中国水韭属两个四倍体新种

水韭属(Isoëtes)是起源最为古老的水生维管植物,全属物种均被列为国家一级重点保护植物。通过对全国水韭属植物的调查和研究发现,不同产地的四倍体植株在形态上存在显著差异。基于形态学、孢粉学和细胞学证据,将分布于中国湖南省长沙地区和怀化地区的四倍体居群分别命名为隆平水韭(Isoëtes longpingii)和湘妃水韭(I. xiangfei),并详细描述了其形态特征。隆平水韭形态上与中华水韭(I. sinensis)相似,不同之处在于其大孢子具小的瘤状或冠状纹饰,叶细长而柔弱,长达60 cm; 该种也与六倍体东方水韭(I. orientalis)相似,不同之处在于其染色体44条,大孢子具瘤状或冠状纹饰。湘妃水韭的大孢子纹饰虽与二倍体云贵水韭(I. yunguiensis)相似,但在小孢子纹饰、孢子囊形状和染色体数目方面却不同。隆平水韭仅少数植株生长于湖南省宁乡市一处池塘,完全沉水生长,而湘妃水韭则分布于怀化市通道县和会同县的湿地。由于这两个新种的分布区狭窄,野生居群数量和个体数较少,栖息地环境受到人为干扰,因此根据IUCN红色名录评估标准,将隆平水韭评为极危(CR)等级,湘妃水韭评为易危(VU)等级。所编制的中国已知水韭属物种的分种检索表,为本属物种的鉴定和保护工作提供了重要参考。     

基于孢子形态和分子证据探讨鳞盖蕨属(碗蕨科)系统分类

孢粉学是解决植物分类中疑难类群物种微形态分化的重要方法, 随着分子系统学的发展, 结合这两门学科的优势可以更加有效地解决疑难类群的分类学问题。鳞盖蕨属(Microlepia)是一个分类困难的疑难类群, 采用孢粉学与分子系统学一一对应的方法, 以及居群取样方式, 选取280份样本, 联合4个叶绿体片段(rbcL、trnL-F、psbA-trnH和rps4), 采用最大似然法和贝叶斯法构建该属的系统发生关系, 在此基础上对凭证标本中100份材料的孢子进行观察和分析。综合分子系统学和孢粉学的研究结果, 得出结论: (1) 在形态学研究中广泛被接受的15个物种得到了单系支持, 并厘清了分类困难的复合群; (2) 发现边缘鳞盖蕨(M. marginata)可能存在隐性种; (3) 建议恢复过去归并处理为异名的瑶山鳞盖蕨(M. yaoshanica)、罗浮鳞盖蕨(M. lofoushanensis)、四川鳞盖蕨(M. szechuanica)以及滇西鳞盖蕨(M. subspeluncae); (4) 提出鳞盖蕨属可能存在杂交现象; (5) 提出鳞盖蕨属完整的属下分类建议。     

中国双盖蕨属一新记录种——Diplazium×kidoi Sa.Kurata

首次报道了中国双盖蕨属一新记录种,中日双盖蕨（Diplazium × kidoi Sa. Kurata）,该种是耳羽短肠蕨（D. wichurae（Mett.）Diels）和薄叶双盖蕨（D. pinfaense Ching）的杂交种。本研究详细描述了中日双盖蕨的形态特征,并比较了其与两个亲本的差别。D × kidoi的发现对研究异域杂交物种形成和认识蕨类植物物种形成中广泛存在的杂交现象具有一定的意义。     

蕨类植物的鳞片特征及演化I: 凤尾蕨科

鳞片是蕨类植物体表常见附属物, 是蕨类植物非常显著的分类学特征。凤尾蕨科(Pteridaceae)在蕨类植物系统发育中的位置关系多次发生了变化, 不同学者对该科中包含的类群也有着不同的观点。通过对该科76种植物的鳞片进行取材, 利用解剖镜观察拍照, 对各属鳞片特征进行描述。结果显示, 鳞片特征在不同的属和亚科之间具有明显的形态差异。用GenBank数据库中的rbcL基因序列对所研究物种进行系统发育重建, 并对鳞片的边缘特征和筛孔类型进行祖先性状重建, 结果表明, 全缘型鳞片和均质型鳞片是凤尾蕨科鳞片的祖征性状, 非全缘类型和透明筛孔类型的鳞片是在后期演化过程中形成的特征。此外, 透明和不透明类型的筛孔其形成可能与蕨类植物生活环境中的光照强度有关。     

槲蕨配子体形态发育的扫描电镜观察

该研究以水龙骨科(Polypodiaceae)槲蕨(Drynaria roosii Nakaike)为研究对象,在人工培养条件下,采用扫描电镜观察其配子体发育的全过程,以期从三维立体角度揭示槲蕨配子体各发育阶段中的一些精细结构,为进一步补充部分经典形态学理论提供依据。结果显示:(1)槲蕨孢子萌发过程中原叶体母细胞的初生假根存在两条同时生长的现象。(2)槲蕨配子体的假根膨大及分叉现象普遍,且具有2层细胞壁,基部呈圆孔状结构。(3)槲蕨的原叶体腹面及边缘处毛状体非常发达,且乳突状单细胞毛状体和针状单细胞毛状体混生。(4)精子器释放精子时,盖细胞前后呈不同开裂状态。(5)发现精细胞向游动精子转化可能的限制性结构是细胞膜,细胞膜表面附着有碎屑状物质。(6)观察到腹沟细胞的解体过程是从近颈卵器开口处的细胞膜开始逐渐向四周及其后下方扩展。(7)发现了颈壁细胞在排列顺序和数量上都不稳定的畸形颈卵器、体积正常但无法区分雌雄的性器及体积显著增大呈锥形的泡状败育性器。     

广东省5种蕨类植物新记录

报道了5个广东省蕨类植物新记录物种，隶属于4科5属，包括孟连铁线蕨Adiantum menglianense Y. Y. Qian、新店线蕨Leptochilus×shintenensis (Hayata) X. C. Zhang&Noot.、无毛滨禾蕨Oreogrammitis adspersa (Blume) Parris、尖峰岭膜叶铁角蕨Hymenasplenium pseudobscurum Viane、海南里白Diplopterygium simulans (Ching) Ching ex X. C. Zhang。凭证标本均保存于深圳市兰科植物保护研究中心标本馆(NOCC)。     

中国石松类和蕨类植物多样性研究进展

石松类和蕨类植物是维管植物的第二大类群, 其起源可追溯到4亿年前。在被子植物出现之前, 石松类和蕨类植物在古地球生态系统中占主导地位, 其重要性一直延续到现在。自20世纪40年代开始, 中国石松类和蕨类植物研究就令世界瞩目, 尤其是2017年第19届国际植物学大会在中国深圳召开后的5年时间里, 中国石松类和蕨类植物研究更是面向世界、走向国际, 研究更为广泛的科学问题, 在物种多样性、保护、系统演化和生态适应性等方面取得了一系列重要研究进展。2017-2022年, 多个中国研究团队利用多组学数据构建了世界石松类和蕨类植物科级水平的生命之树并提出了关键性状孢子囊环带演化的新模式; 解决了石松类和蕨类植物中目级、科级、属级和种级众多关键的系统分类学等问题, 发表了106个新分类群; 开展了大量的植物区系调查和研究, 出版了6部中国石松类和蕨类植物多样性专著和1部世界性专著; 对65种国家重点保护的石松类和蕨类植物进行了迁地保护, 同时实现了桫椤科、水蕨属(Ceratopteris)、观音座莲属(Angiopteris)和鹿角蕨(Platycerium wallichii)等重点保护类群的孢子繁殖; 在系统发育框架下, 研究了石松类和蕨类植物的生态修复功能和生态适应性演化。通过对2017-2022年研究成果的总结和思考, 本文对未来石松类和蕨类植物的发展提出以下建议: (1)提高中国寡型科属以及世界性大科大属的关注力度; (2)加强西藏、四川等薄弱地区石松类和蕨类植物的调查研究, 并结合新技术, 如DNA条形码等以提高区系调查中物种鉴别的效率和准确性; (3)运用多学科交叉的研究方法厘清各科、属、种间系统关系的同时, 还应加强系统和生态适应性演化之间的协同研究; (4)关注石松类和蕨类植物系统位置作为陆生维管植物演化起点的共性科学问题; (5)加强石松类和蕨类植物系统分类学与生态学、植物化学、保护生物学等学科间交叉合作研究。     

中国双盖蕨属一新记录种——Diplazium × kidoi Sa. Kurata

首次报道了中国双盖蕨属一新记录种,中日双盖蕨（Diplazium×kidoi Sa.Kurata）,该种是耳羽短肠蕨（D.wichurae（Mett.）Diels）和薄叶双盖蕨（D.pinfaense Ching）的杂交种。本研究详细描述了中日双盖蕨的形态特征,并比较了其与两个亲本的差别。D.×kidoi的发现对研究异域杂交物种形成和认识蕨类植物物种形成中广泛存在的杂交现象具有一定的意义。     

湖南省石松类和蕨类植物分布新记录

在2004年出版的《湖南植物志》中收录有标本考证的湖南省石松类和蕨类植物683种41变种10变型[1],截至2014年底,又陆续发表了70余个新记录[2-9]。2013年出版的《Flora of China》结合现代分子系统学和最新的研究成果,对大量植物物种进行归并和科属的重新划分,作为湖南省优势科属资源的一些种类数量也相应减少,如水龙骨科( Polypodiaceae)的鳞果星蕨属( Lepidomicrosorium Ching et K. H. Shing )和盾蕨属( Neolepisorus Ching ),鳞毛蕨科( Dryopteridaceae)的复叶耳蕨属( Arachniodes Blume)以及以武陵山区为中心分布的黔蕨属( Phanerophlebiopsis Ching)(归并到复叶耳蕨属Arachniodes Blume)等,书中仅记录湖南省分布的石松类和蕨类植物约434种(含变种、亚种和杂种)[10],数量相对较少,而湖南省分布的一些较珍稀的蕨类植物未有罗列,如川黔肠蕨也Diplaziopsis cavaleriana ( Christ) C. Chr.页、中华双扇蕨( Dipteris chinensis Christ )、全缘燕尾蕨也Cheiropleuria integrifolia ( D. C. Eaton ex Hook.) M. Kato页、睫毛蕨也Pleurosoriopsis makinoi ( Maxim. ex Makino) Fomin页[1]和心叶薄唇蕨也Leptochilus cantoniensis ( Baker) Ching页等[11]。作者根据近十年的相关文献[1-9,12],对湖南省分布的石松类和蕨类植物进行了梳理,统计出631种27变种2亚种和2杂种。自2013年开始,作者对湖南省东南部的莽山、西部的小溪以及西北部的八大公山等多个国家级自然保护区进行了野外考察,发现了湖南省石松类和蕨类植物新记录6种,分属于5科6属,它们的生境及形态特征见图1。凭证标本保存于上海辰山植物标本馆( CSH )。其中一些种类分布的海拔较低,对于湖南省蕨类植物区系特点、科属结构以及物种多样性演化等研究具有潜在价值。     

基于保护基因组学揭示荷叶铁线蕨的濒危机制

理解物种的濒危机制对生物多样性的科学保护至关重要。荷叶铁线蕨(Adiantum nelumboides)作为国家一级重点保护野生植物, 其遗传多样性状况和濒危机制一直存在较大争议。本文利用简化基因组测序技术(genotyping by sequencing, GBS)对来自6个居群的28个荷叶铁线蕨样本测序, 共获得29.6 Gb的数据, 并筛选得到9,423个高质量单核苷酸变异位点(SNP), 通过遗传多样性和居群遗传结构分析, 并结合不同气候情景下物种潜在分布区差异, 探讨了荷叶铁线蕨的濒危原因和科学保护策略。结果表明: (1)荷叶铁线蕨具有较低的遗传多样性(H_o = 0.138、H_e = 0.232、P_i = 0.373), 同时种群间具有较低的遗传分化(F_st = 0.0202)和基因流(N_m = 1.9613); (2)所有样本均来自2个遗传分组, 基因组大小为 5.01‒5.83 Gb, 且均为四倍体, GC含量约为 39%‒41%; (3)生态位模拟表明, 与现代气候相比, 在未来气候变化下荷叶铁线蕨的潜在分布区面积略有增加, 但高适生区面积减小。其主要适生区向北迁移, 影响其分布的主导因子为昼夜温差月均值和最冷季降水量。正是由于荷叶铁线蕨遗传多样性低, 不同种群间遗传分化较低, 再加上气候条件的变化, 其适生区狭窄, 导致其遗传多样性和种群数量急剧下降。因此, 自身更新能力低以及过度的人为活动干扰可能是导致其濒危的主要原因。建议加强对荷叶铁线蕨的就地保护; 通过生境恢复及自然回归等措施, 增加居群间的基因交流, 防止遗传资源丢失加剧。