1、中國傘形科柴胡屬果實(shí)形態(tài)解剖特征及系統(tǒng)學(xué)意義論文導(dǎo)讀:：對(duì)于柴胡屬植物而言。果實(shí)特征作為傘形科植物分類的重要依據(jù)。表2柴胡屬果實(shí)形態(tài)解剖特征。關(guān)鍵詞：柴胡屬，果實(shí)，形態(tài)解剖，系統(tǒng)學(xué)意義柴胡屬Bupleurum L.是傘形科Apiaceae的一個(gè)大屬，全世界有180種左右，廣泛分布于歐亞大陸的溫帶地區(qū)。中國現(xiàn)有42種22為特有種，多產(chǎn)于西南，西北與東北地區(qū)，其它地區(qū)那么較為稀少。果實(shí)特征作為傘形科植物分類的重要依據(jù)，國內(nèi)外的學(xué)者在這方面做出了不少有意義的工作。對(duì)于柴胡屬植物而言， ?zcan 曾對(duì)土耳其地區(qū)及臨近地區(qū)的果皮微形態(tài)進(jìn)行過研究。我們也通過掃描電鏡的方法對(duì)中國柴胡屬20個(gè)種進(jìn)行了相關(guān)的

2、研究并發(fā)現(xiàn)了有意義價(jià)值的分類性狀。Abduloeva等對(duì)烏克蘭的局部種類進(jìn)行了研究并認(rèn)為果實(shí)的解剖特征對(duì)于評(píng)價(jià)柴胡屬的屬下分類關(guān)系具有一定作用。雖然劉枚等對(duì)中國東北的柴胡果實(shí)進(jìn)行了解剖學(xué)研究，但涉及到的種類較少(僅8種)。本文通過對(duì)中國柴胡屬主要分布區(qū)的21個(gè)代表類群果實(shí)形態(tài)與解剖特征的觀察，分析了柴胡屬果實(shí)的演化及該屬的分類地位，并對(duì)國產(chǎn)柴胡屬內(nèi)一些種的分類處理進(jìn)行了初步探討。1材料和方法1.1 材料文中涉及的21個(gè)類群全部樣品均選取有代表性的成熟果實(shí)。憑證標(biāo)本保存在四川大學(xué)標(biāo)本館SZ，具體材料來源見表1。表1 樣品來源Table 1 Origin of samples 類群 Taxa 采集

3、地 Locality 憑證標(biāo)本 Voucher 川滇柴胡 B. candollei 云南昆明 Kunming Yunnan 馬祥光 (X. G. Ma), 091001 (SZ) 紫紅川滇柴胡 B. candollei var. atropurpureum 四川稻城 Daocheng Sichuan 王奇志 (Q. Z. Wang), 200609 (SZ) 北柴胡 B. chinense 四川成都 Chengdu Sichuan 王長(zhǎng)寶 (C. B. Wang), W08092 (SZ) 煙臺(tái)柴胡 B. chinense f. vanheurckii 山東淄博 Zibo Sahndong 逄

4、云莉 (Y. L. Pang), 73 (SZ) 紫花鴨跖柴胡 B. commelynoideum 云南香格里拉 Shangri-la Yunnan 馬祥光 (X. G. Ma), 091003 (SZ) 黃花鴨跖柴胡 B. commelynoideum var. flaviflorum 四川松潘 Songpan Sichuan 馬祥光 (X. G. Ma), 090901 (SZ) 密花柴胡 B. densiflorum -烏魯齊 Urumchi Xinjiang 王長(zhǎng)寶 (C. B. Wang),W09092 (SZ) 三島柴胡 (東亞) B. falcatum (East Asia) 黑

5、龍江佳木斯 Jiamusi Heilongjiang 楊洪升 (H. S. Yang), 09021 (SZ) 纖細(xì)柴胡 B. gracillimum 云南德欽 Deqin Yunnan 馬祥光 (X. G. Ma), 091006 (SZ) 小柴胡 B. hamiltonii 云南麗江 Lijiang Yunnan 馬祥光 (X. G. Ma), 091005 (SZ) 三苞小柴胡 B. hamiltonii var. paucefulcrans 貴州畢節(jié) Bijie Guizhou 王長(zhǎng)寶 (C. B. Wang), W09190 (SZ) 阿爾泰柴胡 B. krylovianum -烏魯

6、木齊 Urumchi Xinjiang 王長(zhǎng)寶 (C. B. Wang), W09094, SZ 大葉柴胡 B. longiradiatum 吉林長(zhǎng)白山 Mt. Changbai,Jilin 廖晨陽 (C. Y. Liao), C09091 (SZ) 馬爾康柴胡 B. malconense 四川馬爾康 Malcon Sichuan 馬祥光 (X. G. Ma), 090903 (SZ) 竹葉柴胡 B. marginatum 云南昆明 Kunming Yunnan 馬祥光 (X. G. Ma), 090906 (SZ) 細(xì)莖有柄柴胡 B. petiolulatum var. tenerum 四川

7、紅原 Hongyuan Sichuan 馬祥光 (X. G. Ma), 090902 (SZ) 麗江柴胡 B. rockii 云南麗江 Lijiang Yunnan 馬祥光 (X. G. Ma), 091002 (SZ) 紅柴胡 B. scorzonerifolium 黑龍江佳木斯 Jiamusi Heilongjiang 楊洪升 (H. S. Yang), 09042 (SZ) 黑柴胡 B. smithii 陜西 具體地址不詳 Precise locality unknown Shaanxi 王奇志 (Q. Z. Wang), s. n. (SZ) 汶川柴胡 B. wenchuanense

8、四川汶川 Wenchuan Sichuan 馬祥光 (X. G. Ma), 090905, SZ 銀州柴胡 B. yinchowense 陜西 具體地址不詳 Precise locality unknown Shaanxi 王奇志 (Q. Z. Wang), s. n. (SZ) 1.2 方法選取15-20粒成熟果實(shí)在 Olympus SZX7 數(shù)碼解剖鏡下對(duì)其大小進(jìn)行測(cè)量并取平均值。用甘油：酒精1：1的混合液對(duì)果實(shí)進(jìn)行軟化，經(jīng)酒精梯度脫水，二甲苯透明，常規(guī)石蠟切片，用番紅-固綠雙重染色，中性樹脂封片后在 Olympus BX51顯微鏡下進(jìn)行觀察。憑證永久裝片保存在四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院植物系統(tǒng)

9、與進(jìn)化生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室。2 結(jié)果2.1 形態(tài)學(xué)特征2.2 解剖學(xué)特征柴胡果實(shí)根本結(jié)構(gòu)由外到內(nèi)可分為以下幾個(gè)層次(圖版 ，以竹葉柴胡為例)：外果皮(epicarp)是一層緊密排列的扁平細(xì)胞，在國產(chǎn)柴胡屬植物外果皮上沒有類似于地中海類群的瘤狀附屬物。在個(gè)別種類的外果皮有時(shí)會(huì)出現(xiàn)白色粉狀物，但這并不是一個(gè)穩(wěn)定的性狀。中果皮(mesocarp)由3-8層不規(guī)那么的薄壁細(xì)胞組成，油管(oil canal)一般分布于其內(nèi)。值得注意的是，柴胡屬植物中果皮內(nèi)缺乏普遍存在于芹亞科基部類群，變豆菜亞科和天胡荽亞科的晶體后含物。內(nèi)果皮(endocarp)是1層與胚乳相連的扁平而緊密排列的細(xì)胞，在成熟的果實(shí)中一般與胚乳別

10、離開來。胚乳(endosperm)是柴胡果實(shí)最興旺的局部，由儲(chǔ)藏功能的薄壁細(xì)胞組成。在胚乳的中央為胚(embryo)，但是在橫切面觀往往觀察不到(在制片過程中容易脫落而留下空白或切片的位置沒有處在胚的著生處)。柴胡果實(shí)一般有5條主棱(rib)，每個(gè)棱下1個(gè)對(duì)應(yīng)的外韌維管束(vascular bundle)，各果棱之間為棱槽(furrow)。此外，在合生面(commissure)凹陷處的中果皮細(xì)胞形成一個(gè)透鏡狀的結(jié)構(gòu)(為珠柄的橫切面觀, 內(nèi)有1維管束)。從果棱的發(fā)育程度看，各種之間也存在著明顯差異(圖版 )。如黃花鴨跖柴胡(B. commelynoideum var. flaviflorum圖版

11、 , F)，密花柴胡(B. densiflorum圖版 , G), 阿爾泰柴胡(B. krylovianum圖版 , L)等果棱多呈膜質(zhì)。而纖細(xì)柴胡(B. gracillimum圖版 , I)，小柴胡(B. hamiltonii圖版 , J)和紅柴胡(B. scorzonerifolium圖版 , R)等果棱多呈棒狀。上述兩類果實(shí)的果棱明顯或較為明顯，橫切面觀往往呈五邊形。少數(shù)種類的果棱那么極不明顯，如紫紅川滇柴胡(B. candolleivar. atropurpureum圖版, B)和大葉柴胡(B.longiradiatum圖版 , M)。因而，果實(shí)橫切面觀多近于圓形。從油管的數(shù)量看，在每

12、個(gè)棱槽之間的油管多為3, 合生面油管多為4，偶爾出現(xiàn)6個(gè)油管(如黃花鴨跖柴胡)或2個(gè)(如煙臺(tái)柴胡)。在國產(chǎn)柴胡屬植物中也發(fā)現(xiàn)了被認(rèn)為是芹亞科中原始性狀的棱槽單油管類型，如密花柴胡(圖版 , G)，小柴胡(圖版 , J)和阿爾泰柴胡(圖版 , L)。表2 柴胡屬果實(shí)形態(tài)解剖特征Table 2 morphological and anatomicalfeatures of Bupleurum L. 分 類 群 Taxa 果實(shí)形態(tài)大小(mm) Fruit shape and size 果棱發(fā)育程度 Rib* 油 管 Oil canal 晶 體 后含物 Crystal 橫切面觀/ 胚乳合生面觀 Tra

13、nsection/Endosperm 長(zhǎng)/寬 L/W 形 狀 Shape 顏 色 Color 棱 槽 合生面 川滇柴胡 B. candollei 3.5/1.8 兩側(cè)壓扁, 圓柱狀 bilateral compressed cylindrical 棕褐色 sepia + 3 4 無 No 五邊形Pentagon / 微凹Concave 紫紅川滇柴胡 B. candollei var. atropurpureum 2.8/1.5 兩側(cè)壓扁, 圓柱狀 bilateral compressed cylindrical 棕紅色 brownish red + 3 4 無 No 近圓形Subciucle/

14、 微凹Concave 北柴胡 B. chinense var. chinense 3.1/2.1 兩側(cè)壓扁, 卵形 bilateral compressed ovate 棕黑色 brownish black + 3 4 無 No 近圓形Subciucle/ 平直Flat 煙臺(tái)柴胡 B. chinense f. vanheurckii 3.0/2.0 兩側(cè)壓扁, 卵形 bilateral compressed ovate 棕黑色 brownish black + 3 2 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat 紫花鴨跖柴胡 B. commelynoideum 3.2/1.5 兩側(cè)壓扁

15、, 圓柱狀 bilateral compressed cylindrical 棕紅色 brownish red + 3 4 無 No 五邊形Pentagon / 微凹Concave 黃花鴨趾柴胡B. commelynoideum var. flaviflorum 2.9/1.4 背腹壓扁, 圓柱狀 depressed, cylindrical 棕紅色 brownish red + 3 6 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat 密花柴胡 B. densiflorum 4.1/2.0 兩側(cè)壓扁, 矩圓形 bilateral compressed oblong 暗棕色 burgundy

16、 + 1 2 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat 三島柴胡 (東亞) B. falcatum (East Asia) 4.2/2.2 兩側(cè)壓扁, 矩圓形 bilateral compressed oblong 暗棕色 burgundy + 3 4 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat 纖細(xì)柴胡 B. gracillimum 4.4/2.3 兩側(cè)壓扁, 矩圓形 bilateral compressed oblong 棕色 brown + 4 4 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat 小柴胡 B. hamiltonii 2.0/1.2 背腹壓扁, 矩圓形

17、 depressed, oblong 棕色 brown + 1 2 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat 三苞小柴胡 B. hamiltonii var. paucefulcrans 3.8/1.7 兩側(cè)壓扁, 圓柱狀 bilateral compressed cylindrical 棕黑色 brownish black + 3 4 無 No 五邊形Pentagon / 微凹Concave 阿爾泰柴胡 B. krylovianum 4.0/1.6 兩側(cè)壓扁, 矩圓形 bilateral compressed oblong 棕褐色 sepia + 1 2 無 No 五邊形Penta

18、gon / 平直Flat 大葉柴胡 B. longiradiatum 4.1/2.0 兩側(cè)壓扁, 矩圓形 bilateral compressed oblong 暗褐色 dun + 4 4 無 No 近圓形Subciucle/ 微凹Concave 馬爾康柴胡 B. malconense 3.2/1.3 兩側(cè)壓扁, 矩圓形 bilateral compressed oblong 棕色 brown + 3 4 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat 竹葉柴胡 B. marginatum 3.3/1.8 兩側(cè)壓扁, 卵形 bilateral compressed ovate 暗褐色 du

19、n + 3 4 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat 細(xì)莖有柄柴胡 B. petiolulatum var. tenerum 3.4/1.8 兩側(cè)壓扁, 卵形 bilateral compressed ovate 暗褐色 dun + 3 4 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat 麗江柴胡 B. rockii 4.0/1.5 兩側(cè)壓扁, 矩圓形 bilateral compressed oblong 棕紅色 brownish red + 3 4 無 No 五邊形Pentagon / 微凹Concave 紅柴胡 B. scorzonerifolium 4.1/1.4 兩

20、側(cè)壓扁, 矩圓形 bilateral compressed oblong 暗褐色 dun + 3 4 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat 黑柴胡 B. smithii 3.9/2.0 兩側(cè)壓扁, 卵形 bilateral compressed ovate 棕黑色 brownish black + 3 4 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat 汶川柴胡 B. wenchuanense 2.4/1.3 背腹壓扁, 卵形 depressed, ovate 棕色 brown + 3 4 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat 銀州柴胡 B. yinchowen

21、se 3.1/1.8 兩側(cè)壓扁, 卵形 bilateral compressed ovate 棕黑色 brownish black + 3 4 無 No 五邊形Pentagon / 平直Flat *果棱發(fā)育程度以+;表示，+:不明顯；+:較明顯；+:明顯。* Development of ribs represented by +;, +:inconspicuous；+: clear；+:prominent.3 討論3.1 柴胡屬果實(shí)演化與系統(tǒng)位置單葉、全緣的外部形態(tài)使柴胡屬成為傘形科一個(gè)十分特別的類群。而近年來越來越多的分子證據(jù)說明柴胡屬處于芹亞科的基部(basal Apioideae)并與

22、非洲特有的Heteromorpheae形成姐妹類群。劉枚對(duì)basalApioideae;(Bupleurum，Molopospermum，Anginon，Andriana，Heteromorpha，Pseudocannaboides 等屬)與remaining Apioideae; 果實(shí)解剖顯示: basal Apioideae;中的各屬在果實(shí)的棱槽內(nèi)通常只有1個(gè)大油管，合生面有2個(gè)；而柴胡屬的大多數(shù)植物和remaining Apioideae;果實(shí)棱槽內(nèi)往往多于2個(gè)油管，合生面有4-6個(gè)。因此，從棱槽的油管數(shù)目來看，柴胡屬與remaining Apioideae;有較近的親緣關(guān)系。但值得注意

23、的是，柴胡屬的地中海種類被認(rèn)為是該屬的原始類群，尤其是木本柴胡 B. fruticosum 和 B. rigidum 果實(shí)棱槽具1個(gè)大油管的解剖特征與basal Apioideae;一致。因此，在芹亞科中油管的發(fā)育應(yīng)該經(jīng)歷了由少1個(gè)大油管到多2個(gè)以上小油管的演化過程。本文對(duì)中國柴胡21個(gè)類群的果實(shí)切片觀察發(fā)現(xiàn)：產(chǎn)于橫斷山區(qū)的小柴胡及產(chǎn)于-的密花柴胡和阿爾泰柴胡為棱槽單油管類型，而國產(chǎn)柴胡屬的絕大多數(shù)種類為棱槽多油管型。中國柴胡屬植物普遍存在的多油管類型是衍生的進(jìn)化類群性狀的表現(xiàn)，這與我們前期的果皮微形態(tài)學(xué)的研究以及分子系統(tǒng)學(xué)的研究是一致的。從果棱的發(fā)育來看，地中海類群通常果棱明顯，而國產(chǎn)柴胡屬

24、植物那么表現(xiàn)出較高的多樣性。既有象密花柴胡，阿爾泰柴胡等興旺的果棱又出現(xiàn)了大葉柴胡，紫紅川滇柴胡等無明顯果棱的種類。雖然分子證據(jù)顯示本屬的原始種類分布在地中海地區(qū)，但是細(xì)胞學(xué)的研究說明，東亞特別是中國類群的染色體基數(shù)多樣性明顯高于地中海地區(qū)。中國柴胡屬果實(shí)發(fā)育的多樣化是否與染色體的演化相關(guān)還需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。關(guān)于柴胡屬的系統(tǒng)位置前人的研究是有爭(zhēng)議的：Martynov曾把柴胡屬置于獨(dú)立的柴胡科下(Bupleuraceae)。 此后，Link又把柴胡科降為柴胡亞科 (Bupleuroideae)。而 Spreng那么提出柴胡族的觀點(diǎn)(Bupleureae)。Heywood的研究認(rèn)為，柴胡隸屬于

25、傘形科(Apiaceae)，芹亞科(Apioideae)，芹族(Apieae)，芹亞族(Apiinae)。李穎和佘孟蘭【1】在?中國植物志?中把柴胡屬置于芹亞科(Apioideae)，阿米芹族(Ammineae)，葛縷子亞族(Carinae)。潘勝利等根據(jù)形態(tài)學(xué)和植物化學(xué)的研究結(jié)果，那么建議將柴胡屬從芹亞科獨(dú)立出來成立柴胡亞科(Bupleuroideae)并置于變豆菜亞科(Saniculoideae)與芹亞科(Apioideae)之間。劉啟新等, 劉枚 的研究說明，晶體后含物廣泛存在于變豆菜亞科(Saniculoideae)，天胡荽亞科(Hydrocotyloidea)和basal Apioi

26、deae;的中果皮細(xì)胞內(nèi)，但是remaining Apioideae;中恰恰缺少。本文研究的全部21個(gè)類群中也沒有觀察到晶體后含物的存在。另外，柴胡屬與basal Apioideae;果實(shí)通常為兩側(cè)壓扁，而芹亞科中較為進(jìn)化的remaining Apioideae;多為背腹壓扁。從上述的研究結(jié)果看，柴胡屬可能是介于remaining Apioideae;和basalApioideae;之間的過渡類群，但是其植物體形態(tài)上的特殊性又是難于理解的。所以，柴胡屬也可能只是芹亞科演化過程一個(gè)早期的孤立旁支。綜合果實(shí)特征和已有的分子系統(tǒng)學(xué)的證據(jù)，我們認(rèn)為把柴胡屬仍然置于芹亞科內(nèi)但提升為柴胡族(Bupleur

27、eae)更為恰當(dāng)。3.2 柴胡屬果實(shí)形態(tài)解剖特征的分類學(xué)意義果實(shí)特征一直是傘形科植物分類最重要的性狀。雖然從本文的研究看柴胡屬的果實(shí)特征還缺乏以完全解決分類問題，但仍可以作為鑒定的參考性狀。三苞小柴胡(B. hamiltonii var. aucefulcrans)長(zhǎng)期以來一直被認(rèn)為是小柴胡的變種。該變種最突出的特點(diǎn)是通常只有3枚小總苞片，而柴胡屬植物通常是5枚或更多。通過查閱標(biāo)本我們發(fā)現(xiàn), 模式標(biāo)本PH Yu 056, KUN!的采集時(shí)間為花期，因而多數(shù)研究者僅注意到了苞片的特征而無視了果實(shí)的重要性。對(duì)果實(shí)的形態(tài)和解剖特征的觀察說明，三苞小柴胡果實(shí)通常3-4mm長(zhǎng)，為棱槽多油管型；而小柴胡通

28、常為2mm左右，為棱槽單油管型，兩者之間存在巨大差異。同時(shí)我們觀察到川滇柴胡與三苞小柴胡無論在植物體還是果實(shí)形態(tài)結(jié)構(gòu)上都極為相似，隨后的序列測(cè)定也證實(shí)了三苞小柴胡與川滇柴胡的親緣關(guān)系。對(duì)東亞三島柴胡復(fù)合體(B. falcatum L. complex)的處理是柴胡屬分類中最棘手的問題之一。狹義的 B.falcatum L. (歐柴胡)原本指分布在歐洲的一個(gè)種，但由于這一名稱在亞洲的使用造成了極大的混亂，尤其是日本學(xué)者普遍接受這一概念。中國的學(xué)者那么認(rèn)為應(yīng)該把東亞三島柴胡復(fù)合體劃分成包括北柴胡(B. chinense var. chinense)，紅柴胡(B. scorzonerifolium)

29、，竹葉柴胡(B. marginatum) 和阿爾泰柴胡(B. krylovianum)在內(nèi)的十幾個(gè)的種。從果實(shí)的形態(tài)解剖看，上述各種之間存在明顯的差異：北柴胡一般呈卵形，棕黑色，果棱不明顯；紅柴胡為矩圓形，暗褐色，果棱棒狀；竹葉柴胡卵形，暗褐色，果棱不明顯；阿爾泰柴胡為矩圓形，棕褐色，果棱膜質(zhì)。而本文采自黑龍江的三島柴胡與上述各種果實(shí)也明顯不同。近年來細(xì)胞學(xué)與分子系統(tǒng)學(xué)的研究也支持東亞三島柴胡復(fù)合體內(nèi)的所有類群與歐洲的B. falcatum L. 關(guān)系很遠(yuǎn)，應(yīng)該處理為不同的種類。單人驊和李穎【1】把煙臺(tái)柴胡(B.chinense f. vanheurcki)處理為北柴胡(B. chinense

30、)的變型，而佘孟蘭【2】最近的處理那么不成認(rèn)該變形的存在。果實(shí)的形態(tài)解剖特征說明，二者均為兩側(cè)壓扁，卵形，棱槽油管3；但北柴胡的合生面油管為4，而煙臺(tái)柴胡為2。另外，煙臺(tái)柴胡的葉片通常比北柴胡短小。由此看來二者之間已經(jīng)發(fā)生了一定的分化。它們的具體關(guān)系將來通過分子上的證據(jù)也許能夠得到更好地解釋。根據(jù)本文的觀察結(jié)果，中國柴胡屬21類群的果實(shí)形態(tài)與解剖特征表現(xiàn)出鮮明的差異，具有一定的分類學(xué)意義。我們編制了以果實(shí)特征為性狀的分種檢索表如下。基于植物果實(shí)形態(tài)解剖特征的分種檢索表Key to species based on fruit morphologicaland anatomical featur

31、es of Bupleurum1.棱槽1個(gè)油管，合生面2個(gè)油管2.果實(shí)較小，通常等于或小于2mm.小柴胡B. hamiltonii2.果實(shí)較長(zhǎng)，3.5-4mm或大于4mm3.果實(shí)矩圓形，棕褐色，花柱短阿爾泰柴胡B. krylovianum3.果實(shí)矩圓形，暗棕色，花柱長(zhǎng)而宿存密花柴胡B.densiflorum1.棱槽通常3個(gè)油管，合生面常4-6個(gè)油管，稀2個(gè)4.胚乳合生面微凹5果實(shí)圓柱形6.果實(shí)棕紅色7. 果棱細(xì)而不明顯，外表皮光滑紫紅川滇柴胡B. candollei var. atropurpureum7. 果棱較明顯.紫花鴨跖柴胡B. commelynoideum6. 果實(shí)棕褐色或棕黑色8. 果實(shí)棕褐色.川滇柴胡B. candollei8. 果實(shí)棕黑色三苞小柴胡B.