沿阶草族的染色体研究及系统学问题的探讨

本论文对沿阶草族Ophiopogoneae(Endl.)Kunth的研究历史作了回顾，从染色体、形态学和解剖学角度对此族作了研究，并作了数值分类和分支 系统学分析的尝试，在此基础上探讨了这个族的系统学问题． 1)本论文对此族三属37种123居群的染色体数目、基数及核型不对称性作了研究，其中19种的染色体为首次报道．它们是：P．macrostegiaHance， P.yunnanensis Wang et Tang，P.ophiopogonoides Wang et Tang,O. sarmentosus Wang et Dai,O.tienensis Wang et Tang, O.sylvicola Wang et Tang, O.fooningensis Wang et Dai, O.mairei L6vl.，O.szechuanensis Wang et Tang, O.angustiatus (Wang et Tang) S.C.Chen, O.amblyphyllus Wang et Dai,O.clavatus Wright ex Oliver,O.clivioidesD.M.Zhang et Hong, O.longiscaposus D.M.Zhang et Hong,O.umbraticola Hance,O.fuiD.M.Zhang ntHong,O.zingiberaceus Wang et Dai,O.gangxiensisd.M.Zhang et Hong,O. lo fouense L6vl. 2)在此族中首次报道了2n = 2x = 34的异基数二倍体，同时在O.umbraticola，O.japonicus,O.cLarkei中报道了2n=68的异基数二倍体，过核型和减数分裂等证明异基数是在二倍体水平上形成，并发展成倍性系列的． 3)在此族中首次报道了B染色体的存在，已确证了两种(P.macrostegia和D.tienensis)．一种尚需进一步确证(O.Larkei)． 4)通过对随体位置的系统研究，发现在此族中随体位置具有分类价值． 5)通过对8个种内多倍体、4个多倍体种的研究，表明多倍体分布于较北、海拔较高的地方，而亚洲热带地区的种，则无多倍体，同时在具异基数种类和核型较不对称种类上亦有这种分布特征;在确定了分布的多度中心的基础上，提出喜马拉雅_横断山脉到川西、川南一带是沿阶草属和山麦冬属的近代分化中心． 6)通过染色体结构和数目几个角度的研究，表明球子草属与其他两属在。染色体水平上已发生很大分化，但其属内的分化则不表现在染色体上．其他二属内部则有基数、倍性和核型不对称方面的分化．综观此族，染色体具有由核 型对称向不对称、由二倍体向多倍体、由种内多倍体向多倍体种，由单一基数向种内异基数几个方向进化的趋势． 7)通过对此族的形态观察和分析，提出茎或根状茎分枝方式是属下分类的重要依据;认为本族植物的花序是由圆锥花序简化而来，但残留着圆锥花序特征;并提出了本族花、茎、叶、根几个方面的形态演化趋势． 8)通过对此族二属21种的子房解剖，发现三属均有半下位子房，因而认为子房半下位作为分属检索性状是不合适的．此外还观察到子房着生位置在种内亦有变异，对这种变异的意义进行了探讨． 9)通过此族三属46种2变种的数值分类处理，表明本族由球子草群和沿阶草一山麦冬群两大类群组成，山麦冬属仅是与沿阶草属一个组（葶花组）并列的分类单元，其内部分化较小，而沿阶草属则较大． 10)通过46个性状计算了山麦冬属和沿阶草属共6个广布的“群内总体相 似度”(IOS)，表明山麦冬属3个种种内个体之间、种间个体之间的分化很小，且可能有杂交现象，结合染色体资料和分布特征，认为这个属的发生是个相当晚近的事件． 11)本文从形态和染色体角度，认为沿阶草族是一个自然类群;由分支系 统学分析表明，此族由二个单系类群（球子草属和沿阶草属）组成，沿阶草属含两个单系的组，其中各含3个系，山麦冬属为其中一个系．这一结果与数值 分类结果和染色体资料相符． 12)为避免单一分类方法可能导致的不合理结果，本文以自拟的一种综合分类方法，把谱系、进化、分化诸因素均予考虑，得出一个三维图象，以图象 上相对等径的球作为分类依据，得出的结果与分支系统学和数值分类结果基本一致．因此，山麦冬属作为与沿阶草属等阶的分类地位，应予重新考虑． 13）本文最后对这个族的全面修订提出几点建议. 14）此外，本文还描述了沿阶草属4个新种.

嵩草属植物的系统学研究

嵩草属隶属于莎草科苔草亚科苔草族，主要分布于北半球温带地区，少数种类为环北极分布，有一种产于泰国清迈，一种产于苏门达腊岛北部高山。本‘文在形态学、微形态学、解剖学和胚胎学研究的基础上，对嵩草属植物进行了全面的分类学修订，根据属内各类群之间的系统演化关系建立了一个新的属下分类系统，确认了世界范围内53种3亚种嵩草属植物，并做出5个种上等级的新组合，描述了一个新亚组。 作者研究了国内外14家标本馆（室）的3000多份腊叶标本并进行多次野外的实地观察，对嵩草属植物的形态学性状进行了详细的比较和分析，评价了它们的系统学价值及其演化趋势。在嵩草属中，花序是由小穗排列成的圆锥花序或穗状花序，花序各部分的形态性状是种及种上等级分类的基础;花序的演化趋势是由圆锥花序到穗状花序，小穗是从由数朵雄花与1朵雌花组成简化到由1朵雌花组成。但是，花序和小穗由复杂到简单的进化在嵩草属中平行地发生于不同的类群中。先出叶的性状状态是分种的主要特征之一，通常认为边缘开裂的先出叶是原始的，边缘合生而为囊状的先出叶是进化的。同样，先出叶由开裂到合生的进化也是多次发生的。此外，根状茎、秆、叶鞘、叶片、柱头及小坚果等的性状状态对于种及种上等级的分类都具有重要的意义。 应用扫描电子显微镜对38种（或亚种）嵩草属植物的小坚果表面进行了观察，证明小坚果纹饰在种及种上等级的分类中具有重要的参考价值，并能揭示种及种下等级的亲缘关系。例如，分布于喜马拉雅东部至横断山地区的3种植物，K．clarkeana、K．curvata和K．fragilis外部形态非常相似，难于区分，而其小坚果的微形态特征却可以提供3种之间关系的证据。K．clarkeana与K．fragilis果实表面的特征完全一致，且与其它植物有显著区别，应为同种植物;K．curvata与它们明显不同，也与其它种有较大差异，应为独立的种。K．gramini folia，K．cercostach ys和K. nepalensis果实表面纹饰具有一些共同的特征，说明它们之间的亲缘关系较近。K．filicina和K．duthiei也存在同样的情形。 通过对秆和叶片的横切面和表皮的解剖学观察比较，发现嵩草属植物秆的横切面表现出由三角形到圆形的一系列变化。秆的横切面明显地分两个区域，中部的髓由较大而无色的细胞组成，其中心常碎裂形成大的气腔;外围的绿色部分，由绿色组织及分布其中的气腔和外韧维管束及与其相伴的厚壁组织组成。秆的表皮与叶片下表皮非常相象。叶片横切面的外形为V形、新月形或半圆形。V形的叶片具有明显发育的中脉并且在远轴面凸起，形成脊;新月形和半圆形的叶片中脉发育不明显，也无脊。叶片的表皮细胞均为长方形，垂周壁波纹状;平列型的气孔器纵向成行排列，多局限于下表皮;上表皮近边缘及脉附近的细胞常常在细胞的一端形成乳突。秆和叶片横切面的形态对于分种及种上等级的划分具有参考价值。 胚胎学研究表明小孢子、胚囊和胚的发育与莎草科其它类群一致。花粉为假单体花粉( pseudomonad)，成熟花粉三核。胚珠倒生，厚珠心，双层珠被，珠孑L由内珠被形成。胚囊的发育为蓼型，原胚的发育为柳叶菜型灯芯草变型。首次观察到，在大孢子四分体时期，合点端和珠孔端两个大孢子细胞开始时体积都增大，而中部两个很快退化，稍后珠孔端一个也退化，合点端一个为功能大孢子，发育成为胚囊。根据胚胎学证据，不支持将嵩草属与苔草族一起另立为嵩草科。 嵩草属中较原始的一个亚属subg. Compositae主要分布于西喜马拉雅至横断山地区，还有一种见于泰国，一种产于苏门达腊，而后2种植物还具有一些最原始的形态性状。结合地史的变化推测，嵩草属可能在第三纪早期起源于古地中海的东部和北部。 根据形态学和解剖学性状的分析表明，许多性状在嵩草属中是平行演化的，如花序和小穗由复杂到简单、秆由圆柱形到三棱形、叶片横切面由V形到半圆形等。该属的属下分类应该追溯这些平行的演化线，而不能像以前的分类那样，将它们横向地划分为几个组或亚属。作者认为嵩草属有3个大的进化分支，据此将其划分为3个亚属。Subg. Compositae，12种，是较原始的一个分支。叶近基生，叶片扁平;花序多疏松圆锥状，少穗状，苞片多为叶状;小穗两性到单性，先出叶多为囊状，少边缘分离，退化小穗轴明显、扁平、较长。Subg. Blysmocarex，仅2种，是较早分化而相对隔离的一个分支。根状茎匍匐状;花序由圆锥状到穗状，小穗两性或单性;柱头2。Subg. Kobresia，种类最多。叶片扁平或内卷;秆三棱形到圆柱形;花序紧密，复杂到简单，苞片不为叶状;小穗两性或单性，先出叶由开裂到合生，退化小穗轴较小而不显著。根据该亚属呈现出的不同的性状演化系列，可以分为3个组。Sect. Kobresia花序圆锥状至穗状，小穗多为两性，少为单性，先出叶边缘分离。含3个亚组：subsect. Kobresia，8种2亚种．植株纤细，秆与叶均为丝状;subsect. Royleanae，8种l亚种，植株较粗壮，叶片扁平或对折;subsect. Sibiri-cae，4种，秆较粗，叶片内卷。Sect. Psmmostachys，仅2种，小穗两性，先出叶完全合生为囊状。Sect．Hemicarex花序一般为穗状，稀圆锥状，小穗多为单性，少两性。分为四个亚组：subsect. Forexeta，6种，叶片内卷或对折，先出叶线形，边缘分离或合生;subsect. Chlorostachys，3种，叶片扁平，小穗两性;subsect. Holmia，4种，叶片扁平，小穗单性;subsect．Utriculatae，5种，叶片丝状，先出叶完全合生为囊状，不为线形。嵩草属的属下分类纲要如下： Subgenus 1. Compositae (Clarke) Kukkonen Type: K. laxa Nees. Subgenus 2. Blysmocarex (Ivanova) S. R. Zhang Type: K. macrantha Boeck. Subgenus 3. Kobresia Section 1. Kobresia Subsection 1. Kobresia Type: K. simpliciuscula (Wahl. ) Mack. Subsection 2. Royleanae (Ivanova) S. R. Zhang Type: K. royleana (Nees) Boeck. Subsection 3. Sibiricae (Ivanova) Egorova Type: K. sibirica (Turcz. ex Ledeb. ) Boeck. Section 2. Psmmostachys Ivanova Type: K. robusta Maxim. Section 3. Hemicarex (Bentham) Clarke Subsection 4. Forexeta (Raffin. ) S. R. Zhang Type: K. cercostachys (Franch. ) C. B. Clarke. Subsection 5. Chlorostachys (Ivanova) S. R. Zhang Type: K. duthiei C B. Clarke. Subsection 6. Holmia (Boern. ) S. R. Zhang Type: K. esenbeckii (Kunth) Noltie. Subsection 7. Utriculatae S. R. Zhang Type: K. prainii Kukenthal.

云南吕合中新世木贼属草问荆比较种及其古生态学研究

位于我国西南边陲的云南省今天以丰富的植物种类、复杂的植被类型，被誉为“绿色明珠”和“植物王国”，其现今格局的形成无疑是长期历史演化的结晶。探讨其植物区系成分的由来、植被演替的规律及其与环境的关系已经成为研究的热点问题。 新生代是云南植物王国形成和环境演变过程中的关键地质时期。本论文以新生代晚第三纪中新世吕合地区植物群为研究的切入点，对其中的木贼属（Equisetum L.）化石做了深入研究。 木贼属为早期陆地维管植物楔叶类唯一的现存代表，过去报道和研究的化石记录多集中在古生代和中生代，新生代的较少。 本文首次报道云南吕合中新世地层中发现的以地下根状茎和块茎形式保存的木贼属草问荆比较种（E. cf. pratense Ehrhart）。化石根状茎分明显的节和节间， 节部簇生1-4 串串珠状的块茎（每串块茎数目2-4 个），单个块茎椭圆形、圆球形、卵形或纺锤形，通常位于串珠末端的块茎顶端较尖。 木贼属现存两亚属：问荆亚属（8 个种，气孔与表皮齐平，地上茎一年生， 通常分枝，孢子囊穗顶端钝）和木贼亚属（7 个种，气孔凹陷于表皮，地上茎宿存，通常不分枝，孢子囊穗顶端尖）。问荆亚属中，除溪木贼（E. fluviatile L.） 和E. bogotense Kunth 外，其余6 个种都有块茎，而从未在木贼亚属中发现过块茎。具块茎的问荆亚属6 个种中，仅发现草问荆有2-3 个串联的块茎，其余种均为单个块茎。鉴于吕合发现的化石根状茎上着生块茎之特征和现代草问荆的情形一致，表明二者之间亲缘相近，故将吕合化石标本鉴定为草问荆比较种。 前人在北美、欧洲和亚洲的早白垩世到第三纪地层中，报道过14 种具根状茎和块茎的木贼类化石，其中具串珠状块茎的仅5 种。这些化石种与吕合标本有明显区别，如美国怀俄明州始新世的E. haydenii Lesquereux 根状茎的节部收缩，块茎有分枝。美国蒙大纳州渐新世至中新世的E. cf. arcticum Heer 和中国吉林始新世的E. hunchunense Guo 块茎在根状茎节上轮生。尽管据报道加拿大白垩纪E. perlaevigatum Cockerell 和辽宁北票早白垩世Equisetites longevaginatus Wu 有串珠状块茎结构，但原文提供的照片显示却只有单个块茎。 根据将今论古的原理，似可将化石的现存最近亲缘种草问荆的生境和物候调查结论，推演到发现草问荆比较种的云南吕合中新世地点及相应层位上。这样，不仅可以推测当时环境湿润，而且化石沉积的时间应为块茎形成的秋冬季节。结合前人在该产地发现喜热的亚热带成分壳斗科青冈属、栲属、金缕梅科枫香属等花粉和喜湿的桦木科桤木属花粉、杉科落羽杉型木以及红杉属的枝叶和球果，表明云南吕合中新世植被类型为常绿落叶阔叶混交林，气候类型为温暖湿润的亚热带气候。