小麦族多年生植物的染色体组，系统学与进化

禾本科Poaceae小麦族Triticeae Dumort.的多年生物种是该族的重要组成部分，约占该族植物总数的三分之二以上，广泛地分布于全世界各地，主要集中于北半球温带地区。由于小麦族多年生植物的种类繁多，生态环境多样、种间和种内的形态变异极大，而大多数多年生物种又具有多倍体起源，加之属间及种间的天然杂交也十分频繁，以致于造成了其系统学研究的巨大困难。通过近三十年来对小麦族植物的大量属间和种间杂交以及对其杂种的减数分裂染色体配对行为分析，对该族各个属的染色体组构成及其在进化上的关系和意义已经有了较为深入的认识。小麦族中的多倍体属是由来源不同的二倍体祖先属经过天然杂交和染色体自然加倍而形成，因而研究和分析各个二倍体属之间及与多倍体属间的染色体组亲缘关系，为揭示小麦族各属、种之间的系统与进化关系提供了非常有价值的资料。本研究通过对一些小麦族多年生植物的形态学、地理分布、属间和种间杂交以及染色体组之间的亲缘关系的一系列研究，对不同属以及同一属内不同组的物种之间的进化关系进行了深入的分析，并对其系统学进行了讨论。同时对于一些异常的细胞遗传学现象，如染色体在属间杂种的缺失、重复以及染色体配对的遗传控制也作了初步的分析。通过上述研究，本研究对于小麦族多年生的一些属、特别是披碱草属Elymus厶、拟鹅观草属Pseudorocgneria Love和大麦披碱草属Hordelymus (Jessen) Harz,的染色体组构成以及与各物种的形态学关系，物种之间的进化关系均有了更为深刻的认识。

稻属的分子系统学研究

稻属（Oryza L）属于禾本科的稻族，主要分布于世界的热带和亚热带地区。一般认为稻属包括20个左右的野生种和2个栽培种，我国有4-5种。迄今为止，对于稻属中种的数目和划分;稻属中所包括的种类是否为一单系类群;各基因组之闻的关系和起源以及稻属的起源等等，学术界仍然存有争议。本文评述了稻属分子系统学研究的进展，研究中存在的问题以及对未来稻属系统学研究的展望。针对稻属的分子系统学研究中所存在的问题，运用核糖体DNA转录间隔区序列测定、随机扩增多态性DNA（RAD）和SSR-anchoredPCR等分子生物学的手段对稻属中全部23个种的来自中国和世界不同地区的材料开展了分子系统学的研究。所得主要结果如下： 1．对产于中国的三种野生稻和栽培稻的二个亚种的核糖体DNA第一转录间隔区进行了序列测定。 DNA序列分别用PAUP程序进行分支分析和用MEGA程序中的UPGMA和Neighbor-joining进行聚类分析，结果表明核糖体DNA转录间隔区序列适合于进行稻属的分子系统学研究。 2．用荧光自动测序法和人工同位素测序法测定了稻属23个种和4个外类群的转录间隔区的序列。所有的DNA序列用Clustal V程序排阵后，再用PAUP程序进行分支分析。结果表明： A．稻属中的23个种组成四个主要分支，分别相当于Vaughan(1989)的四个种复合体。 B．所有AA基因组的种都在一个分支中。除了O.meridionalis与其它种的关系相对较远外，AA基因组种间有一定程度的分化，但不大。 C．尽管BB、BBCC、CC、CCDD和EE基因组的种都在一个分支中，但它们之间的分化是较为明显的。O.australiensis与该分支中的其它种的关系相对较远。以上两个分支的关系较为密切，它们组成一个自然类群，是稻属的核心部分。 D．O.ridleyi与O.longiglumis非常近缘，它们组成一个分支。 E．O.meyeriana与O．granulata有非常密切的关系。O.brachyantha与O.meyeriana近缘，而与AA基因组的关系较远。O,schlechter/与Leersia hexandra近缘，而与稻属中其它种的关系较远。作为外类群的Porteresia coarctata与稻属的a brachyantha非常近缘，这有可能说明将它作稻属中的一员的观点是正确的。 3．用RAPD和ISSR技术对稻属23介种的36份材料以及Porteresia coar ctata和Leersia hexandra各1份材料进行PCR扩增。16个10-mer RAPD随机引物共扩增出368个多态条带，5个锚定SSR引物共扩增出1 16个多态条带。RAPD和ISSR扩增出的多态条带合在同一数据矩阵中，用NTSYS-pc程序进行聚类分析。得出的结果与ITS序列分支分析的结果相似。 A.从表征图上亦可区分出四个群。所有的AA基因组的种聚在一起，O.nivara与O.rufipogon的关系密切，两个种的界限不清楚，所以认为它们是一个种：O.rufipogon.。 B.分布于中国的O.officinalis与O.minuta非常近缘，而菲律宾的四倍体O.officinalis则与同是基因组的O.eichingeri和O.rhizomatis关系密切。EE基因组的O.australiensis与Officinalis群保持一种松散的联系。 C。具FF基因组的O.brachyantha与O.schlechteri近缘，它们与Porteresiacoarctata和Leersia hexandra关系的密切程度要大于它们与稻属其它种的关系。 D。最后讨论了RAPD和ISSR用予植物属内的系统发育研究存在的问题。本研究结果说明RAPD和ISSR适合于进行属内近缘种亲缘关系的研究。

银杉的遗传多样性及系统位置的研究一兼论松科的分子系统学

银杉属Cathaya是我国著名植物学家陈焕镛和匡可任建立的松科单型属，该属是否成立及该属在松科中的系统位置至今仍众说不一。银杉Cathazyaargyro phylla是银杉属的唯一幸存种，被誉为第三纪的活化石，并被列为我国一级保护的濒危植物，也是世界植物红皮书所列少数几种濒危裸子植物之一，保护区虽已设立数个，但该物种的濒危原因仍为未解之谜。本文针对上述问题开展了松科植物的分子系统学研究，探讨了银杉属的系统位置及松科的属间关系，并通过遗传多样性的研究探讨了银杉的濒危机制及保护策略。 1．松科的分子系统学研究 为选取合适的分子标记，本文先探讨了ITS-1在松科等裸子植物中的系统学价值。对1 6种裸子植物（其中含松科10属12种）的ITS-1的扩增结果如下：ITS-1在裸子植物属闻存在极大的长度变异(约600-2600bp)，因而不适用于属级以上的系统学研究;在同属种中，ITs-1的长度虽较一致，但与被子植物的ITS-1相比，裸子植物的ITS-1太长(如在松属中超过2600bp)，难以进行大规模研究。银杉属ITS-1的扩增产物中，一个片段的长度与松属ITS-1的长度相当，另一个片段的长度与云杉属ITS-l的长度相当，这三属间的关系值得进一步研究。此外，在松科植物ITS-1的研究中必须注意真菌“污染”这一问题。 由于ITS不适用于裸子植物属间关系的研究，因而本文运用rbcL-accD基因片段及trnK基因的PCR-RFLP分析探讨银杉属的系统位置及松科的属间关系。rbcL和trnK虽然都是叶绿体基因，但位于trnK内含子区的natK基因与rbcL基因在所受的选择压及进化速率上相差甚远，通过这两个基因研究结果的比较有助于评价系统树的可靠性。此外，考虑到松科的10个属中有9个属的rbcL基因序列已被测定，我们补测了银杉属的rbcL基因序列，进而对松科10个属的rbcL基因序列进行了全面分析。PCR -RFLP分析及rbcL基因的序列分析结果如下： A. PCR扩增的松科rbcL-accD基因片段均长约2550bp，属间没有明显的长度变异，1 8种限制性内切酶的单酶切及7种组合双酶切共获得86个酶切位点，其中54个为变异位点。PAUP和MEGA软件分析均表明：银杉属、松属、黄杉属和落叶松属构成一个单系群，且银杉属与松属的关系似乎近于它与另外二属的关系，但这一结果来得到bootstrap分析的较强支持;黄杉属近缘于落叶松属;冷杉属近缘于油杉属。 B．PCR扩增出的松科trnK基因均长约2557bp，在属间也没有明显的长度变异。16种限制性内切酶的单酶切及7种组合双酶切共获得92个酶切位点，其中68个为变异位点。变异位点中的35个具有系统发育信息，其中28个位于matK基因上。分布于整个trnK基因上的informative位点和仅分布于matK基因上的informative位点分别用于PAUP(version 3.1.1)分析，且PAUP分析中分别用Wagner简约法和Dollo筒约法构建系统树。总体看来，Wager简约树和Dono简约树的结构基本一致（Cedrus的位置除外）：Abies、Keteleeria、Tsuga和Pseudolarix分为一支，且这一支在所有的简约树中均得到分辨;Pseudotsuga近缘于Larix,而Abkes相对近缘于Keteleeria; Cathaya与Ables-Keteleeria-Pseudolarix-Tsuga这一支的关系较远，它与松科的其它属聚在一起，但b∞tstrap分析也不支持它与任何一个属有很近的关 系，说明Cathaya是比较孤立的一个属。Cedrus的位置较特殊，在Wagner简约树中它位于松属以外的其它8个属的基部（因松属为外类群），而在Dollo筒约树中它位于Al}ies-Kete~eer uz-Pseudo/zr/x- Tsuga达一支的基部，并且它与这一支的关系得到了bootstrap分析的较强支持。 C．银杉的rbeL基因长1425bp，其序列与松科其它9个属的rbcL基因序列均有较大差异，从遗传距离(Mega软件中的P-distance)上看，银杉属作为一个属是无可非议的。PAUp和Mega软件分析均表现：Abies、Keteleeria、Pseudolter和Tsuga分为一支，且Cathaya与这一支的关系较远;Pseuaiotsuga近缘于Larix,且这二属间的关系得到了bootstrap分析的强烈支持;Abies近缘于Keteleeria，Pseudolarix近缘于Tsuga，且这两支也得到了bootstrap分析的较强支持;Cathaya与Pinus聚为一支，但支持强度不高。Cetirus的位置与trnK基因的PCR-RFLP分析结果极为相似。 根据rbcL-accD基因片段及trnK基因的PCR-RFLP分析以及rbcL基因的序列分析可以得出如下结论：<1> Cathaya作为一个属不仅是成立的，而且是一个较为孤立的属，将它置于其它任何属内都是不正确的，该属与Abies-Keteleer ia-Pseudolarx-Tsuga这一支的关系较远，相对而言Cathaya与Pinus的关系可能稍近一些。<2>松科主要分为两大支：一支含Abies、KeteZeera、Pseudolarx和Tsuga，该支中Abies近缘于KetelaeriaPseudolarix近缘于Tsuga;另一支含Pseudotsuga、Larix、Cathaya、Pinus和Picete，该支中Pseudotsuga明显近缘于Larix;Cedrus可能更近于Abies-Keteleeria-Pseudolarix-Tsuga这一支。 2．银杉的遗传多样性研究 本研究运用随机扩增多态DNA(RAPD)方法对银杉的1 1 3个个体（分别采自现存全部4个居群：金佛山、花坪、大瑶山和八西山)进行了遗传多样性检测。21个1O-mer的寡核苷酸引物共检测11个位点，其中42个位点是多态的，占37%，这一多态位点百分率仅为裸子植物多态位点百分率平均值的一半左右，说明银杉的遗传多样性水平很低。对多态位点的分析发现银杉屠群内发生了十分严重的遗传漂变，因而导致屠群间的强烈分化。AMOVA分析表明：银杉的遗传变异中，34.7%的变异存在于居群闻，这一数值是裸子植物GST平均值(6。8%)的5倍多;在金佛山屠群中，17%的遗传变异存在于亚居群间，这一数值也是裸子植物GsT平均值的两倍多。银杉的这一居群遗传结构与其它裸子植物的居群遗传结构截然不同。此外，我们提出了度量遗传多样性水平的分化指数概念及其计算方法，并发现遗传多样性水平的高低与生境的复杂程度有一定的相关性。 银杉的遗传多样性水平很低，其适应幅必然很窄，且由于严重的遗传漂变导致居群间的强烈分化，使基因流受阻，进而产生严重的近交，近交又使银杉的适应能力进一步下降，并使极为有限的遗传多样性进一步丧失，这种恶性循环会导致银杉濒危程度的加剧，甚至绝灭。 鉴于银杉独特的居群遗传结构，即有相当大一部分遗传变异存在于居群之间，取样保护时，不仅要在每个居群中取足够多的个体，而且要在尽可能多的居群中取样。就原地保护而言，由于每个居群和亚居群都有独特的基因型，因而都具有保护价值。另外，人工加强居群间的基因流（如人工授粉）对提高银杉各居群的适应能力肯定是有益的。

小檗科：花发育形态学、胚胎学和系统学

小檗科是毛茛类的核心成员之一，属于较原始的被子植物类群。目前有关该科在毛茛类的系统位置还没有一致的意见。一种观点认为它与毛茛科有密切关系，属于本目中较原始的一支;另一些学者则根据小檗科与罂粟科在心皮结构上的相似性提出它们有较近的亲缘关系，并可能在毛茛类中处于较高的演化水平上。小檗科的范畴与科内系统至今仍存在着较大争论。自本世纪初以来已有若干系统发表，其中有的采取广义小檗科的概念，而有的则分别成立2-4个科。在生殖结构演化方面，有关小檗科植物花的一些形态学本质，如花基数、蜜腺来源、心皮性质等仍有待揭示。因此，有必要对该科的结构、分化和系统发育进行深入的研究。 本研究首次报导了小檗科9属植物的花部形态发生、10属植物胚胎发育、9属植物的种皮纹饰和八角莲属与桃儿七属的rbcL基因全序列。并综合已有的研究资料，对小檗科的系统学问题进行了讨论。主要实验结果及结论如下： 1花部形态发生 小檗科植物典型花部形态为三数轮列、雄蕊与花瓣对生、单生心皮、侧生胎座。花器官发育的独特性状包括雄蕊与花瓣以共同原基方式发生;心皮原基环形、周缘组织等速向上发育而建成瓶状心皮，不形成腹缝线。我们认为，三基数在小檗科植物中可能是共同起源的，为典型轮列花;花瓣（蜜腺叶）来源于花瓣一雄蕊共同原基，而小檗属、十大功劳属、兰山草属花瓣上的小囊状蜜腺是其本身的附属结构，与雄蕊无关;雄蕊与花瓣对生来源于雄蕊一花瓣共同原基的发生方式;小檗科的心皮发生方式在毛茛类中是独特的，它不同于Hell (1981，198 3)描述的囊状心皮． 2胚胎学 小檗科植物的主要胚胎学性状有：腺质绒毡层，药室内壁带状加厚，2细胞花粉粒，胚珠具双珠被、厚珠心，珠孔由内外珠被组成，直线型大孢子4分体，蓼型、稀待宵草型（红毛七属）或葱型（桃儿七属）胚囊，反足细胞宿存，核型胚乳，柳叶草型或茄型胚胎发生。根据小檗科各属植物的胚胎学与种皮表面雕纹性状的分化，小檗科可以划分为：南天竹属，小檗属一十大功劳属，红毛七属一牡丹草属一狮足草属，山荷叶属一八角莲属一桃儿七属一足叶草属，淫羊藿属一鲜黄连属5个属群。说明胚胎学性状对揭示本科植物属间及属群间系统关系有较大的价值。 3分子数据 利用本研究测得的八角莲属、桃儿七属rbcL基因序列，结合从GenBank中得到的小檗科其他9属、毛茛科（4属）、防己科（2属）和木通科（1属）的rbcL序列，用PAUP软件进行分支分析。支持广义小檗科是单系类群的观点;．山荷叶属、八角莲属和桃儿七属构成的分支得到Bootstrap分析的完全支持(100%)，3属植物是科内的一个自然类群;具x=6染色体基数的草本属间存在密切关系(90%);十大功劳属与兰山草属近缘(73%);南天竹属与红毛七属可能有一定联系(53%)。 4系统排列 广义小檗科(17属)为一单系类群得到本研究所获得的花形态发生、胚胎学和分子证据支持;综合各学科的研究结果提出小檗科分5族系统的建议．其系统排列为：1).南天竹族，含南天竹属1属．2).小檗族，分小檗亚族（小檗属、十大功劳属）和兰山草亚族（草本的兰山草属），共3属．3).狮足草族，含红毛七属、狮足草属和牡丹草属3属。4）．足叶草族，分足叶草亚族（足叶草属、八角莲属与桃儿七属）和山荷叶亚族（山荷叶属），共4属．5).淫羊藿族，分淫羊藿亚族(淫羊藿属、 Vancou ver ia、Jef fersonia、鲜黄连属与Bongardia)和裸花草亚族（裸花草属），共6属。 5系统位置 根据小檗科花形态发生的独特性状，如心皮瓶状发育、雄蕊一花瓣以共同原基发生、二者对生、花药瓣裂和分子系统学的结果，以及据已有资料比较，小檗科在毛茛目中的特征较独特，与毛茛科的关系较远。支持小檗科提升为目的处理。

低等金缕梅类的系统学：分子和发育学证据

传统的低等金缕梅类包含7个科，即领春木科（Eupteleaceae）、昆栏树科（Trochodendraceae）、水青树科（Tetracentraceae）、连香树科（Cercidiphyllaceae）、折扇叶科（Myrothamnaceae）、悬铃木科（Platanaceae）和金缕梅科（Hamamelidaceae）。这些科之间的谱系关系以及金缕梅科内部的谱系关系是研究被子植物系统和进化的主要问题之一。本研究的目的在于通过对现有的和本研究中产生的分子和发育学资料的分析来对这些谱系问题进行探讨，希望使我们对这些类群的认识提高到了一个新的水平。 本研究测定了包括连香树科、领春木科、悬铃木科、水青树科和金缕梅科内所有亚科代表共计14个种的rbcL基因，matK基因和18S-26S核核糖体（nrDNA）内转录间隔区（ITS）的序列，并结合原有资料对所有低等金缕梅类（除非洲分布的折扇叶科）及其相近类群进行了分支分析。主要结论包括;传统低等金缕梅类是一个复系类群;金缕梅科也是一个复系类群;ITS序列分析支持将连香树科包含在金缕梅科内，但是，rbcL资料和matK资料不支持将连香树科包含在金缕梅科内。本研究支持金缕梅科内6个亚科的分类系统，即将其分为阿丁枫亚科（Altingioideae）、红花荷亚科（Rhodoleioideae）、马蹄荷亚科（Exbucklandioideae）、壳菜果亚科（Mytilarioideae）、双花木亚科（Disanthoideae）和金缕梅亚科（Hamamelidoideae），但壳菜果亚科的山桐柴属（Chunia）应置于马蹄荷亚科内。 本研究首次描述和报道了金缕梅科5个亚科6个种的花的形态发生。通过对本研究发现的新证据和文献中记载的资料分析表明金缕梅科的花发育的特征无明显的共同式样。从本研究提供的花发育资料得出的值得注意的结论是红花荷属在金缕梅科中的亚科地位得到支持。对牛鼻栓（Fortunearia sinensis Rehd. et Wils.）的花发育研究表明其花性分化在发育晚期才出现。 本文首次对显脉红荷（Rhodoleia henryi Tong）的胚胎学进行了研究。尽管红花荷属是金缕梅科内适应鸟传粉的特化类群，但其胚胎学的特征与金缕梅科其它植物并无明显区别。因此，本研究不支持红花荷属独立成科而支持其在金缕梅科内的亚科地位。

茄科天仙子族：结构、分化和系统关系

本文研究了茄科天仙子族7属以及有亲缘关系的颠茄属、茄参属和枸杞属的形态学、解剖学、孢粉学、种子形态学、胚胎学、花器官发生、分子系统学和分支系统学;论述了它们的结构、分化和系统关系。主要内容包括： 1．解剖学 在光学显微镜和扫描电镜下，观察了茄科天仙子族(Hyoscyameae)7属21种及邻近4属4种共25种植物的叶表皮特征，结果表明：气孔器在各种植物的上、下的表皮均有分布，多为无规则型，也有不等细胞型;叶表皮细胞形状有不规则形、十字形、近长圆形和不规则多边形，垂周壁较平直或各种波状。叶表皮气孔器外拱盖内缘近平滑、浅波状或波状;角质膜多为具条纹，也有同时具条纹和颗粒或鳞片，偶尔仅具颗粒和鳞片或光滑。气孔器类型可以作为区分部分属的依据之一。颠茄叶表皮细胞形状和垂周壁式样在一些属和种中有一定的规律性，并与外部形态、孢粉学性状或地理分布相关;叶片表面角质膜的特征对属和种的划分也有一定意义。 2．种子形态学 在扫描电子显微镜下首次全面研究了天仙子族及颠茄属和茄参属等共10属25种植物的种子形态学特征，结果表明： 该族植物种子表面纹饰有脑纹状或近脑纹状和网状两大类，除了山莨菪属Anisodus和Hyoscyamus.pusillus 外，其余类群均为网状。外种皮细胞形状和周壁式样有两大类，一类为多边形至近圆形，等径，周壁近平直，另一类为形状不规则，常不等径，周壁为各式波状;外种皮细胞周壁内侧有皱波状、瘤状、小颗粒、片状或小刺等各式附属物。各属植物的种子大小、形状及种脐着生位置的系统学意义不大。但是，种脐突出与否、种子外种皮细胞形状和周壁式样，尤其是周壁内侧附属物等性状具有较大的分类学意义。 3．孢粉学 在扫描电镜下研究了该族7属及其它3属共10属23种植物的花粉形态学特征。结果表明：天仙子族的花粉粒形状为球形、近球形、扁球形和长球形;萌发孔类型有无萌发孔、不规则的拟孔、3沟、4 沟、3- 4沟、散沟和3孔沟;外壁纹饰为小刺状、瘤状、各式条纹状、条纹-穴状、条纹-网状、皱波状、细网状和网状。沟膜近光滑、具小颗粒、具小刺状突起或具瘤状突起。各属植物的花粉形态在萌发孔的有无、萌发孔的类型和外壁纹饰等方面有较大的差异，可以作为探讨属间分类和系统关系的重要依据。天仙子族植物花粉萌发孔的演化趋势为：无萌发孔→ 3、4沟→3孔沟。无萌发孔的山莨菪属是原始类群，三孔沟的马尿泡和天仙子等属是进化类群。 4．胚胎学 本论文首次研究了天仙子族山莨菪Anisodus tanguticus的胚胎学特征，结果表明：山莨菪的小孢子形成为同时型，腺质绒毡层;胚珠半倒生，单珠被，薄珠心;蓼型胚囊;其胚胎发生类型可能为茄型;胚乳形成为细胞型。山莨菪的胚胎学性状与马尿泡十分相似。胚胎学证据支持山莨菪属与马尿泡属关系密切的观点。 5．花器官发生 首次全面研究了天仙子族的山莨菪属（山莨菪）、马尿泡属（马尿泡）、天仙子属（天仙子）及其邻近2属共5种植物的花器官发生特征，结果表明：山莨菪和天仙子的5个花萼裂片原基突起最早发生，且几乎是近同时环状发生，其排列方式从花发育早期直至花成熟后始终为轮状排列。而马尿泡和颠茄首先是5个花萼裂片原基突起依次螺旋状发生，但在其5个花萼裂片原基都出现后，其排列方式仍为轮状排列。不同之处是：马尿泡的花萼裂片原基在其花冠裂片原基刚刚不明显地发生时，就已经在基部联合并形成了一个环，而颠茄的花萼裂片原基直到雄蕊原基突起开始发生并较明显时，花萼裂片原基仍然是分离的，当花顶的中央开始出现很不明显的雌蕊原基的凹陷时，花萼裂片原基才开始联合。青海茄参与其它4种植物的不同之处在于柱头2裂或3裂，而后4者的柱头均为2裂。花器官发生的特征表明马尿泡与天仙子和山莨菪的关系较近。 6．基于叶绿体DNA trnL-F序列和核糖体DNA ITS序列的初步分析 以宁夏枸杞作为外类群，对代表天仙子族及其邻近3属的10种植物的ITS区和trnL-F序列进行了测定，将这两个序列结合构建系统树。将gaps作为fifth base处理时，马尿泡属和茄参属构成最基部的一支，赛莨菪属和天仙子属构成一支然后与泡囊草属构成姐妹群，另外一支由天蓬子属、颠茄属和山莨菪属组成，其中天蓬子属与颠茄属构成一支后与山莨菪属构成姐妹群。分子证据只是一个尝试，还不足以说明天仙子族各属的系统关系。 7．分支分析 以枸杞属为外类群，基于形态学、叶表皮、种子形态学、孢粉学等特征对天仙子族7属及颠茄属和茄参属进行了分支分析。结果表明：目前公认的天仙子族7属构成一个单系类群，而颠茄属和茄参属并没有包括在内，它们两者构成一支，并与天仙子族形成姐妹群的关系。这与该族传统的分类结果相一致。 8．天仙子族的分化和系统关系 基于上述研究结果，结合天仙子族各属的现代地理分布，讨论了各属的分化和系统关系。认为根据传统分类包括有7个属的天仙子族是一个自然的单系类群，目前还没有足够的证据说明是否应该将颠茄属和茄参属放在天仙子族中。

中国麻黄属植物的分类——兼论麻黄属的演化

根据中国麻黄属植物分类及麻黄属起源和演化研究中存在的争论，本论文主要进行了分类学、形态学、微形态学、解剖学、形态发生学、孢粉学、古植物学、植物生态学和植物地理学等方面的研究。 1、分类学 从性状变异式样的分析入手，结合标本馆工作和野外调查，确认了中国麻黄属植物共有13个种;合并了丽江麻黄(Ephedra likiangensis)、雌雄麻黄(E. fedtschenkoae);澄清了前人在细子麻黄(E. regeliana)、灰麻黄(E. glauca)、草麻黄(E. sinica)和双穗麻黄(E. distachya)等种类鉴定中混乱的问题，并描述了一个新种——日土麻黄（Ephedra rituensis Y. Yang, D. Z. Fu et G. Zhu）。 2、形态学 提供了中国麻黄属种类的标本（包括模式标本）照片资料及中国麻黄属植物的雌球花和雄球花的照片资料，为麻黄属分类和系统学研究提供了证据。 3、微形态学 首次报道了中国麻黄属植物的种子表面微形态特征，聚合囊表面纹饰、小枝表面特征。 种子表面特征可分为4种类型。类型I：种子表面平滑，包括：中麻黄(Ephedra intermedia)、双穗麻黄、细子麻黄等;类型II：种子表面具疣状突起，仅发现木贼麻黄(E. equisetina)一种;类型III：种子表面具横向片层状突起，仅有斑子麻黄(E. rhytidosperma)一种;类型IV：种子表面具纵条纹，包括喜马拉雅特有的3个大种子的种类，即矮麻黄(E. minuta)、山岭麻黄(E. gerardiana)和藏麻黄(E. saxatilis)。 对小枝表面扫描电镜下的微形态构造的研究并没有发现前人报道的毛状体特征，而只有一些疣状角质突起和有变异的气孔，同时注意到，麻黄属植物的小枝表面特征受到生境、发育阶段的影响。 麻黄属聚合囊顶孔开口处具脑波状纹饰，而聚合囊表面纹饰具二级纹饰。麻黄属聚合囊表面纹饰非常独特，为该属在地层中雄性生殖构造的发现提供了可参考的性状。 4、孢粉学 补充了麻黄属中非常特化的种——斑子麻黄的孢粉资料，同时也对膜果麻黄(Ephedra przewalskii)、中麻黄、细子麻黄和木贼麻黄的孢粉重新进行了研究。结果表明斑子麻黄的花粉形态也非常特殊，其纵肋数目5条左右，纵肋波状扭曲，肋间沟槽内透明线发达且分枝。膜果麻黄的花粉与前人描述的一致，但是，中麻黄、细子麻黄和木贼麻黄的花粉形态可能受到发育的影响而与前人报道中描述的有些差异。讨论了麻黄属4种花粉类型的演化趋势。 5、形态发生学 对麻黄属雌球花三种代表类型的个体发育研究表明，三胚珠球花发育早期球花主轴的顶芽发育，双胚珠球花的顶芽没有发育，而在单胚珠球花中，雌性生殖单位直接占据顶芽的位置发育。这三种类型也代表了麻黄属球花演化的三个阶段，三胚珠球花代表麻黄属雌球花的原始式样，而单胚珠雌球花则为麻黄属雌球花最为特化的式样。总之，麻黄属雌球花有简化的趋势，伴随着这种趋势，雌球花苞片数目减少、种子数目减少、种子体积增大、表面复杂度增加。 6、解剖学 对斑子麻黄种子表面微构造的形态发生及解剖研究表明，斑子麻黄雌性生殖单位发育早期，其表面为平滑型，因此，突起为次生的。这些突起是由雌性生殖单位外盖被表皮细胞的外壁向外突出形成，这种突出生长常常在相邻细胞之间同时发生，因此，出现片层状构造。石蜡切片显示，这些突起在发育早期有完整的细胞核、细胞质等结构，但在种子发育晚期和成熟后，这些外壁突起的细胞成为空腔隙，本文对这种构造的生态学意义进行了分析。 7、古植物学 本文描述了早白垩麻黄科的2个大化石种。 古斑子麻黄（Ephedra archaeorhytidosperma Y. Yang, B. Y. Geng et D. L. Dilcher et Z. D. Chen）发现于辽西义县组尖山沟层，时代为早白垩的芭雷姆期。该种的雌球花具2对苞片、1或2枚种子、珠孔管短直或顶部稍弯、种子表面具横列片层状纹饰等特征而与现存的斑子麻黄特征最为相近。二者之间如此多的相似之处只有一种解释，那就是它们曾经有过共同祖先。因此，该种应归属于麻黄属的肉苞组。古斑子麻黄雌球花特征的稳定性同时也表明，在麻黄属中也存在所谓的“形态演化停滞现象（morphological stasis）”，而这种现象也是首次在买麻藤类植物中报道。 星学异麻黄（Alloephedra xingxueii J. R. Tao et Y. Yang）产于吉林大拉子组，时代属早白垩的阿普特期——阿尔布期。该种雌球花具2对苞片、2枚种子，种子长椭圆形且具短的珠孔管与现存麻黄科植物最为相近，但是，其分枝式样与麻黄属不同，因此，本文在麻黄科中建立了一新属新种。此外，麻黄科植物常被看作是干旱区植被的代表，但是，对星学异麻黄当时所处的环境研究发现，大拉子组当时具有较明显的亚热带气候条件下的植被性质，因此，星学异麻黄即使需要干旱的条件，可能也只是局部小生境的条件。 8、生态学和植物地理学 本文首次对麻黄属植物生存环境中的水热条件进行了调查。从所选择的8个分布点来看，除了拉萨外，在麻黄属生殖生长期，其余7个分布点的湿度均是一年中最底的时期，而温度在这个时期逐渐升高。 对各地区内麻黄属种类的分布情况的分析发现，麻黄属的种类主要集中在三个地区，一是我国西北、前苏联的中亚地区及邻近地区，二是美国西南部、墨西哥西北部的地区，三是南美的智利、阿根廷等地。

四川乌头属的修订

　毛茛科乌头属全世界约有300余种，主要分布在北半球温带地区，包括三个亚属，即牛扁亚属、乌头亚属和露蕊乌头亚属。我国西南横断山区是乌头属植物的重要分布区，已记载的种类达100余种，很多种都为地方特有。由于缺乏野外观察和标本不够丰富等原因，有些种类的分类处理尚不能令人满意，应予修订。乌头属的属下系统以及与近缘属之间的关系也不十分清楚，还需进一步研究。本文对我国乌头属植物的重要分布区四川的乌头属植物进行了分类修订，同时通过形态学、细胞学和分子系统学等方面的研究对乌头属的系统发育进行了探讨。结果如下： 　　1．分类修订 通过广泛的野外观察、文献查阅和标本研究，对乌头属的形态性状在居群间和居群内的变异式样进行了比较分析，发现叶分裂程度、上萼片的形状和花梗毛被等性状是较为可靠的分种依据，但是在个别情况，这些性状也会在同一种的同一居群内或不同居群间发生变化。花瓣和种子的特征对于属下划分有重要意义。 本文确认四川乌头属植物有45种、11变种，另有2种和1变种暂存疑。30种、22变种降为异名;作出新组合2个，其中包括1个改级新组合。紫乌头和保山乌头为四川新分布记录。对康定乌头、川鄂乌头和狭裂乌头进行了模式选定。初步澄清了东俄洛乌头和狭裂乌头等种类中长期存在的名实混乱。本文还给出了各个种的形态描述、地理分布图以及分亚属、分系和分种检索表。 　　2．细胞学 对国产14种乌头属植物进行了细胞学研究。染色体基数为x=8。研究的所有种都为二倍体（2n=16）。各个种的核型公式如下：狭盔高乌头2n=2m+10sm+4st; 赣皖乌头2n=2m+8sm+6st; 西南乌头2n=4m+10sm+2st; 镰形乌头2n=4m+12sm; 弯喙乌头2n=4m+12sm; 东俄洛乌头2n=2m+12sm+2st; 毛瓣乌头, 来自两个居群, 2n=2m+14sm(1sat)和2n=2m+14sm(2sat); 狭裂乌头2n=2m+10sm+4st; 大渡乌头2n=8m+8sm; 展毛大渡乌头2n=6m(1sat)+8sm(2sat)+2st; 贡嘎乌头2n=2m+14sm; 刷经寺乌头, 来自四个居群, 分别为2n=4m+10sm+2st, 2n=6m+10sm, 2n=2m+14sm, 2n=2m+14sm; 工布乌头，来自两个居群， 2n=2m+10sm+4st和 2n=6m+10sm; 岩乌头2n=2m+14sm; 美丽乌头2n=4m+12sm; 康定乌头2n=4m+12sm。其中赣皖乌头、弯喙乌头、东俄洛乌头、狭裂乌头、大渡乌头、展毛大渡乌头、贡嘎乌头、工布乌头和康定乌头9种的染色体数目和核型为首次报道。乌头属植物通常都有两对较大的染色体，即第一对为中部着丝点染色体，第二对为近中部着丝点染色体，其余染色体相对较小，为中部着丝点、近中部着丝点或近端部着丝点染色体。牛扁亚属的核型与乌头亚属在染色体大小、形态及不对称性等方面有明显的区别。随体的数目和位置在同一种内的不同居群中都有变化。核型不对称性表现有2B、3B、2C和3C型。 对国产乌头属植物的染色体数目资料进行了统计。国产61种乌头属植物已有染色体报道，占国产乌头属植物的41%。二倍体、四倍体、六倍体和八倍体都有发现，有5种乌头属植物表现为种内多倍性。横断山区分布的乌头亚属植物多为二倍体，多倍体通常在主要分布于华北和东北地区的乌头亚属的乌头系中观察到。横断山区的牛扁亚属植物多数为四倍体。少数种的染色体具有B-染色体。 　　3．分子系统学 通过对翠雀族23种植物两个DNA片段ITS和trnL-F进行简约分析和邻接法分析，构建了乌头属三个亚属之间及其与近缘属的系统关系树。结果如下：翠雀族作为单系类群得到了较强的支持;翠雀族中，与乌头属关系较近的是翠雀属;在乌头属中，乌头属作为单系类群未得到支持，除非将露蕊乌头亚属排除在外;牛扁亚属和乌头亚属均为单系群，二者互为姐妹群;新建的唐古特乌头亚属与乌头亚属聚在一起不能分开，其亚属的地位未得到支持。 采用ITS序列，选取代表乌头亚属植物不同组、系以及不同地理分布区的54个样品，进行了乌头亚属的系统发育研究。乌头亚属的单系发生得到了支持。多果乌头位于乌头亚属的基部，与其他乌头亚属植物构成姐妹群关系。岩乌头系和褐紫乌头系也各自成为分支, 但唐古特乌头系、圆叶乌头系、保山乌头系与短柄乌头系共同组成一个单系类群，而显柱乌头系、兴安乌头系、乌头系、蔓乌头系和准噶尔乌头系共同组成一个单系类群。从上述结果来看，这些系或组是否应当划分及其系统关系均应重新考虑。在ITS系统树中，中国北方分布的乌头亚属植物与欧洲、北美及东亚的乌头亚属植物有较近的关系;来自横断山区的种类外部形态差异显著，但遗传差异却很小，说明这一地区的种可能是近期形成的。本研究的ITS序列分析结果与种子和花瓣的形态相吻合，种子和花瓣的特征有可能在一定程度上反映了乌头亚属的系统发育关系。

中国簇毛黄耆亚属的分类修订和系统位置初探

摘要 "簇毛黄耆亚属隶属于豆科黄耆属，主要分布在青藏高原和横断山区，大多数种类都是狭域分布的。由于缺乏野外工作，标本不够丰富，模式标本不易收集齐全等原因，相当一部分种类的划分尚不能令人满意，应予以修订。除此之外，这个亚属的范围及其系统位置也存在一定的争议，还有待于深入的研究。本文对我国簇毛黄耆亚属的种类进行了分类修订，通过形态学和分子系统学两方面的研究，重新界定了该亚属的范围，并对其系统位置进行了探讨。 1. 分类修订 通过查阅文献，标本室研究与野外观察相结合，对簇毛黄耆亚属形态性状的变异式进行了分析，特别调查了性状在居群中的变异幅度。发现茎和花的长短以及果实的形态等是可靠的分类性状。另外，茎和小叶的被毛状况，小叶和小苞片的形状以及花的颜色等对于亚属下种类的划分也有重要的意义。 本文将7种植物从簇毛黄耆亚属中分出，9种处理为异名，确认中国簇毛黄耆亚属植物有23种。多尼尔黄耆是中国分布新记录种，亚东黄耆和单花黄耆都是该种的异名。狭叶黄耆、芒齿黄耆和丽江黄耆是弯齿黄耆的异名，这些种类中存在的分类困难得到了澄清。本文给出了每一个种的形态描述和标本信息以及亚属内的分种检索表。 2. 微形态学 观察了簇毛黄耆亚属植物花柱的发育过程，发现通常使用的术语“柱头具毛”没有准确地描述其中一部分簇毛黄耆的特征。这些植物的毛只是长在花柱的顶端，柱头是光滑无毛的。除毛被直立且向上指外，其它与花粉刷（pollen brush）相关的特征，在这些植物中也出现。所以，这些簇毛黄耆的花柱及其毛被也应该叫做花粉刷。在山羊豆族中，花粉刷正是区分鱼鳔槐亚族的关键特征。因此，这一构造支持将一部分簇毛黄耆从黄耆属（黄耆亚族）中分出，作为一个属放入鱼鳔槐亚族当中。 3. 叶表皮研究 在光学显微镜下观察了代表簇毛黄耆亚属4个组的11种植物的叶表皮。发现所观察种类都具有两种气孔类型，以无规则型为主，放射状细胞型数量很少。 表皮细胞根据细胞轮廊和垂周壁的情况，可以分为三种类型：一是表皮细胞不规则形，垂周壁波状纹或深波状纹，代表为扁荚组植物;二是表皮细胞为多边形，狭长形为主，垂周壁平直，略有浅波状纹，袋果组植物属于这种类型;三是表皮细胞为多边形，垂周壁平直，属于这种类型的有膨果组和背扁组植物。表皮细胞形状对于亚属范围的确定以及亚属下组的划分有一定的意义。 4. 分子系统学 测定了簇毛黄耆亚属植物的ITS序列，并从Genbank中下载了48个种的ITS序列，包括了黄耆属及其临近12个属的代表。以锦鸡儿属（Caragana）为外类群，进行简约性分析，构建簇毛黄耆亚属与其临近类群的系统发育树状图。结果显示，扁荚组与亚属其余类群在系统树上处于不同的分支，亲缘关系较远，表明包括扁荚组的簇毛黄耆亚属不是一个单系类群;膨果组，背扁组和袋果组的代表作为一个单系类群能得到ITS序列的支持，但它们与鱼鳔槐亚族关系更近。这种分支方式能够得到形态证据的支持，说明一部分簇毛黄耆的确与鱼鳔槐亚族有更近的关系，这些种类的分类位置值得重新考虑。"

分子系统学分析平台的建立和应用

分子系统学建立在实验和计算的基础之上。DNA快速测序技术的普及为分子系统学家提供了大量数据，而序列分析技术则是探索数据发现知识的重要工具。在基因组时代，随着大量模式生物完整基因组序列的获得，分子系统学正面临着前所未有的机遇和挑战。一方面，生命之树计划有助于确定新的模式生物和开展相应的基因组计划;另一方面，模式生物的基因组计划有助于阐明它们之间的进化关系和基因组的进化模式。更为重要的是，分子系统学序列分析技术已经发展成为探索与整合基因组数据的强有力工具，从而在生命科学中发挥重要作用。事实上，分子系统学和基因组学的相互渗透正在形成一门崭新的交叉学科——系统发育基因组学。 为了奠定分子系统学研究中信息管理和数据分析工作的坚实基础，我们建立了分子系统发育分析平台。该平台为研究人员提供专业数据库服务和数据分析技术支持，以及相关的网络资源。 分子系统发育分析平台包括了3个专业数据库。第一个是DNA凭证标本数据库。该数据库中的记录包括了7项字段：英文科名、中文科名、物种拉丁名、采集人、采集号、采集地和采集时间。用户可以通过设定单个或多个字段的取值进行检索。截止2004年6月1日，该数据库共包括3491条标本记录。第二个是引物数据库。PCR引物是分子系统学实验的重要条件之一。该数据库中的记录包括3项字段：引物名称、序列内容和退火温度。用户可以通过设定单个或多个字段的取值进行检索。截止2004年6月1日，该数据库共包括170条用于扩增植物细胞核、叶绿体和线粒体基因组DNA序列的引物记录。第三个是生物计算数据库。该数据库为研究人员提供传输和保存序列分析数据和结果文件的服务。 为了确保数据库的安全性和使用性，我们开发了数据库的接口和检索工具，以及系统管理员和用户资格认证程序。通过前者，使用者可以进行数据的上传、下载、管理和检索等操作。而后者则是对不同使用者身份和权限进行设定。管理员的权限高于用户，主要负责本系统的日常维护和管理工作，以及对新增管理员和用户进行资格认证。 分析技术支持旨在帮助用户快速掌握常用的系统发育分析方法，进行有效的数据分析，从复杂的统计学算法和计算机程序中解放出来，将精力集中于计算结果的生物学解释。在该部分中，我们首先简要介绍了常用的分析方法，并且针对分子系统学中的不同问题提供了相应的解决方案。这些问题包括：系统发育重建、替代速率和分歧时间的估计、祖先分布区的重建、性状进化假说的检验、以及密码子水平适应性进化的检测。我们特别强调了似然比检验和贝叶斯推测作为方法论上的重要进展在分子系统学中所发挥的关键作用。本部分还包括大量常用的分子系统学程序或软件包及其快速使用说明和命令模块。下载安装之后，用户即可按照说明使用命令模块进行数据分析。 此外，该平台还提供了一些常用的网络资源地址，如生物信息中心、分子进化和系统发育实验室、专业期刊和相关数据库等。 最后还给出了4个应用实例，即针对特定分子系统学问题的解决方案和初步的分析结果。 第一个例子说明系统发育重建方法的应用。为了确定杨梅科的系统学位置，对6种DNA序列和叶绿体trnL-F区内的间隔性状进行了分析。单个分析表明这6种序列之间在系统学信息上存在显著差异。叶绿体基因组序列的合并分析强烈支持杨梅科和（木麻黄科，（桦木科，核果桦科））的姐妹群关系，而间隔性状的存在能够充分提高其分辨率和支持率。 第二个例子说明如何推测历史生物地理学过程。我们对壳斗目8科25属植物叶绿体基因组的trnL-F、matK、rbcL和atpB的合并序列进行了最大简约分析，得到唯一的最大简约树。基于该系统树和25属植物的地理分布数据，采用扩散－替代分析方法重建了系统树每个节点上的祖先分布区，推测了壳斗目的分布历史。结果表明，壳斗目的历史生物地理学过程由3次替代事件和20次扩散事件组成。其中最重要的替代事件是由于冈瓦纳大陆和劳亚大陆分离所导致的南青冈科及其姐妹群之间的分化。另外，在壳斗科和核心高等金缕梅类中多次发生从欧亚大陆到北美洲、甚至南美洲的平行扩散事件。 第三个例子说明如何估计分歧时间。我们仍然使用扩散－替代分析中所用的最大简约树作为分析的依据，并根据等级制似然比检验确定的最优替代模型对该系统树的支长进行了最大似然优化。似然比检验表明，该系统树不服从分子钟假说。我们以冈瓦纳大陆和劳亚大陆分离的地质事件和5个属的最早化石记录作为标定点，采用罚分似然法在没有分子钟的条件下估计了壳斗目的科间分歧时间。结果表明，绝大多数科间分歧事件都发生在白垩纪。 第四个例子说明如何检测密码子水平的适应性进化。分支间可变选择压力模型的似然比检验表明SARS冠状病毒的S基因在跨种传播过程中发生了正选择。

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。

稻族的分子系统学研究

稻族（Oryzeae）是禾本科中包含多种经济植物的重要类群，现有大约12个属，广布于全球的热带和温带地区。虽然有证据表明稻族是一个单系类群，但稻族的分类处理和属间系统发育关系以及稻族的生物地理学等方面仍存在许多悬而未决的问题。本研究利用了7个DNA片段，包括2个叶绿体基因片段（trnL和matK）、1个线粒体基因片段（nad1）和4个分布在不同染色体上的核基因片段（Adh1、Adh2、GPA1和Waxy）以及形态性状（87个）重建了稻族的系统发育关系，并在此基础上利用6个DNA片段（trnL、matK、nad1、Adh1、Adh2和GPA1）探讨了稻属基部类群的系统发育关系。同时在系统发育研究的基础上，进一步探讨了稻族物种间的分歧时间及生物地理学问题。主要结果如下： 1.稻族的系统学 多基因和形态性状的分析表明：1）稻族是单系类群可分为两个主要分支，相当于传统的两个亚族，第一个亚族（Zizaniinae）包括稻属﹑假稻属和Porteresia，而第二个亚族（Oryzinae）包括其余8个属。两性花是稻族的原始状态，而单性花多次起源，共起源了3次，因此单性花和两性花的区别不宜作为划分亚族的依据;2）Zizania 与分布在南美的单型属Rhynchoryza关系最近;3）一些单型属（Hydrochloa、Porteresia和Prosphytochloa）的确立得不到分子证据的支持，特别是Hydrochloa，形态证据分析的结果明确不支持建立该单型属;4）形态分析结果支持Zizania 4个种聚为一支，而东亚的一个种（Zizania latifolia）为该属基部类群。 2.稻属基部类群的系统发育关系 多基因系统发育分析表明：1）稻属是一个单系类群;2）所有数据都支持稻属10种染色体组类型各自为单系，包括稻属中最后确定的染色体组类型HK（Oryza schlechteri和Porteresia coarctata）;3）F染色体组与HK和HJ中的H染色体组关系最近，类似于E染色体组与异源四倍体的CD染色体组中的D染色体组关系最近; 4）双亲遗传的核基因和母系遗传的线粒体和叶绿体基因的对比分析表明，HJ染色体组两个物种的母系来源是H，而HK染色体组两个物种母系来源是K。三个染色体组相比较，H分化较早，J次之，K分化最晚;5）在系统发育研究基础上，本研究认为稻属4个复合体的划分是可信的，原来未划分到任何一个复合体中的两个种O. brachyantha和O. schlechteri以及新近归入稻属的Oryza coarctata都应归入O. ridleyi复合体。 3.稻族各谱系的分化时间及其生物地理学意义 利用分子钟及其改进方法对稻族各谱系的起源和分化时间进行了估测，并在此基础上探讨了形成各类群地理分布式样的可能原因。结果表明，稻族在始新世（Eocene）晚期（3640万年前）起源于东南亚随后分为两大支。稻属基部类群G染色体组物种与稻属其他物种在1200万年前分开;稻属中A/B/C/E染色体组类群在700万年前开始分化。 在稻族的第一大支Oryzinae亚族中，稻属和假稻属1400万年前分开后，通过远程扩散及随后的漫长的历史过程形成了目前的分布格局。稻属从东南亚起源并逐渐扩散到非洲、澳洲及美洲;而假稻属则从非洲出发扩散到全球的热带和亚热带地区。这两个属的演化历史非常相似，都是全球广泛分布且起源时间较晚。 在稻族第二大支Zizaniinae亚族中，Zizania是稻族中唯一欧亚-北美间断分布属，与其分布在南美的姊妹群Rhynchoryza在2554万年前分开，这一支可能是先从南美扩散到东亚，然后再从东亚扩散到北美;Zizaniopsis和Luziola两属在南美洲和北美洲都有分布，其分歧时间为2180万年前，这两属具有类似的进化历史，即通过上新世（Pliocene）末期隆起的巴拿马陆桥形成现在的分布格局;Chikusichola与Potamophila/Prosphytochloa这一支从中新世（Miocene）早期（2270万年前）开始分化，由于Chikusichola（分布在东南亚）、Potamophila（澳大利亚）和Prosphytochloa（非洲）相距很远，这3个属的扩散必然与跨洋远距离扩散有关。

旌节花科的分类和系统学研究

旌节花科是东亚特有科，仅有旌节花属1属。本文研究了该科植物的生活习性、外部形态、花粉形态和外壁超微结构以及花器官发生，并根据多个DNA区段的序列探讨了科的系统位置和属下关系。在此基础上，综合各方面的证据，对旌节花科进行了全面的分类学修订，完善了该科的分类系统。主要内容包括： 　　1、习性和外部形态学 　　结合室内标本和野外考察，对旌节花科植物的生活习性、叶、花序、花和果实各个性状的变异式样、变异幅度、变异规律及其相关性进行了深入研究，并讨论了它们的分类学价值。结果表明：叶片形状、叶缘齿、花序下的叶片是否宿存以及花序是否具花序梗等性状在种间变异非常大，单个性状对旌节花属属下分类意义不大;而叶片毛被、脉序和结构，花序长度，花的大小和颜色以及果实大小等性状通常较稳定，可作为旌节花属划分种和变种的重要依据。 　　2、花粉形态学和外壁超微结构 　　在透射电镜下研究了旌节花属5个代表种和1个外类群（Crossosoma californicum）的花粉外壁超微结构，并在扫描电镜下研究了外类群Crossosomataceae 1个代表种（Crossosoma californicum）的花粉形态学特征，结合前人的研究，探讨了上述性状的分类学意义。结果表明：旌节花属植物花粉形态的共同特征是：花粉粒球形或近球形，三孔沟;外壁具穴状纹饰，穴较细小;外壁内壁分层明显，容易区分（柳叶旌节花除外），覆盖层光滑，几无附属物，柱状层明显，穿孔较少，不形成半覆盖层。各种植物花粉外壁超微结构的特征在旌节花属两个组中较一致，但其差异可作为探讨属下种的分类和系统学关系的依据。此外，对旌节花科和Crossosomataceae花粉表面纹饰和外壁超微结构的研究结果提示：这两个科与省沽油科和山茶科厚皮香亚科有较近缘的关系，而不支持这两个科的姐妹群关系。 　　3、花器官发生 　　首次对旌节花属常绿组和落叶组共2个代表种的花器官发生进行了研究，结果表明：该科植物花为功能性单性花，雌雄异株，花发育过程长达10个月，其中2-3个月是冬季休眠期。在花发育早期，雄花和雌花的发育没有差异，花性别的分化发生在花发育后期，即每年春天花开前后的2-3天，雌花中雌蕊的子房开始膨大，柱头伸长，胚珠多数，能育，而雄蕊逐渐干瘪收缩直至最后花粉不育;此时雄花的雄蕊发育良好，花丝粗壮发达，花药饱满，花粉能育，而雌蕊发育逐渐停滞直至败育。花器官发生方式为向心式，发生顺序为：苞片—外轮萼片—内轮萼片—花瓣—外轮雄蕊—内轮雄蕊—雌蕊。花萼4枚，两轮，交互对生，花瓣和雄蕊均4枚一轮几乎同时发生，花瓣覆瓦状排列。旌节花属常绿组和落叶组植物的花器官发生发育过程没有差别。 　　4、基于多个DNA区段序列的系统发育分析 　　首次选取进化速率较快的5个DNA区段：核核糖体ITS区和叶绿体rps16, ndhF，trnL-F及trnS-G-G区段，对旌节花属分别代表常绿组和落叶组的10种2变种及外类群Crossosomataceae和省沽油科3种植物的相关序列进行测定，并将上述序列合并构建系统树。研究结果表明：旌节花科作为一个单系群得到很好的支持。旌节花属落叶组和常绿组的划分在基于ITS、叶绿体4个区段单独分析及联合分析得到的系统树中没有得到支持，表现在该联合分析得到的树的两个分支与该属植物的习性和外部形态特征无关，而与它们的地理分布密切相关：其中一支主要分布在东亚的偏北部，另一支主要分布在东亚的南部地区，常绿和落叶的种类则混合在这两支中。此外，分子序列分析的结果对该属植物的分类、系统关系、起源和该科的系统位置均有重要意义。系统树显示出分布于台湾的S. sigeyosii与分布于日本的早春旌节花聚成稳定的一支，说明前者与后者，而不是与西域旌节花关系密切。叶绿体基因树与核基因树存在冲突，表明该属经历过网状进化。推测变种披针叶旌节花与云南旌节花可能是杂交起源。根据叶绿体rbcL序列得出的系统树显示旌节花科与产北美的Crossosomataceae的姊妹群关系支持率低于50%。基于最大似然树，运用罚分似然法推算出这两个科分化时间为68.25 ± 10.36 MYA，这两者共同与省沽油科近缘。 　　5、分类学研究 　　综合上述研究结果，对旌节花属进行了分类学修订。属下不设立组;确认该属植物有6种6变种，其中中国特有种3个，变种3个。5种5变种被作为新异名，新组合3个，其中2个改级新组合。对西域旌节花、云南旌节花和滇缅旌节花等进行了模式指定。本文还给出了分种和变种检索表、各类群的形态学描述、地理分布图、标本引证和讨论等。 　　

花楸属的系统学初步研究

花楸属隶属于蔷薇科苹果亚科，全世界约有100种左右，主要分布在北半球的亚洲、欧洲和北美洲。广义的花楸属包括下述六个亚属，即Subg. Aria, Subg. Chamaemespilus, Subg. Micromeles, Subg. Torminalis, Subg. Cormus, Subg. Sorbus。由于缺乏野外工作和标本不够丰富等原因，部分亚属的分类处理尚不能令人满意。同时，该属的范围及其属下部分类群的系统位置存在一定的争议。本文对广义花楸属的属下类群进行了研究，通过分支分析和表征分析以及分子系统学两方面的研究，对该属的属下类群的系统位置进行了探讨。 1、分支分析和表征分析 选取了广义花楸属（Sorbus L.）属下6个亚属的34种植物作为研究对象，并以Pyrus, Crataegus, Photinia, Malus和Cotoneaster作为外类群来研究花楸属属下类群的分类关系，对该属典型的30个形态性状数据进行编码，进行了分支分析和表征分析。结果表明，广义花楸属是一个非单系类群，外类群完全镶嵌于其中。广义花楸属属下的6个亚属各自也不能形成单系，只有花楸亚属（Subg. Sorbus）形成不严格的单系。因此，我们初步认为，花楸属应该仅包含复叶类群（Subg. Sorbus），或者还会有Subg. Cormus。由于其余的4个亚属尚不能形成规则的单系或聚类，因此进一步的研究宜采用分类群的更多性状或运用分子系统学的途径。 2、分子系统学 通过对花楸属23个种类的两个DNA片段：核nrDNA的ITS和叶绿体cpDNA的trnL-F进行简约分析，构建了广义花楸属5个亚属及其与近缘属的系统发育树。结果显示，由于外类群大多镶嵌于广义花楸属中，故花楸属不能形成一个单系。其中单叶类群Subg. Aria聚类较明显，并且得到了很高的支持率，而且该亚属与外类群Crataegus和Cotoneaster的关系要比它与其它亚属的关系更近，至于其是否是独立的属还有待进一步的研究。该属中的复叶类群Subg. Sorbus在图中并不能形成严格的单系，其分类位置值得重新考虑。

紫堇属的系统学研究

紫堇属（Corydalis DC.），广义罂粟科Papaveraceae的最大属，隶属于荷包牡丹亚科Fumarioideae的紫堇族Corydaleae，属内440余种，广布于北温带地区。我国产300余种，大部分种类为特有且狭域分布。本属形态多变，且网状进化明显，分类上十分困难。首先，鉴于对本属的系统划分及组间关系上所存较多争论，我们期望通过本研究获取一更自然的分类系统并追述真实的属下辐射进程。 研究内容包括两部分：分子系统学及孢粉学。 选取紫堇属100余种，几乎包括各组代表，通过测取叶绿体rps 16及matK序列信息，重建本属系统发育，实验获得98种rps16和78种的matK序列数据。分析显示，两个序列信息分别构建的系统树拓扑结构一致，支持5个分支结构。一些组的系统位置得以确定，一些类群的分类等级被界定，组间发育关系与传统观点差异显著。 根据对130余种，几含全部组代表的孢粉学研究观察，其结果支持分子系统学所得的多数结论，其它部分结论如下：1. 大叶紫堇组及高紫堇组所具的孢粉形态为次生性状，是由更原始的近光滑型及穿孔型演化而来;2. 糙果紫堇组，曲花紫堇组，鳞茎紫堇组做为近缘组，孢粉形态复杂而特化，组内个别系的孢粉形态与其它系的差异大于属下组间，如：Sect. Rupiferae Ser. Feddeana 该系种类外壁纹饰更近于穿孔型。3.刻叶紫堇组是一不自然的类群，支持其中个别种类与毛茎紫堇组这一单型组近缘。此外，也探讨了本属植物孢粉形态的演化趋势。 综合考虑两项研究的结果，结合形态信息，主要结论有： 其一：直茎黄堇组所代表的形态特征，如：植株具主根;叶羽状;花具短距，黄色;花柱柱头简单，乳突不为双生等, 具稀穿孔的近光滑孢粉外壁纹饰等为本属的原始形态特征。 其二：个别形态上一致的种类，实源于趋同进化，系统发育上即非一自然类群，化归为一类也无法真正体现属下真实的网状进化及形态趋同过程，如糙果组及鳞茎组两者的部分种类应并入曲花紫堇组，并且，后者应至少分立出大海黄堇组，并属于不同的亚属;同时，多叶紫堇组与钩距黄堇组近缘;大叶紫堇组与高紫堇组近缘;空根紫堇组与叠生延胡索组等块茎类关系极为密切。 其三：与传统处理不同，主张划分本属为5亚属，即：直茎亚属Subg. Cremnocapnos;黄堇亚属Subg. Sophorocapnos;延胡索亚属Subg. Corydalis;曲花亚属Subg. Rapiferae (C.Y.Wu et H. Chuang) Y. W. Wang stat. nov.;簇根亚属Subg. Fasciculatae (Maxim.) Y. W. Wang stat. nov.。 其四：推测本属植物在其演化历史上发生过至少两次较大规模的分化，第一次发生在晚白垩纪，期间适应各种气候类型的多年生原始种类出现;至第三纪早期开放的白令海峡允许不具长距离扩散能力的陆地植物类群扩散到北美;第二次发生在喜马拉雅隆升过程中，区域的气候变化使须根类群迅速发展，并形成该属位于青藏高原及横断山区的现代分布中心。