本研究的目的是为分类困难的繁柳组寻找一种微观的分类方法，同时验证繁柳组分类处理问题。

1 材料与方法

为便于讨论，我们采用Skvortsov［8］的柳属分类系统，而组的划分参考《中国植物志》中的柳属系统［9］，研究材料为繁柳组的34 种柳属植物，共34 个样品(表1)。

用于扫描电子显微镜观察的叶片为发育完全的成熟叶片，取叶片中部的部分用于观察，样品取自蜡叶标本，为避免对蜡质层的形态的影响，材料未经任何处理，直接取1 cm ×1 cm 大小的方块，将上表皮粘于样品台上，将灰尘吹去，在TM－1000 扫描电子显微镜下观察照相，仅观察了下表皮。

由于扫描电子显微镜下植物的叶表皮微形态特征较复杂，可描述的微形态特征(如气孔外拱盖形态、角质层类型、气孔形态、蜡质纹饰类型等)较多［10－13］。为了方便讨论，我们选择了较为稳定且容易观察的3 个特征:气孔外拱盖的形态，气孔形态，蜡质类型。

表1 材料来源

2 结果与分析

通过扫描电镜对气孔外拱盖内缘，气孔形态，蜡质类型进行了观察，其中山柳(Salix pseudotangii)和细序柳(Salix guebrianthiana)未观察到气孔，结果见表2。

气孔外拱盖内缘:在我们观察的柳属种类中个可以分为近平滑和浅波状2 种，其中浅波状21 种，近平滑11 种。根据气孔外拱盖内缘角化程度分为角化明显和不明显两类，前者17 种，其余角化不明显。

气孔形态:根据气孔外拱盖是否隆起以及周围是否有脊状突起可分为3 类，气孔被周围蜡质层包围，无任何隆起;气孔外拱盖隆起，周围有脊状隆起，气孔外拱盖隆起，周围无脊状隆起(表2)。在我们所观察的32 种繁柳组植物中，有27 种气孔外拱盖隆起，4 种气孔外拱盖扁平，1 种气孔外拱盖因被蜡质层覆盖，无法观察。

叶表面蜡质类型:共观察到5 种蜡质类型，平滑蜡质层、痂状蜡质层、壳状蜡质层、锥形蜡质层、鳞片状蜡质层(表2)。其中锥形蜡质层和鳞片状蜡质层最为常见，分别为4 种和16 种。

通过以上研究，编制检索表如下:

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24．平滑蜡质层……S． macroblasta24．壳状蜡质层25．表面有片状，颗粒状纹饰……S． tenel-la 25．表面有少量锥形纤维体……S． dissa23．具锥形纤维体或鳞片状纤维体26．具锥形纤维体……S． hypoleuca/S． tan-gii 26．具鳞片状纤维体27．纤维体聚集为小块状……S． delavay-ana 27．纤维体聚集呈较大片状28．周围的脊状突起明显……S． ocheto-phylla 28．周围的脊状突起不明显……S． eto-sia

表2 扫描电子显微镜下繁柳组植物叶表皮的微形态特征

3 结论与讨论

在扫描电镜下，叶片蜡质纹饰的微形态有很高的多样性，是极为有用的鉴定性状［11］。在繁柳组中，我们发现纤维体最为常见，可分为两类:纤维体顶部聚合为一点的锥形纤维体，纤维体顶部聚合为大块的鳞片状的鳞片状纤维体。而两者之间的过渡类型(如S.pseudowolohoensis，图Ⅰ22;S.tangii，图Ⅰ32)，即纤维体的顶部不聚合为一点，也不聚合为大块的鳞片状，而是较小的鳞片状，Tomaszewski［5］仍然将其作为锥形纤维体。

蜡质类型是一种很稳定的鉴别特征，对于一些表型极为相似的种类往往可起到很好的区分作用［12］。如繁柳组S.macroblasta 和S.dissa 是2 个相似的种，均具有叶全缘，下面发白色，苞片两面无毛等特征。主要区别是S.dissa 叶长圆形、长圆状椭圆形至长圆状卵形，而S.macroblasta 叶披针形或长圆状披针形。通过查阅标本，我们对这2 个种是否合并存在疑问。但在扫描电镜下，这两个种的叶表皮微形态差别较大，S.macroblasta 气孔外拱盖内缘深度角化，具平滑蜡质层，而S.dissa 气孔外拱盖内缘角化不明显，具鳞片状纤维体。因此叶表皮微形态研究证明这两个种都是好种。

图Ⅰ 繁柳组植物形态

在我们所观察的32 种繁柳组植物中，有27 种气孔外拱盖隆起，4 种气孔外拱盖扁平，1 种气孔外拱盖因被蜡质层覆盖，无法观察。而气孔外拱盖扁平还是隆起、气孔外拱盖内缘角质化情况和周围的蜡质纹饰都是比较稳定的微形态特征，可作为种或种下分类群的区分依据［13］。如繁柳组中S.etosia和S.praticola 在形态上相似，只能根据叶缘的细齿，子房柄的有无等一些小的差别对这两个种进行区别，但根据扫描电镜的结果，两者的气孔形态有很大的区别。S.etosia 气孔外拱盖隆起，内缘角化明显，周围脊状突起不明显。而S.praticola 气孔外拱盖扁平，内缘角化不明显，周围有一圈呈方形的脊状突起。

同时，根据研究结果，我们可以检验繁柳组的分类处理问题。通过比较1984年中国植物志和1999年FOC，我发现FOC 将1984年植物中柳属繁柳组的变种和原变种进行了合并处理。但扫描电镜的结果表明:S.tenella 具壳状蜡质层，气孔外拱盖隆起，S.tenella var.trichadenia 具痂状蜡质层，气孔外拱盖扁平，因此不支持两者的合并。S.hypoleuca 具锥形纤维体，气孔外拱盖内缘近平滑，S.hypoleuca var.platyphylla 具鳞片状纤维体，气孔外拱盖内缘浅波状，因此不支持两者的合并。S.paratetradenia气孔外拱盖隆起，内缘角化不明显，气孔外拱盖内缘浅波状。S.paratetradenia var.yatungensis 气孔外拱盖扁平，内缘角化，气孔外拱盖内缘近平滑，因此不支持两者的合并。S.longiflora 鳞片状纤维体部分重叠成痂状，气孔外拱盖内缘近平滑。S.longiflora var.albescens 鳞片状纤维体隆起呈脊状，气孔外拱盖内缘浅波状，因此不支持两者的合并。此外中国柳属次级区分的讨论一文中将柳属大部分种类进行了重新的分类处理［14］，其中将S.cathayana 和S.paratetradenia 合并为一个种，但这两个种在扫描电镜下的叶表皮微形态差别较大，S.paratetradenia 具壳状蜡质层，而S.cathayana 为鳞片状纤维体，有些部位具突起的颗粒。因此不支持对这两个种合并的分类 处 理。此 外，赵 能［14－15］将S.dissa 和S.rhoophila 合并，S.longiflora 和S.cathayana 合并，S.tangii 和S.hypoleuca 合并，S.polyclona 和S.luctuosa 合并［15］。通过观察，我们发现S.rhoophila(图版Ⅰ:9)具有鳞片状纤维体，气孔外拱盖内缘角化，而S.dissa(图版Ⅰ:28)具有壳状蜡质层，气孔外拱盖内缘角化不明显。因此不支持这两个种合并的分类处理。S.longiflora (图版Ⅰ:29)和S.cathayana(图版Ⅱ:31)都具有鳞片状纤维体，气孔外拱盖隆起，角化不明显，周围有隆起的脊。因此支持这两个种合并的分类处理。S.hypoleuca(图版Ⅰ:24)和S.tangii(图版Ⅰ:32)都具有锥形纤维体，气孔外拱盖隆起，内缘角化。因此支持这两个种合并的分类处理。S.polyclona(图版Ⅰ:8)和S.luctuosa(图版Ⅰ:19)都具有鳞片状纤维体，表面有颗粒状蜡质晶体，气孔外拱盖隆起，内缘角化。因此支持这两个种合并的分类处理。

综上所述，扫描电镜下的叶表皮微形态特征对繁柳组的种间鉴别有很好的作用，一些形态相似的种的叶表皮微形态差异较大，可以很容易进行鉴别。同时叶表皮微形态的结果对于我们验证繁柳组的分类处理问题具有重要的意义，研究结果表明支持对S.longiflora 和S.cat-hayana 合并，S.hypoleuca 和S.tangii 的合并，S.polyclona 和S.luctuosa 的合并。

致谢:中国科学院植物研究所标本馆(PE)、四川省林业科学研究所提供研究材料。北京林业大学树木学教研室提供研究设备。

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