（园林植物与观赏园艺专业论文）木犀属微形态特征和系统发育研究.pdf

摘要 本文利用解剖学、细胞学和分子生物学等手段首次对木犀属植物进行了较系统地研 究，根据形态性状和微形态性状探讨了木犀属植物种问亲缘关系、系统发育关系、遗传多 样性和利用d n a 遗传标记进行木犀属植物亲缘关系研究的可行性，同时对木犀属植物的 研究概况和存在的问题进行了综述。主要结论如下： l 、本文首次对木犀属植物叶表皮细胞进行了观察，发现叶为异面叶，细胞形状有无 规则形和多边形两种；5 0 的种上表皮细胞表面具有柱状、条状、细纹状、点状等不同形 状的纹饰；下表皮腺点的数目远远大于上表皮。叶表皮细胞种间差异明显，具有重要分类 学意义。 2 、仅叶下表皮有气孔器，形状为圆形、椭圆形、圆形或椭圆形；发现总状桂花和狭 叶木犀的气孔器具有副卫细胞，为环列型；气孔器外围角质层有放射状、条状、环状、颗 粒状等多种类型。木犀属植物气孔器的特征在种之间差异比较明显，可以作为种间鉴定的 重要依据。 3 、本文首次对木犀属植物叶脉厚度、叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度进行 了测量，并计算了叶脉厚度与叶片厚度的比值、栅栏组织与海绵组织的比值。证明了这些 特征在种之间的广泛变异。 4 、木犀属植物叶中脉发达，维管束形状呈肾形、凹心形、马蹄形、圆形或椭圆形， 仅有小叶月桂、牛矢果、厚边木犀和美洲木犀在维管束的中央出现髓腔。维管束类型有周 韧维维管束、近周韧维管束、外韧维管束三种。 5 、本文首次对木犀属植物叶柄中部进行了解剖，发现维管束的数目多为l 大、2 小； 维管束类型有周韧维管束、近周韧维管束、外韧维管束三种，个别种的维管束中央具有髓 腔。木犀属植物叶柄中部的解剖结构特征比较稳定，可以作为该属的代表性特征。叶柄维 管束的演化趋势为：周韧维管束一近周韧维管束一外韧维管束。 6 、依据2 2 个性状构建的木犀属m p 、n j 和u p g m a 系统发育树基本相同，分支聚 类图支持传统分类学观点。依据4 5 个性状构建的系统发育树与传统分类学观点不太一致， 但对一些种之间亲缘关系的区分上与传统分类学观点一致。 7 、本文首次发现木犀属植物i t s 序列为6 2 8 b p ，i t s 一1 为2 4 5 b p ，i t s 2 为2 2 0 b p ，5 8 s 均为1 6 3 b p ；i t s 1 的c r + c 含量范围从5 4 2 4 斟0 2 ，i t s - 2 的g 屺含量范围从 5 4 6 3 6 3 4 3 ，i t s 的g 屺含量范围从5 3 9 8 6 1 2 0 ；首次发现木犀属r d n ai t s 序列的 变异位点为1 9 8 个，信息位点数9 7 个，其中i t s 1 有9 4 个变异位点，4 7 个信息位点，i t s - 2 有9 2 个变异位点，4 7 个信息位点，5 8 s 有1 2 个变异位点，3 个信息位点。木犀属植物 i t s 序列存在多态性和突变、缺失热点。利用i t s 序列所得聚类结果与传统分类学观点不 太一致，但部分结果支持传统分类学观点。 8 、i s s r 分析结果与传统分类学观点有出入，但支持传统分类学关于种问关系的论述。 木犀属i s s r 标记聚类结果与i t s 序列聚类结果有不少互相印证的地方，说明利用d n a 分子标记对木犀属植物开展系统分类学研究是可行的、有效的。i s s r 分析结果说明木犀 属植物种之间存在较丰富遗传多样性。 关键词：木犀属；系统分类；微形态；分子标记；i t s ；i s s r e n v i r o n m e n t 4 1 1 1 ec o s t ao fo s m a n t h u sw a sd e v e l o p e d ，t h es h a p e so fv a s c u l a rb u n d l eh a dr e n i f o r m , c o n c a v e - h e a r ts h a p e , h o r s e - s h o es h a p e ，r o t u n d i t yo re l l i p s e ，a n dt h em a r r o wc a v i t yo a t y a p p e a r e di nt h ec e n t e ro fv a s c u l a rb u n d l eo m i n o r , o m a t s u m u r a n u s , o m a r g i n a t u sa n d o , a m e r i c a n u s t h et y p eo fv a s c u l a rb u n d l eh a da m p h i e r i b r a lb u n d l e ，a l m o s ta m p h i c r i b r a l b u n d l ea n dc o l l a t e r a lb u n d l e 5 t h ec e n t r a ls e c t i o ni np e t i o l eo fo s m a n t h u a r ew f l sa n a t o m i z e d , a n di tw a sd i s c o v e r e d t h a tt h en u m b e ro ff a s c i c u l a rw a sm o s t l yl l a r g ea n d2s m a l l ，t h et y p eo ff a s e i e u l a rh a d a m p h i e r i b r a lb u n d l e ，a l m o s ta m p h i c r i b r a lb u n d l ea n dc o l l a t e r a lb u n d l e , a n dt h em a r r o wc a v i t y w a so n l yf o u n di nt h ec e n t e ro fv a s c u l a rb u n d l eo fe x c e p t i o n a ls i x t i e s i no n e w o r d ，s t r u e l l l r e c h a r a c 矧s t i c so fc e n t r a l $ d j t i o ni np e t i o l eo fo s m a n t h u sw e r er a t h e rs t a b l ea n dw c o n s i d e r e dt ob et h er e p r e s e n t a t i v ec h a r a c t e r i s t i c s ，a n dt h ee v o l v e m e n t 缸以通o f v a s c u l a rb u n d l e i ng e i nr v a sa m p h i c r i b r a lb u n d l e , a l m o s t a m p h i e r i b r a lb u n d l ea n d c o l l a t e r a lb u n d l e 6 t h em p , n ja n du p g m ap h y l o g e n yt r e e sc , o n s t l a l c 把da c c o r d i n gt o2 2k i n d so f c h a r a c t e r i s t i c so fo s m a n t h uw e r eb a s i c a l l ys i m i l a r , a n dw h i c hw a si d e n t i c a lw i t hv i e w p o i n to f t r a d i t i o nt a x o l o g y a l t h o u g hm 暖n ja n du p g m ap h y l o g e n yu e e sr e s u l t i n gf r o m4 5k i n d so f c h a r a c t 耐s t i c so fo s m a n t h u a r ew e r ed i v e r s ew i t h v i e w p o i n t o ft r a d i t i o n t a x o l o g y , d i s t i n g u i s h m e n to f r e l a t i v eb e t w l ls o m es p e c i e sh e l do u tv i e w p o i n to f t r a d i t i o nt a x o l o g y 7 i tw a sf i r s t l yf o u n dt h a tt h el a a g t ho fi t s ，i t s - i ，n s - 2a n d5 g so fo s m a n t h u sw a s s e p a r a t e l y2 4 5 b p ，2 2 0 b p ，6 2 8 b pa n d1 6 3 b p t h eg + cc o n t e n to fi t s 1 ，i t s - 2a n di t sw a s 5 4 2 4 耐0 2 5 4 6 3 6 3 4 3 ，5 3 9 8 6 1 2 0 ，r e s p e c t i v e l y i na d d i t i o n , t h ea b e r r a n tp o i n t sa n d i n f o r m a t i v ep o i n t so fr d n ai t ss e q u e n c ei no s m a n t h u sp l a n tw e e1 9 8o r9 7 , s e p a r a t e l y , i n w h i c ht h e r ew e r e9 4a b e r r a n tp o i n t sa n d4 7i n f o r m a t i v ep o i n t si ni t s - 1 ，a n d9 2a b e r r a n tp o i n t s a n d4 7i n f o r m a t i v ep o i n t si ni t s 一2 m o r e o v e r , t h e r ew e r e1 2a b e r r a n tp o i n t sa n d3i n f o r m a t i v e p o i n t si n5 8 s s o , i tw a si l l a n l i m t e dt h a tt h e 妇e d i t yd i v e r s i t yo fo s ，c z a n t h u sc o u l db es t u d i e d b yi t ss e q u e n c eb e c a u s ei t ss e q c e n e eo fo s m a n t h u sg e n e r a l l ye x h i b i t e dp o l y m o r p h i c , w k 躺t h ec l u s t e r i n gr e s u l t sb yi t ss e q u e n c ew a sd i f f e r e n tf r o m 、，i e w p o i n to ft r a d i t i o n t a x o l o g y , s o m eo f w h i c hc o u l ds i l s t a i l lv i e w p o i n to f 1 r a d i t i o nt a x o l o g y 8 a l t h o u g hi s s ra n a l y s i sr e s u l t sw e r ed i v e r s ew i t hv i e w p o i n to f t r a d i t i o nt a x o l o g y ，p a r t l y s u s t a i n e dv i e w p o i n ta b o u ti n t e r s p e c i f i cr e l a t i o n sf i o mt r a d i t i o nt a x o l o g y ，i na d d i t i o n , t h e r ew e i e l a r g e l yc o n s i s t e n tb e t w e e nc l u s t e r i n gr e s u l t so fi s s ra n di t so fo s m a n t h u s , s h o w i n gt h a ti t w a sf e a s i b l ea n de f f e c t i v et or e s e a r c ht h ec l a s s i f i c a t i o no fo s m a n t h u sb yd n am o l e c u l a f m a r k e r f u r t h e r m o r e i tw a sf o u n dt h e r ew e l gv e r ya b u n d a n th e r e d i t yd i v e r s i t yb e t w e o s m a n t h u sp l a n t s b yt h ei s s rm o l e c u l a rm a r k e r k e yw o r d s ：o s m a n t h u s ；c l a s s i f i c a t i o n ；m i c r o c h a r a c t e r ；m o l e c u l a rm a r k e r , i t s ；i s s r 本学位论文知识产权声明 本学位论文是在导师( 指导小组) 的指导下，由本人独立完成。 文中所引用他人的研究成果均已注明出处。对本论文研究有所帮助的 人士在致谢中均己说明。 基于本学位论文研究所获得的研究成果的知识产权属于南京林 业大学。对本学位论文，南京林业大学有权进行交流、公开和使用。 一虢髟矿 导师签名： 润蜊 日期：删7 、。 致谢 本文是在我的导师向其柏教授的悉心指导下完成的，从课题的选定到开题报告， 从实验过程的实施到论文的撰写，每一步无不凝聚着先生的心血和汗水。三年来导师 在学术上对我的精心指导，工作上的谆谆教诲以及生活上对我的关心，令我终生难忘； 在论文的研究过程中，先生严谨的治学态度、敏锐的知觉、渊博的知识以及老骥伏枥 的忘我工作精神等都使我受益匪浅。向先生对科学事业的执着追求、对个人名利的淡 泊无求和对学生的无私帮助，永远是我学习的榜样。师母刘玉莲教授在桂花研究、木 犀属植物研究方面的渊博知识和权威性的指导，对我论文的选题以及实验工作的开展 和论文的最后成稿都起到了高屋建瓴的作用，她开朗的性格、对学生严格要求和无微 不至地关怀帮助都使我终生难忘。 衷心地感谢导师组的汤庚国教授，他亲自参加我博士论文开题报告的论证，对我 的开题报告提出了宝贵的意见和建议，对论文的实验过程起到了极大的指导作用，使 我少走了许多弯路。 树木组的王贤荣副教授、陈欣副教授、丁彦芬副教授、袁发银高级实验师、季春 峰老师等给我提供了多方面的帮助和支持，我要向他们表示深深的谢意。 在实验材料的采集上，得到了南京中山植物园标本馆、北京植物所标本馆、南京 林业大学标本馆、昆明植物所标本馆、武汉植物研究所等单位的大力协助，特别是美 国哈佛大学的i o t h r y nr i c h a r d s o n 教授、英国h i l l i e r 植物园夏珂博士，他们从万里之 遥给我寄来了新鲜实验材料，使我的实验得以顺利进行。这些都使我感动备至。 感谢我的同事周延清教授、邓传良副教授、高武军博士，他们给我的实验以及实 验结果的分析方面提了许多宝贵意见；李书粉、常生辉等同学帮助我处理了大量数据， 整理了不少资料，使我的论文得以顺利完成。 最后感谢我的家人，特别是我的爱人孙富丛女士、儿子卢志远博士，他们对我学 业上的理解、支持，是我完成本论文的动力。 谨以此文献给关心、支持、帮助和挚爱我的人们。 卢龙斗 2 0 0 7 午5 月 前言 1 立项依据和背景 木犀属( o s m a n t h u s ) 隶属于双子叶植物合瓣花类的木犀科( o l e a e e a e ) ，该属的3 1 种植物 均为常绿灌木、乔木或小乔木，其树型造型优美，四季常青，花朵芳香，几乎全年有花， 可以直接用于园林造景，是世界上著名的观赏植物( 。该属的模式种为木犀( d f r a g r a n s ) ， 俗称桂花，是我国十大传统名花之一，也是著名的香花植物，在我国有着悠久的栽培历史， 被国家轻工业部列为我国重要经济树种，是一种绿化、美化、香化三者密切结合，兼有生 态效应、社会效应和经济效应的优良树种之一【川。木犀属植物的花都因含有芳香油，可 以提取香精、浸膏，用于食品香料。桂花可用于薰茶、制作桂花糖、桂花糕、桂花酒等多 种产品。还可以制作桂花饼、桂花粥、桂花栗子羹、桂花排骨等食品。该属植物的种子胚 乳丰富，可以用来榨取食用净油等产品。根据现有研究资料，该属的一些植物可以作为药 用，树皮、树叶、花、果等均可入药，味甘、苦，性平，具有清热消炎、止血生肌、化痰 散瘀功效。可用于慢性支气管炎、外伤出血、骨折、扭伤等症。该属植物中的桂花、牛矢 果、野桂花等的木材具有纹理斜、细、均匀、材质硬、容易胶粘、光亮度高、车旋性能好、 握钉力强等特点，可以制作家具、农具、玩具、雕刻装饰品等【3 1 。因此，木犀属植物的 种质资源保护、开发利用对我国国民经济的发展具有重要意义。 鉴于木犀属植物对人类生活的重要性，国外早在1 8 世纪就有人对该属植物进行过研 究，我国虽然在2 0 世纪7 0 年代才开始对该属植物进行研究，但由于我国是木犀属植物分 布中心的得天独厚的资源条件，使我国在该属植物的研究方面已经跨入世界前列。2 0 0 4 年1 0 月，南京林业大学向其柏教授被国际园艺学会品种和登录委员会正式批准委任为“木 犀属国际品种登录权威”，这是中国继1 9 9 8 年获得梅花品种国际登录权之后，第二个被国 际公认的栽培植物登录权威。这表明中国在木犀属植物研究这一领域内享有绝对权威，为 中国花卉园艺植物走向世界提供了平台。但由于木犀属植物分布中心在中国，国外学者大 多依靠采自我国的腊叶标本进行研究，难免出现不少误差；同时该属植物各个种之间差异 较小，同一个种生长在不同地方往往表现出有差异的性状，这些都使木犀属植物的系统分 类出现很多问题，例如种的数目还需重新确定，种间的划分标准还需进一步完善【4j ；国 内外学者在不同水平的研究大都集中在桂花，而对整个木犀属植物的研究开展甚少，严重 影响了该属植物种质资源保护、开发和应用。因此，非常有必要在外部性状、微形态、细 胞和分子水平等多个层面上对整个木犀属植物开展研究，进一步搞清该属植物的演化、种 与种之间的亲缘关系，建立该属植物科学的分类学地位，为该属植物的种质资源保护、杂 交育种和开发利用提供理论依据和参考数据。 2 研究内容和意义 2 1 研究的内容 ( 1 ) 木犀属植物的分支系统学研究：观察和收集标本，并根据中国植物志中对木犀 属植物的描述，尽可能确定多种性状，对每一个性状进行编码，然后利用软件系统对数据 矩阵进行分析，建立木犀属植物的系统发育树，在多个性状和多个层面上对该属植物进行 系统发育分析。 ( 2 ) 木犀属植物的叶微形态和解剖研究：利用石蜡切片和电子显微镜技术，对木犀 属植物的叶柄、叶脉微管束的类型、叶片表皮细胞的形状、排列方式、栅栏组织和海绵组 织的比例以及气孔器的特征等进行研究，建立木犀属植物微形态性状指标体系。 ( 3 ) 木犀属植物的种间亲缘关系研究：利用诸多性状，结合i s s r 、i t s 等分子标记， 探讨木犀属植物种间的亲缘关系。探讨该属植物正确的分类学地位。 ( 4 ) 木犀属植物的遗传多样性研究：利用分子标记探讨木犀属植物种问、种内的遗 传多样性和木犀属植物的遗传背景。 ( 5 ) 探索在分子水平对木犀属植物开展研究的方法和技术：通过研究，优化木犀属 植物d n a 提取技术，i c r 扩增技术以及i t s 和i s s r 分析技术，建立利用d n a 分子标 记对木犀属植物开展研究的方法技术体系。 2 2 研究的意义 ( 1 ) 理论意义：除了桂花之外，木犀属植物的系统分类学研究、解剖学研究、细胞 学研究、遗传学研究、分子生物学研究、生理生化研究等严重落后于其它属的研究，有的 方面存在的资料不全，有的方面几乎还是一片空白。该项研究可以丰富木犀属植物的研究 资料，积累数据，加快整个木犀属植物的研究速度，提高研究水平。通过一系列研究，使 该属植物的系统分类和品种分类更具科学性和准确性。我国是木犀属植物的分布中心，各 方面的研究走在前列是义不容辞的责任和任务近十几年来，我国著名植物分类学家南京 林业大学向其柏教授、刘玉莲教授领导桂花研究中心，在桂花品种分类、栽培方面作出了 卓有成效的工作，得到了国内外同行的认可，标志着我国木犀属植物的研究走在了世界前 列。获锝本犀属植物国际登录权威给我国植物学工作者增加了新的任务、责任和动力，也 促使我们应尽快把该属植物的基础理论研究不断深化，保持我国在此领域基础理论研究的 国际领先地位。 ( 2 ) 实践意义：为编写木犀属专志提供基础资料。中国是木犀属植物分布中心，由 中国学者在近期内编写世暴木犀属植物专志、中国木犀属植物专志是中国植物学 工作者不可推辞的任务。而该项研究工作的完成，将极大积累和丰富木犀属植物的研究资 料，澄清和矫正该属植物系统分类方面存在的问题，从而给两个植物志的编写提供一些有 用的基础资料。 为保护木犀属植物种质资源提供参考数据。本项日在细胞水平、分子水平的研究可以 揭示木犀属植物的遗传多样性，评价种质资源的遗传潜力。这对种质资源研究的各个环节 如种质资源的收集考察时取样量大小、取样点的选择、保存种质资源遗传完整性的最小繁 殖群体和最小保种量的确定、核心种质的筛选等都具有非常重要的参考价值。为了保持国 民经济的可持续性发展，必需维护我们生存的环境，而作好这一点，则必需保护好物种的 多样性。木犀属植物种类不多，全世界只有3 1 种，有些种生于海拔较高的地方，分布地 2 点零星稀散，带有残存性。对这些物种进行合理的保护，就要积极开展该属植物的各方面 的研究，尤其是属问、种间、品种问的演化关系的研究，奏清楚该属植物的起源、目前演 化状态和以后的演化发展趋势，为国家采取保护措施提供有用的参考数据和资料。 为该属植物的开发利用提供参考数据。目前，木犀属植物开发利用的不多，已作为药 用的仅仅四五种，作为木材用的也不过三四种，绝大多数的种人们还不甚了解，即便是知 道他们是常绿搪种，可以作为绿化树种，但由于各方面原因，人宙j 还没有引种栽培，广西 桂林黑山植物园几年前计划建立木犀属植物园区，大量引种该属的植物，以供人们观赏， 并作为基地供植物学工作者取材研究。但直到目前为止，此项计划还没有附注实施。其原 因之一也是由于该属植物各方面研究的资料匮乏，使人们无从下手本研究项目正是要搞 清该属植物野生种之间以及野生种与一些栽堵种之问的演化关系，了解每一个种的基因组 多态性情况，从而指导科学引种和栽培。 为该属植物的遗传育种、创造新的种质资源提供参考数据和理论依据。在植物育种中， 亲本材料的遗传性高低和亲缘关系远近的信息对育种是至关重要的，新品种都是在广泛变 异的基础上经过选择和杂交获得的，而亲本遗传变异水平的高低直接影响到选择的效果。 因此，要达到充分利用木犀属植物，就要根据该属植物的遗传背景，科学的设计杂交组合， 创造新的种质资源，开发出新的物种和品种。要进行此项工作，就要搞清楚该属植物的遗 传背景，了解该属植物属间、种间、品种间的遗传组成和遗传距离，减少盲目的实验。 3 第一章文献综述 l 木犀属植物研究概况 1 1 木犀属系统分类学研究概况 木犀又称桂花，作为一个种最早由瑞典植物学家c p t h u n b e r g 在1 7 8 4 年提出，被放 在木犀榄属( o l e a ) ，种名为o l e a f r a g r a n s mt h u n b 。1 7 9 0 年，葡萄牙植物学家j l o u r e i r o 在 h o r ac o e h i n e h i n e n s i s 中以当时仅发现的木犀为模式植物建立了木犀属，木犀的种名 也改为o s m a n t h u s f r a g r a n s ( t h u n b ) l o u t j ，在之后的1 0 0 多年里先后又有1 2 个种被发现， 1 9 0 2 年日本学者m a k i n o 发表了桂花的两个变种，银桂o f r a g r a n sv s r 1 a f i f o l m 和金桂 o f i a g r a n sv a t t h u n b e r g i i 。1 9 1 8 年又有6 个种被发表。1 9 3 9 年有3 个种被发表【6 】。英国学 者p 。s g r e e n 等先后对该属植物进行了研究，奠定了木犀属植物研究的基础，在他1 9 5 8 年出版的木犀属研究的经典性著作am o n o g r a p h i cr e v i s i o no fo s m a n t h u si na s i aa n d a m e r i c a ) 中，对木犀属作了系统研究，提出了长期被后人沿用的木犀属系统分类方案。 依据花序与花的类型，将该属的3 1 个种分为圆锥花序组( s e c t l e i o l e a ) 、木犀组 ( s e c t o s m a n t h u s ) 、管花木犀组( s e c t s i p h o s m a n t h u s ) 、离瓣木犀组( s e e t l i n o c i e r o i d e s ) 四个组【7 1 。p s g r e e n 还研究了木犀属与木犀科中其它属之间的关系，提出了木犀属与李 榄属( l i n o c i e r a ) 和木犀榄属亲缘关系较近的看法。但是，由于当时资料的缺乏，尤其是 他研究所用的材料几乎都是腊叶标本，缺少第一手资料，同时英国分布的木犀属植物极少， 这些因素限制了他的研究，在一些种的命名上存在一些争议，另外有5 个种就没有被命名。 我国学者对木犀属的研究始于2 0 世纪7 0 年代后期。1 9 7 8 年，台湾学者刘棠瑞、廖 日京发表了一新变种o 1 a n c e o l a t u sv a r 1 ( a o i 【s 1 。1 9 7 9 年，白佩瑜在西藏木犀科新植物 中发表了定结桂花与大果桂花两个新种。此后，张宏达【9 1 、白佩瑜【l o l 、宋祥厚【“l 、陆瑞 琳 1 2l 等分别发表了木犀属植物的一些新种。1 9 9 2 年，张美珍主编的中国植物志第6 l 卷出版，对中国的木犀属种类作了系统整理，共记载了2 5 种3 变种l l “。1 9 9 6 年，中 国与美国科学家联合主编的中国植物志( 英文版) 第1 5 卷出版，记载产于中国的种 类有2 3 种2 变种，对于中国科学家所发表的许多名称进行了归并处理“。近年，南京林 业大学桂花研究中心科研工作人员通过对国内1 3 家主要标本室大量标本的查阎，结合前 人的研究资料，确认木犀属现在有3 1 种5 变种，中国有2 6 种2 变种。并根据叶片上气孔 器、腺点的特征编写了木犀属植物分种检索表。1 9 8 5 年，南京林业大学刘玉莲教授根据 桂花的开花时间、花的颜色、子房发育情况、营养器官特征等性状把桂花分为金桂、丹桂、 银桂、四季桂四个品种群，采用检索表的形式第一次对复杂的桂花品种进行了鉴定【l “。 2 0 0 2 年我国植物分类学家向其柏教授用检索表的形式对1 5 0 多个桂花品种进行了分类鉴 定，使我国在桂花分类研究方面居世界领先地位，也使我国在木犀属植物的研究方面跨入 世界先进行列【1 6 】。特别是2 0 0 4 年，国际栽培植物品种命名委员会授权我国植物分类学家 向其柏教授为木犀属植物栽培品种国际登录权威，标志着我国在木犀属植物分类研究方面 跨入国际先进行列。 4 1 2 木犀属区系地理学研究概况 根据中国植物志和郝日明等对木犀属作的区系地理学研究，认为我国是木犀属植物的 分布中心，目前木犀属的3 1 个种，除了美洲木犀和墨西哥木犀分布在北美洲，其它2 8 个种均分布于亚洲东部。中国的华中和西南地区含有的特有成分比例较高，说明中国是世 界木犀属植物的分化中心，而且木犀属种质资源多样性水平较高【1 7 】。木犀组的2 0 个种皆 为东亚分布型，是一致性较强的分类群，也具有较强的同源性。管花木犀组仅有2 个种， 分布在中国的中部、西南和喜马拉雅地区，离瓣木犀组仅有离瓣木犀一个种，特产中国海 南，分布海拔低，属于热带亚洲分布型。圆锥花序组有8 个种，分布类型多样，美洲木犀 分布在北美东南部，墨西哥木犀分布在墨西哥，马来木犀分布在马来西亚，牛矢果、厚边 木犀分布在东亚，苏门答腊木犀为苏门答腊特有，而小叶月桂为中国特有，分布在华南、 华东。圆锥花序组是木犀属中最原始的类群，推测木犀属的祖先起源于热带，随着地质历 史变迁，一部分向低纬度的高海拔退却，另一部分向高纬度地区发展【”l 。 2 0 0 4 年，南京林业大学季春峰老师对木犀属植物在我国的分布进行了研究，结果表 明，该属植物分布于我国1 6 个省区，分布种类最多的是湖南、四川、广东，都有1 0 个种。 其次为贵州、广西，都有9 个种，再次为江西与云南，有8 个种。另外，浙江、台湾各有 7 个种、福建6 个种、海南、湖北、安徽5 个种、西藏3 个种、陕西、江苏仅有1 个种。 在我国明显存在三个分布中心，即华中特有中心、华南特有中心和西南特有中心【3 1 。 1 3 木犀属与木犀科其它属的亲缘关系 木犀属在分类上隶属于木犀科( o l e a e e a e ) 木犀亚科( o l e o i d e a e ) 木犀榄组( o l e e a e ) ， 根据前人的研究结果，认为木犀属与同族中的李榄属( l i n o d i e r a ) 、木犀榄属( o l e a ) 、 流苏树属( c h i o n a n t h u s ) 、乌岗树属( p h i l l y r e a ) 、n o t e l a e a 、s t e g a n t h u s 等属近缘。在 这些属中，后面3 属我国不产。就国产的李榄属、木犀榄属和流苏树属而言，木犀属与木 犀榄属之间关系尤为密切，最初木犀属就是从木犀榄属中分出的，而且二者在花序类型、 花冠和内果皮特征方面存在一定的相似性，郝日明等人的研究认为，木犀属的圆锥花序组 与木犀榄属或李榄属有共同的原始祖先【1 7 】。 1 4 木犀属细胞分类学研究概况 t a y l o r 于1 9 4 5 年发表了木犀属5 个种的细胞分类学研究。这些种是：格树 ( o h e t e r o p h y l l u s ) 、红柄木犀( o a r m a t u s ) 、齿叶木犀( o f o u t u n e i ) 、桂花( d 饷研口理s ) 和美洲木犀( o a m e r i c a n u s ) 。其中前4 种为二倍体，2 n - - 4 6 ，后一种为六倍体，2 n = 1 3 8 。 据此可推断木犀属的染色体基数为n = 2 3 。t a y l o r 还指出，木犀属染色体形态比较稳定， 与邻近的几个属没有明显区别，木犀属出现多倍体的可能性比较小【l s 】。我国学者洪德元 1 9 9 0 年列出的木犀科各属的染色体情况为，m e n o d o r a ( x = 1 1 ) ，j a s m i n u m ，f o n t a n e s i a ( x = 1 3 ) ， f o r s y t h i e a e ( x = 1 4 ) ，b ) p r i n g a ，o s m a n t h u s ，p h y l l i r e a ( x = 2 3 ) ，h a e n i a n t h u s ( n = 2 0 ) 。认为木犀 科的染色体原始基数是x = 1 4 ，随后非整倍下降至x = ll 与x = 1 3 ，然后发生次生多倍化形 成x = 2 3 。就木犀科所在的玄参目( s c r o p h u l a d a l e s ) 而言，原始基数可能是x = 7 ，但也可 5 能是x = 8 ，9 或l o ，木犀科与醉鱼草科( b u d d l e j a e e a ) 是多倍体起源鲥1 9 】。李玉阁、尚 富德等2 0 0 4 年对桂花的染色体核型进行了研究，结果表明，桂花的体细胞染色体数目为 2 n = 4 6 ，染色体基数为x = 2 3 ；核型公式为2 n = 2 x = 3 0 m + 6 s m + 8 s t + 2 t ；染色体相对长度系数 组成( i l ) 为6 l + 1 2 m 2 + 2 4 m l + 4 s 。桂花核型类型属于s t e b b i n 核型分类中的2 b ”型， 核型不对称系数为6 4 0 9 e 2 0 1 。 1 5 木犀属孢粉学与繁殖器官研究概况 1 9 5 8 年，p s g r e e n 对木犀属的花粉进行了研究，根据表面观察特征，与其它属相同， 各种之间也较为一致。花粉粒大小为：圆锥花序组为2 1 0 2 9 9 1 a m ，管花木犀组为 2 0 2 - 2 5 6 1 a m ，离瓣木犀组为1 9 0 - 2 0 o m ，木犀组为1 5 1 - 2 5 6 i l m 。在木犀组中野桂花 ( o y u n n a n e n s 捃) 花粉粒最大，可达2 8 7 p m ，认为可能是多倍体种。1 9 8 2 年，张金谈用 扫描电子显微镜与光学显微镜结合研究了国产木犀科1 1 属2 6 个种的花粉，结果表明木犀 属、木犀榄属、李榄属无明显区别，与g r e e n 的结果基本一致【2 1 1 。1 9 9 2 年，李润植研 究了桂花、野桂花、山桂花( o d e l a v a y i ) 、厚边木犀( 0 m a r g i n a t u s ) 等四种植物的花粉 【2 2j 。1 9 9 9 年，赵小兰等利用光学显微镜对外部形态差异明显的3 3 个桂花品种的花粉粒 进行了观察，对观测结果进行了主成份分析，证明桂花花粉在大小、形状、萌发孔形态等 性状上表现出种内多样性，并表现出桂花花粉极轴长由小到大，沟长系数由小到大的演化 趋势。依主成份分析结果，在孢粉分析时各性状指标按重要性依次为花粉形状、极轴长、 赤道轴长及萌发沟与极轴长的比值等【2 31 。2 0 0 5 年许丙强等对木犀属四个组共2 1 个种的 花粉形态进行了研究，结果表明木犀属植物的花粉为圆球形或近长球形，外壁表面均具有 纹饰。大多数种类都具有三孔沟的萌发孔，内孔明显或不明显。网状纹饰分为三种类型： 粗网状纹饰、细网状纹饰、中网状纹饰。香花木犀( d j 协) 、山桂花( o d e l a v a y i ) 、网 脉木犀( o r e t i c u l a t e s ) 、毛木犀( o v e n o s u ，) 、蒙自桂花( o h e n r y i ) 属于粗网状纹饰；厚 边木犀( o m a r g i n a t u s ) 、牛矢果( o m a t s u m u r a n u s ) 、小叶月桂( o m i n o r ) 、毛柄木犀 ( o p u b i p e d i e e l l a t u s ) 、红柄木犀( o a r m a t u s ) 、华东木犀( o c o o p e r i ) 、狭叶木犀( o a t t e n u a t ) 、 野桂花( o y u n n a n e s i s ) 、锐叶木犀( o 1 a n e e o l a t u s ) 、显脉木犀( o h a i n a n e r i ) 、石山桂花 ( o f o r d i i ) 、双瓣木犀( o d i d y m o p e t a l u s ) 属于中网状纹饰；格树( o h e t e r o p h y l l u s ) 、短丝 木犀( o s e r r u l a t u s ) 、细脉木犀( o g r a e i l i n e r v i s ) 、桂花( o s m a n t h 螂f r a g r a n s ) 属于细网状 纹饰。他们还发现2 1 个种的花粉萌发孔有三孔沟、六萌发孔、三孔沟花粉和三沟花粉、 三拟孔沟花粉和四拟孔沟花粉四种类型。从进化角度看，认为香花木犀、山桂花、网脉木 犀比较原始，花粉的网状纹饰粗、网眼大、网脊较宽，双瓣木犀、短丝木犀、桂花比较进 化，网状纹饰细、网眼小、网脊较窄。推测木犀属植物花粉形态结构的演化水平与花粉外 壁网眼形态有一定的相关性【2 4j 。 繁殖器官的特征在传统分类学中是很重要的依据，早期由于研究手段的落后，人们对 繁殖器官如种子、果实的研究往往局限在对其结构的简单观察、描述，因此，在传统分类 研究中没有发挥大的作用。扫描电子显微镜问世后，人们才有可能深入地研究种子、果实 的大量结构信息。许多研究结果证明果实与种子的表皮细胞的排列方式，果皮或种皮细胞 6 的形状以及蜡质层特征等都比较稳定，可以作为传统分类的指标。在以后的植物分类研究 中将起到与孢粉学同样的作用1 2 5 j 。对于木犀属植物繁殖器官的研究早在1 9 5 8 年p s g r e e n 的研究报道中和1 9 6 3 年中国植物志中就有论述【1 3 1 。1 9 8 9 年，刘小媛等研究了桂 花、牛矢果种子的特征12 6 】。2 0 0 4 年，季春峰等对该属的华东木犀、山桂花、双瓣木犀、 桂花、格树、厚边木犀等1 2 个种的种子、果实进行了研究，指出管花木犀组果实最小， 多呈圆球形，离瓣木犀组果实形状独特，长而且歪斜。从对木犀属植物的整体研究方面看， 对种子、果实的研究较少，研究水平也较低。 1 6 木犀属分子系统学研究概况 1 9 9 9 年赵小兰等、朱诚等用r a p d 技术作了桂花二十多个品种的聚类分析，把所分 析的品种划分为五个类群，其结果与以前的形态分类的结果不完全一致，但认为用r a p d 标记可以对桂花品种进行品种分类学研究，并提出适当增加引物数量和增加测试品种数 目，有可能解决桂花品种问的演化和亲缘关系1 2 豫8 】。2 0 0 4 年尚富德等利用r a p d 技术对 分布于河南省的1 7 个桂花品种、2 0 0 5 年伊艳杰等对桂林的2 3 个桂花品种进行了聚类分 析，把所分析的品种划分为四个品种群，其对基因组多态性的分析结果与传统分类学的结 果基本相符，提出以基因型为基础来鉴定桂花品种之间的区别是可行的1 2 9 , 3 0 1 。2 0 0 4 年刘 龙昌等用r a p d 标记对3 4 个桂花品种、6 个野生居群个体、5 个木犀属其它种进行了遗 传多样性检测和品种鉴定，根据各个品种群之问的多态性位点差异和遗传距离，阐述了桂 花四个品种群之间的关系和亲缘关系远近，虽然聚类结果与传统分类学的结果不太一致， 但不同桂花品种之阈明显的差异证明r a p d 技术可用于桂花品种的鉴定和亲缘关系的探 讨f3 1 1 。 2 0 0 4 年胡绍庆等利用i s s r 标记对桂花5 4 个品种进行了品种鉴定和遗传距离分析。 利用u p g m a 法构建了聚类树状图，把5 4 个品种分成7 个大类群，并且得到了一些有效 的品种特有指纹图谱。结果表明四季桂类品种与银桂类品种的亲缘关系较近，金桂类品种 与丹桂类品种的亲缘关系较近，银桂是桂花的原种，金桂、丹桂、四季桂均为桂花的变种。 这些结论与传统的桂花品种分类研究的结果基本相同。从而证明利用i s s r 标记在桂花品 种的鉴定和亲缘关系研究中有很大应用潜力【3 2 】。同年，邱英雄等又利用i s s r 标记对另 外1 9 个桂花品种进行了研究，把测试的1 9 个品种分为8 个大类，品种之间的遗传距离为 o 1 6 7 0 4 2 3 。金桂品种群与丹桂品种群的多个品种聚在一起，说明他们之问有较近的亲缘 关系，在d n a 水平的分化程度较低。四季桂与银桂品种群亲缘关系较近。他们的研究结 果不支持把品种群合并，对1 9 5 8 年p s g r e e l l 提出的将金桂、银桂、丹桂、四季桂定为 变种或变型的说法作了质疑【3 ”。 1 9 9 9 年t s a i 等对桂花的r d n a i t s 进行了研究，测定了该序列的核苷酸数目、碱基比 例，结果表明该序列长度为6 1 t o p t ”】。2 0 0 0 年，w a l l a n d e r 与a l b e r t 作了基于r p s l 6 与t r n l f 序列的木犀科系统发育与分类研究，实验材料包括2 5 属7 6 种，其中木犀属有5 种， 结果表明木犀亚族中的5 属，即木犀属、乌岗树属、p i c c o n i a 、n e s t e g i s 、n o t e l a e a 等五 属存在紧密联系得到了分子数据的支持，同时与形态学及木材解剖资料的论述相一致”。 7 同工酶是基因表达的产物，从酶谱带的多少、迁移率的变化在很大程度上都有结构基 因控制，因此，可以根据同工酶的表现型直接判断基因的存在与表达规律，鉴定物种间、 品种间的亲缘关系。1 9 9 5 年，陈建业等测定了河南1 5 个桂花品种的过氧化物酶同工酶， 把测试的1 5 个品种分为银桂品种群、金桂品种群和丹桂品种群，认为所划分的银桂品种 群中包含有2 个品种为四季桂