徐梅李政权张显强

(1.贵州警察学院，贵州 贵阳 550005；2.贵州泰若数字科技有限公司，贵州 贵阳 550081)

曼陀罗，别名洋金花、狗核桃、枫茄花、万桃花。不仅具有观赏价值，而且可作为药用，属于茄科曼陀罗属植物。多分布在热带和亚热带地区，常见于住宅旁、路边、垃圾堆等旁。曼陀罗具有麻醉镇痛和止咳平喘的功效，全株有毒，其毒性成分主要含阿托品、东茛菪碱和茛菪碱[1]。误服可产生中毒反应甚至死亡，中毒症状表现为口干，吞咽困难，潮红、心跳加快，血压升高，发热、躁动不安等。有关曼陀罗花粉的分类早在1985彭广芳等就对其进行研究[2]，而后2003年周俊英对曼陀罗花粉形态、纹饰和大小上进行研究[3]，但在关于曼陀罗花粉的划分上仍没有一个统一的结论[4，5]。《中国植物志》中记载曼陀罗属植物全世界约有16种，在曼陀罗的本草考证中，王凡一等通过考证将我国的曼陀罗共分为了12种，分别是曼陀罗、白花曼陀罗、毛曼陀罗、木本曼陀罗、大花曼陀罗、多刺曼陀罗、紫花曼陀罗、无刺曼陀罗、美丽曼陀罗、大白洋金花、重瓣白花曼陀罗、大紫曼陀罗，共6种，3个变种，3个栽培变种[6]。

有关曼陀罗花粉的研究目前较少，曼陀罗中毒事件时有发生[7]，具体由什么品种的曼陀罗花粉导致中毒需要有曼陀罗花粉分类的理论支撑，且关于曼陀罗花粉的划分种类标准目前尚未统一。前人的研究多是从花粉的形态、外壁雕饰等定性上研究，并未对曼陀罗花粉各项指标定量分析。故此，本文对曼陀罗花粉进行研究，通过扫描电镜观测花粉形态，利用SPSS软件对指标进行统计分析，从定性与定量的双重角度研究曼陀罗属植物资源分类的情况，进而用统计分析的方法佐证花粉形态特征在分类学上的实用性，为曼陀罗属植物的分类学研究提供形态学、孢粉学证据。

1 材料与方法

1.1 材料处理

本文的实验材料采摘于贵州省遵义农博园，凯里，贵阳药用植物园，贵阳花溪，独山，共采集5个不同地点的曼陀罗植物花粉，每个地点采集1份，每份采集1～2个样本并编号分类。将花药从样本取出放至FAA固定液中固定16～20h，将固定好的花药转至不同浓度下的乙醇进行梯度脱水，具体脱水梯度为50%→65%→80%→95%→100%，各级脱水时间为1.5h。脱水后的花药经自然阴干后用无菌刀对花药切割分离出花粉，用镊子夹取经过处理的花药，轻轻置于粘有导电胶的样品台上蘸取少量花粉，后经离子溅射仪喷金(E-1010)、镀膜处理，然后放置电子扫描电镜(日立SU-3500)下观测。

1.2 方法

利用电子扫描电镜(日立SU-3500)对5个处理好后的花粉样本进行观测，每个样本选取15粒花粉，对选出的花粉进行观察，并将其在电镜观测下对不同倍数的花粉进行拍照保存。选出清晰品相好的花粉区域照片经Photoshop进行处理(处理花粉周围细小杂质)，处理后的花粉照片使用Imagepro-plus测量，测出每种花粉的直径、内径、半径最大值、半径最小值、极轴长、赤道轴长、面积、周长、萌发孔长、萌发孔宽。通过SPSS软件对直径、半径最大值、半径最小值、极轴长、赤道轴长、面积、周长8个定量指标的平均值进行主成分分析和聚类分析，通过主成分分析法可以从多指标向少数综合指标的转换。聚类方法采用组间连接，聚类单元之间的遗传距离以平方欧式距离计算，聚类图选用谱系图。

2 结果与分析

2.1 花粉形态特征

如图1所示，不同种类的曼陀罗花粉形态各异，5个不同地点的曼陀罗分为3种。第1种为紫花曼陀罗，见图1a～1c，在扫描电镜的观察下可以观察到花粉形态呈近球形，无帽状；图1c可以看到花粉外壁雕饰具绉波，有细网状的雕纹，花粉大小明显大于第2种和第3种，具有明显的萌发孔(三孔沟)；第2种为曼陀罗，见图2a～2c，花粉形态呈近球形，呈帽状；花粉内壁直径大小为17.28～21.97μm；在扫描电镜2000倍时观察，花粉外壁雕饰呈现颗粒状，由图2c可以观察到花粉外壁雕饰具有短粗网状雕纹，条脊表面较粗糙且有稀疏的小颗粒，网眼较小，未见明显萌发孔；第3种为木本曼陀罗，见图3a～3c，在扫描电镜的观察下可以观察到花粉形态呈近球形，呈帽状；花粉内壁直径大小为13.98～18.64μm；由图3c可以观察到花粉外壁纹饰具有平直的条状雕纹，条脊表面具有明显的小颗粒，条纹间距不一，未见明显萌发孔。本文对花粉的描述性术语遵循G ERDTMAN等[8]的孢粉学手册和王开发等[9]的孢粉学概论的专业术语。

注：1.紫花曼陀罗；2.曼陀罗；3.木本曼陀罗；a、b为不同角度的花粉整体，标尺均为20μm；c为外壁纹饰，标尺均为10μm。

图2 旋转后的空间成分分布图

图3 基于花粉形态特征的曼陀罗资源谱系图

2.2 花粉大小特征

紫花曼陀罗的直径、半径最大值、半径最小值、极轴长、赤道轴长、面积、周长、萌发孔长、萌发孔宽的平均值分别为35.71μm、19.24μm、16.81μm、35.42μm、36.86μm、928.38μm2、118.95μm、11.29μm、2.42μm，P/E为0.96。曼陀罗的直径、内径、半径最大值、半径最小值、极轴长、赤道轴长、面积、周长的平均值分别为30.94μm、18.70μm、17.45μm、13.69μm、31.51μm、33.02μm、763.82μm2、113.57μm，P/E为0.95。木本曼陀罗的直径、内径、半径最大值、半径最小值、极轴长、赤道轴长、面积、周长的平均值分别为30.37μm、17.00μm、16.88μm、13.95μm、30.67μm、32.35μm、692.31μm2、114.28μm，P/E为0.95。根据周俊英描述的各种曼陀罗花粉大小，紫花曼陀罗大小为30.5～44.5μm，曼陀罗大小为30.5～46.0μm，木本曼陀罗大小为26.5～39.0μm，本文3种曼陀罗大小均在此范围内，与其研究的结果基本吻合。

表1 花粉形态特征

2.3 统计分析

2.3.1 相关性分析

8个定量指标之间的相关性分析结果见表2，从表2可以看出，直径与赤道轴长和极轴长有极显著或显著的相关性，与其他指标之间无相关性。半径最大值与极轴长和面积有显著相关性，与其他5个指标无相关性，半径最小值除了与周长指标有显著的相关性，与其他各项指标均无相关性，极轴长与赤道轴长有显著的相关性，与其他各项指标均无相关性。综上所述，其中极轴长、赤道轴长、面积、周长是最能影响花粉形态的指标，轴比(P/E)指标对花粉形态无显著影响。

表2 观测指标之间的相关性

2.3.2 主成分分析

对8个定量指标进行主成分分析，旋转方法为凯撒正态化最大方差法，分析结果见图2。从图2可以看出，提取的2个主成分累积的贡献率为100%，即这2个主成分集中了8个原始指标100%的信息。此外，图2显示周长和半径最小值组成的因子成分可替代以上8个指标，且贡献率排名为周长、半径最小值，表明周长在所有的指标中所起的作用是最大的。此目的是表示主成分与每个曼陀罗属的关系，因此，可以从定量的角度通过主成分鉴别每一个孢粉属。

2.3.3 聚类分析

花粉8个定量特征经SPSS聚类分析，在欧式距离25处，将所有的曼陀罗属分为2个组群。紫花曼陀罗单独为1组，曼陀罗和木本曼陀罗为1组。比较谱系图分类结果与花粉形态特征周长、半径最小值2个指标数据，单独为1组的紫花曼陀罗周长、半径最小值分别为118.95μm、16.81μm。在3种曼陀罗属指标数据中最大。曼陀罗和木本曼陀罗为1组的周长、半径最小值分别为113.57μm、13.69μm、114.28μm、13.95μm，在3种曼陀罗属指标数据中最为相似。这与主成分分析的结果相对应，进一步印证周长、半径最小值综合因子成分从定量上作为鉴别每一个孢粉属的有利依据。

3 讨论与结论

3.1 花粉的形态特征

通过对3种曼陀罗属植物的花粉形态特征进行扫描电镜观察发现，紫花曼陀罗无帽状，而曼陀罗与木本曼陀罗均有帽状，两者的内径分别为18.70μm、17.00μm，且3种曼陀罗外壁纹饰均不相同，紫花曼陀罗为细网状雕纹，曼陀罗为短粗网状雕纹，木本曼陀罗为条状雕纹。3种曼陀罗中只有紫花曼陀罗有萌发孔，曼陀罗与木本曼陀罗均无萌发孔。对每种曼陀罗属植物的各项指标测定，其具有不同程度的差异，其中曼陀罗与木本曼陀罗的各项指标差异不大，聚类分析出2种可归为一类，而紫花曼陀罗的各项指标数据与两者相比较大，与周俊英[3]描述的数据有差异。从测定的P/E值看出，3种曼陀罗的形状为近球形，这与周俊英[3]研究的结果一致。

3.2 统计分析

选用8种定量指标对花粉粒进行了特性研究。对所研究指标进行统计分析，相关性分析显示，有6个相关系数显著，其中极轴长、赤道轴长、面积、周长是最能影响花粉形态的指标，轴比(P/E)指标对花粉形态无显著影响。主成分分析显示，周长和半径最小值对应的散点在组内呈现相互聚集的情况，表现出相似性，而其他指标对应的散点较分散，表现出差异性。通过主成分分析法对8个指标进行降维，从而得到周长、半径最小值成分指标来实现曼陀罗属植物的区分。聚类分析显示，在欧氏距离为25处，紫花曼陀罗与其他2种曼陀罗聚类不同，紫花曼陀罗为一类，与另2种曼陀罗表现出很大的差异类别，此结果与彭广芳等[2]研究的结果不一，在彭广芳的研究中提到，木本曼陀罗是否归为一组仍是各植物分类学家争议的问题。前人只从定性的角度去区分，没有定量的数据为佐证。因而，本文从定量的角度可弥补此缺失，定性与定量相结合，可提高甄别、鉴定曼陀罗属植物种属的可靠程度。