植物系统与分类学

植物系统与分类学扬州大学生技学院金银根2003年扬州大学生技学院金银根2003年3月植物分类学鸣谢与声明本PPT教案中大量引用了马炜梁教授等著名专家亲自拍摄或设计的植物形态结构等的特征图片,恕不能一一列出,谨此谢诚。本PPT仅供阅读，其图片不得转用，以免侵权。如有谬误，敬请读者批评指正。教学目的和要求了解植物系统进化与各基本类群的主要特征；掌握植物分类的基础知识、基本方法、基本技能；熟悉常见科、属、种的重要识别特征及其学名；了解物种分类依据及植物分类学工具书的使用方法；主要参考书目中国科学院中国植物志编辑委员会：中国植物志，科学出版社中科院植物所，中国高等植物图鉴，科学出版社，1972-1983汪劲武，种子植物分类学，高等教育出版社，1985；张宏达，种子植物系统分类提纲，中山大学学报，第一期，1986；吴国芳等，种子植物图谱，高等教育出版社，1989；江苏植物研究所，江苏植物志，（上、下册），江苏科学技术出版社，1977，1982；绪论美科学家在南非发现地球陆地上26亿前就存在生命的证据。有证据显示：38亿年前生命在海洋中诞生。生物界的划分与系统二界系统：动物界、植物界。（瑞典）Linnaeus,1735。三界系统：原生生物界、动物界、植物界,(德)Haeckel,1866。四界系统：原核生物界、原始有核界、后生植物界、后生动物界,（美）Copland。五界系统：原核生物界、原生生物界、植物界、真菌界、动物界,(美加)Whittaker1969年。第一章植物分类的基础知识第一节、植物分类的方法与分类系统第二节、植物分类的依据第三节、植物的分类等级第四节、种与物种的形成第五节、植物的命名法则第六节、植物分类检索表人类对植物的认识和研究有非常漫长的历史:1、人类对植物识别和分类的最初认识（动物人）可食；有毒；药用2、人类有目的认识植物与人为分类（文明人）第一节植物分类方法与分类系统植物的人为分类古希腊提奥弗那斯（Theophrastus,371-288BC）研究了植物的经济用途、生活习性及分类。我国，神农尝百草----农政全书----明代李时珍（1518-1593）《本草纲目》。该书中共收集植物种类一千多种，按其用途分为草、谷、菜、果和木五部。二、植物界的分类方法与分类系统1.人为分类法：选择植物的一个或几个特点作为分类标准，将不同植物进行分门别类的方法。eg：Linnaeus（1707-1778）依据雄蕊数目将有花植物分为一雄蕊纲、二雄蕊纲……2.自然分类法：依据植物间亲源关系（相似程度、共同点多少）远近进行植物分门别类的分类方法。如达尔文（1809-1882）３．现代植物分类方法４．植物分类系统：依据某种统一标准将全部植物种类进行分门别类而形成的排序或体系。人为分类系统：自然分类系统：第二节植物分类的依据1.形态学依据2.细胞学依据3.分子生物学的依据4.化学依据5.超微结构和微形态方面的依据6.小结一）分类的依据形态学依据：解剖学超微结构和微形态学依据：表皮细胞排列、花粉形态结构。化学物质：黄酮类、酰胺类统计数量分类：计算模拟细胞学依据：染色体数目、带型分子生物学依据：分子生物学依据植物外部形态的差异，是由染色体上的基因的差别引起的。不同物种的DNA中G+C的含量差别越大，亲缘关系越远。分析物种同源性、探索生命的起源和进化关系。二）植物系统与分类学研究方法1.野外调查与标本随机采集2.栽培：遗传稳定性3.形态特征：4.胚胎学、解剖学：5.染色体组型：6.生化手段：色谱、光谱、免疫、电泳7.化石分析第三节、植物分类的等级一、植物分类的基本单位：界、门、纲、目、科、属、种。各级单位根据需要可再分成亚级。植物分类等级拉丁文英文界RegnumKindom门DivisioDivision各级有亚单位纲ClassisClass目OrdoOrder科FamiliaFamily属GenusGenus种SpeciesSpeciessub.—亚（subspecies）var.变种(Varietas)forma-变型（Forma）水稻：植物界RegnumVegetabile被子植物门Angispermae单子叶植物纲Monocotyledoneae颖花亚纲Glumiflorae禾本目Graminale禾本科Gramineae稻属Orysa稻OrysasativaL.二、种及种以下单位种：共同的祖先，稳定的分布区，形态特征相似，自然交配，后代正常。种间存在生殖隔离。种是分类上的基本单位。种内分为：亚种、变种、变型亚种：地理区域分布、生境不同，生态适应亚种（半种）种内生态适应，地理分布上的分布区、生境不同，种与亚种是一个连续的过程。变种：某一特征的差异但不大，糯稻Orysasativavar.glutinosaMatsum变型：某一小特征的区别品种cultivar:不存在野生，人类生产、培育、栽培植物的变种类型。物种形成的原因：条件—环境改变，基础—变异（转基因）保证—选择隔离；第四节、物种的形成1、物种形成的方式：渐变式（慢）：变异—分化选择—隔离变型-生态型--变种—亚种—种formavar.subspp吸收式或巨变式（快）：染色体加倍2.物种的形成过程↗地产宗地理隔离→宗race→地理宗↘地理亚种（半种）宗：种类、种群或系统基因组成或遗传表型与其它宗有差异，基因可分化交流。→地方宗→地理宗→地理亚种（半种）物种的形成生态型地理宗的产生—环境差异土壤、气候、海拔、放牧、流动沙川、沙砾、海滨、内陆森林等不同产生局部表现型相异（花色、叶色、株形）如对土壤中酸碱度、重金属等的反应：马银花、地锦（生态型）Turesson（杜尔松）（连续cline（梯度）间断）隔离（分化、选择和积累）一.空间：1.地理（悬铃木）二.环境2.生态（三色堇）三.生殖外部3.时间季节（春、夏莴苣）4.机械昼夜（月见草）5.行为（传粉媒介）6.异花受粉（报春花）月苋草（Oenotheraodorata）内部7.不亲和障碍8.杂种不活9.杂种不育10.杂种衰败四.引种（传粉媒介专一性）小结一切具有种间差异的特征均可作为分类的依据。能用于分类的性状非常多，人们用新仪器、新技术、新方法发现了很多有价值的资料，补充或修改了传统分类方法的许多不足之处，这方面今后还应大力发展。但是如果认为新的技术比旧的技术能揭露出更可靠更本质的性状，因而轻视传统的比较形态学的分类，这样的看法就是片面的。就上面介绍的几类依据而言，没有哪一类依据可以象形态学依据那样普遍地用于所有的高等植物、所有的分类等级。形态的差异通常也是内在本质的差异。随着各学科的发展，对植物体的认识愈来愈全面，植物学各学科的发展为植物分类的逐步完善提供了条件，人们才有可能综合各方面的全面资料，用计算机进行反映植物本身全面特征的最终的分类，并建立起一个反映亲缘关系的分类系统。第五节、植物的命名法则1、植物学名由来1623年，C.Bauhin,(法，1560-1624)1690年，Rivinus1753，CarolusLinnaeus,(瑞典，1707-1776)2、植物的学名构成植物学名：由林奈(1753)创立、遵循《国际植物命名法规》，用两个拉丁单词命名一种植物、且为国际上统一使用的名称为学名。同物异名（synonym）同名异物（hornonym）属+种+定名人,统一名称，学名属（名词）拉丁词或拉丁化的词，第一个字母大写。种名（种加词），形容词（拉丁词或拉丁化），小写定名人，姓氏或其编号，第一字母大写3、植物的命名法双名法：属名+种名+定名人的姓氏或姓氏缩写（林奈）三名法：属名+种加词+亚种或变种加词四名法：属名+种加词+亚种加词+变种加词羽叶甘蓝(Brassicaoleraceavar.acephalaf.tricolor)4、国际植物命名法规1867年8月，法国巴黎，第一次国际植物学会议，AlphonsodeCandole起草植物命名法规(LoisdelaNomenclatureBotanique)1910年，比利时第3次国际植物学会议确定《国际植物命名法规》在植物命名方面具有国际的效力，有6条原则75条规则和更多的辅则。国际植物命名法规植物命名的模式发和模式标本每一种植物只有一个合法的正确学名。其他名称应作异名或废弃学名包括属名和种加词，附加命名人之名学名的有效发表：拉丁文特征描述、命名模式（模式属、种及模式标本）优先律原则学名之变更名称的保留与废弃第六节、植物分类检索表检索表(key)是用来鉴定不明学名的植物的工具。它通过一系列的从两个相互对立的性状中选择一个相符的、放弃一个不相符的方法，达到鉴定的目标。检索表可以分为两类：(1)退格式检索表(indentedkey)：每一组性状编排时，向后(右)退一格。例如毛茛科5个属的分属检索表如下：果实花瓣萼片总苞整齐距铁线莲属瘦果无2-4片}3无}3是无白头翁属瘦果1无5片}3有}3是无毛茛属瘦果有}2-5片无是无耧斗菜属1有5片无是}45枚}4翠雀属有5片无不整齐}41枚}4退格式检索表(indentedkey)每一组性状编排时，向后(右)退一格。例如毛茛科5个属的分属检索表如下：1.果为一簇瘦果；花无距2.花无花瓣3.萼片通常4枚，总苞缺失…………………………铁线莲属(Clematis)3.萼片通常5枚，总苞存在…………………………白头翁属(Pulsatilla)2.花有花瓣…………………………………………毛茛属(Ranunculus)1.果为一簇；花有距4.花整齐；距5枚……………………………………耧斗菜属(Aquilegia)4.花不整齐；距1枚…………………………………翠雀属(Delphinium)这个检索表也可以把一组性状并列地出现，改写成下面的形式：1.果为一簇瘦果；花无距…………………………………21.果为一簇；花有距…………………………………42.花无花瓣……………………………………………32.花有花瓣………………………………毛茛属(Ranunculus)3.萼片通常4枚，总苞缺失……………铁线莲属(Clematis)3.萼片通常5枚，总苞存在…………白头翁属(Pulsatilla)4.花整齐；距5枚……………………耧斗菜属(Aquilegia)4.花不整齐；距1枚…………………翠雀属(Delphinium)(2)不退格式检索表这种检索表适用于种类很多的场合，编制方法是将所有的检索性状按1、2、3、4……的次序编号，括弧中列出其相对性状的编号。它保留了退格式检索表的优点，即将相近的生物排列在一起，便于使用者掌握情况；同时又克服了浪费篇幅的缺点，采取左边排齐的不退格方式。例如可将上述的分属检索表改写成不退格式：1(6)果为一簇瘦果；花无距2(3)花有花瓣………………………………………………毛茛属(Ranunculus)3(2)花无花瓣4(5)萼片通常4枚，总苞缺失……………………………铁线莲属(Clematis)5(4)萼片通常5枚，总苞存在……………………………白头翁属(Pulsatilla)6(1)果为一簇；花有距7(8)花整齐；距5枚………………………………………耧斗菜属(Aquilegia)8(7)花不整齐；距1枚……………………………………翠雀属(Delphinium)使用检索表时应注意下列事项：1.全面核对两项性状：如果第一项性状看来已符合手头的标本，也应继续读完相对的另一项性状，因为有时后者更为适合。2.在涉及大小尺寸时，应用尺量而不作大致的估计。3.在核对了两项相对的性状后仍不能作出选择时，或手头的标本上缺少检索表中要求的特征时，可分别从两方面检索，然后从所获的二个结果中，通过核对两个种的描述作出判断。4.对检索到的结果，还需核对该种植物的全面描述。当描述的内容与手头标本一致时，才能作为鉴定的结束。因为如果手头的标本是检索表中未列入的植物，如分布新记录种或引种植物，在检索时会指向另一植物。