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茜草业科(Rubioideae)隶属于茜草科(Rubiaceae),分子分类系统将其划分为16族,152属。分布于全世界的热带、亚热带和温带地区,尤以热带地区为多。中国茜草亚科植物约有11族、40属304种,全国均有分布。本研究用扫描电子显微镜技术,对中国茜草业科中11族、22属、71种植物的花粉进行了观察和比较研究,用系统发育分析软件Mesquite对鸡矢藤族植物花粉形态性状在分子系统树上进行了重建,揭示鸡矢藤族植物花粉主要特征的系统演化规律。主要结果如下:
1.茜草亚科植物花粉形态
茜草亚科植物花粉均为单粒、小到中型。花粉形态特征变异比较大。花粉主要为圆球形和近长球形或近扁球形,少数为扁球形,属长球形的花粉较少见。花粉具3-多(达11)沟或3-8孔沟和3-5孔。外壁纹饰主要为网状纹饰(细网为主,也有粗网),少数具穿孔状、颗粒状、疣状或瘤状纹饰。
我们根据中国茜草业科植物花粉形态特征将该业科22属71种的花粉区分为具沟型、具孔沟型、具孔型和无明显萌发孔4个类型。其中以具孔沟型的花粉占大多数,具沟的花粉属少数,具孔的则见于:鱼骨木属(Canthium)、海岸桐属(Guettarda)、染木树属(Saprasma)和丁茜属(Trailliaedoxa)。而萌发孔沟不易观察的则仅见于海茜树属(Timonius)。在具孔沟或沟的花粉中,沟的长短,宽窄及孔的形状等变异也比较大。在具沟型和具孔型这两个类型下又可细分为7个亚型。茜草亚科的花粉形态在属级水平有一定的分类学价值,在族级水平的分类学价值比较大。结合茜草业科已有的孢粉学资料和系统进化研究,推测花粉萌发孔的演化趋势为具3-孔沟型→具多沟型。
2.鸡矢藤属植物花粉形态
所研究的鸡矢藤属植物的花粉均为单粒,辐射对称,小型或中型,极面观3-裂圆形至钝三角形,赤道面观呈长圆球形或近长球形,具3个萌发沟,无内萌发孔。外壁纹饰网状、细网状或穿孔状,孔边缘具小刺状突起或无。臭鸡矢藤(P.foetida)和白毛鸡矢藤(P.pertomentosa)具有花粉二型现象,其中自毛鸡矢藤(P.pertomentosa)是首次报道。本研究支持前人的观点,认为花粉二型现象与花柱二型现象可能没有直接的关联性。结合本属已有的孢粉学资料及其系统与进化研究,推测鸡矢藤属外壁纹饰的可能的演化趋势为:穿孔、网状、细网状→粗网状；网眼内无棒状突起→网眼内有棒状突起。鸡矢藤属花粉的外壁纹饰变化较大,且无内萌发孔,这些特征都是茜草科花粉过渡类型的特征。
3.鸡矢藤族花粉形态的系统演化研究
将鸡矢藤族花粉形态学特征整合到鸡矢藤族分子系统树上,用Mesquite软件对孢粉学形态的系统演化顺序进行了重建,结果显示,鸡矢藤族外类群祖先为具3-孔沟类型,多沟类型的花粉是比较进化的类型。网状纹饰可能是鸡矢藤属花粉的一个共有衍生性状(synapomophic)。