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科研進(jìn)展

瓶爾小草科的系統(tǒng)分類研究取得進(jìn)展

文章來源:中國科學(xué)院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點實驗室  |  發(fā)布時間:2020-03-12  |  作者:張良  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

  瓶爾小草科(Ophioglossaceae)是蕨類植物進(jìn)化樹上古老的一支,其分化時間可追溯到2.5億年前。該科植物世界分布,全球約有120種,其主要特征為整個植株通常由一片具三維結(jié)構(gòu)的葉組成,肉質(zhì)的葉片能同時分化出不育部分和能育部分(1: B, E, H, K),根無毛具內(nèi)生真菌(1: C, F, I, L)。瓶爾小草科部分種類在我國已有悠久的應(yīng)用歷史,如“一支箭”、“一朵云”是該科植物用作中藥的代表。該科瓶爾小草屬的染色體多達(dá)1270條,是目前已知染色體數(shù)目最多的生物。2018年發(fā)表的印度特有瓶爾小草Ophioglossum malviae是世界最小的陸生蕨類植物,其植株的平均長度僅為1.0-1.2厘米。而葉片狹長的帶狀瓶爾小草(圖1: D-F)作為觀賞植物在熱帶地區(qū)或溫室已廣泛使用。 

  瓶爾小草科植物形態(tài)簡單,地上部分僅由一片葉組成,屬、種分類困難,不同學(xué)者的分類處理截然不同?;诮?jīng)典分類學(xué)的研究結(jié)果,我國蕨類植物學(xué)家秦仁昌院士曾將該科植物歸入到陰地蕨科(Botrychiaceae)、狹義瓶爾小草科(Ophioglossaceae s.s.)和七指蕨科(Helminthostachyaceae)中。但更多的學(xué)者接受廣義的瓶爾小草科,即把如上3個科作為瓶爾小草科的3個屬。分子系統(tǒng)學(xué)的興起使分類學(xué)者能更加客觀、自然地定義不同水平的類群?;谇捌诜肿酉到y(tǒng)學(xué)研究的結(jié)果,蕨類植物分子系統(tǒng)PPG I (2016)承認(rèn)該科植物共10屬。 

  總體來看,前期研究所構(gòu)建的分子系統(tǒng)關(guān)系未能很好解決瓶爾小草科下各支的關(guān)系,甚至不同研究產(chǎn)生了相互矛盾的結(jié)果,分子系統(tǒng)學(xué)的研究過多集中在陰地蕨類上。因此,重建全球瓶爾小草科的系統(tǒng)發(fā)育,揭示不同屬之間的親緣關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上探討該科的系統(tǒng)分類仍需開展大量工作。近年來,中國科學(xué)院昆明植物研究所青藏高原-喜馬拉雅植物多樣性形成與演變團隊張良研究組與成都生物研究所、云南大學(xué)、美國密蘇里植物園以及泰國、越南多所高校和研究所合作,開展了大量野外考察工作,廣泛收集了全球瓶爾小草科的實驗材料,并對其中部分材料開展了7個基因片段的測序工作?;?/span>149個樣本重建的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系顯示:瓶爾小草科及4個亞科的單系得到極高支持,PPG I承認(rèn)的10個屬中的7個屬的單系也得到很好支持;新屬穗狀陰地蕨屬(Sahashia Li Bing Zhang & Liang Zhang)應(yīng)從蕨萁屬(Botrypus)中獨立出來(2),該新屬葉片的不育部分三回羽狀分裂,能育部分二至三回羽狀,緊縮呈穗狀,可區(qū)別于形近屬;本研究包含了52個樣約32種瓶爾小草屬植物,但該屬的單系仍未得到較好支持;帶狀瓶爾小草屬(Ophioderma)存在著隱性分化,更多的樣本有助于揭示該支的分化規(guī)律;支持Holubiella為一獨立的屬,并與陰地蕨屬(Sceptridium)的親緣關(guān)系最為接近;新揭示了小陰地蕨屬(Botrychium)JHS支(包含絨毛蕨萁屬JapanobotrychiumHolubiella、陰地蕨屬Sceptridium)的近緣關(guān)系(2)。 

  以上研究結(jié)果以“Evolutionary relationships of the ancient fern lineage the adder's tongues (Ophioglossaceae) with description of Sahashia gen. nov”為題于近期發(fā)表在系統(tǒng)學(xué)主流期刊Cladistics上。研究得到了東南亞生物多樣性中心項目(Y4ZK111B01),國家自然科學(xué)基金(31628002)和四川省植物資源平臺項目(2016TJPT0001-3)的資助。 

  原文鏈接 

 

1 瓶爾小草科的部分代表種類: A-C, 柄葉瓶爾小草 Ophioglossum petiolatum; D-F, 帶狀瓶爾小草Ophioderma pendula; G-I, 薄葉陰地蕨Sceptridium daucifolium; J-L, 七指蕨Helminthostachys zeylanica 

 

2 瓶爾小草科統(tǒng)發(fā)育樹簡化圖,示該科所包含的11個屬及其系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系 

(責(zé)任編輯:李雪)

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