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基于标本室研究和侧重野外居群调查,对广西凤仙花属植物形态性状进行全面研究,并结合微形态特征和分子性状等证据,对广西凤仙花属植物进行分类修订,讨论了凤仙花属植物的系统发育关系。结果如下:
1.形态性状
本文研究馆藏腊叶标本8000余份,重点研究凤仙花属植物关键形态性状变异规律及其分类学意义。并在野外观察了150多个凤仙花居群。确认凤仙花属植物有价值的分类性状集中在花部的传统观点,并揭示了花序式样、侧生萼片数目及形状、下面萼片的形状和果实形状等器官性状具有重要的分类价值。首次发现心皮的数目(4或5)在凤仙花属的属下划分中具有重要意义。研究中也发现有些相对稳定的分类性状,在不同种类中表现出不同程度的变异。因此,同-性状在不同等级的分类群处理和在不同类群内的分类价值是不一样的。故在分类处理时最好能使用几个相关联的性状。
2.叶表皮微形态
研究了广西及周边地区41种凤仙花属植物的叶表皮微形态。发现所有种类的气孔器均为不规则型,下表皮细胞的垂周壁均为波状或深波状。上表皮细胞的垂周壁存在种间差异,可作为分类的辅助性状。上表皮细胞的垂周壁随着海拔的升高、地理变化而明显不同,并且产于横断山地区的种类上表皮出现了气孔器。本文依据上表皮细胞垂周壁为平直或波状、细胞的形状、上表皮是否具气孔器,将所研究的种类划分为4个类型、5个亚类型。
3.花粉形态
在扫描电镜下观察了广西及周边地区48种凤仙花属植物的花粉形态。发现花粉萌发孔具有3沟和4沟两种类型,花粉壁均具网状纹饰,花粉极面观为三角形、圆形、方形等形状,网状纹饰网眼内的颗粒状附属物数量具有明显变化,在属下划分及种间界定上具有重要分类学价值。3沟花粉的极面观均为近三角形,与水角的花粉相近,4沟花粉的极面观形状各异。产于中国西南地区的种类其花粉的极面观形状最为复杂。本文依据花粉萌发孔的数量、网眼具颗粒状附属物的密度、网状纹饰的疏密程度等性状,将所研究的种类划分为8个类型,8个亚类型。
4.种皮微形态
在光镜和扫描电镜下观察了广西及周边地区37种凤仙花属植物的种子。发现种子的形状、种皮表面纹饰在种间差别明显,且相对稳定,可作为分类的依据。种子形态及种皮微形态除了与外部形态(花部形态、果实形态、花序式样等)性状具有明显相关性之外,还具有明显的地域性。如产于石灰岩山地的龙州凤仙花及其近缘种具有相似的外部形态,其种子皆为矩圆形,种沟明显,种皮表面具螺丝导管状的毛,而不同于其它的种类。本文依据种子形态和种皮微形态的性状,将所研究的种类划分为6组、8个类型、8个亚类型。
5.分子系统学和凤仙花属的系统发育
选取有代表性的国产凤仙花属植物80种(其中38种来自GenBank),依据核基因ITS和叶绿体基因atpB-rbcL两个片段的信息对国产凤仙花属的系统发育关系进行了初步探讨。Bayesian分析结果表明,凤仙花科为一单系类群,凤仙花属与水角属构成姊妹群的关系。凤仙花属内的大叶凤仙花及其近缘种与凤仙花属其它的种类构成了姐妹群关系。从系统发育树上可以明显分为四个分支:第-分支为处于基部的大叶凤仙花及其近缘种,该类植物具有4心皮、3沟花粉、花粉极面观为三角形;第二分支为具有4心皮的石灰岩山地的专性种类;第三分支为具5心皮、总状花序的水凤仙及其近缘种;第四分支的种类为具5心皮、1-2花的种类。第四分支内分化明显,且集中分布于横断山区,显示了横断山区凤仙花属植物强烈的物种分化。综合运用本研究结果,将国产凤仙花属植物划分为9群,并探讨了其系统发育关系。
6.分类修订
对广西产凤仙花属植物进行了全面的分类修订:由《中国植物志》记载的10余种增加到40余种,包括11个新种和5个新交种,18个广西分布新记录种,并将10个名称处理为异名,建立了2个新组合;指定了I.obesa的后选模式,对I.morsei、I.obesa等疑难种进行了补充描述,纠正了前人对I.claviger、I.morsei和I.obesa的错误鉴定。本文还给出了分组、分种检索表及各种的地理分布图。