泰国菝葜属(Smilax)叶解剖学在分类学中的关键作用

【字体: 时间:2025年03月04日 来源:Kew Bulletin 0.9

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  为明确菝葜属分类,研究人员对泰国 23 种菝葜叶解剖特征分析,划分三组,为分类提供依据。

  # 泰国菝葜属植物叶解剖学研究:解锁分类学新密码
在神秘的植物王国里,菝葜属(Smilax)植物宛如一群神秘的 “小精灵”,分布在热带亚洲、非洲以及美洲、欧洲和澳大利亚等地。目前,它被视为一个单属科,全球约 260 种成员,仅泰国就有 34 种。依据花的特征,菝葜属被分成 10 个组。然而,植物分类学家们在识别菝葜属植物时却遇到了难题。一些菝葜属植物的标本是不育材料,仅靠宏观形态特征进行鉴定,就像在迷雾中辨别方向,很容易出错。而且,不同学者对菝葜属植物的分类观点也不一致,这让植物分类的 “拼图” 变得更加复杂。
为了揭开这些谜题,来自泰国和英国的研究人员,包括 Pornchai Kladwong、Pranom Chantaranothai 和 David A. Simpson 等,踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《Kew Bulletin》上,为菝葜属植物分类学带来了新的曙光。

研究人员在泰国各地收集了 23 种菝葜属植物的样本,这些样本来自六个不同的组。他们采用了多种研究方法,其中关键的技术方法有:样本采集后,用 70% 乙醇固定和保存新鲜成熟叶片;通过脱水、石蜡包埋,用切片机制作 12 - 18μm 的横切面切片;运用主成分分析(PCA)和判别分析(DA)等统计方法,基于 11 个解剖特征对这些植物进行分析。

研究结果


  1. 叶柄横切面(TS)特征:叶柄边缘轮廓呈圆形或椭圆形,不同种有差异。如菝葜(S. asiatica)、密刺菝葜(S. bracteata)等为圆形,而短梗菝葜(S. blumei)、菝葜(S. china)等为椭圆形。叶柄背面轮廓有尖锐和圆形之分,像密刺菝葜(S. bracteata)、菝葜(S. china)背面轮廓尖锐,其余多数种为圆形。叶柄维管束数量多为 7 - 21,但菝葜(S. extensa)、白背牛尾菜(S. leucophylla)等数量不同。维管束被不同细胞包围,有的被厚壁组织细胞单独包裹,有的被薄壁组织或薄壁厚壁组织细胞包围。
  2. 叶片横切面特征:中脉背面轮廓有的圆形,如菝葜(S. asiatica)、短梗菝葜(S. blumei)等;有的尖锐或渐尖,像密刺菝葜(S. bracteata)、菝葜(S. china)等。叶肉分为栅栏组织和海绵组织,栅栏组织 1 - 4 层细胞,海绵组织多数 3 - 6 层细胞,但短梗菝葜(S. blumei)、菝葜(S. china)等部分种可达 7 - 10 层。部分种叶片下表面有乳突,如短梗菝葜(S. blumei)、美丽菝葜(S. calophylla)等。
  3. 叶表皮细胞和气孔特征:表皮细胞形状多样,部分种两面为不规则形,如大果菝葜(S. megacarpa)、小叶菝葜(S. microphylla)等;多数种两面为拼图状,还有种上下表面形状不同。部分种有棱柱晶体,如菝葜(S. extensa)、牛尾菜(S. hemsleyana)等。气孔为不规则型,多数种叶片为下气孔型,少数为两面气孔型。
  4. 聚类分析结果:通过 PCA 和 DA 分析,将 23 种菝葜属植物分为三组。第一组包括短梗菝葜(S. blumei)、白背牛尾菜(S. leucophylla)和卵叶菝葜(S. ovalifolia);第二组有 10 种,如密刺菝葜(S. bracteata)、菝葜(S. china)等;第三组也有 10 种,像菝葜(S. asiatica)、美丽菝葜(S. calophylla)等。

研究结论与讨论


这项研究发现,菝葜属植物的叶柄、中脉、叶肉、表皮细胞等解剖特征存在丰富变异。部分特征与前人研究相符,如维管束伴生组织、中脉表面类型等;也有新发现,像维管束周围细胞类型、晶体存在情况等。研究还表明,解剖特征不能完全支持现有分组。不同组的物种在解剖学上相互交织,与之前基于花特征的分组不一致,和不同研究的系统发育分支也不完全相符。

尽管如此,该研究意义重大。它为菝葜属植物分类提供了新视角,基于叶解剖特征的分类方法,就像为植物分类学家提供了一把新的 “钥匙”,帮助他们在复杂的菝葜属植物分类中找到方向。同时,也为后续研究奠定了基础,后续可扩大样本范围,进一步明确解剖学分组与现有分组及系统发育分支的关系,助力植物分类学的发展。
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