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姜属(Zingiber)广泛分布于亚洲热带、亚热带地区和太平洋岛屿,我国主要分布于西南部至东南部。有关其分类系统及系统地位存在较大的争议。本文以姜属三个组的代表植物襄荷组(Sect.Cryptanthium)的阳荷(Zingiber striolatum)、姜组(Sect.Zingiber)的红球姜(Zingiberzerumbet)、侧穗姜组(Sect.Pleuranthesis)的侧穗姜(Zingiber ellipticum)为材料,对其大小孢子发生及雌雄配子体发育进行了比较研究,总结了姜属的大小孢子发育特征,并探讨了其系统学意义。主要结果如下:
红球姜花药2室,药壁由表皮(1层)、药室内壁(1层)、中层(2—3层)和绒毡层(2层)构成,药壁发育属于基本型,腺质绒毡层。小孢子母细胞经减数分裂形成左右对称形四分体,成熟花粉粒为2—细胞型;子房下位,3室,胚珠多数,倒生,具双珠被、厚珠心,中轴胎座。大孢子母细胞经减数分裂形成“T”形四分体,珠孔端和合点端二分体孢子进行减数分裂存在同步与不同步现象。珠孔端三个大孢子退化,合点端的一个发育为功能大孢子,胚囊发育属蓼型。
阳荷花药2室,药壁由表皮(1层)、药室内壁(1层)、中层(2—3层)和绒毡层(2层)构成,药壁发育属于基本型,腺质绒毡层。小孢子母细胞经减数分裂形成左右对称形四分体,同一花粉囊中的小孢子母细胞发育存在不同步现象,其胞质分裂为连续型,成熟花粉为2—细胞型;子房下位,3室,胚珠倒生、具双珠被、厚珠心,中轴胎座。大孢子母细胞经减数分裂形成“T”形四分体排列,合点端大孢子为功能大孢子,胚囊发育属蓼型。
侧穗姜花药2室,药壁由表皮(1层)、药室内壁(1层)、中层(2—3层)和绒毡层(2层)构成,药壁发育属基本型,腺质绒毡层。小孢子母细胞经减数分裂形成左右对称形四分体,胞质分裂为连续型,成熟花粉粒为2—细胞型;子房下位,3室,胚珠多数,倒生,具双珠被、厚珠心,中轴胎座。大孢子母细胞经减数分裂形成线形或“T”形四分体,珠孔端三个大孢子退化,合点端的一个发育成功能大孢子,胚囊发育为蓼型。
姜属三组的代表植物的大小孢子发生及雌雄配子体形成过程的比较表明,姜属植物大小孢子发育特征高度一致:药壁发育属基本型,腺质绒毡层,小孢子母细胞胞质分裂为连续型,小孢子四分体为左右对称形,成熟花粉2—细胞型;倒生胚珠,双珠被,厚珠心,单孢原,蓼型胚囊。这说明姜属内系统发育上的一致性。这些特征与已报道的姜科其它属植物基本相同,反映了姜科各属种之间系统发育上的一致性,表明姜科植物是一个自然的类群,起源于一个共同的祖先。研究还表明姜属与姜花族(Hedychieae)系统学关系较近,与山姜族(Alpinieae)系统学关系较远。在分类等级上,胚胎学证据支持姜属独立成族。