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中国水龙骨科植物的系统演化研究

作　者: 姜楠
导　师: 王全喜；戴锡玲
学　校: 上海师范大学
专　业: 植物学
关键词: 蕨类植物水龙骨科孢子形态配子体发育 rbcL基因 rps4-trnS基因系统演化
分类号: Q941.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

蕨类植物是介于苔藓植物与裸子植物之间的过渡类群,它是最先出现的维管植物,因此研究蕨类植物的系统发生和演化具有极其重要的意义。水龙骨科植物是蕨类植物中最后演化出的一支,代表着蕨类植物最进化的一端。本文从孢子形态、配子体发育和分子系统学三个方面对水龙骨科植物的系统演化关系进行探讨:①利用扫描电镜对国产水龙骨科(Polypodiaceae) 19属54种1变种1变型和国外产水龙骨科1属6种植物的孢子进行了观察。结果表明:该科植物的孢子为单裂缝,两侧对称,极面观为椭圆形,赤道面观为肾形或豆形,外壁较厚,光滑或形成疣状、波纹状或不规则块状纹饰,周壁较薄,具瘤状、颗粒状纹饰或光滑具附属物。孢子表面纹饰可分为6种类型:疣状纹饰、瘤状纹饰、颗粒状纹饰、波纹状纹饰、不规则块状纹饰以及光滑具附属物的类型。②对国产水龙骨科11属13种1变种的配子体发育过程进行了观察。结果表明:孢子吸涨萌发,一般先萌发出初生假根,在与初生假根垂直的方向产生原始细胞,孢子萌发类型为书带蕨型;丝状体2~12个细胞,丝状体细胞直桶状、圆桶状或扁圆桶形。丝状体先端细胞经过两次斜分裂形成楔形顶端细胞或丝状体3~5列细胞时形成楔形顶端细胞。片状体为舌形、匙形或倒卵形。大部分种类原叶体阶段开始出现毛状体,原叶体发育方式为铁线蕨型或槲蕨型。成熟原叶体为两侧对称的心脏形,中肋不明显。一般原叶体横轴略大于纵轴。两翼上延、外展或向内交错,假根有时具横隔膜。颈卵器颈部圆柱状,向原叶体基部略微弯曲。颈卵器颈部四列细胞,颈壁细胞为4~7层。成熟时颈卵器顶端四裂;精子器生长在两性配子体的基部或雄配子体的表面,精子器球形或漏斗状。盖细胞圆形,盖细胞破碎或形成小孔释放精子;单细胞乳突状毛状体多分布在原叶体边缘,少数生长在表面;多细胞分枝毛状体生长在原叶体表面,多分布在分生组织下方,与颈卵器伴生。③对水龙骨科植物10属17种1变种的rbcL和rps4-trnS基因序列进行测定,并经过序列拼接软件整理,结合NCBI上传的13属35种rbcL和rps4-trnS基因序列,用ClustalX1.83软件运算全局联配(Complete Alignment),进行多序列的对位排列。应用邻接树(Neighbor joining,NJ)和最大简约树(Maximum parsimony,MP)以及最大似然法(Maximum likelihood method,ML)通过用进化分析软件PHYLIP软件包(Version3.66)构建系统树。亚科分类群中属下种类相聚类,与分类系统中亚科的划分基本一致,水龙骨科可能具有4条不同的演化路线,除石韦亚科这一条演化路线可能为一个单系的类群外,其余三条演化路线是相互联系的,并对其与近缘科的关系进行了探讨。

全文目录

中文摘要  7-9
Abstract  9-13
第一章前言  13-21
  1.1 我国蕨类植物研究概况  13-18
  1.2 水龙骨科植物的分类与系统演化  18-19
  1.3 本文的研究内容和目的意义  19-21
第二章水龙骨科植物孢子形态的研究  21-41
  2.1 引言  21-23
  2.2 材料方法  23-26
    2.2.1 材料  23-25
    2.2.2 实验方法  25-26
      2.2.2.1 孢子形态的观察  25-26
      2.2.2.2 孢子特征的描述  26
  2.3 结果分析  26-32
    2.3.1 水龙骨科植物孢子形态特征及基本类型  26-28
    2.3.2 水龙骨科19 属60 种1 变种1 变型植物孢子形态特征  28-32
  2.4 根据孢子形态探讨水龙骨科植物的系统演化  32-35
    2.4.1 基于孢子形态探讨水龙骨科的系统演化路线  32-33
    2.4.2 关于水龙骨科内属间关系的探讨  33-34
      2.4.2.1 关于瘤蕨属与星蕨属的亲缘关系  33
      2.4.2.2 关于星蕨属、线蕨属及薄唇蕨属的亲缘关系  33-34
    2.4.3 关于水龙骨科与近缘科的亲缘关系  34-35
  图版  35-41
第三章水龙骨科植物的配子体发育的研究  41-81
  3.1 引言  41-43
  3.2 材料与方法  43-45
    3.2.1 材料  43-44
    3.2.2 方法  44-45
      3.2.2.1 配子体的培养  44
      3.2.2.2 配子体的观察  44
      3.2.2.3 配子体发育形态特征的描述  44-45
  3.3 结果  45-63
    3.3.1 水龙骨科11 属13 种1 变种植物的配子体发育  45-60
    3.3.2 水龙骨科植物配子体发育的类型  60-63
  3.4 根据配子体发育特征探讨水龙骨科植物的亲缘关系  63-66
    3.4.1 基于水龙骨科植物配子体特征的分类  63-64
    3.4.2 基于水龙骨科植物配子体特征探讨属间系统演化关系  64-66
  图版  66-81
第四章水龙骨科植物的系统发育分析  81-96
  4.1 引言  81-82
  4.2 材料与方法  82-87
    4.2.1 材料  82-84
    4.2.2 实验方法  84-87
      4.2.2.1 总DNA 的提取  84-85
      4.2.2.2 引物的设计  85
      4.2.2.3 rbcL 基因和rp54-trnS 基因的PCR 扩增  85
      4.2.2.4 PCR 产物的回收与纯化  85-86
      4.2.2.5 基因序列的测定  86
      4.2.2.6 基因序列的分析  86-87
  4.3 结果分析  87-95
    4.3.1 基于rbcL 基因的系统发育分析  87-91
    4.3.2 基于rp54-trnS 基因的系统发育分析  91-95
  4.4 讨论  95-96
第五章总结  96-98
参考文献  98-108
致谢  108-111
攻读学位期间的研究成果  111-112
附表  112

中国水龙骨科植物的系统演化研究

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