基于木质部解剖特征的中华木兰与3种古茶树进化研究.pdf
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1、DOI:10.11929/j.swfu.202206039引文格式:梁涤,李有贵,高景然,等.基于木质部解剖特征的中华木兰与 3 种古茶树进化研究 J.西南林业大学学报(自然科学),2023,43(5):145152.基于木质部解剖特征的中华木兰与 3 种古茶树进化研究梁涤1李有贵2高景然1邱坚1(1.西南林业大学,云南昆明650233;2.云南省产品质量监督检验研究院,云南昆明650214)摘要:以中华木兰和同一茶山上的 3 种不同驯化阶段的古茶树为研究对象,通过对中华木兰和 3 种古茶树的木质部解剖特征进行比较分析,探索中华木兰和 3 个不同驯化阶段的古茶树在次生木质部解剖构造上的区别与联
2、系,进而分析 4 个树种之间的进化顺序。结果表明:从管孔轮廓、管孔组合、穿孔板类型、管间纹孔式、导管射线间纹孔式及木射线高度均表现出中华木兰较为原始的特点;从 3 种不同驯化阶段的古茶树的进化程度上看,野生型茶树较为原始,栽培型茶树最为进化,过渡型茶树处于两者之间;因此,从中华木兰到野生型茶树、过渡型茶树、栽培型茶树呈现出不断进化的趋势,从解剖学的角度进一步为山茶科的进化过程提供有力依据。关键词:中华木兰;木材解剖;宏观构造;微观构造;古茶树中图分类号:S781.1文献标志码:A文章编号:20951914(2023)05014508TheEvolutionof Magnolia mioceni
3、caand3AncientTeaTreesBasedontheAnatomicStructureofXylemLiangDi1,LiYougui2,GaoJingran1,Qiujian1(1.SouthwestForestryUniversity,KunmingYunnan650233,China;2.ProductQualitySupervisionandInspectionInstitute,KunmingYunnan650214,China)Abstract:Abstrct:TakingMagnolia miocenicaand3ancientteaplantsatdifferents
4、tagesofdomesticationonthesameteamountainastheresearchobject,throughthecomparativeanalysisofxylemanatomicalfeaturesofM.miocenicaand3ancientteaplants,toexplorethedifferencesandconnectionsbetweenM.miocenicawith3ancientteaplantsinsecondaryxylemanatomy,andthentheevolutionaryorderamong4treespecieswasana-l
5、yzed.TheresultsshowthattherelativelyprimitivecharacteristicsofM.miocenicaareshownfromtheoutlineofvessel,vesselgroupings,typeofperforationplates,patternofintervesselpits,patternofvessel-raypittingandheightofwoodray.Fromtheperspectiveoftheevolutiondegreeofthe3ancientteatreesindifferentdomestica-tionst
6、ages,theCamellia taliensiswasrelativelyprimitive,theCamellia assamicatreewasthemostevolved,andtheCamellia taliensiswasinbetween.Ingeneral,therewasacontinuousevolutionarytrendfrom M.miocenicato3ancientteaplants,whichfurtherprovidesastrongbasisfortheevolutionaryprocessofTheaceaefromtheper-spectiveofan
7、atomy.Key words:Magnolia miocenica;woodanatomy;macroscopicstructure;microscopicstructure;ancientteatree收稿日期:20220619;修回日期:20221106基金项目:云南省自然科学基金基础研究专项重点项目(202001AS070044)资助。第 1 作者:梁涤(1972),博士研究生。研究方向:树木年轮学。Email:。通信作者:邱坚(1965),博士,教授,博士生导师。研究方向:木材学。Email:。第43卷第5期西南林业大学学报Vol.43No.52023年9月JOURNALOFSOUT
8、HWESTFORESTRYUNIVERSITYSep.2023茶树(Camelliaspp.)属于山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia),主要分布于我国西南、华南各省区,中国古茶树有着上千年的茶树文化历史,茶学界多数学者认为中国西南部地区为茶树起源中心,具体区域尚未明确1。云南省因独特的气候环境与地理条件而具有丰富的古茶树资源,临沧被认为是世界茶树的原生地之一24,临沧就存在着 1 棵具有 3000a 历史的栽培型大茶树56。在云南虽然没有发现古茶树的化石,但云南景谷的出土埋藏最早的宽叶木兰,为茶树的最原始产地在滇西南地区增添了古植物依据7;何昌祥8将第三纪宽叶木兰(Magnol
9、ia latifoliah)化石和中华木兰(Magnolia miocenica)与野生茶种所处的生态环境、形态特征作比较后发现,中华木兰(Magnolia miocenica)与野生茶树的一些变异类型十分相似,并证明了古木兰和古茶树之间存在着确切的亲缘关系。临沧特产茶区主要集中在沧源、双江、云县、永德等地,近年来临沧永德县古茶园发现了中华木兰的活体,为中华木兰、野生茶树和普洱茶进化关系研究提供了珍贵实物标本。段红星等9运用随机扩增多态性 DNA 技术(RAPD 技术),分别对云南具有代表性的野生型、过渡型、栽培型等古茶树进行了深入的分析,发现其分类及亲缘关系和传统分类吻合;也有学者利用分子标
10、记技术(ISSR 技术)探究了地方品种和野生茶树的亲缘关系10。在茶树的种间关系的研究中,从植物形态学的角度认为大理茶是原始茶种的典型代表,而普洱茶为进化茶种的典型代表。但是单从形态学角度去解释茶树的进化关系,显然是没有说服力的,而且现在茶叶界对茶树的进化次序和亲缘关系存在诸多争议,且至今很少有学者从解剖学的角度去分析木兰与茶树的进化过程,有关木材解剖的形态变化研究,Baileyan 系统是目前最为全面的分析1112,利用现存古茶树资源,研究茶树的起源、进化和亲缘关系对茶树的遗传育种、茶叶加工来说具有重要的意义。因此,本研究将从解剖学的角度,对中华木兰活体和具有代表性的野生型、过渡型、栽培型3
11、 种古茶树进行解剖分析,以前人的研究为依据,探索中华木兰与 3 个不同阶段的古茶树在次生木质部解剖构造上的区别与联系,为中华木兰和茶树的进化过程提供有力的依据。1 材料与方法 1.1 样品采集试验材料经 3 次野外考察后采集于临沧市永德县亚练塔驮村古茶园,生境海拔为 2025m,位于 99.65E,24.25N,标本均取自各个侧枝,采集后的标本经鉴定后确定种属,其具体样品信息见表 1。表 1 标本编号及具体地址Table1Samplenumberandaddress样品编号样品名称样品拉丁名采样地点采集人C1中华木兰Magnolia miocenica临沧永德亚练塔驮村古茶园梁涤、刘敏Y2野生
12、型茶树Camellia taliensis临沧永德亚练塔驮村古茶园G3过渡型茶树Camellia taliensis临沧永德亚练塔驮村古茶园Z4栽培型茶树Camellia assamica临沧永德亚练塔驮村古茶园 1.2 试验仪器设备本研究试验所用的仪器设备见表 2。表 2 试验仪器设备Table2Laboratorytestequipment设备名称设备型号设备厂家生物数码显微镜NikonECLIPSE80i卡尔蔡司公司股份公司,德国体视数码显微镜Discovery.V8卡尔蔡司公司股份公司,德国滑走式切片机Leica2000R徕卡微系统有限公司,德国146西 南 林 业 大 学 学 报第4
13、3卷 1.3 试验方法1.3.1宏观特征观察用不同目数的砂纸对样品的横截面进行打磨,用 Discovery.V8 体视数码显微镜进行观察,并记录下木材宏观构造特征。1.3.2微观特征观察与测量取规格为 1cm1cm1cm 的标准茶树试块,放入至高压锅中进行软化,软化后的试块经莱卡滑走式切片机切出 510m 厚的切片,横切面、径切面、弦切面 3 个面均切 35 片备用13。将切片用 1%番红染色剂进行染色后,依次用不同浓度梯度(50%、75%、95%、100%)的乙醇溶液进行脱水;再依次用乙醇正丁醇混合溶液、正丁醇溶液、正丁醇二甲苯混合溶液进行缓冲1315;最后用二甲苯溶液进行脱脂和透明处理12
14、,每个阶段处理时间 35min,脱水脱脂完成后用中性树胶进行封片1618,并放入恒温箱中进行烘干处理,最后用生物数码显微镜拍片,记录样品的微观特征。将样品分别制取出火柴棍大小的小木棍,放入试管,用 30%双氧水和冰乙酸混合液(11)浸没,塞上试管塞,放入 95 的水浴锅中加热2h,直至木条变白。离析后染色并制成临时切片,置于显微镜下拍照和测量,测量项目包括导管长度和直径、木纤维长度、宽度和腔径、木射线高度和宽度,每个项目测量 100 个取平均值1920,通过 Excel 数据透视和 SPSS 处理软件对各个变量之间的显著性进行分析。2 结果与分析 2.1 宏观特征分析中华木兰、野生型茶树、过渡
15、型茶树和栽培型茶树的宏观特征见图 1,通过对比,4 个树种在宏观特征上的具体区别见表 3。a.中华木兰b.野生型茶树c.过渡型茶树d.栽培型茶树图 1 4 个树种样品宏观图Fig.1Macrostructureof4treespeciessamples表 3 4 个树种宏观特征比较Table3Comparisonofmacroscopiccharacteristicsof4treespecies树种心边材材色气味光泽管孔分布轴向薄壁组织木射线中华木兰不明显灰褐色具臭味有散孔材环管束状中至密细至中野生型茶树不明显浅红褐色无有半环孔材星散状中至密细至中过渡型茶树不明显黄白色无有半环孔材未见密至甚密
16、甚细至中栽培型茶树不明显黄褐色无有散孔材星散状中至密细至中心边材区别均不明显,中华木兰材色偏灰褐色,较深,野生型和过渡型茶树的材色相近,栽培型茶树的材色偏黄褐色;中华木兰的气味具臭味,3 种古茶树均无气味;中华木兰和栽培型茶树为散孔材,野生型和过渡型茶树为半环孔材;轴向薄壁组织中华木兰为环管束状,野生型和栽培型茶树为星散状,过渡型茶树未见。2.2 次生部木质部微观特征比较分析2.2.1导管显微特征对比1)管孔类型、组合及分布频率从图 2 可知,中华木兰、野生型、过渡型和栽培型茶树的管孔类型都具多角形轮廓;中华木兰的管孔组合为单管孔、径列复管孔(通常 23 个)及管孔链(至 47 个),稀呈管孔
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