土圞儿属和旋花豆属的系统学研究

土圞儿属（含8种）和旋花豆属（含2种）隶属于豆科、菜豆族、刺桐亚族。土圞儿属呈东亚-北美间断分布，旋花豆属分布于喜玛拉雅地区。传统上，这两个属被认为系统关系非常近。目前对于土圞儿属中种的划分和分类问题缺乏世界范围内的深入研究，因此该属应予以修订。另外，土圞儿属内种间和土圞儿属与旋花豆属间的系统关系也需要进一步研究。本文对这两个属进行了世界范围内的分类学修订。同时，基于形态学、解剖学、孢粉学特征和分子系统学方面的研究，对土圞儿属内部和这两个属之间的系统发育关系进行了探讨。结果如下： 1. 形态学 在标本室研究和野外考查的基础上，对土圞儿属和旋花豆属植物形态性状的变异式样及其分类学意义进行了分析，发现块茎的形态、小叶的大小和形态、花序的类型和花冠的形态等特征在种内稳定，是比较可靠的分类学性状。通过对花序的研究，认为花序的类型可能反映了土圞儿属内各种之间的演化关系，推测肉色土圞儿可能是土圞儿属中较为进化的种类，而云南土圞儿和纤细土圞儿则可能较为原始。 2. 叶表皮特征 首次在光学显微镜和扫描电子显微镜下，对土圞儿属和旋花豆属全部8种植物的叶表皮进行了观察。发现这两个属叶表皮的性状，特别是表皮细胞的形状、垂周壁的式样和蜡质纹饰的特征，对于理解土圞儿属内和这两个属之间的系统关系有重要意义。叶表皮的特征支持以下结论：纤细土圞儿是一个独立的种，而不是云南土圞儿之下的一个变种;对于土圞儿属进行亚属的划分是不合理的。 3. 孢粉学 在光学显微镜和扫描电子显微镜下，对7种土圞儿属和旋花豆属植物的花粉进行了观察。这两个属的花粉均为三孔沟，三角球形或球形。土圞儿属的花粉可划分为两种类型：肉色土圞儿的花粉外壁为典型的网状纹饰;其他的种花粉外壁较光滑，具颗粒状或短条纹状纹饰。肉色土圞儿花粉外壁纹饰的类型可能反映了其在Apios属中较进化的位置。旋花豆属的花粉特征和肉色土圞儿相似，这也许说明了两者之间的亲缘关系较近。 4. 分子系统学 通过对土圞儿属和旋花豆属6种植物的两个DNA片段ITS和H3D进行简约性分析，构建了这两个属之间的系统关系树。结果如下：土圞儿属和旋花豆属是亲缘关系较近的姐妹群;土圞儿属自身组成一个单系群，是一个自然的类群;北美的土圞儿聚成一支，隐藏在东亚的种里。分子证据和花序类型、花粉形态等重要的形态学证据相吻合。基于上述证据，我们对土圞儿属东亚-北美间断分布的格局及其可能的成因进行了初步探讨。 5. 分类修订 对土圞儿属和旋花豆属进行了分类修订，考证了关于这两个属曾发表过的所有的名称。确认了土圞儿属应包含6种，旋花豆属有2种。排除了5个不包括在土圞儿属内的种名。此外，本文还给出了这两个属各个种的地理分布图、分种检索表、形态描述和插图。