横断山区的翠雀属植物:分类学和细胞学

翠雀属Delphinium L.是毛茛科中的一个大属，全世界有300－400 余种，广布于北半球温带地区。我国是世界上记载翠雀属植物种类最多的国家，尤以西南横断山区种类最为丰富。 通过文献查阅、标本室研究和野外考察，本文对我国特别是横断山区翠雀属植物的主要形态性状在居群间和居群内的变异式样进行了初步分析，认为根的形态、叶的分裂程度、植株尤其是花序轴和花梗被毛与否以及毛被类型、小苞片的形状和位置、退化雄蕊的颜色、上萼片的形状、心皮数目和种子形态特征是比较可靠的分类性状。但性状之间的相关性往往较小，即使是通常比较稳定的分类性状有时也表现出不同程度的变异，因此同一性状对于不同等级分类群的划分和在不同分类群中的分类价值常不一样。在具体的分类处理中，应具体情况具体分析，尽可能利用较多的分类学性状或性状组合。 根据上述对我国翠雀属植物主要形态性状变异式样的理解，本文主要对我国西南横断山区及其邻近一些地区的翠雀属植物进行了力所能及的分类修订：将42 种和22 变种降为异名，提出2 新组合(毛梗黑水翠雀D. potaninii var. mollipes　(W. T. Wang) Q. Yuan & Q. E. Yang 和腺毛康定翠雀D. tatsienense var. pseudomosoynense (W. T. Wang) Q. E. Yang & Q. Yuan)，澄清了直距翠雀D. tenii Lévl. 的名实问题和Munz 等学者对我国翠雀属植物标本的鉴定错误以及由此引起的我国有关翠雀属植物的地理分布的混乱; 另有两种( 硕片翠雀D. grandilimbum W. T. Wang & M. J. Warnock 和永宁翠雀D. yongningense W. T. Wang & M. J. Warnock)因未见到模式标本，故暂存疑。本文讨论到的我国翠雀属植物共有87 种、10 变种。 为了在染色体水平上了解横断山区翠雀属植物的物种形成和分化，同时增加对整个翠雀族tribe Delphineae Warming 植物染色体进化的理解，本文报道了我国主要采自该地区的乌头属Aconitum L. 30 种、1 变种共40 个居群和翠雀属 48 种、3 变种共87 个居群的染色体数目，分析了30 种、1 变种乌头属植物和 46 种、3 变种翠雀属植物的核型，发现46 种、3 变种翠雀属植物为二倍体(2n = 2x=16)，1 种(黄毛翠雀D. chrysotrichum Finet & Gagnep.)为四倍体(2n = 4x =32)，1种(螺距翠雀D. spirocentrum Hand.-Mazz.)有二倍体和四倍体两种细胞型，3 种(宽距翠雀D. beesianum W. W. Smith、裂瓣翠雀D. mosoynense Franch.和康定翠雀 D. tatsienense Franch.)的个别居群有B 染色体出现。这表明横断山区翠雀属植物的物种形成主要在二倍体水平上进行。可能由于核型直向选择（karyotypic orthoselection）的结果，我国翠雀属植物的核型就整体情况而言在属内相当一致，属内核型分化不如乌头属中明显，外部形态上显得最为原始的种类如短距翠雀 D. forrestii Diels 和毛翠雀D. trichophorum Franch.的核型与其他多年生种类的核型相比并无明显区别。尽管如此，翠雀属植物的核型在属内仍表现出一定程度的分化：在多年生种类中，大理翠雀群(D. taliense group)的种类的染色体内部不对称性(intrachromosomal asymmetry) 程度较高, 但染色体之间的不对称性 (interchromosomal asymmetry)程度偏低;一年生种类与多年生种类相比，我国唯一的一年生种还亮草D. anthriscifolium Hance 染色体之间不对称性最高，该种染色体内部不对称性程度在翠雀族中也偏高，因此就其核型的整体不对称性程度而言，在翠雀属乃至整个翠雀族中最高，而地中海分布的一年生种类的染色体内部不对称性明显增强, 但染色体之间的不对称性在翠雀族中最低。这种核型分化的系统学和生物地理学意义尚不清楚，以后需进一步研究。与乌头属相比，翠雀属植物的染色体通常较小，核型中st 染色体明显增多（可达6 对），核型的整体不对称性程度逐渐增强; 虽然乌头属牛扁亚属Aconitum subgen. Lycoctonum (DC.) Peterm.的二倍体种类也一般具有较多的st 染色体（4 对），但这些st 染色体比乌头亚属Aconitum L. subgen. Aconitum和露蕊乌头亚属Aconitum subgen. Gymnaconitum (Stapf) Rapaics 植物核型中相对应的m 或 sm 染色体以及翠雀属和飞燕草属Consolida (DC.) S. F. Gray 植物中相对应的st 或偶尔出现的sm 染色体要大。特别应当注意的是牛扁亚属中外部形态上显得最为原始的展喙乌头A. novoluridum Munz 的核型具有较多而且较大的sm 染色体，所以我们认为展喙乌头的核型保留了较多的原始性质，那些核型中具有较多st 染色体的牛扁亚属植物应当是该亚属中在核型上已比较特化的种类。这一结果不支持前人提出的乌头属植物的核型有从st 染色体进化到m 或sm 染色体的趋势的观点。就整个翠雀族而言，从现有资料看，其核型的进化趋势应当为：(1) 染色体从大进化到小, 从m 或sm 染色体进化到st 染色体;(2) 核型的整体不对称性程度逐渐增强，即核型的二型性从多年生的牛扁亚属植物到翠雀属植物的一年生的还亮草亚属Delphinium subgen. Delphinium 而愈趋明显。翠雀族植物核型的进化方向与整个毛茛科核型的进化方向看来是一致的，即都向核型不对称性增强的方向进化。

丁香属（Syringa L.）的分类学修订

丁香属隶属于木犀科，分布于东南欧和东亚至喜马拉雅地区，我国是丁香属的现代分布中心。《中国植物志》（61卷，1992）记录了我国野生丁香种类16种;《Flora of China》（15卷，1996）记录了中国原产丁香种类16种，并认为全世界大约有20种。丁香属属下分类等级划分分歧较大，很多种的划分也存在争议。花叶丁香、四川丁香等种类是根据栽培植物描述的，没有指定模式标本，给分类处理带来了一定困难。另外，丁香属很多分类群的性状变异非常复杂，仅根据有限的标本很难做出合理的分类处理。本研究通过广泛查阅文献和标本，同时进行野外居群取样和性状观察，对各类群的性状在居群内和居群间的变异进行统计学分析，判断其分类价值，并运用多变量分析的方法，为各类群的合理划分提供依据。结合性状分析和地理分布等证据，做出分类处理。 作者查阅了国内外16个标本馆的近2000份标本，其中模式标本约70份。对我国12个省市的40余个居群进行了取样和观察，采集标本500余份，涉及了《中国植物志》61卷收录的除了藏南丁香以外的所有类群。通过对9个复合体的40余个性状在居群内和居群间的变异进行统计分析，发现叶片类型、叶柄长度、花序着生类型、花冠大小、花丝长度、花药颜色在不同类群间差异明显，可以用作划分种的依据;叶片形状、叶片毛被、花序轴毛被、花冠管形状等性状在有些复合体内的居群间呈现连续的变异，只能用作种下等级（亚种）的划分;叶片大小、花序轴形状、花药着生在花冠的位置、蒴果是否被皮孔等性状在不同复合体的居群间呈现间断或连续的变异，视不同情况可以用作种间或种下等级的划分依据，或作种内变异处理;而叶脉、花色、花萼齿裂、花冠裂片形状等性状在居群间差异不大，不适合用作分类依据。 在性状分析和多变量分析的基础上，本文将丁香属划分为2组2系12种13亚种，其中短花冠管组有1种3亚种;长花冠管组的顶生花序系有5种5亚种，侧生花序系有6种5亚种，并指定了各组和系的模式种;编制了属下各组、系、种和亚种划分的检索表，对12种13亚种进行了形态描述、标本引证，给出了地理分布图和生境，并提出了分类处理依据。文中对巧玲花、皱叶丁香、红丁香和云南丁香等复合体内的一些分类群进行了归并，做出4个新组合：S. pubescens ‘Meyer’、S. villosa subsp. wolfii、S. yunnanensis subsp. sweginzowii和S. yunnanensis subsp. tomentella，处理了11个新异名（S. fauriei H. Lév.、S. julianae C. K. Schneid.、S. meyeri var. spontanea M. C. Chang、S. pinetorum W. W. Sm.、S. wardii W. W. Sm.、S. oblata var. donaldii R. B. Clark et J. L. Fiala、S. afghanica C. K. Schneid.、S. protolaciniata P. S. Green et M. C. Chang、S. tibetica P. Y. Bai、S. reflexa C. K. Schneid. 、S. wilsonii C. K. Schneid.）。作者指定了3种4亚种(S. reticulata subsp. reticulata、 S. reticulata subsp. amurensis、S. pubescens subsp. microphylla、S. oblata subsp. dilatata的后选模式，并对其它10个名称指定了后选模式。文中还提出了分类处理原则，对我国丁 香属的分布及各地方植物志的记载进行了评述，并对丁香属的分布格局提出了作者的看法。 作者还对13个分类群的16号材料进行了染色体观察，发现除了毛丁香有染色体2n=48外，其它均为2n=46，其中朝阳丁香的染色体数目为首次报道。对小叶巧玲花不同异名（包括小叶蓝丁香、小叶巧玲花与小叶蓝丁香的杂交种）的材料进行染色体观察时，发现它们之间差异很小，进一步佐证了作者将其合并的合理性。另外野生的花叶丁香（华丁香）与栽培的花叶丁香在染色体数目上也无差异，支持了作者认为二者为同物异名的观点。

葛属(豆科)的分类学修订

本论文对葛属（Pueraria DC.）进行了形态学、解剖学及植物地理学研究，重点分析了小叶、托叶、花序及花的形态变异规律。首次发现葛属生长习性和种皮纹饰特征在组的划分上具有重要的分类学意义，支持前人运用托叶着生方式、花序类型及每节簇生花的数目等特征划分组的观点。首次在光学显微镜下对葛属植物14种1变种叶表皮性状做了较为全面、深入的观察，发现葛属叶表皮细胞的形状、垂周壁的式样以及气孔大小有一定分类学意义，为葛属的分类修订提供了新资料。首次应用电子扫描显微镜观察了葛属10种1变种和2个外类群广西土黄芪Nogra guangxiensis C. F. Wei和琼豆Teyleria koordersii (Backer ex Koord.-Schum.) Backer的种皮纹饰特征，发现葛属的种皮纹饰有网纹型、断棱型、复网纹型和锐棱型等4种类型，他们与托叶的着生方式具有一定的关联性。托叶背着的类群为网纹型，其中采自中国和越南不同居群的山野葛Pueraria montana (Lour.) Merr.种皮次级纹饰有差别，这显示山野葛分化比较活跃。托叶基着的三裂叶野葛P. phaseoloides (Roxb.) Benth.、大花三裂叶野葛P. phaseoloides (Roxb.) Benth. var. javanica (Benth.) Baker、苦葛P. peduncularis (Graham ex Benth.) Benth.以及云南野葛P. yunnanensis Franch.的种皮纹饰为断棱形，小花野葛P. stricta Kurz种皮纹饰为复网纹型，喜玛拉雅葛藤P. wallichii DC.种皮纹饰为锐棱型。依据种皮纹饰推断，喜玛拉雅葛藤最原始，黄毛葛藤P. calycina Franch.最进化，与形态学特征演化方向相吻合。广西土黄芪种皮纹饰为网纹型，琼豆种皮纹饰为复网纹型，表明它们与葛属亲缘关系较近。这与形态学和分子证据相吻合。本文首次运用广义线形模型（GLM）结合地理信息系统（GIS）对葛属现有地理分布、潜在分布及50年后潜在分布进行了分析。所预测的潜在分布范围与观察到的地理分布范围一致，说明对特化的气候忍耐性是限制葛属物种地理分布的主要因素。温度、降水和海拔高度对葛属地理分布限制作用比较大。未来潜在分布预测显示葛属有向南、北扩散的趋势。 作者在研究了四千余份腊叶标本及野外形态考察的基础上，结合叶表皮及种皮纹饰资料，确认葛属分为3组，共19种3变种。其中，对Sect. Breviramulae Maesen ex Z. F. Le & X. Y. Zhu进行了合格发表，运用形态学、解剖学及种皮纹饰资料恢复了云南野葛种的地位，并为其指定了后选模式，P. pulcherrima (Koord.-Schum.) Merr. ex Koord.-Schum.正确的学名为P. sericans Schum.，对4个名称进行了归并。本文还给出了组和种的检索表、葛属各个种的形态描述、地理分布图及模式标本照片。

毛乌素沙地两种蜜源植物羊柴和角蒿的传粉生物学研究

本论文从传粉生物学的角度出发，运用野外观察、室内测定和生物统计学方法，对毛乌素沙地的两种蜜源植物羊柴（Hedysarum leave）和角蒿（Incarvillea sinensis var. sinensis）的开花物候、花生物学特性、传粉昆虫行为以及繁育系统进行了研究，得出如下结论： 1．在自然居群中，存在着开白色花和紫红色花的两种羊柴植株，其中白色花植株仅占5.5±1.56%左右。白色花和紫红色花植株的花期存在明显的重叠，白色花植株的花期集中在8月中旬到9月上旬，而紫红色花植株的花期从7月中旬持续到9月中旬。在整个花期内，单个白色花植株的生产的总花数为125±11.33朵，明显少于紫红色花植株的372±30.38朵，两者存在极显著差异。 2． 羊柴白色花和紫红色花的单花花粉量、胚珠数和P/O值都存在显著差异。在单花开放的整个过程中，白色花的花蜜分泌量显著地高于紫红色花，但白色花和紫红色花的花蜜糖分浓度变化趋势相似，即都具有两个花蜜浓度高峰值。 3. 羊柴白色花植株稳定且访花频率较高的传粉者是散熊蜂、白脸条蜂和意大利蜂，而紫红色花植株稳定且访花频率较高的传粉者有散熊蜂、白脸条蜂、意大利蜂和海切叶蜂。传粉昆虫在白色花上的单花停留时间比紫红色花的稍长，两者存在显著差异。 4. 羊柴白色花植株和紫红色花植株自花授粉的结实率（白色花：4.31±0.34%;紫红色花：4.58±0.53%），相对于人工异花授粉的结实率（白色花：19.77±2.31%;紫红色花：21.03±3.02%）较低。自然结实率（白色花：25.93±2.30%;紫红色花：25.24±1.61%）没有显著性差异（F=0.25;P=0.80）。此外，羊柴不存在无融合生殖现象。 5. 角蒿花期从7月中旬持续到9月初，单花开放时间为5-9h;单花花粉量为18816.27±326.70、在花开放后3-4h时，花粉活力达到最大值71.98±1.23%，胚珠数为180.80±5.30，P/O值为104.7。在花开放后3-4h时，花蜜量达到最大值1.41±0.35ul。角蒿的传粉昆虫仅有散熊蜂和四条无垫蜂。在花开放过程中，花粉活力动态和花蜜分泌动态都与传粉昆虫的行为不吻合。 6. 角蒿自花授粉和人工异花授粉的结实率和结籽率均无显著差异。自然结实率为85.93±1.63%，显著地低于自花授粉和人工异花授粉，但是，自花授粉、人工异花授粉及自然对照的结籽率无显著差异。在开放传粉的情况下，被去雄的花结实率仅为48.90±5.37%，说明昆虫传粉仅贡献一部分结实率。角蒿不存在无融合生殖。

钻地风属和冠盖藤属（虎耳草科）的分类学修订

钻地风属（Schizophragma Siebold & Zucc.）和冠盖藤属（Pileostegia Hook. f. & Thomson）隶属于虎耳草科绣球花亚科绣球花族植物，分布于东亚。本论文对钻地风属和冠盖藤属进行了全面的分类学研究：重点分析了钻地风属和冠盖藤属各形态性状的变异式样，确定了二属的性状变异范围;在光学显微镜下，对钻地风属中6种5变种和冠盖藤属中2种共130份材料的叶表皮特征进行了深入、全面的观察和研究;并对二属的叶脉序特征进行了研究。结果显示，苞片存在与否、不育花存在与否、花瓣顶端是否联合、蒴果和种子的形状、叶片质地、生长习性、表皮细胞垂周壁加厚与否、气孔器分布、类型、气孔大小、保卫细胞轮廓、外拱盖是否双层、二级脉、三级脉、高级脉及网眼等特征在属的水平上具有重要的分类学意义，这些性状特征支持将钻地风属和冠盖藤属作为两个独立的属处理。根据形态性状及叶脉序特征推测，冠盖藤属较原始，钻地风属较进化。在钻地风属中，叶片毛被的有无及类型、叶片形状和叶缘的形状等特征可作为可靠的分种依据;叶表皮特征在种及种下等级具有重要的分类学意义;叶脉序多呈现环节曲行羽状脉式样，二级脉具分枝，在种间存在细微差别。根据形态性状及叶脉序特征推测，厚叶钻地风S. crassum Hand.-Mazz.和白背钻地风S. hypoglaucum Rehder可能为钻地风属中较原始的类群，秦榛钻地风S. corylifolium Chun和绣球钻地风S. hydrangeoides Siebold & Zucc.可能较进化。在冠盖藤属中，叶片毛被的有无及类型、叶片形状等特征可作为可靠的分种依据;该属中叶表皮特征相似，2个种间叶表皮特征无差异;叶脉序多呈现环节曲行羽状脉式样，二级脉无分枝，在种间差异极小。 作者在研究了近2000份腊叶标本的基础上，结合叶表皮特征和叶脉序特征，认为钻地风属和冠盖藤属为两个独立的属。首次对钻地风属和冠盖藤属进行了世界性的分类学修订，确认钻地风属含7个种、5个变种，冠盖藤属含2个种。对钻地风属中的5个名称和冠盖藤属中的2个名称进行了归并;为钻地风属中的1个名称和冠盖藤属中的2个名称指定了后选模式;发现被命名为维西钻地风S. crassum Hand.-Mazz. var. hsitaoianum (Chun) C. F. Wei的类群其正确名称为S. crassum Hand.-Mazz. var. ellipticum J. Anthony;恢复了变种小粉绿钻地风S. integrifolium Oliv. var. minus Rehder;重新界定了白背钻地风和小粉绿钻地风的变异范围，澄清了中国文献中记载的粉绿钻地风S. integrifolium Oliv. var. glaucescens Rehder长期存在的名实混乱问题。本论文对各个分类群进行了详细的形态描述，给出了分种检索表，并附分布资料及地理分布图。

蚂蚁参与的传粉系统——基于鸟巢兰属和对叶兰属三种兰科植物的传粉生物学研究

蚂蚁和被子植物之间存在广泛、普遍和多样的关系，但蚂蚁为被子植物传粉的报道却很少。本文通过对分布于四川省黄龙寺自然保护区黄龙沟内鸟巢兰属和对叶兰属的三种花结构十分相似的植物(高山鸟巢兰Neottia listeroides、小叶对叶兰Listera smithii以及花叶对叶兰L. puberula var. maculata)的传粉生态学研究，首次在国内报道高山鸟巢兰和花叶对叶兰中蚂蚁参与的传粉现象，并探讨了蚂蚁参与的传粉系统中蚂蚁传粉的特点、传粉效率、蚂蚁活动特点与防止自花授粉的关系、以及蚂蚁传粉的作用等问题。同时通过蚂蚁参与传粉的高山鸟巢兰和花叶对叶兰以及没有蚂蚁参与传粉的小叶对叶兰的生境对比，初步分析了蚂蚁参与传粉的生境条件。 黄龙沟内小叶对叶兰、高山鸟巢兰和花叶对叶兰居群水平的花期分别可持续27 d、40 d和50 d，大量开花期(～60%)分别在6月下旬到7月上旬、7月中下旬和8月。这3种植物都具暴露的花蜜，花蜜位于唇瓣中央不明显蜜槽内，花蜜量很小。访问小叶对叶兰的昆虫非常少，2005年和2007年均没有观察到传粉者。在2005年，姬蜂和瘿蜂为花叶对叶兰主要传粉者。在2007年，蚂蚁(包括细胸蚁和立毛蚁)分别是高山鸟巢兰和花叶对叶兰最主要的传粉者，其单花访问次数、携粉次数以及授粉次数分别在这2种植物的所有访问昆虫中是最高的。蚂蚁沿唇瓣蜜槽取食花蜜，到达唇瓣基部后，在高山鸟巢兰上，一般情况下蚂蚁头部不能接触到蕊喙先端，只有当蚂蚁头部向上抬起，才能触碰到蕊喙，花粉团通过蕊喙先端释放的粘滴粘在蚂蚁头部最顶端;而在花叶对叶兰上，只要蚂蚁在唇瓣基部活动就可以触碰到蕊喙，花粉团粘在蚂蚁头部的前额处。当小叶对叶兰、高山鸟巢兰和花叶对叶兰的蕊喙先端被触碰后，立即向下运动盖住柱头，分别约9 h、21 h和23 h重新抬起至药帽位置。蕊喙的这种运动可以避免因蚂蚁的重复访问而引起自花授粉的发生。繁育系统实验表明，这3种植物是自交亲和的，但必须依靠昆虫进行传粉。自然条件下，小叶对叶兰的自然结实率在2005和2007年分别为18.03%和14.42%，花叶对叶兰在2005和2007年分别为17.05%和43.20%，高山鸟巢兰在2007年为19.77%。 细胸蚁和立毛蚁在高山鸟巢兰和花叶对叶兰上的访问频率差异不大，前者略低于后者，但高山鸟巢兰的结实率却远低于花叶对叶兰。这主要是由于高山鸟巢兰与细胸蚁和立毛蚁之间形态上的不完全适应，而花叶对叶兰与2种蚂蚁之间形态上却较为适应的缘故。虽然2007年2种蚂蚁是高山鸟巢兰和花叶对叶兰最有效的传粉者，但这种传粉关系可能只是在特定时间和独特生态环境中出现的。生境干旱可能是导致蚂蚁访花和传粉的重要因素。我们的研究结果也初步表明当环境变化导致原有的主要传粉者缺失时，蚂蚁可以起到补充传粉的作用。