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天門冬科葉表皮形態揭示新分類線索

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【本篇報導由生命科學系  趙建棣博士後研究員研究團隊提供】

  這份研究詳細分析了天門冬科植物的葉表皮形態,並評估其於系統分類的重要性。本研究發現,葉表皮在科的位階上有不一致特徵,但是垂周壁和氣孔形態提供了不同族的分類證據,尤其是沿階草族和黃精族植物。在沿階草族中,麥門冬屬和沿階草屬具有相似的表皮形態,暗示它們之間存在著密切的關係,這也得到了相關研究的支持。黃精族的葉片表現出圓形和波浪狀的垂周壁。本研究還推測氣孔和棲地類型之間的關聯,儘管葉表皮特徵對於植物適應還需要進一步研究。


 

  葉表皮為葉片表面的一層結構,具有保護植物葉片的功能,過去的研究顯示該結構的功能包括氣體交換、物理性保護以及調節水分散失等。葉表皮形態的豐富變化提供了生理學、生態學、分類學及親緣關係等研究的材料。天門冬科(Asparagaceae)為單子葉植物的一個大科,包括約118屬、3200種以上的植物,廣泛地分布於全世界各地,當然也包括臺灣。然而,有關臺灣天門冬科的葉表皮研究仍然相當有限,有鑑於此,本研究利用光學與掃描式電子顯微鏡,觀察臺灣原生天門冬科植物的葉表皮形態,並且評估其分類價值。 

  結果顯示,葉表皮形態雖然在科的層級上沒有一致性,然而在不同的族(tribe)內,可以發現葉表皮可提供不同的分類價值。例如在沿階草族(Ophiopogoneae)內,關係親近的麥門冬屬(Liriope)與沿階草屬(Ophiopogon)具有相似的葉表皮形態,而關係較遠的球子草屬(Peliosanthes)則具有差異較大的葉表皮形態,因此葉表皮形態或許也可反應類群間的親緣關係。同樣的現象也在黃精族(Polygonateae)內被發現,異黃精屬(Heteropolygonatum)與假寶鐸花屬(Disporopsis )具有類似的葉表皮形態,也印證其他學者由遺傳資料所得的結果。 

  然而,在龍血樹屬(Dracaena)中,與番仔林投(D. angustifolia)的葉表皮形態相似的種類,卻是親緣上差異甚遠的種類,但是研究團隊也發現,具有類似棲地的種類具有較相似的葉表皮形態,所以顯示在龍血樹屬中,葉表皮形態或許受到棲地的影響,而非與親緣相關。

  本研究可以得知,葉表皮可提供天門冬科內一定的分類依據,然而不同的類群內的葉表皮變化,可能為棲地等不同因素影響下的結果。 

 

原文出處:Chao, C.-T., Tzeng, H.-Y., & Tseng, Y.-H. (2022). Leaf epidermal morphology of Asparagaceae of Taiwan and its systematic significance. Microscopy Research and Technique, 85(6), 2162–2180. https://doi.org/10.1002/jemt.24074 

趙建棣 博士後研究員 | 生命科學系

畢業於國立中興大學森林學系,專長為植物分類學,主要關注的類群是天門冬科植物。