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《复旦大学》 2003年
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睡莲类植物的系统发育研究

张晓艳  
【摘要】: 睡莲类植物(或广义睡莲目Nymphaeales sensu lato)是原始被子植物中的一个重要类群,对揭示被子植物起源与演化具有关键作用。一般认为,睡莲类包含Barclaya属、莼菜属(Brasenia)、水盾草属(Cabomba)、金鱼藻属(Ceratophyllum)、芡实属(Euryale)、莲属(Nelumbo)、萍蓬草属(Nuphar)、睡莲属(Nymphaea)、澳大利亚睡莲属(Ondinea)和王莲属(Victoria)共10属110余种。然而,长期以来其属间系统发育关系以及若干属(如睡莲属)的种间关系一直存有争议。 本文选取24个与睡莲类植物系统发育相关的形态、解剖和花粉性状,以木兰目(Magnoliales)、樟目(Laurales)、胡椒目(Piperales)、八角目(Illiciales)和毛茛目(Ranunculales)作为复合外类群,采用外类群比较法判断了上述性状的进化极性;以性状状态编码矩阵为基础,应用Camin-Sokal方法和Farris-Wagner方法以及PHYLIP软件包构建分支树。结果表明,两种分支树与已有广义睡莲目分类系统均有较大差异,不能完全支持某一个系统,因而必须采用其他性状(特别是分子证据)才能更好地重建睡莲类的属间系统发育关系。 本文进一步采用GenBank中收录的叶绿体rbcL基因和核糖体18S RNA基因,应用最大简约法(MP)、邻接法(NJ)和最大似然法(ML)并根据APG系统选择Amborella属作为外类群,构建了睡莲类植物的属间系统树。结果表明:莲属与金鱼藻属构成姐妹群,但序列分歧度较大,支持将两个属独立成科的观点;莼菜属与水盾草属构成姐妹群,且序列分歧度较小,支持现有的莼菜科处理。此外,部分数据支持睡莲属与澳大利亚睡莲属构成姐妹群,而芡实属与王莲属的姐妹群关系不支持芡实属独立为芡实科的观点。分子证据还表明,萍蓬草属与睡莲类其他属关系较远,可考虑将其独立成萍蓬草科。 本文测定了睡莲属9个样品的核核糖体DNA ITS区序列,结合GenBank中获得睡莲类ITS序列,分析了这些样品(种和品种)间的亲缘关系。结果表明,ITS序列可以用于检测睡莲属的种下变异,而最大似然法结果优于最大简约法。这为睡莲属的系统发育分析和种质资源鉴定提供了新的工具。 此外,本文还对水盾草这种外来睡莲类植物进行了调查。一方面,为睡莲类的系统发育研究增添了新的材料,另一方面分析了水盾草入侵中国东部的状况以及潜在的生态后果。由于水盾草为罕见的外来沉水杂草,可与其他水生杂草(如 WP=5 喜旱莲子草和凤眼莲)对本地的生物多样性产生“联合”影响,因而迫切需要对其进行深入的研究。 总之,本文以国内外长期研究为基础进行了综合定量的形态学与分子序列分析,明确了10个属的系统位置,为科的划分提供了新的依据;通过运用ITS序列研究睡莲属的种及种下单位之间的亲缘关系,为睡莲类植物的种质资源鉴定提供了新的工具;对水盾草进行了初步的调查分析,为今后深入开展其生态学研究打下了良好的基础。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:Q944

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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