花粉是种子植物的雄配子体,花粉形态研究是孢粉学的核心内容。目前观察花粉形态的仪器以光学显微镜和电子显微镜为主,但是传统的观察方法需经各类试剂处理,会造成记录的花粉形态失真,因此花粉自然生活态的观察和记录具有重要的学术价值。随着显微镜技术的不断革新,冷冻扫描电镜技术可以对样品进行超低温处理后观察,处理过程对含水量大的生物样品所造成的形态变化影响极小。本研究以冷冻扫描电镜为主要研究方法记录花粉的自然形态,结合前人的历史观察数据,考察花粉在不同观察方法下的形态变化规律。共观察了99种被子植物的花粉,并补充了酒精处理、吸水干燥复水实验,对花粉的形态变化进行了比较分析,研究结果表明:1.花粉经过不同的方法处理将产生不同程度的形态变化,这种变化受实验条件的影响,也与花粉自身的萌发口类型有关。以冷冻扫描电镜观察数据为基准,发现醋酸酐分解法、干燥花粉镀膜法、新鲜花粉直接镀膜法等观察方式下,花粉总体形态变化多数呈现出极轴减小、P/E值减小的规律,醋酸酐分解法、干燥花粉镀膜法、新鲜花粉直接镀膜法、酒精处理等造成的花粉形态变化趋势基本相同,但变化幅度存在明显差异,形态的变化幅度同时也受到花粉自身含水量的影响。从萌发口类型看,散(无萌发孔)型花粉形态最为稳定。2.从系统分类学角度看,在冷冻电镜以外其他方式处理下蔷薇类分支的花粉通常极轴、赤道轴均减小,菊类分支的花粉通常极轴减小、赤道轴增大,但木兰类分支及单子叶植物的花粉通常极轴增大、赤道轴减小。3.传统文献中记录的花粉形态多数情况下明显偏离于其自然形态,可能影响相关数据在分类学中的应用价值。利用冷冻电镜下观察到的自然花粉形态数据重复玉兰属下的8个物种的聚类分析,发现与前人利用常规干燥花粉镀膜法的聚类结果不一致,支持新近由夏念和提出的观点,即将该8个玉兰属植物划分为玉兰组(sect.Yulania)和紫玉兰组(sect.Tulipastrum),证实了玉兰属自然花粉形态数据具有较大分类学参考价值,为花粉形态分类的深入研究提供了新的思路。4.不同的花粉观察方法各有其优缺点,在孢粉学研究中应充分发挥相关方法的各自的优势,可根据不同的研究对象、研究目的和研究环境,选用一种或多种研究方法,以利于从花粉形态中提取有价值的信息。