摘要茴芹屬是傘形科中較大的屬之一,舊大陸廣泛分布,具有兩側(cè)壓扁的卵圓形雙懸果。中國(guó)茴芹屬植物在形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)、細(xì)胞學(xué)方面已有一定工作的積累,而分子系統(tǒng)學(xué)為該屬的系統(tǒng)分類學(xué)研究帶來(lái)新的觀點(diǎn)。該研究對(duì)中國(guó)茴芹屬植物的系統(tǒng)分類研究近況進(jìn)行概述,并且提出建議,為茴芹屬更深入的系統(tǒng)分類研究提供思考。
關(guān)鍵詞中國(guó);茴芹屬;系統(tǒng)分類
中圖分類號(hào)S567.21+9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611(2015)24-007-02
茴芹屬(Pimpinella L.)是傘形科中一個(gè)較大的類群,模式種為虎耳草茴芹(P.saxifraga L.),全世界約150種,歐、亞、非三洲均有分布,少數(shù)種類分布至美洲。茴芹屬區(qū)別于鄰近類群的鑒別特征在于:花瓣基部不增厚,頂端不呈尾尖狀;果實(shí)卵球形,基部心形,萼齒通常不明顯,果實(shí)每棱槽內(nèi)油管一至數(shù)條,合生面4~6,總苞片披針形至線形,綠色,宿存。茴芹屬中有部分種類可入藥,如羊紅膻,有的種類可用于精油提取,如異葉茴芹。筆者對(duì)中國(guó)茴芹屬植物的系統(tǒng)分類研究進(jìn)展情況進(jìn)行歸納,旨在為豐富傘形科茴芹屬的系統(tǒng)分類學(xué)研究奠定基礎(chǔ),并且為中國(guó)茴芹屬植物資源的保護(hù)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。
1系統(tǒng)位置及屬下分類
茴芹屬由瑞典植物學(xué)大師林奈建立于1753年。在系統(tǒng)發(fā)育方面,Abebe曾對(duì)熱帶非洲地區(qū)的19種茴芹屬植物花粉的光鏡和電鏡觀察結(jié)果予以報(bào)道。根據(jù)花粉形狀類型,以近矩形居多(12種近矩形,7種為卵圓形),他贊同CerceauLarrival的茴芹屬在整個(gè)傘形科中處于中部的系統(tǒng)位置的結(jié)論,但觀點(diǎn)有所保留。比較經(jīng)典和廣為接受的Drude系統(tǒng),茴芹屬被置于傘形科阿米芹族葛縷子亞族中。近年來(lái),學(xué)者從分子水平上利用nrDNA ITS等內(nèi)含子序列研究,將茴芹屬歸于傘形科芹亞科茴芹族(Pimpinelleae)中,以茴芹屬為該族的代表屬,也包括其他一些小屬(如Bubon L.等)。
Wolff依據(jù)花瓣顏色、果實(shí)、花瓣表被狀態(tài)(光滑或有毛)及生活史類型將茴芹屬劃分為3個(gè)組(section),即Tragium,Tragoselinum和Reutera。這一屬下分類系統(tǒng)影響很大?!吨袊?guó)植物志》記載,中國(guó)茴芹屬有39種,2變種,并歸入毛果組(Sect.Tragium)和光果組(Sect.Tragoselinum)兩個(gè)組。溥發(fā)鼎記載了中國(guó)茴芹屬增補(bǔ)的4種1變種。據(jù)Flora of China,我國(guó)茴芹屬有44 種,其中28種為特有,1種為引種,但沒(méi)有進(jìn)行屬下劃分。
2果實(shí)特征研究
傘形科的經(jīng)典分類在很大程度上依靠果實(shí)特征(雙懸果的形狀、扁壓類型、果實(shí)外表光滑或有各種紋飾、果棱是否發(fā)達(dá)、有無(wú)翅狀延展、雙懸果中油管形狀、數(shù)目及大小;分泌管的有無(wú);維管束數(shù)目及大??;胚乳形狀及在果實(shí)腹面形態(tài);果棱間厚壁組織有無(wú)等)。果實(shí)的形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)研究意義非凡。然而,對(duì)于茴芹屬這一舊世界分布的大屬,果實(shí)特征的研究并不多見(jiàn)。對(duì)于中國(guó)茴芹屬的果實(shí)形態(tài)、比較解剖學(xué)等研究鮮見(jiàn)報(bào)道。王志新曾觀察、記錄了中國(guó)茴芹屬8種植物的果實(shí)外部形態(tài)以及6種植物的果實(shí)解剖結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)茴芹屬植物果實(shí)的一些性狀特征(如果實(shí)有無(wú)萼齒、雙懸果橫切面形狀等)具有重要的系統(tǒng)分類學(xué)價(jià)值,但觀察所及的植物種類有限。
3花粉形態(tài)研究
花粉是植物繁殖器官的一部分。盡管傘形科經(jīng)典分類主要依靠成熟果實(shí),但花粉形態(tài)資料也可以為植物分類與系統(tǒng)演化研究提供許多有價(jià)值的信息。孢粉學(xué)證據(jù)對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)化研究的意義不言而喻。舒璞等在有關(guān)中國(guó)傘形科植物花粉的研究總結(jié)中曾涉及7種茴芹屬植物,報(bào)道稱花粉粒赤道面觀多為橢圓形或近長(zhǎng)方形,少為超長(zhǎng)方形或赤道收縮形。王志新等在有關(guān)中國(guó)茴芹屬的孢粉學(xué)研究中涉及該屬的16種植物,注意到該屬植物的花粉形狀等特征對(duì)系統(tǒng)分類有較大意義。
4細(xì)胞學(xué)研究
細(xì)胞學(xué)研究從細(xì)胞或亞細(xì)胞水平獲得經(jīng)典分類學(xué)在宏觀研究上無(wú)法獲得的信息,作為后者的補(bǔ)充和印證。染色體為遺傳物質(zhì)的載體,其變異即成為遺傳變異的來(lái)源之一。染色體的差異會(huì)直接反映生物的基因內(nèi)容,同時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)制上的差異。染色體資料對(duì)于分類學(xué)的意義多體現(xiàn)在科以下的等級(jí)中,其特征具有種、屬特異性,因此,細(xì)胞學(xué)研究對(duì)于植物系統(tǒng)分類以及進(jìn)化研究都具有重要意義,可用以闡明類群內(nèi)的種間關(guān)系和進(jìn)化趨勢(shì)。傘形科茴芹屬部分種類已有染色體數(shù)目報(bào)道。茴芹屬的染色體基數(shù)有8、9、10、11,通常為二倍體。我國(guó)茴芹屬植物中已有9種被報(bào)道其染色體數(shù)目,其中5種有核型報(bào)道。王志新完成了中國(guó)茴芹屬5種植物的染色體計(jì)數(shù)及觀察,發(fā)現(xiàn)它們均為二倍體,其中3種染色體基數(shù)為9,2種植物的染色體基數(shù)為11。
5分子系統(tǒng)學(xué)研究
分子系統(tǒng)學(xué)研究直接從基因序列差異著手。DNA堿基序列上的差異可成為揭示生物類群間相互關(guān)系的直接證據(jù)。有關(guān)茴芹屬的分子系統(tǒng)學(xué)研究并不多見(jiàn)。王志新等曾對(duì)中國(guó)茴芹屬26種植物進(jìn)行過(guò)分子系統(tǒng)發(fā)育分析,發(fā)現(xiàn)茴芹屬并不是一個(gè)單系類群(與Magee等和周靜等觀點(diǎn)相同),有的種類與茴芹族(Pimpinelleae)外的類群表現(xiàn)得親緣更近。同時(shí),筆者給出Pimpinella ‘core group(茴芹屬“核心類群”)這一提法。
6展望
茴芹屬是傘形科芹亞科中較重要的類群。中國(guó)茴芹屬包含的種類較多,屬的系統(tǒng)位置、屬內(nèi)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系等問(wèn)題尚需更多研究工作來(lái)完善。根據(jù)中國(guó)茴芹屬植物的研究現(xiàn)狀,建議今后加強(qiáng)以下方面的研究。
6.1拓展果實(shí)形態(tài)解剖學(xué)研究
對(duì)于傘形科植物,經(jīng)典分類中最重要的依據(jù)為果實(shí)特征,然而中國(guó)茴芹屬植物的果實(shí)形態(tài)解剖學(xué)研究仍相對(duì)匱乏。所以,應(yīng)著重觀察中國(guó)茴芹屬植物成熟果實(shí)的外部形態(tài)特征、內(nèi)部解剖學(xué)、表面微形態(tài)學(xué)特征,有助于探明其果實(shí)特征演化是否出現(xiàn)協(xié)同進(jìn)化過(guò)程,從而為更好地界定屬間界限、判定種間關(guān)系提供依據(jù)和參考。
6.2補(bǔ)充孢粉學(xué)數(shù)據(jù)
在有關(guān)中國(guó)茴芹屬的孢粉學(xué)研究中,王志新對(duì)該屬的16種植物的花粉形態(tài)特征進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)該屬植物的花粉形狀等特征對(duì)于分類與系統(tǒng)發(fā)育研究尤為重要。如,茴芹屬中后被恢復(fù)至澤芹屬下的鋸邊茴芹(P.serra Franch.& Sav.),其花粉粒赤道面觀為闊橢圓形,P/E值為1.53,與茴芹屬其他植物差別很大。對(duì)于種類繁多的茴芹屬,現(xiàn)有工作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,故應(yīng)繼續(xù)增加中國(guó)茴芹屬植物的孢粉學(xué)研究,補(bǔ)充花粉形態(tài)、大小、萌發(fā)孔類型及外壁紋飾等特征數(shù)據(jù)。
6.3加強(qiáng)細(xì)胞分類學(xué)研究
染色體研究在茴芹屬植物的分類、系統(tǒng)進(jìn)化研究中具有重要意義。分子系統(tǒng)學(xué)研究界定的茴芹屬“核心類群”中國(guó)種類中,已有報(bào)道的6種植物的染色體基數(shù)為x=9,1個(gè)種為x=9,10。而在茴芹屬“核心類群”以外的中國(guó)種類中,已有報(bào)道的染色體基數(shù)通常為x=11,如菱葉茴芹(P.rhomboidea Diels)、尾尖茴芹(P.caudate Wolff)、直立茴芹(P.smithii Wolff)等。因此,亟待增加中國(guó)茴芹屬新的細(xì)胞學(xué)報(bào)道,尤其是染色體基數(shù)數(shù)據(jù)。著重觀察分子系統(tǒng)研究界定的茴芹屬“核心類群”囊括的物種是否存在較一致的染色體基數(shù)x=9,對(duì)于有條件的種類還應(yīng)增加核型分析。
6.4補(bǔ)充分子系統(tǒng)學(xué)數(shù)據(jù)
王志新等在對(duì)26種中國(guó)茴芹屬植物進(jìn)行的分子系統(tǒng)發(fā)育研究中,給出Pimpinella ‘core group(茴芹屬“核心類群”)這一提法,將在分子系統(tǒng)樹(shù)上形成一個(gè)單系群的茴芹屬植物納入其中,包括該屬的模式種——虎耳草茴芹。然而,分子系統(tǒng)學(xué)是植物系統(tǒng)學(xué)研究中新近發(fā)展起來(lái)的一種方法。針對(duì)上述觀點(diǎn),仍需要更多的分子片段證據(jù)的補(bǔ)充和評(píng)判。人們應(yīng)將中國(guó)茴芹屬植物置于整個(gè)芹亞科的背景下,加入更多葉綠體片段以及核基因片段新數(shù)據(jù),補(bǔ)充分子系統(tǒng)發(fā)育研究,從而與已有的分子系統(tǒng)樹(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。
6.5多種類型研究有機(jī)結(jié)合
對(duì)于中國(guó)傘形科茴芹屬植物類群系統(tǒng)分類的研究,始終將果實(shí)形態(tài)解剖學(xué)、孢粉學(xué)、細(xì)胞學(xué)、分子系統(tǒng)學(xué)等方面的研究結(jié)果相結(jié)合,厘清屬內(nèi)以及與鄰近類群之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。這對(duì)既有分子系統(tǒng)學(xué)研究結(jié)果中分子系統(tǒng)樹(shù)上遠(yuǎn)離該屬模式種的中國(guó)茴芹屬植物種類做出系統(tǒng)位置的評(píng)判和建議,進(jìn)而為豐富中國(guó)傘形科茴芹屬系統(tǒng)分類學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。
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