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科研進(jìn)展
蕨類植物系統(tǒng)學(xué)研究取得進(jìn)展—鳳尾蕨屬屬下新系統(tǒng) 文章來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 | 發(fā)布時(shí)間:2018-02-02 | 作者:張良 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 鳳尾蕨屬(Pteris)隸屬于鳳尾蕨科鳳尾蕨亞科,由林奈于1753在其著作《植物種志》中正式建立。該屬全球約有200余種,是蕨類植物的大屬之一。鳳尾蕨屬植物分布廣泛,除了南極洲外,其余六大洲均有分布。該屬的部分種具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,如鳳尾蕨(P. cretica)、劍葉鳳尾蕨(P. ensiformis,圖1-L)、蜈蚣草(P. vittata,圖1-B)的栽培種可用作觀賞;井欄邊草(P. multifida)和蜈蚣草等可用于富集重金屬,治理土壤污染。 為了深入認(rèn)識(shí)鳳尾蕨屬所包含的物種,揭示不同種類之間的親緣關(guān)系,分類學(xué)家們?cè)罁?jù)形態(tài)學(xué)的證據(jù),把具有相同葉片分支方式或葉脈類型的種類歸在一起(Hooker and Baker, 1874; Shieh, 1966; Tryon and Tryon, 1982; Ching and Wu, 1983),建立了不同等級(jí)的屬下分類單元,如亞屬、組、系等。僅依據(jù)形態(tài)學(xué)證據(jù)歸納的種間關(guān)系僅能部分地反映出該類群不同種類之間真實(shí)的進(jìn)化關(guān)系,鳳尾蕨屬屬下自然的系統(tǒng)關(guān)系還需利用更為客觀的證據(jù)加以驗(yàn)證?;诜肿訑?shù)據(jù)構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,是確定物種之間親緣關(guān)系最為有力的證據(jù)。研究團(tuán)隊(duì)前期基于葉綠體部分基因片段構(gòu)建的鳳尾蕨亞科及鳳尾蕨屬的分子系統(tǒng)關(guān)系,確定了單系的鳳尾蕨屬在鳳尾蕨亞科中的系統(tǒng)位置,并將鳳尾蕨屬劃分為15個(gè)大支(Zhang et al., 2015; Zhang et al., 2017)。 近期中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所孫航團(tuán)隊(duì)的張良博士與美國(guó)密蘇里植物園的張麗兵研究員合作重建了世界鳳尾蕨屬的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系(圖2)。新的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系基于256個(gè)樣本的8個(gè)葉綠體和1個(gè)核基因片段數(shù)據(jù),包含了鳳尾蕨屬植物約178種。研究結(jié)果進(jìn)一步支持研究團(tuán)隊(duì)之前定義的鳳尾蕨屬15個(gè)大支,并發(fā)現(xiàn)馬來(lái)地區(qū)特有種Pteris moluccana和P. papuana(圖1-P)組成一新的大支。本研究首次開(kāi)展了夏威夷特有屬Schizostege的模式種Schizostege lidgatii(=Pteris lydgatei)的測(cè)序工作,構(gòu)建的系統(tǒng)關(guān)系發(fā)現(xiàn)該種與全緣鳳尾蕨(P. insignis)和 P. vitiensis構(gòu)成單系,為溪邊鳳尾蕨組(P. sect. Execelsae)的成員。基于16個(gè)大支,并結(jié)合形態(tài)、地理分布等信息,研究團(tuán)隊(duì)建立了世界鳳尾蕨屬屬下新的分類系統(tǒng):包括3個(gè)亞屬,即鳳尾蕨亞屬(P. subg. Pteris)、核心鳳尾蕨亞屬(P. subg. Campteria)以及P. subg. Platyzoma亞屬;鳳尾蕨亞屬和核心鳳尾蕨亞屬可進(jìn)一步劃分為3個(gè)和12個(gè)組(圖2);P. subg. Platyzoma亞屬僅包含一個(gè)澳大利亞特有種P. platyzomopsis(圖1-A)。我國(guó)約80種鳳尾蕨屬植物分屬于鳳尾蕨亞屬和核心鳳尾蕨亞屬的8個(gè)組,包括:鳳尾蕨組(P. sect. Pteris,圖1-B)、半羽鳳尾蕨組(P. sect. Semipinnata,圖1-C)、三軸鳳尾蕨組(P. sect. Hypsopodium,圖1-D)、林下鳳尾蕨組(P. sect. Cadierii,圖1-F)、溪邊鳳尾蕨組(P. sect. Excelsae,圖1-L)、篦形鳳尾蕨組(P. sect Campteria,圖1-G)、三叉鳳尾蕨組(P. sect. Tripedipteris,圖1-H)和喜鈣鳳尾蕨組(P. sect. Creticae,圖1-K)。 上述結(jié)果以“Phylogeny and systematics of the brake fern genus Pteris (Pteridaceae) based on molecular (plastid and nuclear) and morphological evidence”發(fā)表于系統(tǒng)進(jìn)化主流期刊MPE (Molecular Phylogenetics and Evolution)上。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(#31400196,#31628002)的資助。
圖1. 鳳尾蕨屬部分種類,代表了鳳尾蕨屬新系統(tǒng)中的所有3個(gè)亞屬和15個(gè)組
圖2. 基于8個(gè)葉綠體和1個(gè)核基因片段的數(shù)據(jù)構(gòu)建的鳳尾蕨屬系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系(簡(jiǎn)化樹(shù)),包括256個(gè)樣本178種鳳尾蕨屬植物 (責(zé)任編輯:李雪) |
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