植物分类的基础知识.ppt

植物分类学 Plant Taxonomy,西南大学园艺园林学院植物学系 刘世尧,教 材与参考书,植物学（下册） 吴国芳等编著 种子植物分类学 汪劲武 中国植物志 四川植物志 中国高等植物图鉴 中国种子植物科属辞典,第五章 植物类群,第一节 植物分类的基础知识 一、植物分类学的内容与任务 二、植物分类的历史 三、植物分类的方法 四、植物分类的等级和单位 五、植物的命名 六、植物检索表,一、植物分类学的内容与任务,1、分类：将各种植物的形态特征、内部结构及遗传特性等进行比较、分析、归纳，使之分门别类，并按照植物的发生、衍化规律进行有秩序的排列。 2、命名：按国际植物命名法规给植物定以符合要求的名称。 3、鉴定：对所收集到的植物种，根据植物分类学的基础理论知识，通过查阅资料，与已知植物种进行比较分析，最后确定该植物的正确名称以及属于哪一植物类群。,二、植物分类的历史,1、人为分类系统时期 2、自然分类系统时期 3、系统分类系统时期 4、我国种子植物分类简史,三、植物分类的方法,1、传统分类法 （形态分类法、经典分类法） 2、实验分类法 （1）细胞分类学（染色体分类学） （2）化学分类学 （3）孢粉分类学 （4）血清鉴定法 （5）数量分类学 （6）超微结构和微形态分类 (7)分子系统学(利用分子标记,DNA差异),四、植物分类的等级和单位（分类阶元）,中 文 拉 丁 文 英 文 界 Regnum Kingdom 门 Divisio Division 纲 Classis Class 目 Ordo Order 科 Familia Family 属 Genus Genus 种 Species Species,例：水稻 Oryza sativa L. 界.植物界 Plantae 门被子植物门 Spermatophyta 纲单子叶植物纲 Monocotyledoneae 目禾本目 Graminales 科禾本科 Gramineae 属.稻属 Oryza 种.稻 Oryza sativa L.,例：黄莲 Coptis chinensis Franch. 界植物界 Plantae 门被子植物门 Spermatophyta 纲双子叶植物纲 Dicotyledoneae 目.毛茛目 Ranales 科.毛茛科 Ranunculaceae 属.黄莲属 Coptis 种黄莲 Coptis chinensis Franch.,种（species） 具有一定的形态和生理特征，有一定的自然分布范围的植物类群，能自然交配，产生正常能育的后代。 亚种（subspecies 缩写ssp.) 是一个种内的变异类群，形态上有一定区别，在分布、生态或季节上有所隔离，同种内的两个亚种，不分布在同一地理分布区内。 籼稻（亚种）与粳稻（亚种）的区别,变种（varietas 缩写 var.） 是一个种内的某些个体，在形态上有所变异，而且比较稳定，它的分布范围比亚种小得多，并与种内其它变种有共同的分布区。 变型（forma 缩写 f.） 种内某些个体有细小变异，如花冠或果实的颜色、毛被情况等，无一定的分布区，零星分布。,品种（ cultivar 缩写 cv.） 不是分类学中的一个单位，只用于栽培植物的分类上，在野生植物中不使用品种这一名词。它是人类经过培育选择而形成的类型，其经济性状及生物学特性符合人类需要，要进行买卖，成为商品后，才能称为品种，否则只能叫品系。,五、植物的命名,根据国际植物命名法规的规定，以瑞典植物分类学家林奈创立的双名法对植物进行命名。 1.双名法 是指用两个拉丁词或拉丁化的词对一种植物定名，第一个词是属名，每一个字母要大写，第二个词是种加词（种名）。一个完整的学名还要加上定名人的姓氏或姓氏缩写。 例：水稻 Oryza sativa L. 银杏 Ginkgo biloba L. 梅 Prunus mume (Sieb.) Sieb.et Zucc. 李 Prunus salicina Lindl.,2.三名法： 如果种下还有亚种、变种等级，则要加亚种或变种加词，并在亚种或变种加词前加上亚种（ssp.）、变种（var.）的缩写词，即为三名法。 例：紫花地丁 Viola philippica Cav. ssp. munda W. Beck. 无毛画眉草 Eragrostis pilosa (L.) Beauv. var. Imberbis Franch.,3.有关命名人表示法的含义 （1）若由2人命名，则在两人之间加“et”，如 多于2人，可用“et al”。 例：纤穗鹅观草 Roegneria tenuispica JLYang et YHZhou （2）有时2个命名人之间有“ex”，表示前一个 是该种的命名人，但未公开发表，后一人 著文代他公开发表了这个种。 例：紫背杜鹃 Rhododendron forrestii Balf. ex Diels.,（3）有时两个命名人的前一命名人有括号，表示该种由前者最早定名，但后者经过研究，认为分类位置不恰当，应该重新组合。 例：大丛鹅观草 Roegneria magnicaespis (D.F.Cui) L.B.Cai -Elymus magnicaespis D.F.Cui,4、有关命名的一些法规 （1）优先律原则每一种植物只有一个合法的拉 丁学名，并且以最早发表的为合法学名。 （2）一种植物合法的拉丁学名必须正式发表，并有 拉丁文描述。 （3）对于科及科以下各级新类群的发表，必须指明 其命名模式，才算有效。 新科模式属 新属模式种 新种模式标本 有效发表 合格发表,（4）当新属、新种、新变种等发表时，在学名后要加 gen. nov. (即 genus novum 新属） sp. nov.（即 species nova 新种） var. nov.（即 varietas nova 新变种） 例：纤穗鹅观草（新种） Roegneria tenuispica J. L. Yang et Y. H. Zhou, sp. nov. 仲彬草属（耿氏草属） Kengyilia Yen et Yang （新属） gen. nov.,1、人为分类系统时期(18世纪初),人为地根据植物的经济用途和实用部位进 行分类。 明代李时珍本草纲目记载药用植物1195种，将植物分为草、谷、菜、果、木等5部。 草部：山草、芳草、湿草、青草、蔓草、水草等11类； 木部：乔木、灌木等6类,2、自然分类系统时期(18世纪晚期-19世纪初),林奈 (Linnaeus) 1737年发表自然体系后，许多学者努力寻求能够反映自然界客观植物类群的分类方法，从多方面的特征进行分析，走向了自然分类的途径。 英国：本生和虎克系统 双子叶植物 单子叶植物,多瓣、离瓣花类 合瓣花类 单被花和不完全花类,微子类、上位花类、冠花类、萼花类、裸花类、离心皮类、颖花类,瑞典植物学家 林奈 (Linnaeus) 于1737年发表自然体系，根据花的构造特点和花各部分数目(尤其是雄蕊数目)将植物分为24纲，其中第1-13纲按雄蕊数目区分，第14-20纲按雄蕊长短 (如二强雄蕊、四强雄蕊等)、雄蕊和雌蕊的关系以及雄蕊的联合情况区分；第21-23纲按花的性别(如雌雄同株、雌雄异株、杂性花等)区分，第24纲称为隐花植物。 许多学者认为林奈系统的人为性大，因为只根据雄蕊数目一个特征划分纲，常会使亲缘关系疏远的种类放到同一纲中。如：蓼科的酸模属(Rumex)有6个雄蕊，小檗科的小檗属(Berberis)也有6个雄蕊，它们一同放入第6纲，显然不合适。,3、系统分类系统时期,1859年,达尔文创立生物进化论以后 根据生物进化的原理，建立能反映植物类群之间亲缘关系和植物界客观演化规律的分类系统 恩格勒(A.Engler)系统 哈钦松(J.Hutchinson)系统 塔赫他间(A.Takhtajan)系统 柯朗奎斯特(A.Cronquist)系统,恩格勒系统的假花学说： 认为被子植物的花是由单性孢子球演化而来的，只含有小孢子叶或大孢子叶的孢子叶球演化成雄或雌的柔夷花序，进而演化成花，因此被子植物的花不是真的花，而是演化了的花序。被子植物是由裸子植物的买麻藤目演化为柔夷花序植物，故认为柔夷花序植物的无花瓣、单性、木本、风媒传粉等与裸子植物相似的特征作为最原始的类型。 哈钦松系统的真花学说： 认为已灭绝的裸子植物本内苏铁目的两性孢子叶球演化为被子植物的花。1、两性花比单性花原始；2、花各部分分离、多数的比联合、有定数的原始；3、花各部分螺旋状排列的比轮状排列的原始。故木兰目和毛茛目是本内苏铁演化而来的，这两个目又是被子植物的二个起点,4、我国种子植物分类简史,解放前，主要是外国人做中国的种子植物分类。我国首推钟观光教授（1918-1921，走遍南方11省，采集15万号标本）。有关植物研究所：1922，中国科学社生物研究所； 1927，北平研究院植物研究所； 1928，静生生物调查所；1929，中山大学农林植物研究所。 解放后，1950，中国科学院植物研究所，全国各重要省区都成立了植物研究所，高等院校也相应发展植物分类学的教学和科研工作。 主要工作： 中国植物志、中国高等植物图鉴、各地方植物志 植物区系和植物资源调查 专科、专属植物的深入研究,细胞分类学（染色体分类学） 1染色体的数目作为分类性状 2染色体核型分析 （1）常规的形态分析 （2）带型分析 （3）着色区段分析 （4）定量细胞化学分析 3染色体组分析 根据染色体的同源性和非同源性可以：(1)知道是否出现了杂交；（2）查明染色体结构上的差异；(3)解释不育的原因；(4)指明一个种的衍生关系，这在分类学上具有重要意义。,（二）化学分类学 在经典分类学的基础上，从植物的化学组成(主要是特征性成分)所表现出来的特征，从小分子化合物和大分子化合物的角度，并结合其他有关学科，来进一步研究植物的系统发育。 小分子化合物作为分类性状应用于植物分类 例如：黄酮类化合物的分布对榆科中榆亚科（含黄酮醇）和朴亚科（含葡基黄酮）中属的处理； 又如：萜类化合物对芸香目的分类意义；甜菜拉因的存在与否来划定石竹目 大分子化合作为分类性状应用于植物分类 首先是血清学研究；蛋白质做电泳分析来比较植物种类之间蛋白质的异同；DNA碱基顺序在分类学上是比较可靠的证据,染色体的数目作为分类性状 例如：芍药科 (Paeoniaceae)，以前都将它放在毛茛科中，但这个属由于具花盘，心皮大而肉质，柱头厚而镰状，二唇状，雄蕊离心发育以及种子有大的假种皮等特征，从毛茛科分出独立成芍药科。根据细胞学研究，芍药属染色体大，基数x=5，这和毛茛科大多数属的基数很不相同，支持了将芍药属独立成科的观点。现在芍药科不仅得到了普遍承认，而且认为它与毛茛科之间并无紧密亲缘关系。最新的一些系统还建立了芍药目(Paeoniales)，并认为和五桠果目 (Dilleniales)接近。,Kengyilia gobicola 的染色体核型,血 清 鉴 定 法,数量分类学 数量分类学是以表型特征为基础，利用大量性状(包括形态学、细胞学和生物化学等的各种性状)、数据，按一定的数学模型，应用计算机运算得出的结果，对物种进行定量比较。 数量分类学的基本步骤： 1确定研究对象 2选择性状 3性状的编码 4 原始数据的变换和标准化 5 相似性概念的数量化 6 分类运算 7 将分类运算结果以树系图或其他图形表示,超微结构和微形态分类 60年代末电子显微镜资料开始应用在被子植物分类方面 透射电子显微镜特征 1筛管分子质体； 2P-蛋白质； 3核蛋白质晶体； 4内质网膨大储囊 扫描电子显微镜特征 1表皮细胞的排列； 2细胞的形态； 3外层细胞壁的凹凸； 4角质层分泌物。,鹅观草属（Roegneria)的种间RAPD分析（OPD-20),10种披碱草属（Elymus)的RAPD分析（OPR-16),分子系统学,RAPD:Random amplified polymorphic DNA ，随机扩增的多态性DNA,籼稻与粳稻的区别,稻（名医别录）Oryza sativa L. a. 籼稻（亚种）Oryza sativa L. ssp. Sativa Oryza sativa L. ssp. japonica 叶多被毛，很少无毛。花序较长，穗轴节间较长，小穗排列稀疏较少彼此重叠；小花外稃疏被毛。颖果较长，横断面扁平，胚乳含直链淀粉多。南方种植 b. 粳稻（亚种） Oryza sativa L. ssp. indica 叶无毛或少毛。花序短，穗轴节间短使小穗密集重叠排列；小花密被直而短的毛。颖果粗圆，横断面近圆形，胚乳含支链淀粉多。北方种植,有效发表:发表品一定要是印刷品，并可通过出售、交换或赠送，到达公共图书馆或者至少一般植物学家能去的研究机构的图书馆。 仅在公共集会上、手稿或标本上以及仅在商业目录中或非科学性的新闻报刊上宣布的新名称，即使有拉丁文特征描述，亦属无效。 合格发表：1935年1月1日起，除藻类(但现代藻类自1958年1月1日起)和化石植物外，l个新分类群名称的发表，必须伴随有拉丁文描述或特征集要，否则不作为合格发表。科或科级以下新分类群的发表，必须指明其命名模式，才算合格发表。 新科模式属 新属模式种 新种模式标本,关于模式标本,主模式标本(全模式标本、正模式标本) 由命名人指定的模式标本，即作者发表新分类群时据以命名、描述和绘图的那一份标本。 等模式标本(同号模式标本、复模式标本) 与