花粉和孢子，同其他的生殖器官一样，较少受环境的影响(埃尔塔曼，1978；王开发等，1983)，其形态属于比较稳定的性状。近些年来，不少学者借助扫描电镜观察园艺植物的花粉形态，阐释了许多园艺植物种间或品种间的亲缘关系(张秀英等，1997；吕华飞等，1994；袁涛等，1999)。关于芍药(Paeonia)的该项研究，报道很少(席以珍，1984)。本文以采自野外的4个种(居群)的花粉为主要研究材料，建立了芍药花粉形态的量化指标，并将聚类分析方法引入，旨在通过分析4个野生种之间花粉形态数据的相同和变异之处，进一步探讨它们之间的亲缘关系。

1 材料和方法 1.1 材料

供扫描观察分析的材料共4个野生种(表 1)。

1.2 方法

1) 扫描电镜观察    选含苞待放的花蕾采其花药，经室温风干后收集花粉备用。扫描时将供试花粉均匀涂布于粘有双面胶带的金属载台上。用常规法在IB-5型离子溅射仪中喷金，厚度约20Å，然后移于KYKY1000B扫描电镜下观察记载，并选取有代表性的视野分250×(群体)、2 000×(个体，并分赤道面区和极面区)、5 000×(局部，取自中央)进行拍摄，在照片上测量正常花粉粒的极轴长P、赤道轴长E(取样数n=20)，穿孔直径D及脊宽W(n= 20)，孔穴密度(孔频), 依此计算花粉的各项形态指标并作比较分析。在观察花粉粒大小时，为扩大观察数量，还辅以光学显微镜观察。

2) 统计分析    以供试的4个野生种作为分类运算单位，根据上述观测结果，按照数量分类学性状选择的原则，剔除不变性状和逻辑相关性状，共选取7个性状，其中6个为数量性状，即P、P/E、D、D/W、孔频及败育率，1个为无序多态性状，即纹饰类型。6个数量性状直接将数值输入计算机后标准化，纹饰类型则采用分解法进行编码(徐克学，1994)。采用统计分析软件NTSYS-PC进行聚类分析，聚类单元之间的遗传距离系数采用欧氏(Euclidean)距离系数，选用聚类效果较好的UPGMA法。

2 结果和分析 2.1 4个野生种的花粉形态特征

芍药：花粉粒为超长球形(perprolate)，大小为(46.57±2.40) μm×(20.37±0. 67) μm，P/E(极轴与赤道轴之比)为2.29(图版Ⅰ-1)。赤道面观属长椭圆形偏矩形，两极呈平截形(图版Ⅰ-2)。极面观呈三裂圆形(图版Ⅰ-3)。表面纹饰类型属于网状纹饰(reticulate exine)，网眼大小及网脊线宽度均分别比较一致，网眼直径为(0.80±0. 20) μm，脊宽为(0.63±0.20)μm，网脊平滑，网眼形状较圆整，网眼中无任何细节，所以整个网纹看起来干净清晰，穿孔频率为0.61个·μm^-2(图版Ⅰ-4)。萌发器官为三拟孔沟(3-colporoidate)，沟浅平，较长，几乎延伸至两极，沟端呈清晰的30°左右的夹角(图版Ⅰ-3)。

川赤芍：花粉粒为超长球形，大小为(36.73±2.29) μm×(17.10±1.69) μm，P/ E为2.15(图版Ⅰ-5)。赤道面观为椭圆形偏纺锤形，两极多呈平截形，少数呈圆弧形(图版Ⅰ-6和Ⅰ-7)。极面观呈三裂圆形(图版Ⅰ-8和Ⅰ-9)。花粉粒表面或光滑(图版Ⅰ-10)，或网脊部分隆起(图版Ⅰ-11)，或全部隆起(图版Ⅰ-12)。光滑的花粉粒表面密布很小的孔穴，个别较大的孔穴其直径均不足0.30 μm，脊宽约为孔穴直径的2倍，因而纹饰类型描述为小穴状(micro-foveolate)，这些孔穴基本形成穿孔；有的花粉粒表面网脊隆起，且彼此相互交织，网眼镶嵌其中，形状不规则，呈皱波状纹饰(regulate exine)；介于二者之间的，属于皱波状-穴状纹饰类型(regulate-foveolate exine)。这3种纹饰类型，无论哪种，网眼均较小，平均网眼直径仅为(0.20±0.09) μm，分布较密(孔频分别高达1.82、1. 62、1.69个·μm^-2)，且遍布整个花粉粒，极面区和沟边缘与中央区的分布状况差异不大。萌发器官为三拟孔沟，沟较长且深，几达两极，在赤道区明显缢缩，沟端夹角或小于30°，或在沟端有所扩展(图版Ⅰ-8和Ⅰ-9)。

草芍药：花粉粒为超长球形，大小为(53.83±3.48) μm×(26.93±2.67) μm，P/E为2.01。赤道面观属长椭圆形偏矩形，两极呈平截形(图版Ⅱ-1)。极面观呈三裂圆形(图版Ⅱ-2)。表面纹饰类型大致为二型，即皱波状纹饰(图版Ⅱ-3)和近脑纹-网状纹饰(subcerebro-reticulate exine)(图版Ⅱ-4)。前者的纹饰类型已在川赤芍中发现并作过描述，而后者，则是在所观察的4个野生种中仅在草芍药中发现的一种纹饰类型，这一类型的花粉表面，弯曲、多少有些迂回的网脊明显高高隆起，近圆形的网眼很密地分布其中，并且这些网眼多数未形成穿孔。萌发器官为三拟孔沟，沟长几达两极并且沟特深，沟的宽度上下较一致，未在沟端形成夹角或有较明显扩展(图版Ⅱ-2)。

块根芍药：花粉粒为超长球形，大小为(44.10±2.66) μm×(21.03±2.00) μm，P/E为2.11(图版Ⅱ-5)。赤道面观属长椭圆形偏矩形，两极为平截形(图版Ⅱ-6)。极面观呈三裂圆形(图版Ⅱ-7)。表面纹饰类型属于皱波状纹饰，网眼直径为(0.23±0.06) μm，网脊宽度为(0.37±0.07) μm，超出一半的网眼未形成穿孔，网脊隆起，网眼的分布在赤道面上分布较均匀，但在极面区分布较稀疏, 孔频为1.84个·μm^-2(图版Ⅱ-8)。萌发器官也为三拟孔沟。此外，在该种的群体视野中，往往会见到破裂开来的花粉粒。

2.2 聚类结果

根据4种花粉的P、P/E、D、D/W、孔频、败育率以及纹饰类型这7项性状，经NTSYS-PC统计分析软件进行聚类分析，获得图 1的结果。从中可以看出，川赤芍与块根芍药的遗传距离系数仅为2.51，在供试的4个种之间最小，因而在聚类图中较早地聚合在一起；而芍药与另外3个种的距离系数却均在5.00以上，因而聚合最晚。

3 小结与讨论 3.1 花粉性状在芍药属植物中的分类价值

供观察的4个野生种，其花粉性状在扫描电镜下表现出明显的种间多样性，尤其在外壁纹饰特征方面差别很大，突出表现在网脊的光滑程度、网眼直径、穿孔频率等方面，表明这些纹饰特征具有重要的种间分类价值。

3.2 亲缘关系的讨论

在植株的形态特征上，川赤芍与块根芍药非常相近，其叶片均羽状分裂，而本研究结果表明，二者不仅共有皱波状纹饰类型，而且综合各项花粉形态指标，其遗传距离最小，说明二者确实具有较密切的亲缘关系。

芍药的小叶不裂，与川赤芍、块根芍药迥异；其叶形为椭圆形、卵状椭圆形以及狭卵形，又与草芍药不同；而且，该种的叶缘还独具其他各种所没有的骨质细齿，可见该种在叶性状上甚为特殊。本研究表明，该种的网脊平滑，网眼直径宽达0.80 μm，穿孔频率仅为0.61，这些重要的花粉形态指标明显不同于其他3个种，说明芍药与其他3个种的亲缘关系较远。

此外，按照宏观形态特征，草芍药与芍药同属于全缘叶亚组，但聚类结果表明其花粉形态特征却更靠近多裂叶亚组，暗示了草芍药可能是联系全缘叶亚组和多裂叶亚组的中间环节。今后的研究若能扩大样本种类并结合分子标记资料，必将更加清晰科学地展现这些种之间的亲缘关系。

3.3 关于花粉纹饰多型性的说明

草芍药与川赤芍的花粉纹饰类型呈现二型或多型性的特征，其中，川赤芍的花粉纹饰跨度较广，Walker(1980)认为被子植物纹饰演化的趋势是：表面光滑→表面具小穴、小沟状雕纹→表面棒状、鼓锤状、刺状→表面皱波状、网状、条纹状，由此可以看出川赤芍花粉外壁纹饰从原始的小穴状到进化的皱波状均有存在。关于花粉纹饰多型性这一现象，前人已有描述(温坎坡等，1990)，但在本(科)属植物中却系首次发现。由此认为，这2个野生种的花粉纹饰处于分化或强烈分化中，在一定程度上反映芍药组植物是本属植物中最为年轻的组。