槭树科的系统学与生物地理学

	槭树科的系统学与生物地理学
其他题名	Phylogeny and Biogeography of the Aceraceae
	田欣
导师	李德铢
学位专业	植物学
关键词	械树科金钱械属械属比较胚胎学抱粉学形态性状分支分析分子系统学系统发育生物地理学
摘要	本文综合比较胚胎学、抱粉学、形态性状分支分析和分子系统学等多学科手段和方法，对械树科的系统发育进行了重建，集中探讨了械树科两个属间及械属下组间的系统演化关系。并在已有资料的基础上，对械树科的生物地理学问题进行了总结和讨论。主要研究结果如下：1．比较胚胎学首次报道了金钱械属（Dipteronia）的胚胎学特征，并与械属的广布种青榨械（Acer davidii）做对照，总结械树科的胚胎学性状为：花药4室，花药壁的发育为基本型，表皮宿存，药室内壁在花粉粒成熟时有纤维加厚，中层退化，绒毡层为分泌型，胞质分裂为同时型，小抱子四分体多为四面体型排列，成熟花粉粒为2细胞（械属）或3细胞（金钱械属）型；两心皮子房，弯生一倒生型胚珠，单珠被（金钱械属）或双珠被（械属），厚珠心，械属的珠孔由内珠被形成，大抱子四分体线形排列，寥型胚囊，反足细胞暂存，具珠心冠原，承珠盘有或无。比较胚胎学的结果支持械树科与无患子科和七叶树科的近缘关系，同时根据珠被数和成熟花粉粒细胞型的不同，可将械属和金钱械属明显地区分开来。2．抱粉学对械树科2属35种（其中械属20组33种）植物的花粉进行了光镜和扫描电镜的观察，结果显示：本科花粉近球形至一长球形，极面观为三裂圆形。从花粉萌发孔类型看，金钱械属具三孔沟，械属除有3组具三孔沟外，其余均为三沟。从花粉外壁纹饰看，金钱械属2个种和械属的大多数种为条纹状，罕为细条纹－拟网状和皱波状。抱粉学分析显示：按械树科花粉三孔沟到三沟的演化规律，金钱械属可能是械树科的基部类群；鸡爪械组（Seet．Palmota）和穗状械组（Sect．Spicata）可能是械属中与金钱械属关系最密切的类群；柄叶械组（Sect．Indivisa，为细条纹一拟网状外壁纹饰）和楞计卜械组（Sect．Negundo，为皱波状外壁纹饰）则可能代表了械属中较为特化的类群。3．形态性状分支分析通过45个广义的形态性状对械树科的主要类群做了分支分析，结果显示：金钱械属和械属作为姐妹群tjJ以得到较好的形态性状支持，但对于械属内部，则由于分布着大量的同塑性状状态，而不能为属下组间关系的解决提供更多有价值的信息。通过对具体的性状状态分布分析显示，对于象械属这样在形态上分化较大的类群，纯粹的形态学分支分析很难为其系统重建提供较好的解决。4．分子系统学基于对械树科（共涉及99个种，包括变种和亚种）ITS、trnL-F和rPL16内含子三个序列的单独和联合分析，得到如下分析结果：械树科作为单系类群在各个分析中都得到了强烈支持。虽然由于云南金钱械在ITS和lrnL-F序列分析中位置的不确定，使得金钱械属和械属的姐妹群关系没有得到稳固的支持，但在两个叶绿体片段（IrnL-F和rPL16内含子）的联合分析中这两个属的单系结构分别得到了强烈的支持，这也与胚胎学和形态学研究的结果相一致。由于械属显示可能是个快速分化的类群，其辐射演化的方式使得对属下类群的系统重建难以得到完全的解决。分析显示：械组（Sect．Acer）、SectGoniocarPa和sect．sa"harina被支持为一单系类群，但械组（sect．Acer）中地理分布较独立的太白深灰械（A cer ctlesit胡ssP．giraldii）的位置无法确定；东亚特有分布的三小叶械组（Sect：扣liala）、全缘叶械组（Sect．Integrifolia）和五小叶械组（Sect．Pentaphylla）被强烈支持为单系，但其内部关系不明确；另有两个较好支持的单系分支，即十蕊械组（Sect．Decandra）与Sect，Laurtna，桐状械组（sect．Plolclnoiea）与Sect．Campestria在形态上也可得到普遍支持。5．系统学处理基于比较胚胎学、抱粉学、形态学以及分子系统学等多学科的分析结果，对械树科的系统学研究做以下总结：械树科作为一个单系得到较高支持，本科与七叶树科和无患子科关系密切。金钱械属是械树科的基部类群，并和械属构成姐妹群关系。在对单系组确认的基础上，对械属提出一个包括19个组的系统框架。鸡爪械组（Seet．Polmata）和穗状械组（sect，Spicata）可能是械属的基部类群，样叶械组（sect．Negundo）和Sect．Indivisa可能是械属中较为特化的类群，部分组间关系得到一定的支持，但仍需进一步研究的确定。虽然有多学科的证据和较高密度的分子系统学取样，目前的研究表明，械属可能是一个在分化早期就表现出辐射演化的类群，因而其组间关系如果根据目前的定义难于得到进一步的解决。6．生物地理学结合系统学研究结果和现代地理分响J的统计分析，对金钱械属和械属的19个组的生物地理分布格局的形成进行了讨论，推测金钱械属在中国的局限分布可能是第四纪冰期其分布区退缩后形成的（即避难所）；械属以横断山一喜马拉雅为核心的北温带分布格局可能是第四纪冰期时械属植物在部分地区（如亚洲的横断山一喜马拉雅地区和北美的落基山和阿巴拉契亚山）保存并向周围分化扩散形成的。结合化石资料、前人的研究基础和对械树科系统发育的分析，对械树科的起源、散布和分化分别作如下推测：械树科可能起源于晚白奎世前后的北美西部地区，在随后不久就分化出金钱械属和械属。械属在始新世和渐新世以后经历两次分化高峰，第一次高峰分化出械属的主要类群，第二次则主要是在种级水平的演化。械属中的部分类群在东亚一北美的间断分布可能是隔离分化的结果，东亚作为械属分布的现代中心和多样化中心，可能只是冰期后的保存中心而不是起源中心。
语种	中文
	2003
学位授予单位	中国科学院昆明植物研究所
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/664
专题	昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	田欣. 槭树科的系统学与生物地理学[D]. 中国科学院昆明植物研究所. 中国科学院昆明植物研究所,2003.

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