《Flora》：Infraspecific anatomical variation of
Vanilla planifolia Andrews in the Totonacapan region, Mexico
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本研究系统分析了墨西哥托顿纳卡潘地区V. planifolia G-I和G-VI两个基因型的叶片、茎、根解剖结构及表型变异。通过显微观察和统计分析，发现解剖变异在种群内和基因型间均显著存在，其中叶片特征贡献最大（53.8%），茎和根特征分别占67.6%和70.6%。研究结果揭示了解剖特征与化学-遗传变异的互补性，为保护策略和可持续管理提供依据。
木制维克托·贝拉斯科-塔皮亚（Wooden Victor Velasco-Tapia）|埃斯特拉·桑多瓦尔-萨波蒂特拉（Estela Sandoval-Zapotitla）|康塞普西翁·古兹曼-拉莫斯（Ma. Concepción Guzmán-Ramos）|维克托·曼努埃尔·萨拉萨尔-罗哈斯（Víctor Manuel Salazar-Rojas）|豪尔赫·坎波斯（Jorge Campos）|奥尔加·安德烈亚·埃尔南德斯-米兰达（Olga Andrea Hernández-Miranda）|曼努埃尔·巴列霍-萨莫拉（Manuel Vallejo-Zamora）|亚历杭德罗（Alejandro）|米格尔·安赫尔·阿科斯塔（Miguel ángel Acosta）|布劳利奥·埃德加·埃雷拉-卡布雷拉（Braulio Edgar Herrera-Cabrera）
墨西哥国立自治大学生物研究所植物园。邮编04510，墨西哥城（CDMX，墨西哥）
摘要
Vanilla planifolia是一种热带兰花，其主要分化和种内变异中心位于墨西哥普埃布拉州和韦拉克鲁斯州的托托纳卡潘地区。在该物种中，已鉴定出六种化学类型和五种基因型变体，形成了一个变异梯度。其中，G-I和G-VI基因型最为显著：G-I为野生类型，具有花香且具有较高的生物学价值；而G-VI则经过密集管理和选育，主要用于香草醇生产，因此具有经济意义。尽管这些基因型的叶片、茎和根的特征已有描述，但其解剖结构和营养器官的变异尚未得到深入研究。本文详细介绍了营养器官的解剖结构，并从两个层面评估了解剖-营养变异：（i）同一基因型内的不同种群间；（ii）不同基因型间的差异，重点关注对变异贡献最大的器官。我们从每个基因型中选取了三个样本，使用甲醛、醋酸、酒精的水溶液（FAA）进行固定，然后用叔丁基酒精（TBA）脱水，进行组织学处理，用番红花素-快速绿（safranin-fast green）染色，并在光学显微镜下观察。我们描述了表皮、基本组织和维管组织，并定义了34个定量特征（叶片16个，茎10个，根8个）。统计分析表明，这两种层面的变异都存在。在G-I种群中，70.6%的变异可归因于叶片和根的特征；而在G-VI种群中，这一比例较低（67.6%），主要来自根的特征。基因型间的变异达到53.8%，主要由叶片特征解释。我们的研究结果表明，解剖-营养特征补充了先前在V. planifolia基因型中发现的化学和遗传变异。
引言
Vanilla属包含127至128种植物，这一数字基于生态、生物地理和形态学数据（Da Silva-Vale等人，2025年；Karremans等人，2025年），其中11种分布于墨西哥，主要集中在热带和亚热带地区（Azofeifa-Bola?os等人，2014年；Viccón等人，2021年）。其中，Vanilla planifolia Andrews是最具代表性的物种，也是天然香草的主要来源。它是一种多年生攀缘兰花，具有长圆形至椭圆形的肉质叶片、圆柱形茎、不定根和地下根、腋生总状花序以及富含芳香化合物的细长蒴果（图1；Damián-Parizaca，2020年；Soto-Arenas，2003年）。普埃布拉州和韦拉克鲁斯州的托托纳卡潘地区被认为是V. planifolia的分化中心，也是香草栽培的历史中心（Herrera-Cabrera等人，2012年；Santillán-Hernández等人，2019年；Velasco-Murguía等人，2026年）。
在该地区，从功能和遗传两个角度记录了种内变异。植物化学分析基于果实中的酚类成分（尤其是香草醇、香兰酸和羟基苯甲酸）鉴定出六种化学类型（CH）（Salazar-Rojas等人，2011年；Gallage等人，2018年）。随后，微卫星研究发现了五种基因型（G）（Herrera-Cabrera等人，2012年）。这些化学类型和基因型共同构成了一个变异梯度，还包括相关物种如V. insignis Ames和V. pompona Schiede（图2）。在此梯度中，CH-I/G-I和CH-VI/G-VI被认定为对比鲜明的变体：前者为野生类型，具有生物学重要性且能耐受生物和繁殖压力；后者则经过高度选育用于香草醇生产，具有经济价值，但更容易发生子房脱落和Fusarium感染（Adame-García等人，2015年；Hernández-Hernández，2019年；Rodríguez-Bastidas等人，2024年）。
初步的解剖学研究显示，这些基因型的叶片和茎组织存在变异，尤其是在表皮、角质层和维管组织方面（Martínez-Quezada等人，2016年；Sandoval-Zapotitla等人，2019年）。这些分析表明需要更详细地描述营养器官的表皮、基本组织和维管组织。此外，尚未采用多变量比较方法来确定同一基因型内不同种群间以及不同基因型间的解剖-营养变异程度。
鉴于已记录的化学和遗传变异，深入理解营养器官的解剖结构对于将结构特征与V. planifolia的驯化和选育过程联系起来至关重要。这一视角有助于揭示解剖特征如何影响种内变异，以及它们如何为保护策略和可持续管理提供依据。因此，本研究探讨了以下问题：（1）G-I和G-VI基因型的叶片、茎和根具有哪些解剖特征？（2）同一基因型内的不同种群以及G-I和G-VI基因型之间的解剖-营养特征存在多大差异？为回答这些问题，我们对营养器官进行了详细的解剖描述，分析了每个基因型的三个种群间的差异，并确定了对变异贡献最大的器官。
材料与方法
托托纳卡潘地区V. planifolia变体的区分基于芳香化合物和微卫星分析，这些分析揭示了该物种的植物化学（Salazar-Rojas等人，2011年）和遗传（Herrera-Cabrera等人，2012年）变异。本研究选择了两种对比鲜明的基因型：G-I，被认为是最接近野生状态的类型，具有较高的生物学价值；G-VI则是被广泛用于香草生产的驯化类型。
表皮组织
表面视图：叶片的腹面表皮由长方形至等径的多边形细胞组成，细胞壁薄而直，边缘略微弯曲，平均面积为5844.77 μm2，随机排列（图4A）。叶背表皮类似，平均细胞面积为4789.89 μm2（图4B）。气孔仅分布于叶背，属于下位气孔类型，呈四胞结构，有两个极细胞和两个侧辅助细胞（图4）
Vanilla planifolia的营养器官解剖描述
讨论分为三个主要部分：（i）与先前关于V. planifolia及其他香荚兰属（Vanilleae）成员的报告相比，叶片、茎和根的特征；（ii）特征间的相关性及其可能的功能意义；（iii）不同种群和基因型间的解剖差异及其潜在的生态和农学意义。这种结构有助于将描述性信息联系起来
结论
本研究首次详细描述了Vanilla planifolia叶片、茎和根的解剖和营养特征，通过分析其两个基因型实现。比较分析显示，同一基因型内及不同基因型之间存在明显的解剖变异。
在总共34个特征中
资助
本研究由CONAHCYT和SAGARPA项目2012-04-190442（“加强、创新并提高墨西哥香草生产竞争力的应用研究策略”）以及UNAM-PAPIIT DGAPA UNAM IN219725资助。
作者贡献声明
木制维克托·贝拉斯科-塔皮亚（Wooden Victor Velasco-Tapia）：撰写、概念构思、数据分析。埃斯特拉·桑多瓦尔-萨波蒂特拉（Estela Sandoval-Zapotitla）：撰写——初稿、资源提供、概念构思。康塞普西翁·古兹曼-拉莫斯（Ma. Concepción Guzmán-Ramos）：验证、监督、方法学设计。维克托·曼努埃尔·萨拉萨尔-罗哈斯（Víctor Manuel Salazar-Rojas）：研究、监督、资源获取、概念构思。豪尔赫·坎波斯（Jorge Campos）：研究、验证、监督。奥尔加·安德烈亚·埃尔南德斯-米兰达（Olga Andrea Hernández-Miranda）：研究、监督。曼努埃尔·亚历杭德罗·巴列霍-萨莫拉（Manuel Alejandro Vallejo-Zamora）：数据分析
未引用的参考文献
Nicoletti de Fraga等人，2017年；Piet等人，2022年；Sandoval-Zapotitla等人，2019年；Cary，Da Silva Valle等人，2026年
CRediT作者贡献声明
木制维克托·贝拉斯科-塔皮亚：撰写——初稿、研究、数据分析、概念构思。埃斯特拉·桑多瓦尔-萨波蒂特拉：撰写——初稿、资源提供、概念构思。康塞普西翁·古兹曼-拉莫斯：验证、监督、方法学设计。维克托·曼努埃尔·萨拉萨尔-罗哈斯：监督、资源提供、研究、资金获取、概念构思。豪尔赫·坎波斯：监督、研究。奥尔加·安德烈亚·埃尔南德斯-米兰达：监督、研究。
