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The Morphogenesis of Inflorescence and Flower in Corylus (Betulaceae)* PDF

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植 物 分 类 与 资 源 学 报 ꎬ36 ( ):   2014 4 433~442 Plant Diversity and Resources :                                     DOI 10.7677/ynzwyj201413215 榛属 (桦木科) 花序及花的形态发生∗ 朱俊义1ꎬ 张力凡1ꎬ 沈 鹏1ꎬ 任保青3ꎬ 梁 宇1ꎬ 陈之端2∗∗     通化师范学院生命科学学院 吉林通化 中国科学院植物研究所系统与进化植物学国家 (1 ꎬ   134002ꎻ 2 重点实验室 北京 山西太山植物园 山西太原 ꎬ   100093ꎻ 3 ꎬ   030025) 摘要: 在扫描电镜下观察了桦木科榛属榛 毛榛和滇榛的花序和花的形态发生过程 榛属雌花序由多个小 、 ꎮ 聚伞花序螺旋状排列组成 每个小花序原基分化出 枚初级苞片和一团小花序原基分生组织 由小花序原 ꎻ 1 ꎬ 基分生组织分化形成 个花原基 每个花原基分化出 个心皮原基 形成二心皮雌蕊 雌蕊基部有 层花 2 ꎻ 2 ꎬ ꎻ 2 被原基 内层花被原基环状 外层花被发生于花原基近轴面和远轴面 近轴面和远轴面的花被不均等分 ꎬ ꎬ ꎬ 化 外层花被发生早于内层花被 雄花序为柔荑状 由多个小聚伞花序螺旋状排列组成 每个小花序原基 ꎬ ꎮ ꎬ ꎮ 分化出 枚初级苞片和一团小花序原基分生组织 由小花序原基分生组织分化出 枚次级苞片和 个 1 ꎬ 2 4~6 雄蕊原基 形成 枚雄蕊 每个雄蕊具 个药囊 在雄蕊原基分化形成 药囊雄蕊过程中 出现雄蕊 ꎬ 4~6 ꎬ 4 ꎬ 4 ꎬ 原基纵裂 并且花丝纵裂至基部 为进一步全面探讨桦木科属间系统演化关系提供了证据 ꎬ ꎮ ꎮ 关键词: 榛属 花器官 形态发生 ꎻ ꎻ 中图分类号: 文献标识码: 文章编号: Q944            A                2095-0845(2014)04-433-10 The Morphogenesis of Inflorescence and Flower in Corylus Betulaceae ∗ ( ) 1 1 1 3 1 2∗∗ ZHU Jun ̄Yi ꎬ ZHANG Li ̄Fan ꎬ SHEN Peng ꎬ REN Bao ̄Qing ꎬ LIANG Yu ꎬ CHEN Zhi ̄Duan SchoolofLifeSciences TonghuaNormalUniversity StateKeyLaboratoryofSystematic (1 ꎬ ꎬTonghua134002ꎬChinaꎻ2 andEvolutionaryBotany InstituteofBotany ChineseAcademyofSciences ꎬ ꎬ ꎬBeijing100093ꎬChinaꎻ ShanxiTaishanBotanicalGarden 3 ꎬTaiyuan030025ꎬChina) Abstract Corylus : The morphogenesisofinflorescenceandflowersof wasobservedusingscanningelectronmicroscope Corylus for the first time. Thefemaleinflorescenceof wascomposedofmultiplecymulesarrangedinaspiralconfigura ̄ tion. Each cymule primordium differentiated one primary bract and one cluster of cymule primordium meristemꎻ two flower primordia were differentiated from the crmule meristem. Each flower primordium differentiated two carpellary primordiaꎬforming a bicarpellarypistil.Eachflowerhastwolayerperianthatthebaseofpistil.Theinnerperianthpri ̄ mordiumwas in circular configurationꎬand outer perianth initiated unevenly fromtheadaxial andabaxial of thefloral primordium. The initiation of the outer perianth was earlier than the inner. The male inflorescences were catkin ̄like andcomposedofmultiplecymulesarrangedinaspiralconfiguration.Eachcymuleprimordiumdifferentiatedoneprima ̄ ry bract and oneclusterofcymuleprimordiummeristem.Twosecondarybractsandfourtosixstamensweredifferentia ̄ ted fromeachcymuleprimordiummeristem.Eachstamenhasfouranthersacs.Intheprocessofthestamendifferentia ̄ ted into four anther sacsꎬthe stamen primordium began longitudinal fissureꎬ and the filament divided totally into the base.Theresultsprovidemicro ̄morphologicalevidenceforthegenericlevelidentificationandphylogenyofBetulaceae. Key words Corylus : ꎻ Floral organsꎻ Morphogenesis 基金项目 国家自然基金项目 和国家重大科学研究计划项目 ∗ : (31170180ꎬ31270268) (2014CB954100) 通讯作者 ∗∗ : AuthorforcorrespondenceꎻE ̄mail:zhiduan@ibcas􀆰ac􀆰cn 收稿日期 接受发表 : 2013-10-23ꎬ 2013-12-20 作者简介 朱俊义 男 教授 博士 从事结构及发育植物学研究 : (1966-) ꎬ ꎬ ꎬ ꎮ E ̄mail:swx0527@163􀆰com 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 卷  434                                                            36 桦木科植物在北温带植物区系中占有重要 由于其生长速度不同 成熟时呈轮状 鹅耳枥   ꎬ ( ) 地位 全世界共 属 约有 种 但属 或囊状 虎榛子 朱俊义和陆静梅 研 ꎬ 6 ꎬ 150~200 ꎬ ( )ꎮ (2008) 间关系仍然存在争论 究了东北桤木Alnus mandshurica 和辽东桤木Alnus (Bessyꎬ 1915ꎻ Takhtajanꎬ sibirica的雌 雄花序发育过程 结果表明雌花序 1969ꎬ1980ꎻ Thorneꎬ 1973ꎬ 1983ꎻ Dahlgrenꎬ 1975ꎬ 、 ꎬ 早 的每个小花序外具 枚初级苞片 枚次级苞片 1980ꎬ 1983ꎬ 1989ꎻ Cronquistꎬ 1981ꎬ 1988)ꎬ 1 、 2 、 期的分类工作将 属分归在 个族 或亚科 枚三级苞片 内有 朵花 每个花具 个二心皮 6 2 ( ) 2 ꎬ 2 ꎬ 1 和 合生雌蕊 雌蕊无被片 雄花序的每个小花序外 (Jussieuꎬ 1789ꎻ Melchiorꎬ 1964ꎻ Li Skvortsovꎬ ꎬ ꎮ 即榛族包括榛属 Corylus 虎榛子属 被 枚初级苞片 枚次级苞片 枚三级苞片 1999)ꎬ ( )、 1 、 2 、 2 ꎬ Ostryopsis 鹅耳枥属 Carpinus 和铁木属 内有 个花原基形成 朵小花 每朵小花具 枚 ( )、 ( ) 3 3 ꎬ 4 Ostrya 桦木族包括桦木属 Betula 和桤木 被片 位于中间的小花分化早于两侧的小花 其 ( )ꎬ ( ) ꎬ ꎮ 属 Alnus 依据花器官的初级苞 中 次级苞片分别由瓣状的原基发育而来 成熟 ( )ꎮ Abbe (1974) ꎬ ꎬ 片 次级苞片 被片 子房 花丝等维管束痕迹 时呈扩展的叶片状 等 研究西桦Bet ̄ 、 、 、 、 ꎮ Lin (2010) 的分布特点及其他特征划分为三个族 桦木族 ula alnoides的雌 雄花序发育过程 结果表明雌 : 、 ꎬ 包括桤木属和桦木属 榛族 花序的每个小花序外具 枚初级苞片 枚次级 Betuleae ( )、 Coryleae 1 、 2 包括榛属和虎榛子属 和鹅耳枥族 苞片 无三级苞片 内有 朵花 每个花具 个 ( ) Carpineae 、 ꎬ 3 ꎬ 1 包括鹅耳枥属和铁木属 等 根 二心皮合生雌蕊 雌蕊有被片原基 但没有分化 ( )ꎮ Chen (1999) ꎬ ꎬ ꎮ 据 序列研究桦木科系统发育 建议将榛属 雄花序的每个小花序外被 枚初级苞片 枚次 DNA ꎬ 1 、 2 单列为榛族 而将虎榛子属与鹅耳 级苞片 无三级苞片 内有 个花原基形成 朵 (Coryleae)ꎬ 、 ꎬ 3 3 枥属和铁木属合并为鹅耳枥族 花 每朵小花具 枚被片 位于中间小花的分化 (Carpineae)ꎮ ꎬ 4 ꎬ 每朵花都是不同进化阶段特征的混合体 对 比两侧的要早 其中 次级苞片分别由瓣状的原基 ꎬ ꎮ ꎬ 花的发生和发育过程的研究可以发现其早期进化的 发育而来 成熟时呈扩展的叶片状 由此可见 桦 ꎬ ꎮ ꎬ 轨迹 和 即个体发育反映 木科植物生殖结构在早期发育阶段就有区别 导致 (Endress Stumpfꎬ 1991)ꎬ ꎬ 系统发育 因此 可以为系统发育的研究提供重要 成熟结构上的差异 这为属级划分提供了证据 ꎬ ꎬ ꎬ ꎮ 线索 花部发育式样的研究以及不同类群某个性 尽管榛属的系统位置存在很大争议 是理解 ꎮ ꎬ 状演化系列的比较使我们能更加准确地理解被子 桦木科系统发育关系的关键 但该属植物花器官 ꎬ 植物花的演化式样和推断类群间的演化关系 发育的研究仍为空白 因此 本研究的主要目的 ꎮ ꎮ ꎬ 有关桦木科植物花形态演化和系统发育的研 是系统报道榛属 种植物花序和花的形态发生和 3 究有大量报道 发育的全过程 为进一步全面探讨桦木科属间系 (Abbeꎬ 1935ꎬ 1938ꎬ 1974ꎻ Sternꎬ ꎬ 等 陈之 统演化关系提供证据 1973ꎻ Meeuseꎬ 1975aꎬbꎬcꎻ Chen ꎬ 1999ꎻ ꎮ 端 陈之端等 目前 利 ꎬ 1992ꎬ 1994aꎬbꎻ ꎬ 2001)ꎮ ꎬ 用扫描电镜技术对桦木科花器官发生和发育的研 1 材料和方法   究有以下一些工作 陈之端等 研究了鹅 : (2001) 1􀆰1  实验材料 耳枥Carpinus turczaninowii 和虎榛子 Ostryopsis da ̄ 实验材料采集信息如表 所示 每 天采集一次雌 1 ꎮ 4 、 vidiana雌花序发育过程 认为鹅耳枥和虎榛子的 雄花序 并用 固定液固定 种植物凭证标本保存 ꎬ ꎬ FAA ꎮ 3 次级苞片分别由两个半环状的共同原基发育而来 于通化师范学院生命科学学院植物标本室 ꎬ ꎮ 表1  实验材料的采集信息 Table1  Thecollectioninformationofmaterialsusedforthisstudy 植物种类 海拔 采集时间 采集地点 Collectionsites Thenameofthespecies Altitude/m Collectiontime 榛Corylusheterophylla 吉林省通化市 TonghuaCityꎬJilinProvince 660 2012􀆰6􀆰1-9􀆰15 毛榛C mandshurica 吉林省通化市 􀆰 TonghuaCityꎬJilinProvince 660 2012􀆰6􀆰1-9􀆰15 中国科学院昆明植物研究所 滇榛C yunnanensis 􀆰 2000 2012􀆰5􀆰1-9􀆰30 KunmingInstituteofBotanyꎬChineseAcademyofSciences 期 朱俊义等 榛属 桦木科 花序及花的形态发生 4                           : ( )                           4 35 1􀆰2  实验方法 2􀆰2  榛、 毛榛、 滇榛雄花序发育过程 在体视镜下解剖实验材料 选取适于观察的材料在 发育成熟的榛 毛榛 滇榛雄花序为柔荑 ꎬ 、 、 无水乙醇中脱水 换入丙酮内 再放入醋 状 个雄花序呈聚合状排列在叶腋处的总花 30minꎬ 30minꎬ ꎬ 2~4 酸异戊酯内 而后进行二氧化碳临界点干燥 把 序轴上 雄花序裸露越冬 由多个小花序螺旋状 20minꎬ ꎮ ꎬ ꎬ 样品固定在样品台上 用离子溅射仪镀金属膜 用 ꎬ ꎬ HI ̄ 排列组成 每个小花序具 枚初级苞片和 枚次 ꎬ 1 2 型扫描电子显微镜观察 拍照 TACHI S—3000N 、 ꎮ 级苞片 内有 枚雄蕊 以 枚常见 每个 ꎬ 4~6 ꎬ 4 ꎬ 雄蕊具 个药囊 榛 毛榛雄花序发生时间一般 2  实验结果 4 ꎮ 、 在 月下旬 滇榛一般在 月下旬 6 ꎬ 5 ꎮ 2􀆰1  榛、 毛榛、 滇榛雌花序发育过程 榛 毛榛 滇榛雄花序形态发生过程基本相 、 、 榛 毛榛 滇榛雌花序由芽鳞包被越冬 雌 同 首先是雄花序原基呈圆柱状伸长生长 外被 、 、 ꎬ ꎮ ꎬ 花序芽 个与雄花序同时位于叶腋处 或单 芽鳞 图 并逐渐分化出呈螺旋状排列的 1~3 ꎬ ( 2: 1)ꎻ 个雌花序芽位于叶腋处 每个雌花序由 个 球形小花序原基 图 图 图 ꎮ 3~5 ( 2: 2ꎬ 4: 1~2ꎬ 6: 1 小花序螺旋状紧密排列组成 其中 榛 滇榛有 随着雄花序的分化 球形小花序原基在远 ꎬ ꎬ 、 ~2)ꎻ ꎬ 个小花序 毛榛有 个小花序 每个雌性小花 轴面分化出 个初级苞片和近球形小花序原基分 3 ꎬ 5 ꎮ 1 序具 枚初级苞片 内有 朵花 每个花具 个 生组织 图 图 图 在初级 1 ꎬ 2 ꎬ 1 ( 2: 2~3ꎬ 4: 2ꎬ 6: 2)ꎬ 雌蕊 雌蕊由 个心皮合生而成 具 枚长柱状 苞片内侧近球形小花序原基分生组织分化出 对 ꎬ 2 ꎬ 2 1 花柱 榛 毛榛雌花序发生时间一般在 月中 次级苞片原基 图 图 图 和 ꎮ 、 7 ( 2: 4ꎬ 4: 3ꎬ 6: 3~4) 旬 滇榛一般在 月上旬 个球形的雄蕊原基 以 个常见 图 ꎬ 6 ꎮ 4~6 ꎬ 4 ( 2: 5ꎬ 榛 毛榛 滇榛雌花序形态发生过程基本相 图 图 没有花被的分化 这些 、 、 4: 4~6ꎬ 6: 5~7)ꎻ ꎻ 同 首先 雌花序原基圆柱状 被芽鳞包被 雄蕊是组成一朵 二朵或三朵花 目前的观察尚 ꎮ ꎬ ꎬ 、 ꎬ 图 图 由雌花序原基分化出 不能确定 近球形的雄蕊原基纵裂分化成两部分 ( 1: 1ꎬ 3: 1)ꎬ 3~5 ꎮ ꎬ 个呈螺旋状排列的小花序原基 其中 榛 图 花丝纵裂至基部 图 图 图 ꎬ ꎬ ( ( 2:6~11ꎬ 4:7~11ꎬ 6: 滇榛 图 有 个小花序 毛榛有 每部分侧面浅纵裂 分化形成四棱形雄 1: 2)、 ( 5: 1) 3 ꎬ 8~11)ꎻ ꎬ 个小花序 图 每个小花序原基先分 蕊原基 入冬前 形成具 个药囊的雄蕊和 个 5 ( 3: 2~3)ꎻ ꎬ ꎬ 4 2 化出一个初级苞片和位于其基部的近球形的小花 片状次级苞片 图 图 图 ( 2: 12ꎬ 4: 12ꎬ 6: 12)ꎮ 序原基分生组织 图 随后中央部分开 ( 5: 1~2)ꎬ 始凹陷 形成 个花原基 平行排列 图 3  讨论 ꎬ 2 ꎬ ( 1: 4ꎬ 图 图 花原基的近轴面和远轴 认为桦木科植物的雌 3: 3~4ꎬ 5: 3)ꎻ Abbe (1935ꎬ 1974) 、 面 出现不均等分化的第一层花被原基 形成的 雄花序均为柔荑花序 组成柔荑花序的小花序为 ꎬ ꎬ ꎬ 第一层花被为非合生状 图 图 小聚伞花序 在榛 毛榛和滇榛雌 雄花序发生 ( 1: 5~7ꎬ 3: 5~ ꎮ 、 、 图 同时 在花原基的两端形成 过程中 我们的结果证明了这一点 即雌花序的 8ꎬ 5: 4~7)ꎻ ꎬ 2 ꎬ : 个心皮原基 图 图 图 个小花序原基分化形成 个花原基 相当于二 ( 1: 8ꎬ 3: 8~9ꎬ 5: 8~9)ꎻ 1 2 ꎬ 个心皮原基的基部进行联合生长和分化 形成 歧聚伞花序 并且小花序呈螺旋状排列 雄花序 2 ꎬ ꎬ ꎻ 子房 顶部向上生长分化形成 个柱状花柱 最 的小花序呈螺旋状排列 个小花序原基分化形 ꎬ 2 ꎬ ꎬ 1 后形成二心皮合生雌蕊 图 图 成 枚初级苞片 枚次级苞片 个雄蕊原 ( 1: 9~10ꎬ 3: 11 1 、 2 、 4~6 图 在二心皮合生雌蕊分化形成的 基 雄蕊原基 枚较常见 这 个雄蕊原基发生 ~12ꎬ 5: 10)ꎻ ꎬ 4 ꎬ 4 同时 花原基基部又分化一环状的花被原基 于同一团分生组织 但没有花被原基及花被的分 ꎬ ꎬ 图 图 图 形成 化 推测应为同一花内的 个雄蕊 在如此情况 ( 1: 10ꎬ 3: 10~11ꎬ 5: 10~12)ꎬ ꎬ 4 ꎮ 第二层花被 入冬前形成的雌蕊 具 个柱状花 下 尽管在榛 毛榛和滇榛雄花序发生过程中小 ꎻ ꎬ 2 ꎬ 、 柱 内外层花被尚未发育完成 个二心皮雌蕊 花序仅有 朵小花 但其出现了 个次级苞片 ꎬ ꎬ 2 1 ꎬ 2 ꎬ 呈近直角排列 图 图 图 即发生了小花退化现象 形成了一种简化的小聚 ( 1: 11~12ꎬ 3: 11~12ꎬ ꎬ 伞花序 5: 11~12)ꎮ ꎮ 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 卷  436                                                            36 图 榛雌花序及花的形态发生过程 1  示花序原基 外被芽鳞 示三个小花序原基 示小花序原基分生组织形成小花原基的过程 示小花原基分化形成 1. ꎬ ꎻ2. ꎻ 3~4. ꎻ 5. ꎬ 并在小花原基近轴面和远轴面 出现不均等分化的第一层花被原基 花被原基进一步发育 呈非联合状 同一花序内的 ꎬ ꎻ 6~7. ꎬ ꎻ 8. 小花原基处于不同分化发育时期 逐渐出现心皮原基 示二心皮雌蕊及 层花被原基 入冬前发育形成的二心皮雌蕊 ꎬ ꎻ 9. 2 ꎻ 10~12. 小花序原基 小花序原基分生组织 花原基 四药囊雄蕊 花序原基 初级苞片和初级苞片原基 CPꎬ ꎻCPMꎬ ꎻ FPꎬ ꎻFSꎬ ꎻ IPꎬ ꎻ PBꎬ ꎻ 外层被片 内层被片 雄蕊和雄蕊原基 芽鳞 心皮原基 次级苞片和次级苞片原基 Pe1ꎬ ꎻ Pe2ꎬ ꎻSPꎬ ꎻBsꎬ ꎻ capꎬ ꎻ SBꎬ Scalebars:1ꎬ3ꎬ5ꎬ6ꎬ9=100μmꎻ2ꎬ4ꎬ7ꎬ8ꎬ10ꎬ12=200μmꎻ11=500μm C heterophylla Fig􀆰1  Morphogenesisoffemaleinflorescenceandflowerin 􀆰 1. Showinginflorescenceprimordiumprotected bybud scalesꎻ2. Showingthreecymuleprimordiaꎻ3-4. Showingthreecymuleseach with oneprimarybractꎻ5.Showingtheouterperianthunevenlydifferentiatedintheadaxialandabaxialoftheflowerꎻ6-7.Theouterperianthfur ̄ therdevelopedinnon ̄concrescenceconfigurationꎻ8. Thecymuleprimordiainthesameinflorescenceatdifferentdevelopmentalstageswith carpelsinitiatingꎻ9. Showingbicarpellarypistilandtwolayersofperianthꎻ10-12. Bicarpellarypistilwithdifferentstagesbeforewinter CPꎬcymuleprimordiumꎻCPMꎬmeristemsofcymuleprimordiumꎻ FPꎬfloralprimordiumꎻFSꎬfour ̄sacsstamenꎻIPꎬinflorescenceprimor ̄ diumꎻPBꎬprimarybractandprimarybractprimordiumꎻPe1ꎬouterperianthꎻPe2ꎬinnerperianthꎻSPꎬ stamen and stamen primordiumꎻ BsꎬbudscaleꎻcapꎬcarpelprimordiumꎻSBꎬsecondarybractandsecondarybractprimordium 期 朱俊义等 榛属 桦木科 花序及花的形态发生 4                           : ( )                           4 37 根据维管束痕迹认为 榛属 有 枚初级苞片 小花具两层内外排列的被片     Abbe (1935) : 1 ꎬ ꎬ 雌 雄花序的小花序各自具 枚苞片 其中 雌 外层被片原基发生于小花原基基部 呈近轴面和 、 3 ꎮ ꎬ ꎬ 花序有 枚初级苞片 枚三级苞片 无次级苞 远轴面不均等的环状 内层被片原基发生于心皮 1 、 2 ꎬ ꎬ 片 具二心皮子房 而雄花序有 枚初级苞片 原基基部 呈均匀的环状 每个花原基形成 个 ꎬ ꎻ 1 、 ꎬ ꎻ 2 枚次级苞片 无三级苞片 为 基数花 小花 心皮原基 心皮原基向上分化形成 个柱状花 2 ꎬ ꎬ 3 ꎬ ꎬ 2 无花被 本研究发现榛 毛榛和滇榛雌小花序具 柱 中央的分生组织分化少 生长慢 下部分化 ꎮ 、 ꎬ 、 ꎬ 图 榛雄花序及花的形态发生过程 2  示花序原基 外被芽鳞 示小花序原基及初级苞片 示小花序原基分生组织及初级苞片 示小花序原基分生组织分 1. ꎬ ꎻ2. ꎻ 3. ꎻ 4. 化形成次级苞片原基 示小花序原基分生组织分化形成雄蕊原基 示雄蕊原基纵裂直至完全分开 示成熟的 ꎻ 5. ꎻ 6~10. ꎻ 11~12. 四药囊雄蕊 缩写请见图 的说明 ꎮ 1 ꎮ Scalebars:2ꎬ5~7ꎬ11=100μmꎻ9~10ꎬ12=200μmꎻ8=300μmꎻ1ꎬ3~4=50μm C heterophylla Fig􀆰2  Morphogenesisofmaleinflorescenceandflowerin 􀆰 1. Showinginflorescenceprimordiumꎻ2. Showingcymuleprimordiumandprimarybractꎻ3.Showingcymuleprimordiummeristemandpri ̄ marybractꎻ4. Showingcymuleprimordiumandsecondarybractsꎻ5. Showingstamensinitiatingꎻ6-10. Showingthestamen division with eachfilamentdividingtotallyintothebaseꎻ11-12. Showingmaturefour ̄sacsstamen. ForabbreviationpleaseseeFig􀆰1 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 卷  438                                                            36 形成子房 形成 个二心皮雌蕊 雌蕊基部又分 序原基 次级苞片原基发生于初级苞片内侧的小 ꎬ 1 ꎻ ꎬ 化一环状的花被原基 因此 本文的 层被片应 花序原基分生组织 三级苞片原基也发生于小花 ꎮ ꎬ 2 ꎻ 是 提及的 枚三级苞片 之所以称为被片 序原基分生组织 但发生时间晚于次级苞片原基 Abbe 2 ꎬ ꎬ ꎬ ꎻ 就是考虑苞片原基和被片原基发生位置不同 作 被片原基应发生于小花原基或心皮原基 是在小 ꎬ ꎬ 者认为初级苞片原基发生于总花序原基上的小花 花原基完全独立形成之后发生的 因此 榛属雌 ꎮ ꎬ 图 毛榛雌花序及花的形态发生过程 3  示花序原基 外被芽鳞 示花序原基分化出小花序原基及初级苞片 示小花序原基分生组织形成小花原基的过程 1. ꎬ ꎻ2. ꎻ 3~5. ꎻ 6 示小花原基分化形成 并在小花原基近轴面和远轴面 出现不均等分化的第一层花被原基 示出现 个心皮原基及 ~8. ꎬ ꎬ ꎻ 9~10. 2 第二层花被原基 示形成的二心皮雌蕊 基部具两层花被 ꎻ 11~12. ꎬ ꎮ 缩写请见图 的说明 1 ꎮ Scalebars:1ꎬ7~9=100μmꎻ2~5ꎬ10~11=200μmꎻ6ꎬ12=300μm C mandshurica Fig􀆰3  Morphogenesisoffemaleinflorescenceandflowerin 􀆰 1. Showinginflorescenceprimordiumprotectedbybudscalesꎻ2.Showinginflorescenceprimordiadifferentiatingintocymuleprimordiumand primary bractꎻ3-5.Showingflowerinitiatedfromcymuleprimordiumꎻ6-8.Showingouterperianthappearedintheadaxialandabaxialofthe flowerꎻ9-10.Showinginnerperianthꎻ11-12.Showingbicarpellarypistilandtwolayersofperianthatthebase.ForabbreviationseeFig􀆰1 期 朱俊义等 榛属 桦木科 花序及花的形态发生 4                           : ( )                           4 39 蕊外侧的片状结构应为被片 而非三级苞片 本 而不是以 基数为主 榛属雄蕊原基在分化为四 ꎬ ꎮ 3 ꎮ 研究发现榛 毛榛和滇榛雄花序具有 枚初级苞 药囊雄蕊过程中 出现 药囊时期 此时 花丝 、 1 ꎬ 2 ꎬ ꎬ 片和 枚次级苞片 小花序原基分化形成 个雄 已纵裂至基部 所以 发育成熟的雄蕊 其花丝 2 ꎬ 4 ꎬ ꎬ ꎬ 蕊原基 有的个体 个或 个 但以 个常见 纵裂至基部 应视为衍征 ꎬ 5 6 ꎬ 4 ꎬ ꎬ ꎮ 无花被 因此推测其花基数以 或 基数为主 关于桦木科的小花序中心皮子房的定位方式 ꎬ 2 4 ꎬ ꎬ 图 毛榛雄花序及花的形态发生过程 4  示花序原基 小花序原基及初级苞片 示小花序原基分生组织 初级苞片及次级苞片原基 示小花序原基分生组织 1~2. 、 ꎻ 3. 、 ꎻ 4~6. 分化形成雄蕊原基过程 示雄蕊原基分化形成二药囊雄蕊过程 四药囊雄蕊形成 花丝裂至基部 入冬前的雄蕊 ꎻ 7~10. ꎻ 11. ꎬ ꎻ 12. ꎮ 缩写请见图 的说明 1 ꎮ Scalebars:1~3ꎬ5=100μmꎻ4ꎬ7~8=200μmꎻ6ꎬ9~12=300μm C mandshurica Fig􀆰4  Morphogenesisofmaleinflorescenceandflowerin 􀆰 1-2. Showinginflorescenceprimordiumꎬcymuleprimordiumandprimarybractꎻ3.Showingcymuleprimordiumꎬprimarybractandsecondary bractsꎻ4-6. Showingthedifferentiationprocessofthecymulemeristemintostamensꎻ7-10.Showingthedifferentiationprocessofstamenpri ̄ mordiumintotwo ̄thecaestamenꎻ11. Showingfour ̄sacsstamenswiththefilamentsdividingintothebaseꎻ12. Stamensbeforewinter. ForabbreviationpleaseseeFig􀆰1 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 卷  440                                                            36 认为 二心皮子房是 不同意这样的解释 认为二心皮 Abbe (1935ꎬ 1938ꎬ 1974) : mqvist (1948) ꎬ 由三心皮子房退化而成 在桤木属 桦木属 榛 子房的不同定位方式可能与子房的扭曲有关 本 ꎬ 、 、 ꎮ 属和虎榛子属 二心皮子房是靠近三级苞片腹面 研究中并未发现榛属有三心皮子房的痕迹 榛属 ꎬ ꎬ 的一个心皮消失后形成的 在鹅耳枥属和铁木属 小花序中的 个二心皮子房发育初期是互相平行 ꎻ 2 是靠近次级苞片腹面的心皮消失 于是前者两个 的 但随着发育的进行 个二心皮子房逐渐呈一 ꎬ ꎬ ꎬ 2 二心皮子房互成对角 而后者则互相平行 定的角度 最后几乎为直角 与 ꎬ ꎮ Hjel ̄ ꎬ ꎬ Hjelmqvist (1948) 图 滇榛雌花序及花的形态发生过程 5  示小花序原基分化形成的小花序原基分生组织及初级苞片 示小花序原基分生组织形成小花原基的过程 示每个 1~2. ꎻ3~7. ꎻ 8~9. 小花原基分化形成 个心皮原基 并在小花原基近轴面和远轴面 出现不均等分化的第一层花被原基 示二心皮雌蕊形成 2 ꎬ ꎬ ꎻ 10~12. ꎬ 并在小花原基基部形成第二层花被 缩写请见图 的说明 ꎮ 1 ꎮ Scalebars:1ꎬ3ꎬ5~7ꎬ9~10=100μmꎻ4ꎬ8ꎬ11~12=200μmꎻ2=50μm C yunnanensis Fig􀆰5  Morphogenesisoffemaleinflorescenceandflowerin 􀆰 1-2. Showingcymuleprimordiummeristemandprimarybractꎻ3-7. Showingthedifferentiation processofcymuleprimordiummeristeminto twoyoungflowersꎻ8-9. Showingthedifferentsizeofouterperianthappearedintheadaxialandabaxialoftheflowerꎻ10-12.Showingbicar ̄ pellarypistilandinnerperianthformedatthebaseoftheflower. ForabbreviationpleaseseeFig􀆰1 期 朱俊义等 榛属 桦木科 花序及花的形态发生 4                           : ( )                           4 41 的观点相同 本研究认为 这一现象的出现应与 必将在空间位置上控制着次级苞片 三级苞片 ꎮ ꎬ 、 、 植物的花序类型有关 桦木科植物的雌花序为复 被片 子房的着生位置与其的一致性 使子房的 ꎬ 、 ꎬ 合花序 多个小聚伞花序螺旋状排列在花序轴 位置发生扭曲 以达到空间位置利用的最优化 ꎬ ꎬ ꎮ 上 初级苞片位于整个花序的最外侧 并且 发 综述了全部柔荑花序类植物 ꎬ ꎬ ꎬ Abbe (1974) 育最早最快 其在圆柱状的花序轴上螺旋着生 的花的结构 并得出结论 指出桦木科是一个独 ꎬ ꎬ ꎬ ꎬ 图 滇榛雄性花器官的发育过程 6  示花序原基 示花序原基 小花序原基及初级苞片 示小花序原基分生组织分化形成次级苞片原基 示小 1. ꎻ 2. 、 ꎻ 3~4. ꎻ 5~6. 花序原基分生组织分化形成雄蕊原基过程 示雄蕊原基分化形成二药囊雄蕊过程 示四药囊雄蕊 花丝基部分 ꎻ 7~10. ꎻ 11. ꎬ 离 入冬前发育形成的雄蕊 缩写请见图 的说明 ꎻ 12. ꎮ 1 ꎮ Scalebars:2~8=100μmꎻ9~10ꎬ12=200μmꎻ1ꎬ11=300μm C yunnanensis Fig􀆰6  Morphogenesisofmaleinflorescenceandflowerin 􀆰 1. Showinginflorescenceprimordiumꎻ2.Showinginflorescenceprimordiumꎬcymuleprimordiumandprimarybractꎻ3-4.Showingthe differentiationprocessofcymuleprimordiummeristemintosecondarybractsꎻ5-6. Showingthedifferentiationprocessofstamensꎻ7- 10. Showingthedifferentiationprocessoftwo ̄thecaestamensꎻ11.Showingfour ̄sacsstamenswithfilamentsdividingintothebaseꎻ12. Stamensbeforewinter. ForabbreviationpleaseseeFig􀆰1 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 卷  442                                                            36 立的演化类群 科内具有三条明显的演化路线 根 Evolution and Classification of Flowering Plants ꎬ ꎮ CronquistAꎬ1988.The 据这三条演化线 他将桦木科划分为三个族 桦木 2nd.ed [M].NewYork:NewYorkBotanicalGardenꎬ306—308 ꎬ : 族 包括桤木属和桦木属 榛族 包括榛属和虎 DahlgrenRꎬ1975. Asystemofclassificationoftheangiospermstobe ( )、 ( Botaniska 榛子属 和鹅耳枥族 包括鹅耳枥属和铁木属 usedtodemonstratethedistributionofcharacters [J]. ) ( )ꎮ Notiser 128 ꎬ :119—147 本文认为将桤木属和桦木属列为桦木族无可争议 ꎬ Dahlgren Rꎬ 1980. A revised system of classification of the angio ̄ 但榛属是 属中雌花唯一有 层花被的 并且雌性 BotanicalJournalofLinneanSociety 80 6 2 ꎬ sperms[J]. ꎬ :91—124 小花序无次级苞片 三级苞片的分化 应将榛属单 DahlgrenRꎬ1983.Generalaspectsofangiospermevolutionandmacro ̄ 、 ꎬ NordicJournalofBotany 3 列为榛族 将虎榛子与鹅耳枥属 铁木属列为鹅耳 systematics [J]. ꎬ :119—149 ꎬ 、 枥族 这三个属的雄性器官发育非常相似 只是雄 DahlgrenGꎬ1989. ThelastDahlgrenogram [A]. In:TanK(ed.)ꎬ ꎬ ꎬ System of Classification of the Dicotyledons [M]. Edinburgh: 蕊的数量不同 铁木最多 个 鹅耳枥次之 ꎬ ꎬ 14 ꎬ ꎬ 7 EdinburghUniv. Pressꎬ249—260 个 虎榛子最少 仅 个 这三个属的雌性器官发 ꎬ ꎬ 4 ꎮ EndressPKꎬ Stumpf Sꎬ 1991. The diversity of stamen structures in 育也比较相似 二心皮雌蕊基部均具环状花被 并 “Lower” Rosidae (Rosalesꎬ Fagalesꎬ Protealesꎬ Sapindales) ꎬ ꎬ BotanicalJournalofLinneanSociety 107 由次级苞片或次级苞片与三级苞片共同组成的囊 [J]. ꎬ :217—293 状或半囊状结构包裹着雌蕊 陈之端等 HjelmqvistHꎬ1948.Studiesonthefloralmorphologyandphylogenyof ( ꎬ 2001)ꎮ BotanicalGazette 2 theAmentiferae [J]. ꎬSupplementꎬ :1—171 以上划分也与根据 序列研究桦木科系统发 GeneraPlantarum DNA JussieuALDꎬ1789. [M]. Paris: A pud Viduam 育的结果一致 等 (Chen ꎬ 1999)ꎮ Herissantꎬ407—411 A. En ̄ MelchiorHꎬ1964. Betulaceae [A]. In:MelchiorH(ed.)ꎬ gler sSyllabusderPflanzenfamilien 〔参 考 文 献〕 ’ .Vol􀆰2ꎬ12th.ed [M].Ber ̄       lin:GebruderBorntraegerꎬ47—49 MeeuseADJꎬ1975a. FloralevolutionoftheHamamelidae. I. General AbbeECꎬ1935. StudesinthephylogenyoftheBetulaceae. 1. Floral assessmentofthe probable phylogeny and taxonomic position of BotanicalGazette 97 andinflorescenceanatomy [J]. ꎬ :1—67 ActaBotanicaNeerlandica 24 thegroup [J]. ꎬ :155—164 AbbeECꎬ1938. Studies in the phylogeny of the Betulaceae. II. Ex ̄ MeeuseADJꎬ1975b. FloralevolutionoftheHamamelidae. Ⅱ. Inter ̄ tremes in the variation of floral and inflorescence morphology pretivefloralmorphologyoftheAmentiferae [J]. Acta Botanica [J]. BotanicalGazetteꎬ99:431—469 Neerlandicaꎬ24:165—179 AbbeECꎬ 1974. Flowers and inflorescences of the “Amentiferae” Meeuse ADJꎬ 1975c. Floral evolution of the Hamamelidae. Ⅲ. BotanicalReview 40 [J]. ꎬ :159—261 HamamelidalesandassociatedgroupsincludingUrticalesꎬandfi ̄ ActaBotanicaNeerlandica 24 Bessey CEꎬ 1915. The phylogenetic taxonomy of flowering plants nalconclusions [J]. ꎬ :181—191 AnnalsoftheMissouriBotanicalGarden 2 [J]. ꎬ :109—117 Lin RZꎬ Zeng Jꎬ Chen ZDꎬ 2010. Organogenesis of reproductive 陈之端 Betula alnoides International ChenZD ( )ꎬ 1992. Phylogenetic analyses and geographical structures in (Betulaceae) [J]. JournalofPlantSciences 171 distribution of Betulaceae [D]. Beijing: Institute of Botanyꎬ ꎬ :586—594 ChineseAcademyofSciences LiPCꎬSkvortsov AKꎬ 1999. Betulaceae [A]. In: Wu ZYꎬ Raven 陈之端 Flora of China ChenZD ( )ꎬ 1994a. Phylogeny and phytogeography of the PH (eds.)ꎬ Vol􀆰4 [M]. Beijing: Science Acta Phytotaxonomica Sinica 植物分类学 Betulaceae [J]. ( PressꎻSt. Louis:MissouriBotanicalGardenPressꎬ286—313 报 32 Brit ̄ )ꎬ :1—31 SternLꎬ1973. Development of the amentiferous concept [J]. 陈之端 tonia 25 ChenZD ( )ꎬ 1994b. Phylogeny and phytogeography of the ꎬ :316—333 ActaPhytotaxonomicaSinica 植物分 Betulaceae(cont.) [J]. ( ThorneRFꎬ 1973. The Amentiferae or Hamamelidae as an artificial 类学报 32 Brittonia 25 )ꎬ :101—153 group:asummarystatement [J]. ꎬ :395—405 陈之端 邢树平 梁汉兴 et ChenZD( )ꎬ Xing SP ( )ꎬ Liang HX ( ) Thorne RFꎬ 1983. Proposed new realignments in the angiosperms al NordicJournalofBotany 3 .ꎬ 2001. Morphogenesis of female reproductive organs in [J]. ꎬ :85—117 Carpinus turczaninowii Ostryopsis davidiana Flowering Plants Origin and Dispersal and (Betulaceae) TakhtajanAꎬ 1969. : [M]. ActaBotanicaSinica 植物学报 43 [J]. ( )ꎬ :1110—1114 Edinburgh:Oliver&Boyd ChenZDꎬManchesterSRꎬSunHYꎬ1999.Phylogenyandevolutionofthe TakhtajanAꎬ 1980. Outline of the classification of flowering plants BotanicalReview 46 BetulaceaeasinferredfromDNAsequencesꎬmorphologyꎬandpale ̄ (Magnoliophyta) [J]. ꎬ :225—359 AmericanJournalofBotany 86 朱俊义 陆静梅 obotany [J]. ꎬ :1168—1181 Zhu JY( )ꎬLuJM( )ꎬ2008.Morphogenesisofinflo ̄ AnIntegratedSystemofClassificationofFlowering Alnus Journal of Sys ̄ CronquistAꎬ1981. rescenceandfloretin (Betulaceae) [J]. Plants temicsandEvolution 植物分类学报 46 [M]. NewYork:ColumbiaUniversityPressꎬ225—228 ( )ꎬ :641—650

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