植物研究

植物分類系統(tǒng)研究

植物分類學(xué)是一門古老而富有活力的學(xué)科，植物分類學(xué)研究方法不斷發(fā)展和創(chuàng)新，它由

最初經(jīng)典的形態(tài)分類發(fā)展到后來的染色體分類及基于生化標記的分類。到了現(xiàn)代，隨著分子

生物學(xué)的迅速發(fā)展，植物分類學(xué)家又將這一現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用到植物分類學(xué)中來，有望從分子水

平探討物種的演化和系統(tǒng)分類。

1植物分類學(xué)研究

植物分類學(xué)是一門歷史悠久的學(xué)科，它的任務(wù)是研究地球上有多少植物種類，揭示植物

多樣性的面貌，識別和鑒定植物，探索植物間親緣關(guān)系，并按親緣關(guān)系的遠近建立自然分類

系統(tǒng)。

1.1傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)技術(shù)

傳統(tǒng)的植物學(xué)分類是從形態(tài)上進行區(qū)分。形態(tài)學(xué)資料是一種肉眼可以觀察到的性狀，在

實際應(yīng)用中最為方便，所以在分類上應(yīng)用最廣。從形態(tài)學(xué)或表型性狀來檢測遺傳變異和區(qū)分

種屬之間的差別是最直接的方法，由于簡便易行,這種經(jīng)典的分類法被人們沿用至今。由于

表型和基因型之間存在著基因表達、調(diào)控、個體發(fā)育等復(fù)雜的中間環(huán)節(jié),如何根據(jù)表型上的

差異來反映基因型上的差異就成為用形態(tài)學(xué)方法檢測遺傳變異的關(guān)鍵所在。通常利用的表型

性狀有兩類,一類是符合孟德爾遺傳規(guī)律的單基因性狀(質(zhì)量性狀),另一類是由多基因決定

的數(shù)量性狀。表型性狀即植物的外部特征特性,如株高、生長習(xí)性、有效分枝數(shù)、葉形、葉

數(shù)、花序、節(jié)位、花形、花色、花數(shù)、單株結(jié)莢數(shù)、莢長、莢寬、莢厚、每莢粒數(shù)、種子顏

色、形態(tài)、百粒重、產(chǎn)量、抗病性等。這些性狀簡單直觀,應(yīng)用較廣。雖然如此,形態(tài)分類

也有其自身的局限性。形態(tài)分類或多或少帶有一定的個人主觀色彩，因而其中存在著許多意

見和分歧甚至懸而未決的問題。而這些就只能通過其它的分類方法加以解決。目前被子植物

的分類和命名主要還通過形態(tài)學(xué)的資料進行。在被子植物形態(tài)特征中，花果的形態(tài)特征比根、

莖、葉的形態(tài)特征更重要，尤其是花的形態(tài)特征。

1.2電鏡技術(shù)

電子顯微鏡正在日益被人們應(yīng)用到分類學(xué)領(lǐng)域。電鏡技術(shù)的發(fā)展和完善,為觀察和研究

植物的細微結(jié)構(gòu)提供了有力的手段,使我們對植物的花粉形態(tài)特征、葉表皮特征、種皮微形

態(tài)特征和果皮紋飾等有更深入的認識。植物的表皮，包括根、莖、葉、花、果實、種子、花

粉，細胞的排列、紋飾、角質(zhì)層分泌物等方面都有極其多樣的形態(tài)，為一些植物類群的研究

提供有價值的分類學(xué)資料。

1.3植物化學(xué)分類技術(shù)

植物化學(xué)分類主要是研究植物的次生代謝產(chǎn)物蠟質(zhì)以及碳水化合物。由于次生代謝物在

植物界的分布存在間斷性，使之成為研究植物分類有價值的資料。

1.4分子生物學(xué)技術(shù)

分子生物學(xué)技術(shù)用作分類的重要性，越來越被分類學(xué)家所重視。分子生物學(xué)的迅速發(fā)展

極大沖擊了生物學(xué)各個領(lǐng)域,促進了植物的系統(tǒng)分類和鑒定工作

1.4.１染色體的數(shù)目

染色體數(shù)目作為分類性狀的價值，在于它在一個種內(nèi)通常恒定。一般認為，被子植物

中原始類群染色體基數(shù)為７（或在７左右），如果染色體倍性高，通常被認為是進化類型。

1.4.２染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)

有絲分裂中期染色體數(shù)目、大小、形態(tài)（著絲點位置、隨體、主隘痕、次隘痕）和排列

等特征的總和稱為核型。一般認為，不對稱核型是進化的。

1.4.３染色體帶型

隨著細胞染色技術(shù)的發(fā)展，可以用不同的染色方法使染色體顯示不同的帶型。不同帶型

反映染色體化學(xué)成分的差異，不同物種或同種類不同類型有各自不同的帶型特征，由此為植

物分類提供依據(jù)。

1.4.４染色體行為

研究染色體在減數(shù)分裂時的配對行為，分析染色體組之間的關(guān)系，稱為染色體組分析

（ｇｅｎｏｍｅａｎａｌｙｓｉｓ）。染色體組分析（及染色體組之間的配對行為）常用來

揭示種間的親緣關(guān)系，可以解決形態(tài)分類難以解決的遺留問題，是被子植物分類重要的補

充。

1.4.5生物基因組ＤＮA中Ｇ＋Ｃ含量

每個物種的ＤＮＡ都有特定的Ｇ、Ｃ含量，不同物種的Ｇ、Ｃ含量是不同的。親緣關(guān)系

越遠，其Ｇ、Ｃ含量差別越大。由此，可以對植物進行分類。

1.4.6ＤＮＡ分子雜交

不同物種的ＤＮＡ上的堿基序列各不相同。ＤＮＡ是由２條反向、平行、互補的核苷酸

鏈，通過堿基相似，就可以在適當(dāng)條件下，按堿基配對的原則形成雜交，根據(jù)雜交程度確定

其親緣關(guān)系。

1.4.7蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)作為植物分類的依據(jù)，是因為蛋白質(zhì)分子是基因表達的產(chǎn)物，不同的植物含有的

蛋白質(zhì)不同，由此來評價不同種類植物之間的親緣關(guān)系。

但細胞分類學(xué)證據(jù)信息量有限，保守的染色體結(jié)構(gòu)的變化形式并非為某些特定的有機體

所特有，而可以出現(xiàn)在很不相同的類群中。因此，僅僅依靠單一的細胞分類方法是不夠的，

必須結(jié)合多方面的資料，綜合分析，才能揭示物種間親緣關(guān)系。

2植物系統(tǒng)發(fā)育研究

達爾文的進化論問世以后，生物的系統(tǒng)發(fā)育研究就逐漸成為植物分類學(xué)的重點之一。如

大多數(shù)經(jīng)典植物學(xué)分類家，同時也作為系統(tǒng)發(fā)生研究者，他們一方面遵循一套不斷完善的分

類原理、命名法則和研究方法，逐漸全面積累全世界各區(qū)域各類群植物的形態(tài)-地理經(jīng)典分

類學(xué)資料、并以各種專志、地區(qū)植物志等集其大成展示于世，以供社會生產(chǎn)應(yīng)用，不斷完善

分類學(xué)的基本任務(wù)。另一方面也對各類群的系統(tǒng)發(fā)生進行研究，并反映在各類群植物的分類

系統(tǒng)安排上，

2.1植物分子系統(tǒng)學(xué)

近年來,利用DNA序列或基因組數(shù)據(jù)探討植物類群的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系、譜系分化時間和

生物地理格局成為本學(xué)科的研究熱點，分子生物學(xué)的研究表明,比較植物體內(nèi)葉綠體DNA

同源性可以反映出生物系統(tǒng)發(fā)生的關(guān)系，親緣關(guān)系越近,DNA分子的同源性越高，因此可以

建立起一種新的分子水平上的分類方法，同時為種的定界及種間分屬提供分子生物學(xué)的證

據(jù)。選用于系統(tǒng)發(fā)育研究的分子變異的兩個主要來源是葉綠體基因組與核糖體DNA重復(fù)

區(qū)。Hennig的分支分析方法則為激增的分子數(shù)據(jù)的系統(tǒng)發(fā)育處理提供了有效的途徑。

2.2傳粉方式、繁育系統(tǒng)研究與植物系統(tǒng)發(fā)育

繁育系統(tǒng)(Reproductionsystem)指控制局群或分類群中遠交或自交相對頻率的各種生

理、形態(tài)機制.傳粉方式和繁育系統(tǒng)是物種基因流動中的主要影響或決定因素。傳粉模式、

自交親和性、繁育系統(tǒng)等的變異不僅表現(xiàn)在種間差異上,也會隨環(huán)境因素或植物生活期的不

同而有變化,因此成為物種進化研究的重要依據(jù)。

2.3生殖結(jié)構(gòu)化石

對一些在漫長的地質(zhì)歷史時期曾有過快速輻射的類群,化石證據(jù)是至關(guān)重要的,由于

化石證據(jù)的貧乏,被子植物的起源和早期分化一直是爭論的熱點,古植物學(xué)的新發(fā)現(xiàn),尤其

是白堊紀花化石的研究,大大加深了我們對于早期被子植物系統(tǒng)發(fā)育和花演化的認識,利用

掃描電鏡和透射電鏡對現(xiàn)存原始被子植物花和花粉的微形態(tài)、演化式樣和生殖生物學(xué)研究加

速了化石材料的鑒定和解釋,利用分子遺傳學(xué)手段對花發(fā)育的直接分析又成為植物系統(tǒng)學(xué)

研究的新熱點。據(jù)記錄僅1991～2000年間根據(jù)中國中、新代大植物化石建立的新屬就有41

個。

3小結(jié)

植物分類學(xué)是一門綜合性的學(xué)科，它隨著與之相關(guān)的技術(shù)與理論的發(fā)展而推動自身的發(fā)

展。植物解剖學(xué)，植物胚胎學(xué)，孢粉學(xué)，植物化學(xué)，細胞學(xué)曾對植物分類學(xué)的發(fā)展起到巨大

的推動作用，為分類學(xué)上一些懸而未決的問題提供了許多確著的證據(jù)。到了現(xiàn)代，隨著分子

生物學(xué)的迅速發(fā)展，植物分類學(xué)家又將這一現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用到植物分類學(xué)中來，有望從分子水

平探討物種的演化和系統(tǒng)分類。

植物科學(xué)各門學(xué)科間的相互滲透融合必然會帶來好的系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果,引起分類上

的變動,最終導(dǎo)致一個更加綜合的系統(tǒng)發(fā)育理論的出現(xiàn),而新的形態(tài)和分子證據(jù)與過去的證

據(jù)結(jié)合在一起最終將實現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)育的重建,從而使系統(tǒng)發(fā)育的結(jié)果更好更廣泛地被生態(tài)學(xué)

家、古生物學(xué)家、生物地理學(xué)家、分子生物學(xué)家、保護生物學(xué)家等廣泛應(yīng)用。