被子植物花的起源:假说和证据

达尔文的 令人讨厌之谜 ,即被子植物的起源和早期演化 ,一直是植物系统学研究领域的热点 .被子植物区别于其它植物类群的一个显著特征就是花 ,因此 ,解决被子植物的起源之谜很大程度上取决于对被子植物花器官起源的研究 .对被子植物花器官的详尽研究已经在形态、解剖、古植物、形态发生、分子等方面积累了大量的证据 ,植物学家基于这些证据为被子植物花器官的起源提出了各种各样的解释 .综述了迄今为止被子植物花器官起源的主要学说流派 ,如 :真花学说、假花学说、生殖叶学说、生殖茎节学说、生花植物学说、新假花学说、古草本学说和 ANITA学说等 .根据研究手段和获得证据的方式 ,作者将被子植物花器官起源研究划分为 5个阶段 ,并简要阐述了各个阶段的代表学说和主要研究特点     

花对称性的研究进展

花对称性(floral symmetry)是被子植物花部结构的典型特性之一,主要有辐射对称和两侧对称两种形式。被子植物初始起源的花为辐射对称,而两侧对称的花则是由辐射对称的花演变而来。两侧对称的花部结构是被子植物进化过程中的一个关键的革新,被认为是物种形成和分化的关键推动力之一。近年来有关花对称性的形成和进化机制的研究在植物学科的不同领域均取得了长足的进展。本文综述了花对称性在发育生物学、传粉生物学、生殖生态学及分子生物学等方面的研究进展。两侧对称形成于被子植物花器官发育的起始阶段,随后贯穿整个花器官发育过程或者出现在花器官发育后期的不同阶段。花器官发育过程中一种或多种类型器官的败育以及特异性花器官结构的形成是两侧对称形成的主要原因。研究表明,在传粉过程的不同阶段,花对称性均会受到传粉昆虫介导的选择作用。相比辐射对称的花,两侧对称的花提高了特异性传粉者的选择作用,增加了花粉落置的精确性,进而确保了其生殖成功。花对称性的分子机理已经在多种双子叶植物中进行了深入的研究。现有的证据表明,CYC同源基因在花对称性的分子调控方面起着非常重要的作用。花对称性在被子植物进化过程中是如何起源,与其他花部构成之间是否协同作用,一些不符合一般模式的科属其花对称性的形成机制等都是今后要进一步研究的命题。     

生花植物概念简介及其名称的商榷

在上个世纪最后的 2 0年里 ,系统学家应用形态性状对种子植物进行了大量的分支分析。其结果显示灭绝的五柱木属加上灭绝的本内苏铁目及尚存的买麻藤目是被子植物的姊妹群 ,形成一个强支 ,称之为生花植物支。生花植物假说对探讨被子植物起源有着重要影响 ,它激发人们讨论被子植物起源时间可能要提前到三叠纪甚至石炭纪 ,除了支持原有的真花学说外 ,还提出新恩格勒学说。但是 ,近年来对现存种子植物进行分子系统学研究的结果是 :(1)拒绝接受生花植物概念 ;(2 )买麻藤目并不是被子植物的姊妹群而是松柏目的姊妹群 ,甚至网结于松柏类而成为松科的姊妹群。这些结果并不使人惊讶 ,因为对探讨像包含许多灭绝类群的种子植物系统 ,决不可能是仅仅单独应用现代类群资料所能完成的。假如生花植物支是成立的 ,但其名称以AGPB支代替生花植物支可能较为合理。     

生花植物概念简介及其名称的商榷

在上个世纪最后的20年里,系统学家应用形态性状对种子植物进行了大量的分支分析。其结果显示灭绝的五柱木属加上灭绝的本内苏铁目及尚存的买麻藤目是被子植物的姊妹群,形成一个强支,称之为生花植物支。生花植物假说对探讨被子植物起源有着重要影响,它激发人们讨论被子植物起源时间可能要提前到三叠纪甚至石炭纪,除了支持原有的真花学说外,还提出新恩格勒学说。但是,近年来对现存种子植物进行分子系统学研究的结果是：(1)拒绝接受生花植物概念;(2)买麻藤目并不是被子植物的姊妹群而是松柏目的姊妹群,甚至网结于松柏类而成为松科的姊妹群。这些结果并不使人惊讶,因为对探讨像包含许多灭绝类群的种子植物系统,决不可能是仅仅单独应用现代类群资料所能完成的。假如生花植物支是成立的,但其名称以AGPB支代替生花植物支可能较为合理。     

被子植物系统学中花发育研究的进展及对今后研究的思考

从花发育研究的方法、花发育与被子植物花部结构的多样性、花发育与被子植物的系统发育以及 花发育的分子遗传学等四个方面对近年来被子植物系统学中花发育研究的主要进展作一综述,例举了 一些重要结果。同时,对该领域今后研究的方向和应注意的一些问题作了简要评论。作者认为植物的 形态结构可以看作是一个时空过程,在系统学研究中对花部性状的分析和认识应该树立动态的观点。 今后应该从动态的角度开展被子植物花的发生和发育以及性状在不同类群间的比较等方面的广泛研究,并加强对在被子植物花的起源和演化中起重要作用的花部同源异型现象的发育过程的观察。     

论三白草科的系统演化和地理分布

根据细胞学、孢粉学、花器官发生和发育、花部维管结构、胚胎学、比较形态及解剖学等方面的证据,对三白草科４属６种的系统演化关系进行了详细论证。并联系古地理、古气候和古植物的有关史料对三白草科分布区的起源作了据理推论。三白草科大约起源于早白垩纪古北大陆东南部。它的原始类型可能与现代三白草属的形态大体相似,为一种多年生具根状茎的草本,花小、无被、具苞片。白垩纪末期三白草的原始类群已完成它在古北大陆的迁移和     

被子植物花器官发育的模型演变和分子调控

基于模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和金鱼草(Antirrhinum majus)花器官突变体研究提出的四聚体模型揭示了花同源异型蛋白的相互作用方式;进一步提出的核小体拟态模型,解释了花同源蛋白四聚体调控目标靶基因的分子机理。被子植物花器官形态多样化与MADS-box基因的表达模式和功能分化密切相关。多年生被子植物花发育的高通量转录组分析表明,多种基因参与调控花器官发育过程。本文重点综述了被子植物花器官发育的模型演变、MADS-box基因结构和基因重复、miRNA调控以及相关转录组分析的最新研究成果,并对花器官发育的研究前景进行了展望。     

观察心皮叶性来源的好材料—日本晚樱

花是被子植物繁衍后代所特有的繁殖器官,由于花的各部分不易受外界环境的影响,其形态特征较稳定,变异较小,因此长期以来,人们都以花的形态结构作为被子植物分类鉴定和系统演化的主要依据。关于花的本质,目前普遍认为是枝性起源,即花像是一个变态的枝条,它的节间极度缩短,顶     

睡莲科系统位置评述

形态学研究显示睡莲科Nymphaeaceae具有许多原始性状。睡莲科又被称为“古草本”。最新的分子系统发育研究显示,睡莲科是现存被子植物系统树根部附近最早分异谱系的演化支之一,对研究被子植物(有花植物)的起源与早期进化具有重要价值,但有关睡莲科的范围和系统位置存在争议。被子植物的起源与辐射一直是植物学家关注的热点。本文对该科系统位置的研究历史与现状进行了评述。     

介绍学科动态,交流科研成果——全国植物形态解剖学学术讨论会记事

中国植物学会植物形态学专业委员会和浙江省植物学会联合主持召开的全国植物形态解剖学学术讨论会,于1991年11月2日至6日在杭州大学举行。参加会议的代表约120名。大会安排了十一个综述报告:(功植物解剖学的研究新进展,(2)中国植物形态解剖学的发展概况,(3)从顶枝学说、中柱学说、子叶节区学说看维管植物的形态演化和起源,(4)植物生态解剖学的研究进展,(,)被子植物种子形态解剖的研究进展,     

被子植物起源研究中几种观点的思考

对被子植物起源研究中的几种观点进行了讨论。(1)由于被子植物存在着一组共同的性状,它们不可能是从不同祖先起源的,而是有着共同的祖先。被子植物是一个单源起源的类群。现存被子植物分类系统是依据包括形态学(广义)、分子系统学、古植物学和植物地理学等的综合性状建立的,只能表示出现存类群的亲缘关系并且追溯到它们最近的祖先。人们现在还不可能建立一个包括全部已绝灭的类群和现代生存类群的谱系发生系统。因此,现存被子植物分类系统只能看作是“亲缘”系统。(2)分析了用于推测被子植物起源时间的分子、化石和地理分布证据。我们认为,要确定被子植物起源时间,植物化石是一类重要证据,但化石只能说是植物本身可保存部分和当时当地所提供的化石条件的综合反映,它们不可能就是植物类群或种的起源时间。人们还必须考虑到化石本身的演化历史。应用分子钟也是一种手段,但误差比较大。如果我们除了利用上述两种资料之外,根据植物类群的现代分布格局及其形成,把植物的演化同地球的历史和板块运动联系起来,以推断它们起源的时间,这无疑会增加其可信度。通过对56个种子植物不同演化水平的重要科属地理分布的研究结果,我们曾提出被子植物的起源时间可能要追溯到早侏罗世,甚至晚三叠世。(3)分析了基于分子证据所提出的被子植物基部类群——ANITA成员(包括无油樟科Amborellaceae、睡莲科Nymphaeaceae、八角目Illiciales、早落瓣科Trimeniaceae、木兰藤科Austrobaileyaceae)的性质,讨论了ANITA成员在现代几个被子植物分类系统中的系统位置的不同观点,评价了它们的形态学(广义)性状。指出ANITA的成员由于包含大量的祖征,是属于原始的类群。但由于它们的共有衍征很少,如花粉球形,说明它们在被子植物演化早期就分道扬镳了,沿着不同的传代线分化。因此ANITA是一个源于不同传代线的复合群。     

被子植物叶型是怎样变化的

被子植物是现代植被中的优势类群,处于植物界演化阶梯的顶端,它与人类的关系最为密切。稻、麦、玉米、桃、李、椰子、芭蕉等等,都属于被子植物。被子植物是怎样起源的?现代植物学家和古植物学家,都作过大量的研究工作,提出过种种不同的解释和假说。以往的研究,多集中在植物的繁殖器官和内部解剖构造方面,往往忽略了叶形的演变过程。     

十字中华果：来自远古的芬芳

开花的被子植物的起源和早期演化问题一直困扰着古生物学家,达尔文当年就因未能解决这一难题而称其为"讨厌之谜"。近日,中国和丹麦古植物学家联合发表了对十字中华果的研究成果,使之成为目前最无争议的中国早期被子植物化石。     

古植物学会讯

中国植物学会古植物专业组,将于今年8月下旬在北京举行“被子植物起源和当代古植物学有关问题的学术交流暨庆贺徐仁教授八十寿辰的学术讨论会”。会议旨在同行们相聚交流近几年来研究被子植物起源方面的进展,并进一步讨论如何开展该项研究工作,为世界生     

中国植物区系中的特有性及其起源和分化

对中国植物区系中的239个特有属,分属67个科,进行了分析研究,列出了这些特有属在种子植物各个科的分布,现代地理分布范围。结果表明含特有属在10个以上的有5个科即Gesneriaceae,Compositae,Labiatae,Cruiciferae,Umbelliferae;其中以Gesneriaceae居榜首(27属),Compositae位居第二(20属),Labiatae有12属,居第三。含2属的科有15个,含1属的科有30个;其中Ginkgaceae,Davidiaceae,Eucommiaceae,Acanthochlamydaceae组成了中国植物区系最具古老性、特有性和代表性的4个单型科。在此基础上,从特有属在被子植物八纲系统各个纲的分布特点,以及在各个科组成和系统关系及已有地质、化石历史和系统学,形态,分子证据论述了这些特有属的起源、系统关系及在植物地理上的关系。在裸子植物中,特有属最为丰富,几乎皆是地质历史上北极-第三纪成分的残遗,起源时间较早,可追溯到白垩纪或更早。被子植物中,中国特有属存在于八纲被子植物的所有纲中,几乎在现代被子植物各个演化阶段均有古老残遗的特有类群存在,同时也不乏新特有类群尤其是在演化的高级阶段的类群。从起源上看,被子植物的古特有属主要发生于晚白垩纪和早第三纪,地质历史上大都占有广阔的分布区;新特有属多发生在新第三纪以后。其源头主要是北极第三纪、古热带第三纪(冈瓦纳第三纪)和古地中海第三纪的奇妙结合,不少类群是就地起源的;特有性是在第三纪中晚期以后北半球气候变迁,迁移途径(如北大西洋陆桥和白令陆桥)中断后形成的,这一时期是我国特有属形成发展的起始标志。     

高等植物花器官的特异性基因

生殖过程是高等植物生活史中最重要的阶段,它不能仅被看作是一个精子与卵细胞结合的简单过程。实际上它包括雌雄配子体的发育、雄配子体与雌配子体的识别及相互作用、精子与卵细胞的识别及相互作用等一系列复杂的生理生化变化。对于被子植物来说,还存在着双受精这样一个更为复杂的过程。因此,作为这一生理过程的主要执行器官,花器官的生长发育就格外受到生物学家们的重视。早期对于花器官的研究主要集中     

莲科系统位置评述

莲科含1属1种2亚种,以具有最古老的有活力的种子而著称。形态学研究显示,莲不仅具有双子叶植物特征,而且又具有单子叶植物的某些性状。因此,对研究被子植物(有花植物)的起源与演化以及单子叶植物的起源具有重要价值。被子植物(有花植物)的起源与辐射一直是植物学家关注的热点,有关莲科的系统位置存在争议。该文对该科系统位置的研究历史与现状进行评述。     

果实起源与多样化的进化发育机制

果实的起源与多样化是植物对陆地生态系统长期适应的结果,与植物的种群繁衍和通过种子传播以适应更广阔的生存空间密切相关.这一进化现象与过程造就了被子植物的起源与极大繁盛.揭示果实的起源与多样化以及其适应性进化机制是进化生物学研究的核心科学问题之一.本文综述了近年来在植物果实形态(大小和形状)、果实附属结构的形态创新、果实类型等进化发育研究方面的主要进展,并对该领域的未来研究方向和重点等进行了展望.     

被子植物的起源-以喜花虻类化石为据

喜花昆虫在被子植物的起源和早期演化上起着决定性的作用。虻类化石中的许多类群都有访花习性,它们为研究被子植物的起源提供了独特材料。虽然最老的被子植物化石还没有发现,但是喜花虻类的爆发式出现,表示了被子植物出现的时间和地点。本文主要以欧亚大陆东部,特别是中国辽西的侏罗杨虻类化石为材料,在功能形态分析和与现代类群作对比的基础上,证证实了虻类是显花植物最原始的传粉类群之一。中国东北、哈萨克斯坦和西伯利来晚     

真花说与假花说有关教学问题的商榷

有关被子植物花的起源主要有两种假说,即真花说和假花说,自1978年以来,高等学校植物学教材中用4个线图来表达该图解,但对大学生的理解存在一定困难;本文增加4个线图,并进一步阐明“真花”与“假花”的原理、概念。