植物的世代交替

本世纪初叶,英国泥盆纪老红砂岩瑞尼亚燧石层中原始陆生植物的发现,曾是轰动学术界的重大事件。这一重要发现,不仅描绘出一幅原始陆生植物景观的画卷,更使得上一世纪中叶在加拿大最早发现的裸蕨类植物,得到了验证和补充。一个连接低等植物和高等植物的新的分类群——裸蕨纲便应运而生。此后,裸蕨类     

浅谈陆生植物的起源问题

古植物学界一般认为,(陆生植物)起源于绿藻,即在志留纪末期至泥盆纪初期。由于造山运动,陆地面积不断扩大,原来生活于水中的绿藻中的丝状藻植物,开始向两个方向进化,一方面是进化到配子体占优势的苔蓟植物;另一方面是进化到无性世代的孢子体占优势的最原始的蕨类植物,从而形成了第一个陆生植物群——裸蕨植物群。那么,植物的登陆又经历了哪些发展历程?     

通过现存蕨类植物多样性透视陆生植物的演化

<正>通常认为的蕨类植物(包括石松类和真蕨类)是现存陆生维管植物起源最早的活化石;但近年来随着分子生物学的发展,发现现存蕨类植物大部分是伴随着有花植物的兴起而新分化的类群(Schneider et al, 2004)。2014年, Science报道了瑞典科学家Benjamin Bomfleur等发现的一块亚细胞结构保存完好的1.8亿年前的蕨类植物化石,对该化石的髓部及皮层薄壁细胞处于间期的细胞核大小测量发现,它们     

陆地植物的祖先

在现存的具维管束植物中,究竟是哪一种植物代表了这一类群植物的基础谱系?是哪一种植物在古生代早期栖居在陆地生境?这是植物学家们长期争论而未获解决的问题。一种说法认为,裸蕨类植物笤帚蕨(whisk fern)没有根,在很多方面都酷似某些早期的化石植物。也有人认为,石松拥有经历4亿年历史的化石植物,揭示石松在植物进化史上具有原始的地位。最近,美国植物学家 Raubeson 和 Jansen 检测了具维管束植物全部主要的现存谱系的代表植物叶绿体基因组的结构单位,并作了比较,所获得的证据支持这一观点,即:石松是具维管束的陆地植物第一次发生进化分歧时留传绵衍的唯一的现代后裔。     

中国金毛裸蕨属植物孢子形态的研究

利用扫描电子显微镜对中国产5种金毛裸蕨属（QymnopterisBernb．）植物的孢子进行了观察,对每个种的孢子形态进行描述,并探讨与其它蕨类植物的关系,为本属植物的系统分类和孢粉学研究提供资料。     

我国裸蕨植物概述

裸蕨植物是一类没有根茎叶分化,茎轴二歧分枝,具有原生中柱的最为古老、原始的维管植物或高等植物。由于化石裸蕨植物所处地层的古老性及其形态结构上的原始性,曾普遍认为,无论是古代生活的还是现代繁茂的维管植物或高等植物都是起源于裸蕨植物。因此,     

全基因组复制事件的绝对定年揭示莲座蕨属植物的迟滞演化

全基因组复制在维管植物的物种形成过程中普遍存在, 被认为是物种适应极端环境的重要机制之一。确定全基因组复制事件的发生时间对理解生物的适应性演化具有重要意义。然而, 在维管植物, 特别是蕨类植物中, 全基因组复制事件的发生时间及其演化意义仍知之甚少。本研究以蕨类植物重要基部类群——福建莲座蕨(Angiopteris fokiensis)为例, 基于不同采样点(广东、广西、上海)的3个转录组学数据, 利用同义替换率(Ks)和绝对定年的方法分析全基因组复制事件的发生时间和物种单位时间内的分子演化速率, 并对事件发生后保留下的基因进行基因功能注释和富集分析。结果表明, 福建莲座蕨在159‒165 Mya发生了一次全基因组复制事件, 该复制事件优先保留的基因主要与营养代谢、信号传导、适应调节和组织结构生长相关。另外, 福建莲座蕨的分子演化速率为1.66 × 10^‒9 (同义替换/位点/年), 是除裸子植物外, 陆生植物中已知演化速率最缓慢的类群。综合以上研究结果, 我们推测福建莲座蕨全基因组复制的发生可能与裸子植物繁盛、核心被子植物集中兴起或托阿尔阶灭绝事件有关。而复制后显著保留基因可能促进了莲座蕨属(Angiopteris)植物的遗传和形态创新, 从而帮助其快速适应环境的剧烈变化。进一步对该类群植物演化速率缓慢的原因进行讨论, 推测莲座蕨属缓慢的演化速率可能与其本身世代周期长、基因组较大及其生长环境稳定有关。本研究通过分析福建莲座蕨的全基因组复制历史和复制基因的保留模式, 推测全基因组复制事件对促进演化速率较慢的植物适应极端环境变化具有重要意义, 可为理解其他陆生植物的适应性演化提供更多启发。     

国家植物园“蕨代风华”蕨类植物专题展

<正>石松类和蕨类植物起源古老,在4亿年前就成功登陆,对植物界的起源与演化具有决定性的影响。我国的石松类和蕨类植物资源丰富,物种数占世界总数的五分之一,约2 300种,40%为我国特有种。为了更好地促进我国石松类和蕨类植物的保护、研究和开发利用,让国人更加深入了解石松类和蕨类植物无花之美,中国花卉协会蕨类植物分会、中国野生植物保护协会蕨类植物专业委员会、中国植物学会蕨类植物专业委员会主办,国家植物园、国家植物标本资源库联合承办“蕨代风华”蕨类植物专题展。展览通过大量照片、活植物、科研标本、化石标本、艺术标本、科学画和科普讲座等方式为公众揭开石松类和蕨类植物的神秘面纱。展览展示的部分珍稀濒危国家重点保护蕨类植物有荷叶铁线蕨、苏铁蕨、福建观音座莲等。     

四亿年前的一场“钩”结

在2011年7-8月号的《国际植物学期刊》上,中国科学院南京地质古生物研究所副研究员徐洪河等人发表了他们的最新研究成果,他们通过对新疆莱氏蕨化石的研究发现,早在4亿年前,陆生植物就具有了像爬山虎一样飞檐走壁的攀援习性。     

西双版纳石松类和蕨类植物资源及其开发利用

西双版纳位于云南省南部,共有野生石松类和蕨类植物363种,隶属于76属31科。西双版纳石松类和蕨类植物区系以水龙骨科(Polypodiaceae)、蹄盖蕨科(Athyriaceae)、金星蕨科(Thelypteridaceae)、铁角蕨科(Aspleniaceae)、凤尾蕨科(Pteridaceae)、卷柏科(Selaginellaceae)的植物最为丰富,亚洲热带分布成分占绝对优势。这363种蕨类植物中,以陆生种类最多,有246种,占总种数的67.8%,其次是附生和石生。本研究对西双版纳地区的石松类和蕨类植物资源利用状况进行了详细的调查,并对资源的开发和保护提出若干意见。     

“真蕨类”一节的教学

教学目的使学生了解蕨的形态构造和生活史,明确蕨类植物的特征,并进一步了解植物从水生过渡到陆生、从简单到复杂的发展。教学过程 1.复习提问上一节课我们开始学习蕨类植物,你们知道蕨类植物生长在什么地方? 2.引言蕨类植物好温喜湿,它们大都生活在林下、溪谷、沼泽等处,也有生活在水里的。     

石炭纪的大型造煤植物

自从古生代志留纪末期裸蕨登陆,蕨类植物便迅速繁衍。到了石炭纪,地球上大部分地区气候温暖,土壤肥沃,遍布沼泽和低地,良好的环境条件,使蕨类植物的发展进入了全盛时期,出现了许多高大的乔木类型,构成大面积的沼泽森林景观。也就是从石炭纪开始地球上就有了较大规模的造煤运动。广布于我国北方的大煤田多是这一时期形成的。石炭纪是地质史上第一个大的造煤时期。     

水蕨是研究植物遗传学的好材料

过去人们认为蕨类植物的染色体数目多,进行核型分析、基因定位等遗传学研究比较困难。但近年来对水蕨的研究结果表明,水蕨乃至所有蕨类植物是研究植物遗传变异规律、生长发育机理的良好材料,甚至可以作为现代生物学研究的模式植物。1水蕨的生物学特征水蕨属（CeratopterisBrongn．）植物是水生的一年生草本植物。全属6种,中国仅1种——水蕨（Cer－atopterissiliquosa（L．）Copel）。水蕨的孢子体长30cm以上,根状茎直立;叶丛生,营养叶肉质,漂浮或直立,2～3回羽状深裂,裂片线形或被外形;抱子叶的裂片狭线形,叶缘反卷,包被着散…     

国家一级保护植物──玉龙蕨

玉龙蕨（Ｓｏｒｏｌｅｐｉｄｉｕｍ　ｇｌａｃｉａｌｅ）属于鳞毛蕨科，是中国特产的珍稀蕨类植物，仅产于西藏东部波密，云南西北部丽江、中甸，四川西南部木里、稻城海拔４０００米以上的高山上。该种１８８４年在丽江玉龙雪山的雪线附近被首次发现，其种名ｇｌａｃｉａｌｅ的意思就是“冰雪中生的”。因此玉龙蕨是中国产蕨类植物中最耐寒的种类之一。本期封面照片由活跃在云南中旬一带的植物学者方震东先生（《植物杂志》编委之一）摄于海拔５０００米的高山流石滩上。这株孤芳自赏的玉龙蕨，其生境之严酷可想而知。 玉龙蕨株高１０－３…     

中国植物分类学的那些事儿

正中国植物种类丰富,仅研究得比较清楚的高等植物(包括苔藓植物、蕨类植物和种子植物,但是不包括藻类植物、菌物和地衣)就多达35784种,为公认的北半球植物种类最多的国家,世界上也名列前茅,特别是具有丰富的特有类群。《中国植物志》(1959—2004)和英文版《中国植物志》(Flora of     

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。     

贵州凤冈志留纪晚LLANDOVERY世植物黔羽枝研究综述

简要论述贵州凤冈志留纪Llandovery世晚期Pinnatiramosus qianensis Geng(黔羽枝)的研究历史、地层时代、主要特征、早期陆生维管植物起源和演化意义、争议焦点及其今后的研究途径和展望。P.qianensis代表了一类目前仍鲜为人知、由水生藻类植物向陆生环境过渡的植物类群,具有陆生维管植物某些重要特征,在后续演化过程中,可能是一类不成功的灭绝类群。由于P.qianensis的特有外部形态和复杂的内部解剖特征,对其认识引发了很大的争议,焦点集中在是否属于真正的志留纪植物(产出地层是否为志留纪Llandovery世晚期,是否属于这个时期的早期维管植物或植物根系)。作者认为:我国西南地区是探索早期陆生维管植物起源和早期演化的关键地区,通过一系列野外和室内研究,进一步强化对P.qianensis及其共生植物群的研究,并采用多学科交叉的方法,系统揭示P.qianensis的生物学属性、分类系统及其生态环境,在早期植物演化上提出新观点和演化模式,推进早期陆生维管植物起源、演化的研究。     

秦岭地区蕨类植物新记录属——荚囊蕨属

为丰富并完善陕西秦岭山区蕨类植物种类记录,通过对秦岭山区的蕨类植物资料整理和野外调查,发现秦岭山区蕨类植物分布新记录属——荚囊蕨属,其属下种是荚囊蕨。该文描述了荚囊蕨在秦岭山区的形态特征和生境特点。凭证标本保存于湖南人文科技学院植物标本室。     

中国的“活化石”植物

“活化石”植物又称孑遗植物 ,是指那些经历了新生代几次大的冰川活动后幸存下来的植物种类。中国素有“植物王国”之称 ,拥有许多世界上其他地区早已灭绝却只在我国特殊的自然环境中保存下来的珍贵植物。这其中有许多种类被誉之为植物界中的“大熊猫”、“活化石”。它们对于研究古植物学、古气候学、古地理学、地质学以及植物分类和系统演化有着十分重要的意义。中国“活化石”植物约有近百种 ,分属于藻类植物 ,蕨类植物 ,裸子植物和被子植物。下面择要介绍几种。１．原绿藻属于藻类植物。１９７５年 ,美国藻类学家柳文 ,在一种海鞘的泄殖…     

膜蕨科植物rbcL基因的适应性进化和共进化分析

膜蕨科植物是薄囊蕨类中种类最多的科,主要分布在潮湿的热带地区,拥有陆生、附生、半附生和攀生等多种生态型。为进一步了解膜蕨科植物辐射式物种分化的分子适应机制,该研究在时间框架下采用位点模型对膜蕨科植物rbc L基因的进化式样进行分析。结果表明:共鉴定出6个氨基酸正选择位点(125I、227L、231A、258F、304S和351L),其中位点304S位于环六上,对维持Rubisco功能有重要作用。此外,还计算了Rubisco大亚基内部氨基酸位点之间的共进化关系,共检测出39组(35个氨基酸)共进化位点,其中位点在α螺旋上的占46%,在β折叠上的占14%。膜蕨科植物rbc L基因这种复杂的进化式样可能与其起源较早有关。鉴于此,基于UCLD分子钟模型对膜蕨科植物的分化时间进行了估计,结果显示膜蕨科植物首次发生分歧的时间在三叠纪早期,瓶蕨属和膜蕨属的分歧时间分别发生在侏罗纪早期和白垩纪晚期,并且得出陆生生态型是其它生态型进化的基础,推测最近几次最热事件可能对物种分化的形成产生一定的作用。该研究结果对认识膜蕨科植物如何应对被子植物兴起所导致的陆地生态系统改变具重要意义。