鳞毛蕨科植物的系统发育: 叶绿体rbcL序列的证据

运用MEGA2和MrBayes 3.0b4软件包对105种鳞毛蕨类及近缘植物(其中新测定36种)的叶绿体DNA rbcL基因序列进行系统发育分析, 探讨了其主要分类群(属级水平)的系统演化关系。用最大简约法、邻接法和贝叶斯分析方法构建的系统树基本一致, 结果显示: (1)秦仁昌系统所定义的鳞毛蕨科Dryopteridaceae, 除了拟贯众属Cyclopeltis外, 均包含在两个单系群之中, 支持鳞毛蕨族Dryopterideae和耳蕨族Polysticheae的成立; 但是鳞毛蕨族还包含秦仁昌系统所定义的球盖蕨科Peranemaceae和三叉蕨科Tectariaceae肋毛蕨属Ctenitis的部分种类; 耳蕨族还包含产于美洲的Phanerophlebia属和Polystichopsis属; 确认石盖蕨属Lithostegia属鳞毛蕨族的成员, 且与复叶耳蕨属Arachniodes具有较近的亲缘关系。(2)拟贯众属与所分析的其他任何鳞毛蕨类植物的关系都比较疏远, 单独为一支。(3)秦仁昌系统所定义的球盖蕨科与肉刺蕨属Nothoperanema聚成一个分支, 属于鳞毛蕨族的成员。(4)鳞毛蕨属Dryopteris为多系类群, 耳蕨属Polystichum和贯众属Cyrtomium均为并系类群。(5)黔蕨属Phanerophlebiopsis、毛枝蕨属Leptorumohra和石盖蕨属与复叶耳蕨属构成一支; 柳叶蕨属Cyrtogonellum与Polystichum属和Cyrtomium属的部分种类聚成一支; 肉刺蕨属与球盖蕨科及鳞毛蕨属的部分种类聚成一支。对鳞毛蕨科的系统关系、球盖蕨科与鳞毛蕨科的系统关系、肋毛蕨属与鳞毛蕨科的系统关系以及中国或亚洲特有属(拟贯众属、肉刺蕨属、黔蕨属、毛枝蕨属、石盖蕨属和柳叶蕨属)的系统位置进行了讨论。     

蹄盖蕨科的系统发育: 叶绿体DNA trnL-F区序列证据

蹄盖蕨科Athyriaceae是蕨类植物中一个复杂的大科,由于属间关系不甚清楚,该科分类系统还有一些问题,比如新蹄盖蕨、拟鳞毛蕨属、假冷蕨属、肠蕨属、短肠蕨属和菜蕨属的系统位置常有争议。根据蹄盖蕨科34种植物和3种外类群植物的叶绿体DNA trnL-F区序列建立了系统发育树,结果显示:1.trnL_F区序列分析的结果与rbcL基因序列分析的结果几乎一致。2.新蹄盖蕨属Neoathyrium Ching&Z.R.Wang不应成立,该属应与角蕨属Cornopteris Nakai合并。3.假冷蕨属Pseudo     

叉蕨科30种植物叶表皮形态特征研究

利用光镜对叉蕨科7属30种植物叶表皮形态特征进行详细观察研究。结果显示:(1)叉蕨科30种植物的叶上表皮和下表皮细胞形状均为不规则型,垂周壁式样为深波状或浅波状,具单晶或针晶;上表皮细胞的长宽比为1.62～4.0,下表皮细胞的长宽比为1.63～3.06。(2)在30种植物中共观察到7种气孔器类型,分别为:极细胞型、腋下细胞型、聚合极细胞型、聚腋下细胞型、不等细胞型、无规则四细胞型和不规则型,每种植物分别具有4～7种气孔器类型,均为下生型气孔;气孔长宽比为1.22～1.91,气孔密度为8～76个/mm~2,气孔指数为3.9%～25.7%。(3)基于气孔器类型组成进行聚类分析,可将30种植物分成3个类群。(4)对叶表皮形态特征分析认为,轴脉蕨属应介于叉蕨属和肋毛蕨属之间,且与叉蕨属关系更近;叉蕨属的范畴还有待进一步研究;支持将肋毛蕨属从叉蕨科中分离出来置于鳞毛蕨科,但不支持黄腺羽蕨属归入鳞毛蕨科。     

序列的证据

线蕨属Colysis植物主要分布于亚洲热带和亚热带地区, 少数种类分布至非洲、澳大利亚(昆士兰)及新几内亚地区。自1849年成立以来, 线蕨属的分类范畴和系统位置一直有待确定。本文利用叶绿体基因组的rbcL、rps4基因和rps4-trnS基因间隔区序列, 运用最大简约法和贝叶斯方法分析了线蕨属及其近缘类群的系统演化关系。研究结果显示: (1)线蕨属和薄唇蕨属Leptochilus (含似薄唇蕨属Paraleptochilus)组成一个支持率很高的单系分支(C-L Clade), 但是薄唇蕨属的成员位于线蕨属的不同支系内, 支持线蕨属和薄唇蕨属合并为一个属; (2)瘤蕨属Phymatosorus单独形成一个单系分支; (3)星蕨属Microsorum是一个多系类群, 除Microsorium linguiforme、M. varians和M. pustulatum与马来群岛的Lecanopteris聚在一起外, 其他的星蕨属成员均位于不同的支系上。本文的系统发育分析结果为线蕨属和薄唇蕨属的分类处理提供了分子系统学的证据。     

线蕨属（水龙骨科）的系统发育研究：来自叶绿体rbcL和rps4-trnS序列的证据

线蕨属Colysis 植物主要分布于亚洲热带和亚热带地区,少数种类分布至非洲、澳大利亚(昆士兰)及新几内亚地区.自1849年成立以来,线蕨属的分类范畴和系统位置一直有待确定.本文利用叶绿体基因组的rbcL、rps4基因和rps4-trnS基凶间隔区序列,运用最大简约法和贝叶斯方法分析了线蕨属及其近缘类群的系统演化关系.研究结果显示:(1)线蕨属和薄唇蕨属Leptochilus(含似薄唇蕨属Paraleptochilus)组成一个支持率很高的单系分支(C-L Clade),但是薄唇蕨属的成员位于线蕨属的不同支系内,支持线蕨属和薄唇蕨属合并为一个属;(2)瘤蕨属Phymatosorus单独形成一个单系分支;(3)星蕨属Microsorum是一个多系类群,除Microsorium linguiforme、M.varians和M.pustulatum与马来群岛的Lecanopteris聚在一起外,其他的星蕨属成员均位于不同的支系上.本文的系统发育分析结果为线蕨属和薄唇蕨属的分类处理提供了分子系统学的证据.     

叉蕨科30种植物叶表皮形态特征研究

利用光镜对叉蕨科7属30种植物叶表皮形态特征进行详细观察研究。结果显示：（1）叉蕨科30种植物的叶上表皮和下表皮细胞形状均为不规则型,垂周壁式样为深波状或浅波状,具单晶或针晶;上表皮细胞的长宽比为1.62~4.0,下表皮细胞的长宽比为1.63~3.06。（2）在30种植物中共观察到7种气孔器类型,分别为：极细胞型、腋下细胞型、聚合极细胞型、聚腋下细胞型、不等细胞型、无规则四细胞型和不规则型,每种植物分别具有4~7种气孔器类型,均为下生型气孔;气孔长宽比为1.22~1.91,气孔密度为8~76个/mm²,气孔指数为3.9%~25.7%。（3）基于气孔器类型组成进行聚类分析,可将30种植物分成3个类群。（4）对叶表皮形态特征分析认为,轴脉蕨属应介于叉蕨属和肋毛蕨属之间,且与叉蕨属关系更近;叉蕨属的范畴还有待进一步研究;支持将肋毛蕨属从叉蕨科中分离出来置于鳞毛蕨科,但不支持黄腺羽蕨属归入鳞毛蕨科。     

碎米蕨属的系统学研究——基于4种叶绿体DNA序列片段

碎米蕨属(Cheilosoria Trevis.)隶属碎米蕨类, 由于形态上的趋同进化, 使得该类群的系统分类一直存在争议。该研究对该碎米蕨属植物的4种叶绿体DNA序列片段(rbcL/matK/rps4/rps4-trnS)进行PCR扩增和序列分析, 再结合其它相关类群, 用贝叶斯法和最大似然法构建系统树并探讨其系统发育关系。结果表明, 碎米蕨属不是一个单系类群, 旧世界分布的碎米蕨属植物(薄叶碎米蕨除外)均聚在亚洲Cheilanthes群内, 与粉背蕨属(Aleuritopteris Fée)等类群形成不同亚支。该属孢子形态具有明显异质性。薄叶碎米蕨(Cheilosoria tenuifolia (Burm. f.) Trevis.)与亚洲其它碎米蕨属植物的系统位置相距甚远, 且与隐囊蕨(Notholaena hirsuta (Poir.) Desv.)聚为完全支持的分支, 两者可能均为大洋洲起源, 并属于另一类群。美洲和旧世界分布的碎米蕨属植物关系较远, 二者可能代表了不同的演化路线。     

用叶绿体rbcL和rps4-trnS区序列确定亚洲特有单型属——篦齿蕨属的系统位置

篦齿蕨属Metapolypodium Ching是亚洲大陆特有植物, 仅含篦齿蕨Metapolypodium manmeiense (Christ) Ching 1种, 分布于中国西南及其邻近地区, 其系统位置一直是一个有待解决的问题。本文用叶绿体rbcL和rps4-trnS区序列探讨篦齿蕨属的系统位置。我们对篦齿蕨及其近缘类群的叶绿体rbcL和rps4-trnS区进行PCR扩增和序列测定。用最大简约法、邻接法和贝叶斯推断法对自测序列结合由GenBank下载的rbcL和rps4-trnS区序列进行独立和联合的系统发育分析, 所构建的系统发生树的拓扑结构基本一致。结果显示: 篦齿蕨属与多足蕨属Polypodium L. emend. Ching的关系较疏远, 而与水龙骨属Polypodiodes Ching和拟水龙骨属Polypodiastrum Ching的成员聚成一个支系, 与栗柄水龙骨Polypodiodes microrhizoma (C. B. Clarke ex Baker) Ching的关系最近。根据本文的研究结果, 我们赞成秦仁昌1978年的分类系统, 即分别承认多足蕨属、篦齿蕨属、水龙骨属、拟水龙骨属和棱脉蕨属Schellolepis J. Sm.为独立的类群。根据分子系统学证据, 宜将栗柄水龙骨转移到篦齿蕨属中。     

四种栎属青冈亚属植物叶绿体基因组特征及系统发育研究

栎属青冈亚属植物的系统发育地位长期存在着争议，部分种的种间关系不明确。为揭示宁冈青冈(Quercus ningangensis)、曼青冈(Q.oxyodon)、毛曼青冈(Q.gambleana)、竹叶青冈(Q.neglecta)的叶绿体基因组特征及系统发育关系，该研究选择以上4种栎属青冈亚属植物的成熟叶片进行二代测序，对其叶绿体基因组结构和特征进行分析，并结合相关类群进行系统发育研究。结果表明：(1)宁冈青冈、曼青冈、毛曼青冈、竹叶青冈的叶绿体基因组序列长度分别为160 906、160 883、160 832、160 784 bp,均编码133个基因，包括88个蛋白质编码基因、37个tRNA基因、8个rRNA基因。(2)4种栎属青冈亚属植物偏好以A/T结尾的密码子，质体基因组变异区域主要存在于非编码序列。(3)通过IR边界分析得出，4种栎属青冈亚属植物存在ycf1假基因且在IRb/SSC区域发生扩张。(4)系统发育分析显示，在壳斗科中，水青冈属(Fagus)和轮叶三棱栎属(Trigonobalanus)较早分化出来，栎亚属(subg.Quercus)未形成一个单系群，叶绿体基因组建树结...     

中国蕨类植物孢子形态的研究ⅩⅢ.叉蕨科

利用扫描电镜对中国产叉蕨科7属34种植物孢子的形态进行了观察。叉蕨科植物孢子为左右对称,极面观为椭圆形,赤道面观为半圆形、超半圆形或豆形;极轴长为18～38μm,赤道轴长为23～57μm;单裂缝,裂缝长度为孢子全长的1/2～2/3;孢子具脊状、翅状、刺状和耳状4种纹饰,孢子表面有时具细刺、颗粒或孔。通过孢粉学分析,叉蕨科依据孢子形态特征和依据孢子体形态特征的分类结果并不一致,孢粉纹饰类型呈现一定程度的属间交叉;支持将叉蕨科和鳞毛蕨科进行重新划分的MAARTEN J.M的新分类系统。     

连香树科及其近缘植物matK序列分析和系统学意义

测定和分析了连香树科(Cercidiphyllaeeae)、交让木科(Daplmiphyllaceac)、金缕梅科(Hamamelidaceae)代表植物的叶绿体marK序列(5′端31bps除外),以木兰属作为外类群,应用邻接法构建分子系统树,结果表明：连香树科与水青树科的亲缘关系较远。连香树科、交让木科和金缕梅科形成了一个自展数据支持率(bootstrap)为100％的单系类群,其中金缕梅科枫香属(Liquidambar)、红花荷属(Rhodoleia)和金缕梅属(Hamamelis)虽构成了一个单系类群,但自展数据支持率仅为68％;连香树科与交让木科构成的单系分支自展数据支持率仅为53％。由于连香树科、交让木科、金缕梅科之间的进化距离相当短,表明这3个科之间亲缘关系密切,内部分支的自展数据支持率不高,表明它们之间准确的亲缘关系有待进一步研究。本研究结果与rbcL、aptB、18S rDNA序列分析结果相似,但自展数据支持率更高,表明marK序列分析可应用于较高等级分类群系统发育关系的研究。     

叉蕨科4属5种植物配子体的发育模式及其系统学意义

利用光学显微镜详细观察了叉蕨科(Aspidiaceae)4属5种植物, 即肋毛蕨属(Ctenitis (C. Chr.)C. Chr.)的亮鳞肋毛蕨 (C. subglandulosa (Hance)Ching)和海南肋毛蕨(C. decurrenti-pinnata (Ching)Ching)、轴脉蕨属(Ctenitopsis Ching ex Tard.-Blot et C. Chr.)的轴脉蕨(C. sagenioides (Mett.)Ching)、黄腺羽蕨属(Pleocnemia Presl )的黄腺羽蕨(P. winitti Holtt.)以及叉蕨属(Tectaria Cav.)的剑叶叉蕨(T. leptophylla (C. H. Wright)Ching)的配子体发育过程, 记录了配子体各发育阶段的模式特征, 认为这5种植物的孢子、丝状体、片状体、生长点、翼片、细胞、毛状体和假根等具有稳定的系统学意义。检索结果与该科的经典分类结果基本相似, 并在此基础上编写了各分类群的检索表。本研究为叉蕨科系统学研究积累了详实的配子体形态学资料。     

云南铁角蕨与泸山铁角蕨的关系:来自叶绿体rbcL、trnL-F和rps4-trnS序列的证据

云南铁角蕨Asplenium yunnanense与泸山铁角蕨Asplenium lushanense的分类是一个悬而未决的问题。本文对云南铁角蕨与泸山铁角蕨及近缘类群的叶绿体rbcL基因和trnL-F、rps4-trnS基因间隔区序列进行PCR扩增和序列分析;并与已经发表的铁角蕨属植物的相应序列进行比较,发现云南铁角蕨与泸山铁角蕨的rbcL基因和trnL-F、rps4-trnS基因间隔区序列之间均未表现出差异,因此叶绿体DNA序列的证据不能将云南铁角蕨与泸山铁角蕨分开,从而从分予系统学方而证明云南铁角蕨与泸山铁角蕨是一对亲缘关系非常近的物种。     

绣球属(Hydrangea L.)植物分子系统学及系统发育分析

该研究基于对绣球属(Hydrangea L.)的大尺度取样,选取国内外61种绣球属和近缘属植物,分别基于核基因片段(ITS)和叶绿体基因片段(rbcL,trnL-F,atpB)重建了绣球属及其近缘种属的系统发育关系。结果表明:(1)核基因与叶绿体基因树之间在树形上没有明显的冲突,进而基于核基因和叶绿体基因联合数据重建了绣球属及其近缘种属的系统发育关系。(2)基于联合数据构建的系统树确认了2个大分支,并得到了果实顶端截平与否这一形态学证据的强力支持;每个大分枝又分为4个类群,共确定了8个类群。部分类群也得到了广义宏观形态性状的支持,如第1类群得到了叶形、花粉以及种子形态的支持。因此,该系统发育关系的重建对于全面理解绣球属及其近缘种属的演化关系具有重要的启发。     

基于叶绿体基因组数据的芸香科属间系统发育初步分析

为探究花椒属种水平系统进化关系以及为新品种培育研究奠定理论基础，该研究以芸香科物种的叶片为材料，采用改良CTAB法提取叶绿体DNA,利用BGISEQ-500平台进行叶绿体基因组测序，并对叶绿体基因组进行组装、注释，联合NCBI数据库数据，共获得芸香科19属49个物种的全叶绿体基因组序列。构建了芸香科属间系统进化关系。结果表明，(1)基于叶绿体基因组序列矩阵(总长196 641 bp),ML和BI 2种方法得到的系统发育树的拓扑结够基本一致，系统发育树各分支具有较强的支持率，叶绿体基因组数据可以解决芸香科属间的系统发育关系。(2)芸香科为单系类群，并进一步形成两大分支，其中柑橘亚科为单系，与芸香亚科内的芸香属聚为分支I,分支Ⅱ由芸香亚科和飞龙掌血亚科组成，两亚科均不是单系，其中飞龙掌血亚科的香肉果属，茵芋属与芸香亚科的白鲜属，臭常山属是最早分化出来的类群，其次是蜜茱萸属和山油柑属；黄檗属和吴茱萸属与花椒属类群形成姊妹群，飞龙掌血属的物种飞龙掌血嵌套于花椒属分支中，支持飞龙掌血物种并入花椒属的处理。     

基于5个基因片段的野胡麻属系统位置研究

对单种属野胡麻属(原隶属于广义玄参科)及其可能近缘类群广泛取样,选择合适外类群,通过对4个叶绿体基因联合数据(trnL-F、rps16、rbcL、rps2)、核基因ITS片段、叶绿体基因与核基因ITS片段联合数据,进行最大简约法和贝叶斯法分析,探讨野胡麻属在科级系统位置及其与近缘类群系统发育关系。结果表明,所有系统树都支持野胡麻属先和肉果草属构成姐妹群关系,叶绿体基因联合系统树支持率分别为97%[Bootstrap(BS)]和100%[Posterior probability(PP)];ITS系统树支持率分别为99%(BS)和100%(PP);叶绿体基因和ITS联合系统树支持率均为100%(BS和PP)。野胡麻属、肉果草属与通泉草属一起构成一单系群,叶绿体基因联合系统树、ITS系统树、叶绿体基因和ITS联合系统树的支持率均为100%(BS和PP)。形态学证据也支持野胡麻属、肉果草属和通泉草属这3个属的近缘关系。本研究结果支持单种属野胡麻属隶属于透骨草科的通泉草亚科,与肉果草属亲缘关系最近,这两个属进而与通泉草属近缘,可能隶属于通泉草属内,与岩白翠亲缘关系较近,也可能与通泉草属互为姐妹群关系。     

中国云南鳞毛蕨属(鳞毛蕨科)13种植物的染色体数目

报道了中国云南产鳞毛蕨科Dryopteridaceae鳞毛蕨属Dryopteris Adanson 13种植物的染色体数目。其中4个种：多雄拉鳞毛蕨D．alpestris（2n=82）、哈巴鳞毛蕨D．habaensis（2n=82）、脉纹鳞毛蕨D．lachoongensis（2n=82）和永自鳞毛蕨D．yungtzeensis（2n=82）的染色体数目为首次报道;无融合三倍体的川西鳞毛蕨Dryopteris rosthornii、无融合四倍体的大羽鳞毛蕨D．wallichiana以及无融合二倍体的栗柄鳞毛蕨D．yoroii为3个新发现的细胞类型。细胞学研究结果支持高山鳞毛蕨组sect．CaespitosaeS．G Lu应该为鳞毛蕨属内一个独立的组;中国喜马拉雅地区的鳞毛蕨属植物中存在着大量的无融合二倍体细胞类型。对蕨类植物中同一植株产生不同倍性孢子的现象进行了讨论。     

叉蕨科4属5种植物配子体的发育模式及其系统学意义

利用光学显微镜详细观察了叉蕨科（Aspidiaceae）4属5种植物,即肋毛蕨属（Ctenitis（C．Chr．）C．Chr．）的亮鳞肋毛蕨（C．subglandulosa（Hance）Ching）和海南肋毛蕨（C．decurrenti-pmnata（Ching）Ching）、轴脉蕨属（Ctenitopsis Ching ex Tard-Blot et C．Chr．）的轴脉蕨（C．sagenioides（Mett．）Ching）、黄腺羽蕨属（Pleocnemia Presl）的黄腺羽蕨（P．winitti Holtt．）以及叉蕨属（Tectaria Cav．）的剑叶叉蕨（T.leptophylla（C．H．Wright）Ching）的配子体发育过程,记录了配子体各发育阶段的模式特征,认为这5种植物的孢子、丝状体、片状体、生长点、翼片、细胞、毛状体和假根等具有稳定的系统学意义。检索结果与该科的经典分类结果基本相似,并在此基础上编写了各分类群的检索表。本研究为叉蕨科系统学研究积累了详实的配子体形态学资料。     

肿足蕨属植物叶表皮微形态及其系统学意义

利用光学显微镜对9种肿足蕨属植物即肿足蕨、光轴肿足蕨、修株肿足蕨、鳞毛肿足蕨、稻城肿足蕨、球腺肿足蕨、山东肿足蕨、福氏肿足蕨、腺毛肿足蕨和2种近缘种林下凸轴蕨及大膜盖蕨叶表皮微形态进行观察。结果表明:9种肿足蕨属植物的叶表皮细胞均为不规则型,垂周壁为深波状;叶上下表皮均有毛;气孔器类型有6种,为极细胞型、腋下细胞型、不等细胞型、不规则四细胞型、不规则细胞型和横列型。不同种间叶表皮微形态特征表现出一定差异,对种的划分有一定的分类学意义。讨论了肿足蕨属植物与蹄盖蕨科、鳞毛蕨科、金星蕨科、林下凸轴蕨及大膜盖蕨的亲缘关系,为肿足蕨属植物的系统学研究提供新的资料。     

广东产轴鳞蕨属(叉蕨科) 植物

基于馆藏标本的研究, 确认广东产3 种轴鳞蕨属植物: 异鳞轴鳞蕨Dryopsis heterolaena、泡鳞轴鳞蕨D. mariformis 和阔鳞轴鳞蕨D. maximowicziana , 其中泡鳞轴鳞蕨和阔鳞轴鳞蕨为广东新记录的蕨类。澄清广东不产顶果轴鳞蕨D. apiciflora , 最近出版的《广东植物志》第七卷记载的顶囊肋毛蕨Ctenitis apiciflora ( 即顶果轴鳞蕨D. apiciflora) , 系异鳞轴鳞蕨的错误鉴定。文中列有分种检索表、种的文献引证、标本引证、生境与分布资料。