吊钟花属系统学与生物地理学研究
吊钟花属系统学与生物地理学研究
吊钟花属(Enkianthus)隶属于杜鹃花科(Ericaceae),约12-17种植物,仅分布于东亚地区,是杜鹃花科重要的观赏植物,也是亚热带山顶矮林的优势类群,具有重要的观赏价值和生态价值。但是,吊钟花属的分类仍有诸多问题,且属内系统发育关系尚不明确。本研究结合宏观形态学、叶表皮微形态、植物核DNA含量与倍性、分子系统学和生物地理学对吊钟花属存在的问题进行进一步研究,主要研究结果如下。对国内分布的吊钟花属植物进行了全面的野外考察,共采集该组植物标本共计151号,481份标本,2002余份分子样品,通过形态聚类分析可将吊钟花属分为3个组,对应的性状分别为(1)伞形花序,果序果实向上;(2)总状花序或单花,果序向下,果实向上,(3)总状花序,果序果实向下。吊钟花属的表皮细胞有多边形与不规则形,对应的垂周壁式样有平直、弧状、波状。上下表皮细胞面积约为358.50～2740.01μm2,下表皮存在柱状多细胞毛和单细胞尖毛。气孔均在下表皮分布,存在平列型和无规则形,气孔密度约为87.27～398.75个/mm2,气孔面积约为284.67～888.44μm2。对吊钟花属13个种的15个重要叶表皮微形态性状聚类分析,根据表皮细胞大小和气孔密度可将吊钟花属分为两个组。吊钟花属植物存在2x、4x、6x、8x不同染色体倍性,基因组大小在683.87-3361.06Mbp之间。染色体压片与流式检测结果显示,吊钟花(E.quinqueflorus)、E.cernuus、毛齿吊钟(E.quinqueflorus var.ciliatoserrulatus)、晚花吊钟花(E.serotinus)、翡翠吊钟花(E.tubulatus)、齿缘吊钟花(E.serrulatus)、美叶吊钟花(E.calophyllus)均为二倍体(2n=22);毛叶吊钟花(E.deflexus)和灯笼树(E.chinensis)均存在四倍(2n=44)体与六倍体(2n=66)。越南吊钟花(E.ruber)为四倍体;腺梗吊钟花(E.deflexus var.glabrescens)为六倍体;E.campanulatus为八倍体(2n=88)。基于吊钟花属11个种的叶绿体基因组,构建了目前较可靠的吊钟花属系统发育树,支持吊钟花属分为三大支。增加物种和样品后,用6个叶绿体片段和核基因ITS构建了吊钟花属14个种的系统发育树,发现核质冲突十分明显。除此之外,吊钟花属起源于白垩纪晚期的北美大陆(89.9 Ma),于中新世(5.4 Ma)分化出总状花序和伞形花序物种。结合形态、倍性、分子等证据,本研究对吊钟花属的分类处理提出以下建议。(1)将吊钟花属分为3个组,分别是sect.Enkianthus,sect.Enkianfella和sect.Andromedina;(2)纠正美叶吊钟花的异名处理,将其归为台湾吊钟花的异名;(3)保留毛齿吊钟花为吊钟花的变种地位;(4)将晚花吊钟花归为齿缘吊钟花的变种;(5)翡翠吊钟花处理为杂交种;(6)将毛叶吊钟花、越南吊钟花处理为灯笼树的变种。
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