植物学界的一枝奇葩——记中国科学院植物研究所系统与进化植物学重点实验室及其创新研究群体

自然界的生命多种多样,繁衍生息、不断变化,形成了纷繁复杂的世界.生命进化现象一直是生物学家关注的焦点,生物的系统发育和进化机制是探索生命奥秘的主要内容之一.

酶电泳资料和系统与进化植物学研究综述

酶电泳资料和系统与进化植物学研究综述葛颂（中国科学院植物研究所系统与进化植物学开放研究实验室北京１０００９３）关键词同工酶，电泳，植物系统学，进化ＥＬＥＣＴＲＯＰＨＯＲＥＴＩＣＤＡＴＡＡＮＤＳＴＵＤＩＥＳＯＦＰＬＡＮＴＳＹＳＴＥＭＡＴＩＣＳＡＮＤＥＶ...

植物学知识的宝库——记发展中的中国科学院植物研究所植物标本馆

在北京西郊风景秀丽、绿树成荫的香山脚下，有一幢拔地而起的高大建筑物，它那灰白的颜色、镶嵌着方格的外貌显得与众不同，像是一颗璀璨的明珠，又宛如一座绿色的丰碑，记载着我国几代植物学家奋斗的历史和创业的佳绩。这，就是亚洲第一的中国科学院植物研究所植物标本馆，是我国植物分类学和系统与进化植物学研究的重要平台和基地。

石松类和蕨类植物研究进展:兼论国产类群的科级分类系统

综述了石松类和蕨类植物系统发育的最新研究成果。目前研究表明传统的蕨类植物概念(包括石松类和真蕨类)需要修订,一个关于蕨类植物的分类系统也已经发表。中国的植物多样性很丰富,包括了世界上石松类和蕨类植物各个主要类群的代表。本文还利用rbcL基因序列(包括国产蕨类63科中的62科179属184种)构建了系统发育树。基于rbcL序列分析所获得的石松类和蕨类各主要类群间的系统演化关系同以往对各个特定类群开展的较为密集的类群取样和多性状分析(形态学+分子序列证据)的结果基本一致。在参考Smith等人系统的基础上,我们尝试性地对中国石松类和蕨类植物进行了科级水平上的系统发育重排。

中国29种和泰国1种卷柏科植物的叶形态学研究及其分类学意义

利用光学显微镜和体视显微镜对卷柏科Selaginellaceae中国产29种和泰国产1种植物的叶形态进行了宏观和微观观察。结果表明卷柏科植物在叶形态学方面表现出较高的一致性。(1)叶多为二形,罕为一形,无叶柄,叶二形者侧叶多大于中叶,外展或斜上,中叶贴生于腹面茎上,交互覆瓦状排成4列,叶一形者则在茎上作螺旋状排列。(2)侧叶与中叶上表皮细胞形态相似,近等径方形或长方形,垂周壁平直、弓形或波状;侧叶与中叶下表皮细胞形态也相似,长方形或长条形,垂周壁波状。(3)气孔类型为无规则型或放射型,气孔多分布于中叶上表皮和侧叶下表皮中脉处。研究发现,叶外形、叶表皮细胞形态及气孔分布特征等为中国卷柏科植物种间分类提供了重要的参考依据。研究的有关种类可以依据下面这些特征进行分类:(1)叶为一形叶或二形;(2)叶在枝上着生为螺旋状或成对交互排列;(3)叶表皮细胞垂周壁为平直、弓形、深波状或浅波状;(4)叶上、下表皮细胞同形或异形;(5)气孔为无规则型或放射型;以及(6)气孔在中叶和侧叶的上、下表皮上的分布等特征。

入侵植物凤眼蓝繁育系统在中国境内的地理变异

对中国境内的凤眼蓝 (Eichhorniacrassipes)进行了大规模地理范围的调查 ,分析了 2 4个地点 4 0个种群的克隆繁殖与有性繁殖的相对水平、三型花柱的花型变化以及花部综合特征的变异。 4 0个种群都以克隆繁殖为主要更新方式。其中 36个种群只有三型花柱中的M花型 ;南宁、重庆的种群中出现了频率极低的L花型 ;南宁、重庆、福州和海口种群内 ,出现了具有促进花内自交潜能的半同长花柱花型 (柱头与花药相靠拢的M花型变异体或L花型变异体 )。与其它地方种群相比 ,西南和海南岛的种群表现出较多样化的繁育系统。M和L花型个体的结实个体率都约为 4 % ,没有显著差异 ,种子产量在两花型个体之间也没有差异。由于种群内花型的残缺 ,作为促进花型之间异交传粉适应机制的三型花柱繁育系统已经解体 ,部分种群中出现了可以促进花内自交的半同长花柱变异体。克隆繁殖是凤眼蓝适应入侵生境的一种形式 ,花内自交是凤眼蓝繁育系统在入侵过程中可能的进化方向 。

蛇葡萄属药用植物亲缘学研究

蛇葡萄属(Ampelopsis Michaux)植物为多年生木本藤蔓植物,全世界有30余种,中国有17种,大部分为中国特有,多具有传统药用价值,可作茶饮。基于系统进化关系和形态学相似性,近期蛇葡萄属中具羽状复叶的种从该属中分出,成立牛果藤属(Nekemias Raf),但这需要更多证据,特别是植物化学方面的证据支持。对蛇葡萄属植物亲缘关系、化学成分和药理活性进行归纳总结,并对其药用亲缘学进行探讨。蛇葡萄属中含有丰富的黄酮类化合物,但其主要种类存在差异,具羽状复叶的蛇葡萄种富含二氢杨梅素、杨梅素等类黄酮物质,而其余蛇葡萄属植物则检测到了白藜芦醇、儿茶素等酚酸类物质。这些化合物具有抗肿瘤、保肝、抗菌等活性,可与传统功效相关联。对蛇葡萄属植物的药用亲缘关系进行初步探讨,可为该属植物的资源保护和进一步开发提供参考。

中国新生代植物演化及古气候、古环境重建研究进展

文中侧重于介绍近5年来中国新生代植物研究的新进展,以研究实例方式,重点列举从新生代植物类群发现、气候定量重建、历史生物地理、全新世植物遗存反映的环境变化与人类活动等4个方面研究的亮点和最新成果。

植物种群交配系统、亲本分析以及基因流动研究

在过去的二十年中 ,有关植物种群交配与散布过程的研究与日俱增 ,重点集中在利用母本子代系列 (Ma-ternal progeny arrays)来估计种群间自交与异交的相对比例 ,种群的花粉散布与雄性育性变异的模式。早期的研究主要依靠排除法来确定亲本 ,但几乎同时也意识到基因流动事件几乎是检测不到的。在大多数估计中 ,难以做到为大多数非迁移子代确定唯一的亲本。因此 ,基因流动与雄性育性的最大似然性方法得以引入该领域的研究。本文介绍了用单位点和多位点模型来估计家系与种群自交与异交的相对频率 ,着重阐述了目前可用于亲本分析与基因流的估计方法。最后介绍了我们对木根麦冬交配系统与亲本分析的研究以及亲本分析将来的研究方向。

植物进化发育生物学的形成与研究进展

植物进化发育生物学是最近十几年来才兴起的一门学科,它是进化发育生物学的主要分支之一。进化发育生物学的产生经历了进化生物学与胚胎学、遗传学和发育生物学的三次大的综合,其历史可追溯到19世纪初冯.贝尔所创立的比较胚胎学。相关研究曾沉寂了近一个世纪,直到20世纪80年代早期,动物中homeobox基因被发现,90年代初花发育的ABC模型被提出,加之对发育相关基因研究的不断深入,才使基因型与表型联系了起来,进而促进了进化发育生物学的飞速发展。目前进化发育生物学已成为21世纪生命科学领域的研究热点之一。本文详细阐述了进化发育生物学产生和发展的历程,综述了最近十几年来植物进化发育生物学的主要研究进展。文中重点介绍了与植物发育密切相关的MADS-box基因在植物各大类群中的研究现状,讨论了植物进化发育生物学领域的研究成果对花被演化、花对称性以及叶的进化等重要问题的启示。

被子植物系统学中花发育研究的进展及对今后研究的思考

从花发育研究的方法、花发育与被子植物花部结构的多样性、花发育与被子植物的系统发育以及花发育的分子遗传学等四个方面对近年来被子植物系统学中花发育研究的主要进展作一综述，例举了一些重要结果。同时，对该领域今后研究的方向和应注意的一些问题作了简要评论。作者认为植物的形态结构可以看作是一个时空过程，在系统学研究中对花部性状的分析和认识应该树立动态的观点。今后应该从动态的角度开展被子植物花的发生和发育以及性状在不同类群间的比较等方面的广泛研究，并加强对在被子植物花的起源和演化中起重要作用的花部同源异型现象的发育过程的观察。

中国特有兰科植物褐花杓兰的繁殖生物学特征及其与西藏杓兰的生殖隔离研究

作为被子植物中最进化的类群,兰科植物通常依靠种内特化的传粉者而形成种间物种隔离。褐花杓兰(Cypripedium smithii)与西藏杓兰(C.tibeticum)是杓兰属大花亚组中的两个近缘种类,二者形态特征相似,分布区也存在明显重叠。在西藏杓兰繁殖生物学特征已知的基础上,本文对褐花杓兰的繁殖生物学特征进行了研究,并对褐花杓兰与西藏杓兰进行了外部形态比较。结果表明,4个居群中普遍存在西藏杓兰和褐花杓兰间的一系列形态过渡类型,两个物种并没有明确的形态差异。褐花杓兰与西藏杓兰杂交亲和,传粉观察也表明褐花杓兰由熊蜂(Bombus)蜂王传粉,具有与西藏杓兰相同的传粉系统。因此,在自然条件下,西藏杓兰与褐花杓兰之间可能会存在较频繁的基因流,从而产生一系列中间过渡类型。将它们分为两个独立的物种并不是最好的选择,建议将其合并为一个种。

桂西黔南国家重点保护植物的地理分布、保护现状及对策

基于实地考察、文献资料和标本数据,借助GIS技术构建桂西黔南生物多样性保护优先区的39种国家重点保护植物空间地理分布格局,结合30m空间分辨率遥感影像解译的植被与地表覆盖数据,研究该优先区内的国家重点保护物种的生境与植被类型的关系及保护现状,并就优先区国家重点保护植物的地理分布格局分析优先区以外的保护空缺。此外,对优先区近二十年来的植被与地表覆盖特征的时空变化进行分析研究,结果优先区的人居用地、湿地(包括水库)面积分别增加67.75km2和371.11km2,森林面积相对稳定,灌丛和草丛面积分别减少230.69km2和174.70km2。该地区的国家重点保护植物正面临着生境退化和丧失的威胁。在此基础上对国家重点保护植物今后的保护及监测提出了对策和建议,为生物多样性研究、保护空缺分析、植被时空变化研究以及动态监测等方面的工作提供借鉴。

植物分子系统学近五年的研究进展概况

本文综述了与分子系统学发展密切相关的4个因素:1.分子生物学方法的不断改进;2.基因组的全序列测定;3.用于分子系统学研究的基因种类不断增加,对这些基因进化规律的认识不断深入;4.化石DNA的研究。本文还阐述了核基因及叶绿体基因在系统学研究中的应用,例举了rbcL、matK、18s rDNA和ITS序列分析在植物系统发育研究中取得的重要成果,同时提出了分子系统学研究中应注意的一些问题。

云南五种毛茛科植物的核形态研究兼论星果草属和鸡爪草属的系统位置(英文)

本文对产于云南的5种毛茛科植物进行了核形态研究。升麻(Cimicifuga foetida L.)的静止核和有丝分裂前期染色体分别属于复杂中央染色微粒型和中间型,中期染色体大,核型公式为2n=16=10m+4sm+2st;滇川翠雀花(Delphinium delavavi Franch.)染色体较大,核型公式为2n=16=4m+6sm+6st;星果草(Asteropyrum peltatum(Franch.)Drumm.et Hutch.)的静止核和分裂前期染色体分别为复杂中央染色微粒型和中间型,中期染色体较大,为R型,核型公式为2n=16=10m+4sm+2st;云南黄连(Coptis teeta Wall.)的静止核为简单中央染色微粒型和复杂中央染色微粒型的过渡类型,分裂前期染色体为近基型和中间型的过渡类型,中期染色体较小,为C型,核型公式为2n=18=14m+4sm;粉背叶人字果(Dichocarpum hypoglaucum W. T.Wang et Hsiao)的静止核和前期染色体分别属于简单中央染色微粒型和近基型,中期染色体很小,豆状,T型,数日为2n=24。其中星果草的核型、粉背叶人字果的染色体数目、滇川翠雀花和云南黄连的染色体数日和核型为首次报道。本文还指出了张芝玉认为鸡爪草属(Calathodes)的染色体属于T型的观点是错误的。鸡爪草属的染色体属于R型。根据上述结果并结合有关资料,本文重点讨论了星果草属和鸡爪草属的系统位置,认为星果草属与黄连属和人字?

东南亚地区五加科植物进化关系的初步研究(英文)

东南亚五加科包含14个属约500种,本文应用ITS片段对该区五加科植物的进化关系作了初步研究。研究显示该地区五加科植物具有复杂的起源,很多属属于亚洲掌状复叶类群或Hedereae族的一支中。该区特有类群Harmsiopanax形态上非常特殊,但其系统位置尚未不明朗。在Brassaiopsis属中,有几种形态差异较大的种,但它们属同一单系,加之各种间ITS序列差异较小,故应是新近起源于马来亚半岛和苏门达腊岛的种类。Wardenia simplex聚类在Brassaiopsis一支中,故不支持将Wardenia作为独立的属。东南亚地区对于Schefflera属的发育非常重要,已有的证据显示该区的Schefflera属植物属于该属的Heptapleurum类群。马来亚与泰国南部的Dendropanax lancifolius并没有与Dendropanax属的核心类群聚在一起,其系统地位需进一步研究。Macropanax maingayi是非常特殊的一个种,曾被独立分出,成立了单种属Hederopsis。本文的分析清楚表明它属于Macropanax属。Aralia merrillii因为其不同寻常的攀缘特性而被独立出来,建立了单种属Acanthophora,但ITS序列分析支持将它置于Aralia属中。新增的取样继续支持Arthrophyllum的单系性。Os-moxylon的原初分布范围在东南亚,它是五加科系统进化树上孤立的类群。

植物遗传多样性和系统学研究中的等位酶分析

本文对“等位酶”概念、等位酶分析方法在植物遗传多样性和系统学研究中应用的范围（包括种上和种下）进行了介绍和讨论，并对其优点和缺点进行了评论。认为等位酶分析是研究生物遗传多样性的重要方法，并为系统学和进化研究进入分子水平开辟了广阔而实用的前景，但使用分子资料并不意味着可以抛弃形态、细胞等其他方面的资料，它们的关系是互相补充，而决不是互相代替。

陆地植物系统发育研究的工作平台构建

在讨论利用基因和基因组信息构建生命之树的历史推进、有效策略和方法的基础上,针对生命之树的建设进行业务流程和应用设计分析,构建面向陆地植物的系统发育平台。平台实现基因数据从国际数据库的自动获取、清洗与自测数据的提交、整理功能,给出系统树的流程化构建,整合数据抽提、多重序列比对、编辑清洗、分模型构树、组装评估、可视化编辑等系列分析算法和模型,经若干交互界面,得到系统树的自动生成、辅助实验决策。

中国兰科植物研究杂记(英文)

报道了中国兰科植物一新记录种互生对叶兰[Neottia alternifolia(King&Pantl.)Szlach.];并对紫婉石斛(Dendrobium transparens Wall.ex Lindl.)的形态特征、生境等进行了描述。紫婉石斛与兜唇石斛[Dendrobium aphyllum(Roxb.)C.E.Fischer]相似,区别在于唇瓣中央具深紫红色大斑块,唇瓣正面具柔毛;互生对叶兰是鸟巢兰属自养类型种类中唯一具有两片互生叶的种类,极易同该属其他种类区分。