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题名: 小檗科(广义)植物的遗传体制、物种形成及系统学研究
作者: 马绍宾
学位类别: 博士
答辩日期: 2003
授予单位: 中国科学院昆明植物研究所(昆明)
授予地点: 中国科学院昆明植物研究所(昆明)
关键词: 小檗科 ; 遗传结构 ; 细胞学 ; 繁殖生物学 ; 物种形成 ; 系统发育
中文摘要: 小檗科Berberidaceae(广义)包含17属,650余种,是一类灌木或具根状茎、球茎的多年生草本植物。除小梁属和十大功劳属的少数种可分布到南半球外,其余备属仅分布在北半球温带地区,因此基本上是一个温带性质的科。目前有关小檗科在毛莫类的系统位置及科内属间关系还没有一致的意见。自20世纪初以来已有若干系统发表,其中有的持广义概念;认为小级科应包括13~17属;另一些研究者则将小檗科划分为2~4个小科。从研究内容上看,目前己有的资料主要集中在形态学。分子生物学、抱粉学、胚胎学等方面。本研究报告在讨论科属概念的基础上,以小檗科植物的遗传体制为核心,对影响遗传体制的相关因素如地理分布、传粉和核型进行了研究并在此基础上讨论遗传体制与物种形成及系统发育的关系,主要研究结果司"总结如下:1.根据已有的资料,笔者认为小檗科包括17个属,是一个科内异质性较大的单系类群,因为在小檗科中出现的三基数花、单心皮雌蕊、心应类瓶状发生、雄蕊一花瓣共同原基发生的特点在毛莫类其它类群中没有出现,但小级科的草本类群又与毛莫类其它科有或多或少的联系,因此应将小檗科作一单系类群放在毛在目内。在科内系统方面,近缘属间关系较为密切,但非近缘属间的关系则差异较大,也是目前科内系统争议最多的地方。2.小檗科是一个在生物地理学上十分有意义的科,其显著特点是特有属。间断分布属及单型属多。在全科17属中,特有属9属,占52.94%,间断分布属5属,29.41%;在间断分布属中,东亚北美间断分布3属(Achly,Caulephylum。Diphylleia),东亚一地中海间断分布1属(Epimedium),此外还有4个属为东亚北美间断分布属对(东亚的SinopodophyHum与北美的Podophyllum,东亚的Ptwiorhegffia与北美的Jeffersonia)。单型属7属,占41.18%。小疑科目前的分布格局与地球板块构造变化。气候变迁、类群的起源、演化。生态适应幅度及种子散布特性等都密切相关,但在不同的类群中。各种因素所起的作用不尽相同。3.繁殖生物学资料在分析小维科属内种间(有时在近缘属间)系统发育关系、生物学特性。地理分布格局等方面具有重要的价值。小檗科三个木本属都为异花授粉。南天竹属具有自交不亲合体系,其非专一性的传粉反映了其原始特性;虽然小维属和十大功劳属具有相同的花部构造,但小梁属的主要传粉昆虫为鞘翅目,而且传粉昆虫常不固定,但十大功劳属主要为股翅目昆虫传粉,这两个属不同的传粉模式可能反映出十大功劳比小聚属更为进化。在草本类群中,大多数属为异花授粉,如Achlys,Bongardia,Caulophyllum;Dlphylleia,Eplmedium。Gymnospermium,Leontice,Podophyllum,Railzania,Vancouveria。在异花授粉的草本属中,不同属或种在花部构造上的分化是适应不同传粉方式的结果,也反映出了类群的系统发育过程。AchiyS花部无花被是适应风媒传粉的结果;在淫羊蕾属中,花都无距是较原始的类型,而花部有距及两侧对称是适应昆虫传粉的结果,是较进化的类型;SinoPodoPhyl。。Jeffersonia为典型的自花授粉植物,与近缘类群相比是较进化的类群。在八角莲中,既有异花授粉的种,也有自花授粉的种;花被及药隔较短,具有无性繁殖,分布区较大的种(如八角莲)是较原始的种,而花被及药隔较长,分布区较小的种(如川八角莲)是较进化的类型。从繁殖生物学研究结果还可看出,在小檗科中;无性繁殖与异花授粉程度之间存在正的相关性,异交的程度越高,无性繁殖越发达,反之亦然。4.细胞学资料在小檗科属内(有时甚至在近缘属间)的系统学价值不大,但在分析高等级类群(亚科或族)的系统发育关系上具有很重要的价值。根据染色体基数,小檗科植物可分为4个类群。染色体基数为10的南天竹属,染色体基数为7的蓝山草属、小檗属和十大功劳属,染色体基数为8的红毛七属、囊果草属和牡丹草属,染色体基数为6的属在小檗科中所占比例最多,包括裸花草属。山荷叶属、八角莲属、淫羊藿属、鲜黄莲属、桃儿七属、足叶草属、Jeffersonia、Bongardla、Vancouverla。小蔡科是一个多倍体所占比例很少的科,在整个科中,仅有为数不多的几个种为多倍体。5.在诸多物种形成方式中,量子式物种形成在小聚科中几乎不存在。从整体看;小蔡科中最常见的物种形成方式是杂交物种形成及地理式物种形成。在小聚属、裸花草属、囊果草属的为数不多的种类中有染色体物种形成,在这3个属中,有少数种是通过多倍体(四倍体)形式形成的。多倍体物种形成在小聚科中很少见。核型上的高度相似以及异花授粉是小梁属、十大功劳和淫羊霍属种类分化强烈,种类丰富的重要原因。6.根据已有的资料和本文的研究结果,提出了将小蔡科小维科分为5亚科系统的建议,系统系统排列为:①南天竹亚科(南天竹属),②囊果草亚科(共3属),③小果亚科(共3属),④淫羊藿亚科(共6属)。⑤足叶草亚科(共4属)。
英文摘要: The Berberidaceae (s.l.) composes of 13 to 17 genera with about 650 species of shrubs or perennial herbs with rhizomes or bulbs. Except that Berberis and few species of Mahonia can be stretched to the South Hemisphere, all other genera are only distributed in the North Hemisphere. The family is a north temperate family. Up to present, opinions on systematic position of Berberidaceae in ranunculids and relationships among genera are still far from consistent. Many systems on the family have been published since the beginning of 20th century, some authors hold broad concept and considered the family should be compose of 13 to 17 genera, but some others divided the family into 2 to 4 smaller families. As for research contents, most information concentrates on morphology, molecular biology, palynology, embryology etc. In the present report, the 17 genera are treated as a family. The history of classification and the range of each genus are summarized. By focusing on the genetic system, various factors (including geographic distribution pattern, reproductive biology, karyotype) concerning with genetic system are studied, the relationships between genetic system and speciation as well as phylogeny are also discussed. The main results can be summarized as fellows: 1. According to present information can be obtained, we considerate that the 17 genera in Berberidaceae s.l. is a mono-phyle taxon but there is great heterogeneity among the groups, which consist of closely related genera. Trimerous flower, mono-carpel gynoecium, ascidioid development of carpel, stamens and petals are initiated from common primordial which can not be observed in other taxa of ranunculids is the base of monophyle. Common characters with other members in ranunculids are the reason that Berberidaceae belongs to Ranunculades but not an independent order of Berberidales. As for the systematics of intra-family, we considerate that there is close affinity between (or among) closely related genera, but great differences exist between non-closely related genera and where the great dispute is take place.
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/692
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马绍宾. 小檗科(广义)植物的遗传体制、物种形成及系统学研究[D]. 中国科学院昆明植物研究所(昆明). 中国科学院昆明植物研究所(昆明). 2003.
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