中国科学院昆明植物研究所
蕨类植物系统学研究取得进展—凤尾蕨属属下新系统
文章来源:中国科学院东亚植物多样性与...     发布时间:2018-02-02

  凤尾蕨属(Pteris)隶属于凤尾蕨科凤尾蕨亚科,由林奈于1753在其著作《植物种志》中正式建立。该属全球约有200余种,是蕨类植物的大属之一。凤尾蕨属植物分布广泛,除了南极洲外,其余六大洲均有分布。该属的部分种具有一定的经济价值,如凤尾蕨(P. cretica)、剑叶凤尾蕨(P. ensiformis,图1-L)、蜈蚣草(P. vittata,图1-B)的栽培种可用作观赏;井栏边草(P. multifida)和蜈蚣草等可用于富集重金属,治理土壤污染。 

  为了深入认识凤尾蕨属所包含的物种,揭示不同种类之间的亲缘关系,分类学家们曾依据形态学的证据,把具有相同叶片分支方式或叶脉类型的种类归在一起(Hooker and Baker, 1874; Shieh, 1966; Tryon and Tryon, 1982; Ching and Wu, 1983),建立了不同等级的属下分类单元,如亚属、组、系等。仅依据形态学证据归纳的种间关系仅能部分地反映出该类群不同种类之间真实的进化关系,凤尾蕨属属下自然的系统关系还需利用更为客观的证据加以验证。基于分子数据构建的系统发育关系,是确定物种之间亲缘关系最为有力的证据。研究团队前期基于叶绿体部分基因片段构建的凤尾蕨亚科及凤尾蕨属的分子系统关系,确定了单系的凤尾蕨属在凤尾蕨亚科中的系统位置,并将凤尾蕨属划分为15个大支(Zhang et al., 2015; Zhang et al., 2017)。 

  近期中国科学院昆明植物研究所孙航团队的张良博士与美国密苏里植物园的张丽兵研究员合作重建了世界凤尾蕨属的系统发育关系(图2)。新的系统发育关系基于256个样本的8个叶绿体和1个核基因片段数据,包含了凤尾蕨属植物约178种。研究结果进一步支持研究团队之前定义的凤尾蕨属15个大支,并发现马来地区特有种Pteris moluccanaP. papuana(图1-P)组成一新的大支。本研究首次开展了夏威夷特有属Schizostege的模式种Schizostege lidgatii(=Pteris lydgatei)的测序工作,构建的系统关系发现该种与全缘凤尾蕨(P. insignis) P. vitiensis构成单系,为溪边凤尾蕨组(P. sect. Execelsae)的成员。基于16个大支,并结合形态、地理分布等信息,研究团队建立了世界凤尾蕨属属下新的分类系统:包括3个亚属,即凤尾蕨亚属(P. subg. Pteris)、核心凤尾蕨亚属(P. subg. Campteria)以及P. subg. Platyzoma亚属;凤尾蕨亚属和核心凤尾蕨亚属可进一步划分为3个和12个组(图2);P. subg. Platyzoma亚属仅包含一个澳大利亚特有种P. platyzomopsis(1-A)。我国约80种凤尾蕨属植物分属于凤尾蕨亚属和核心凤尾蕨亚属的8个组,包括:凤尾蕨组(P. sect. Pteris,图1-B)、半羽凤尾蕨组(P. sect. Semipinnata,图1-C)、三轴凤尾蕨组(P. sect. Hypsopodium,图1-D)、林下凤尾蕨组(P. sect. Cadierii,图1-F)、溪边凤尾蕨组(P. sect. Excelsae,图1-L)、篦形凤尾蕨组(P. sect Campteria,图1-G)、三叉凤尾蕨组(P. sect. Tripedipteris,图1-H)和喜钙凤尾蕨组(P. sect. Creticae,图1-K) 

  上述结果以“Phylogeny and systematics of the brake fern genus Pteris (Pteridaceae) based on molecular (plastid and nuclear) and morphological evidence”发表于系统进化主流期刊MPE (Molecular Phylogenetics and Evolution)上。研究得到了国家自然科学基金(#31400196#31628002)的资助。 

  原文链接 

 

  1. 凤尾蕨属部分种类,代表了凤尾蕨属新系统中的所有3个亚属和15个组 

 

  2. 基于8个叶绿体和1个核基因片段的数据构建的凤尾蕨属系统发育关系(简化树),包括256个样本178种凤尾蕨属植物 

(责任编辑:李雪)

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