北美红杉的一个亲本是灭绝的吗?

本文作者对Stebbins的"水杉和红杉的染色体及亲缘关系"一文进行了评述, 认为红杉除水杉(属)以外的另一个二倍体亲本可能并没有灭绝, 它或许就是巨杉(属).     

从形态学看北美红杉的亲本

本文通过形态性状的比较研究认为AAAABB的同源异源多倍体红杉可能由亲本水杉(属)和巨杉(属)杂交起源,它们分别为红杉提供了染色体组AA和染色体组B。这与根据核型等资料的分析结果相吻合。但跟Stebbins认为红杉除水杉(属)以外的另一个亲本已经灭绝并没有留下近缘的推论存在分歧。     

杉科的细胞分类学和系统演化研究

根据杉科的核型资料,本文(1)提出“1B”可能是一个新的高等植物核型类型;(2)讨论了各属的有关分类学问题及相互亲缘关系,它们的进化顺序可能是柳杉属、水松属、落羽杉属、水杉属、巨杉属、红杉属、杉木属(密叶杉属与之近缘)、台湾杉属;(3)支持金松属分立成金松科,它可能比杉科各属原始; (4)红杉(AAAABB)的亲本可能是二个古代种“水杉”和“巨杉”,它们的直接后裔或留下的近缘是水杉和巨杉;(5)杉科存在A和L两条进化路线,前者包括柳杉属、水松属、落羽杉属、台湾杉属;后者包括水杉属、巨杉属、红杉属、杉木属(密叶杉属);(6)提出一个杉科新系统(包括一个新亚科):Ⅰ.柳杉亚科(柳杉属),Ⅱ.落羽杉亚科(水松属、落羽杉属),Ⅲ.红杉亚科(水杉属、巨杉属、红杉属),Ⅳ.杉木亚科(杉木属、密叶杉属),Ⅴ.台湾杉亚科,新亚科(台湾杉属)。本文还对前人的杉科系统作了讨论。     

水杉的核型研究

本文观察了水杉的染色体,确定2n=22,核型公式为K(2n)=22m(2SAT),全具中着丝点,有一对随体。第8、10、11号染色体具“长着丝点区域”。属“1A”型,与北美红杉-AA的核型非常相近,可能是它的一个亲本种的直接后裔。     

杉科的细胞分类学和系统演化研究

根据杉科的核型资料,本文(1)提出“1B”可能是一个新的高等植物核型类型;(2)讨论了各属的有关分类学问题及相互亲缘关系,它们的进化顺序可能是柳杉属、水松属、落羽杉属、水杉属、巨杉属、红杉属、杉木属(密叶杉属与之近缘)、台湾杉属;(3)支持金松属分立成金松科,它可能比杉科各属原始;(4)红杉(AAAABB)的亲本可能是二个古代种水杉”和“巨杉”,它们的直接后裔或留下的近缘是水杉和巨杉;(5)杉科存在A和L两条进化路线,前者包括柳杉属、水松属、落羽杉属、台湾杉属,后者包括水杉属、巨杉属、红杉属、杉木属(密叶杉属);(6)提出一个杉科新系统(包括一个新亚科)：I．柳杉亚科(柳杉属),II．落羽杉亚科(水松属、落羽杉属),III．红杉亚科(冰杉属、巨杉属、红杉属),Ⅳ.杉木亚科(杉木属、密叶杉属),V．台湾杉亚科,新亚科(台湾杉属)。本文还对前人的杉科系统作了讨论。     

北美红杉的染色体组组成及其亲本

本文对Schlarbaum等认为红杉是染色体组组成为A₁A₁A₁A₁A₂A₂的部分异源多倍体、它的亲本是某个为其提供了染色体组的杉木属植物的意见提出了异议。无论从核型比较还是形态学特征来看, 红杉的染色体组组成似应为AAAABB而不是A₁A₁A₁A₁A₂A₂, 杉木属植物不可能是红杉的亲本, 后者可能是"水杉"和"巨杉"。     

从核型看北美红杉的起源

本文分析了同源异源自然六倍体北美红杉的AA和B染色体组的组型,它们属Stebbins的“1A”和“1B”,经与杉科各属植物的核型比较后发现分别与相同类型的水杉和巨杉最为接近,因而认为水杉属和巨杉属的某个古代种可能是北美红杉的二个杂交亲本,水杉和巨杉则或许是它们的后裔或近缘。本研究支持Stebbins认为水杉属的某个古代种是红杉的一个祖先而水杉是它的直接后裔的假设,但与他认为另一个祖先已经灭绝并没有留下近缘的推测存在分歧。     

巨杉可能是红杉的一个祖先吗?

世界闻名的珍稀植物红杉Sequoia sempervirens是裸子植物中唯一染色体倍性最高的自然多倍体(2n=6x=66),植物学工作者一直十分关注着它的起源问题。Hirayoshi &Nakamura认为巨杉Sequoiadendron giganteum可能为红杉提供了一个染色体组,但Stebbins在假设一个古代水杉属Metasequoia植物可能是同源异源多倍体(autoallopoly-     

北美红杉起源的时间和地点的探讨

根据笔者认为的北美红杉的亲本可能是分别以水杉、巨杉为直接后裔或留下近缘的水杉属和巨杉属的二个古代种及Florin的古植物学资料,本文推测北美红杉这个AAAABB同源异源多倍体(autoallopolyploid)杂交起源的时间和地点有三种可能:(1)中新世的美国西部(以俄勒冈州及其附近为中心);(2)古新世的格陵兰岛西海岸;(3)晚白垩纪的美国中西部(包括怀俄明州、科罗拉多州)。其中第一个推测的可能性更大。     

杉科的两条演化路线

本文根据核型资料提出杉科可能存在A、L两条演化路线,前者包括由原始到进化的柳杉属、水 松属、落羽杉属、台湾杉属,以平均臂比快速增加、染色体长度比缓慢增加为特征;后者包括依序进化的水杉属、巨杉属、红杉属、杉木属(可能还有密叶杉属),以平均臂比缓慢增加、染色体长度比迅速增加为特点。该结论也得到形态学、解剖学、胚胎学等资料的支持。     

杉科植物的系统发育分析

本文以形态学为依据,参考其他学科的研究成果,用分支分类方法并结合表征分类方法探讨了杉科植物的系统演化关系,提出了新的分类系统。在分支分类中,金松科被选作外类群。主要根据外类群比较原则、化石原则和一般的演化规律,确定了性状的祖征和衍征,采用最大同步法、综合分析法、演化极端结合法及最小平行进化法共四种方法进行分支分析,选择最简约的分支图作为本文讨论基础。在表征分类中,选取59个性状,利用距离系数和类平均法,对金松属和杉科各属进行了聚类运算,得出表征图。综合两种分析结果,主要结论如下:(1)属间关系:柳杉属是现存杉科植物中最原始的类群。水松属和落羽杉属关系密切,二者与柳杉属近缘。巨杉属和北美红杉属关系密切,是中级进化水平的类群。水杉属与巨杉属和北美红杉属的亲缘关系相对较近。杉木属、密叶杉属和台湾杉属关系密切,是杉科植物中的高级进化类群,其中又以台湾杉属演化水平最高。(2)系统排列:支持金松科的成立,将杉科分成5族,即柳杉族(仅含柳杉属)、落羽杉族(含水松属、落羽杉属)、北美红杉族(含巨杉属、北美红杉属)、水杉族(仅含水杉属)和杉木族(含杉木属、密叶杉属及台湾杉属)。     

水杉属和红杉属化石叶表皮鉴定参照系的特殊性

杉科植物的许多属种在小枝的形态和叶片排列上相似,而杉科植物的化石标本多保存为枝叶形式。表皮的特征作为压型化石枝叶标本细胞信息的重要来源,甚至是惟一来源。一直作为杉科植物化石分类鉴定的主要依据。水杉和北美红杉分别是水杉属和红杉属植物化石的惟一现存最近亲缘种,以往关于北美红杉的气孔分布和排列等方面的报道存在分歧,根据作者的研究,北美红杉的表皮特征变异幅度非常广。水杉的气孔分布也与以往报道有差异。利用表皮的特征鉴定杉科植物化石时;不同的处理方法和处理时间,角质层的完整程度和观察数量等均可以影响植物表皮特征的正确获取。     

松柏类植物的习性、寿命和营养叶形态

松柏类是现代裸子植物中数目最多、分布最广、最为繁盛的类群.它包括许多熟知的栽培树种,如松树、柏树、杉树、云杉、冷杉、富松、水杉、紫杉(红豆杉)以及红杉等.许多属在经济上十分重要,是木材、造纸和松节油等的重要来源.     

生境的破坏或改变对杉科种属分布的影响

杉科共有10个属16种,其中5个是单种属(水杉属、水松属、巨杉属、北美红杉属、金松属),5个是寡种属(杉木属、台湾杉属、柳杉属、落羽杉属、密叶杉属),两者各占50%。分布于北温带地区,多在东亚和北美洲,仅密叶杉属分布于南半球澳大利亚的塔斯马尼亚。植物与生境是一个互相依存的统一体,而生境的破坏或改变对杉科植物种属分布有严重的影响。在美国加利福尼亚洲现今仅有巨杉和北美红杉两个单种属,这是由于火山爆发留下来,现在仅分布于美国加州部分地区。     

密叶杉属的核型分析及其系统位置的探讨

本文首次对特产澳大利亚塔斯马尼亚岛的Athrotaxis cupressoides和Athrotaxis selaginoides进行了核型分析,核型公式分别为2n=22=22m(2SAT)和2n=22=20(2SAT)+2sm,均属Stebbins的1B类型,它们的染色体相对长度组成为22=2L+10M₂+8M_l+2S和22=2L十10M₂+6M_l+4S,后者比前者较为进化。根据密叶杉属和杉科其他各属核型资料的比较分析,它们由原始到进步的顺序可能为：柳杉属、水松属、落羽杉属、水杉属、巨杉属、红杉属,密叶杉属、杉木属和台湾杉属。 密叶属与红杉属、巨杉属和杉木属较为近缘。 这些在以染色体长度比和平均臂比为纵、横坐标的图上得到清楚反映。 根据核型资料,密叶杉属以隶于单型的亚科Arthrotaxoideae较为合适,这也得到形态学、胚胎学、孢粉学和地理学资料的支持。 本文还对前人系统中的密叶杉属位置进行了讨论。     

从杉木看一个新的高等植物核型类型

本文报道浙江丽水地区栽培杉木的核型为K(2n)=2x=22=20m(2SAT)+2sm,它的染色体长度比(最长/最短)大于2、小于4,没有臂比大于2的染色体,属Stebbins的“1B”核型。根据Stebbins的研究,后者在高等植物中尚未发现过,因此“1B”可能是一个新的高等植物核型类型。笔者还发现其他产地的杉木及德昌杉木、米德杉木、巨杉和红杉—B染色体组的核型也为“1B”类型。     

关于水杉和“世界爺”

许多读者来信,常提到中国的水杉与美国的“世界爷”的问题,所谓“世界爷”的植物,就是现在生长在北美西岸的红杉(学名为Sequoia,英文称为red-wood)。它的祖先可以远溯到中生代的侏罗纪,虽然这种祖先与近代红杉的直接关系尚不能完全证实。在侏罗纪时已发现有类似红杉的化石,其叶部化石,学名为Sequoites侏罗纪时还发现了一些木材化石,它们的内部构造与近代的红杉木材是很接近的。又北半球各处在侏罗纪末及     

水杉（属）系统位置的研究

1948年,胡先啸、郑万钧发现了化石属Metasequoia Miki唯一的现存活化石水杉M. glyptostroboides Hu et cheng,当时被认为是植物学界的重大事件而引起轰动。但水杉(属)的分类地位从一开始就陷入歧见:胡、郑(1948)认为水杉叶及球果鳞片的交互对生特性足以把它提升为水杉科Metasequoiaceae;但邓叔群(1948)、     

水松的细胞学研究

本文报道了水松的核型公式K(2n)=22=22m,为“1A”类型。染色体相对长度组成为2n=22=2L+4M_2+16M_1。8号染色体具长着丝点区域,这是核型的一个特征。与近缘的国产种柳杉和水杉相比较。三者由原始到进化的顺序可能为(柳杉、水松)、水杉,水松与柳杉最接近,水杉和水松较近缘。本文还计算了水松的染色体体积。     

Elymus fedtschenkoi的染色体组构成

Elymus fedtschenkoi Tzvel.是广泛分布在亚洲中部的多年生牧草。它既是重要的饲料牧草,也有可观的植被利用价值。经形态和生殖鉴定发现该种具有丛生性和自花授粉结实习性。经细胞学观察,发现它的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ形成14个二价体(表1),其中90％以上是环状二价体(图版Ⅱ,A),说明E.fedtschenkoi是异源四倍体,2n=28。已经成功地把它跟另外两个种杂交,它们是带有S染色体组的E.fedtschcnkoi是异源四倍体,2n=28.已经成功地把它跟另外两个种杂交,它们是带有S染色体组的Elytrigta fergancnsis(2n=14)和带有S、Y染色体组的 Elymus dentatus ssp.ugamicus(2n=28).(E.fedisehenkoi×Elyt.fergancnsis)F_1是三倍体(2n=21),减数分裂中期Ⅰ的染色体配对平均为11.75_Ⅰ,4.46_Ⅱ和0.11_Ⅲ,说明两个亲本具有一个部分同源的染色体组,即父本所带的SS组。(E.fedtschenkoi×E.dentatus)F_1,是四倍体(2n=28).中期Ⅰ染色体配对相当完全,平均有0.20_Ⅰ,2.89_Ⅱ,0.04_Ⅲ和0.47_Ⅳ,说明两亲的染色体组的构成基本相同,都是SSYY。这样,Elymus 属中又增加了一个带有SSYY染色体组的异源四倍体新种。染色体组构成已被用作分类学上划分属间界限的有效依据,我们认为它同样可以作为划分属内不同种群(Scetion)间界限的