山茶屬有木栓瘤植物葉片形態(tài)解剖、FTIR及其分類學(xué)意義.pdf

1、山茶屬(Camellia)是山茶科(Theaceae)最大的一個(gè)屬，也是在系統(tǒng)進(jìn)化上較原始的一個(gè)屬。無論對(duì)于亞屬(subgenus)、組(section)還是種(species)的劃分，山茶屬植物在分類學(xué)上都爭(zhēng)議較大。Sealy分類系統(tǒng)、張宏達(dá)分類系統(tǒng)以及閔天祿分類系統(tǒng)為世界著名的三大山茶屬分類系統(tǒng)，但是這三大分類系統(tǒng)之間存在巨大的分歧。因此，進(jìn)一步研究山茶的分類仍然具有重要意義。 本課題研究了山茶屬(genusCamellia

2、L.)有木栓瘤(corkwart)植物金花茶組(sect.ChrysanthaeChang)、古茶組(sectArchecamelliaSealy)、實(shí)果茶組[sect.Stereocarpus(Pierre)Sealy]以及糙果茶組(sect.FufuraceaChang)的葉形態(tài)解剖特征、FTIR(FourierTransformInfraredSpectroscopy)特征以及葉片木栓瘤結(jié)構(gòu)的發(fā)育解剖，為這四個(gè)組的分類提供了新的數(shù)

3、據(jù)，澄清了許多山茶分類問題，對(duì)山茶屬植物的系統(tǒng)分類有了新的認(rèn)識(shí)。 我們的研究結(jié)果表明： (1)山茶屬植物葉形豐富多樣，難以用傳統(tǒng)的方法準(zhǔn)確描述。葉形掃描以后，得到的長(zhǎng)度、寬度、寬長(zhǎng)比、周長(zhǎng)、葉面積以及葉形系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化處理以后，作主成分分析。結(jié)果表明，糙果茶組植物葉形大而闊；實(shí)果茶組植物葉面積最??；古茶組和金花茶組植物葉形相似，但是經(jīng)過葉形數(shù)據(jù)主成分分析，發(fā)現(xiàn)金花茶組植物和古茶組植物葉形仍然存在明顯的差異?？偟恼f來，金花茶組

4、、古茶組、實(shí)果茶組以及糙果茶組的葉形存在明顯差異，可以比較明顯地區(qū)分開來，從而支持張宏達(dá)將這四個(gè)組作為獨(dú)立的組。 (2)山茶屬植物的表皮特征復(fù)雜多樣，不同類群之間的葉表皮形態(tài)存在明顯差異，但是在同一類群葉表皮往往有許多相似而且穩(wěn)定的特征，因而對(duì)于屬下分類群--組與種的劃分具有重要意義。古茶組上表皮細(xì)胞異形(兩種形態(tài)的表皮細(xì)胞交錯(cuò)分布)：金花茶組上表皮細(xì)胞有晶體；糙果茶組上表皮細(xì)胞形態(tài)一般為多邊形。形態(tài)解剖數(shù)據(jù)聚類分析的結(jié)果嚴(yán)格支

5、持張宏達(dá)關(guān)于組的劃分。 (3)各種山茶屬植物由于葉片化學(xué)成分的差異因而在FTIR譜圖上表現(xiàn)波峰和波數(shù)的差異。四組山茶屬植物葉片F(xiàn)TIR光譜差異主要存在于碳水化合物指紋區(qū)(carbohydratefingerprintingregion)(波數(shù)wavenumbers范圍1500cm-1-1000cm-1)。FTIR數(shù)據(jù)聚類分析將四個(gè)組的植物在組的水平上聚成三枝，糙果茶組和金花茶組植物分別組成一枝，古茶組和實(shí)果茶組植物組成一枝，反映

6、古茶組、金花茶組、糙果茶組以及實(shí)果茶組親緣關(guān)系。FTIR數(shù)據(jù)支持張宏達(dá)將金花茶組、糙果茶組作為獨(dú)立的組，微弱支持古茶組和實(shí)果茶組合并，但仍然有待于更深一步進(jìn)行研究。 (4)木栓瘤是由早期葉片上的大型氣孔(D型氣孔)發(fā)育來的。D型氣孔發(fā)生在山茶屬植物葉片發(fā)育的早期(葉片還未展開)，分布頻率低。典型氣孔出現(xiàn)在葉片展開以后，分布頻率高。葉片成熟過程中，D型氣孔的副衛(wèi)細(xì)胞繼續(xù)分裂并逐漸木栓化，形成木栓瘤。壓力實(shí)驗(yàn)表明，木栓瘤具有氣體交換

7、的作用。木栓瘤非常有可能是后生結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)于增加葉片的氣體交換具有重要意義。但是，增加氣體交換的同時(shí)可能導(dǎo)致水分大量散失。所以這些植物不適于生活在干旱地區(qū)，而更適合于生活于雨量充沛的地區(qū)。更深入地研究山茶屬有木栓瘤植物幼葉中兩類氣孔的生理功能將有助于揭示山茶屬植物進(jìn)化與分布。 綜上所述，山茶屬葉形態(tài)解剖特征、FTIR數(shù)據(jù)支持張宏達(dá)山茶分類系統(tǒng)關(guān)于金花茶組、古茶組、實(shí)果茶組以及糙果茶組的劃分。同時(shí)，本研究也為進(jìn)一步研究山茶屬植