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云之南

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专业背景:计算机科学 研究方向与兴趣: JavaEE-Web软件开发, 生物信息学, 数据挖掘与机器学习, 智能信息系统 目前工作: 基因组, 转录组, NGS高通量数据分析, 生物数据挖掘, 植物系统发育和比较进化基因组学

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植物分类学简介  

2013-04-07 16:06:40|  分类: 进化与系统学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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http://baike.baidu.com/view/42147.htm#2

植物分类学
植物学科中最古老和最具综合性的一门分支学科。过去的经典分类大多依据外部形态和内部解剖特征去分,后来把孢粉形态、地理分布和古生物学等方面的内容结合进去后,有助于进一步对种类的鉴定、植物演化关系的探讨和植物的分类。 

背景知识

现在生存在地球上的植物估计有50万种以上(种子植物250000种左右)。要对数目如此众多,彼此又千差万别的植物进行研究,第一步必须先根据它们的自然性质,由粗到细、由表及里地进行分门别类,否则便无从下手。植物分类学内容由三方面组成,它的研究对象为全世界生活的植物。
分类(Classification)
鉴定(Identification & determination)
命名(nomenclature)
植物分类学是发展较早的一门学科,它的任务不仅要识别物种、鉴定名称,而且还要阐明物种之间的亲缘关系和分类系统,进而研究物种的起源、分布中心、演化过程和演化趋势。因此,它是一门既有实用价值又富有理论意义的学科。
为了分类各个植物类群,人们根据植物类群范围大小和等级高低给它一定的名称,这就是分类的等级单位。了解和掌握分类的等级单位(阶层)是分类学必须具备的基本知识。

12个主要等级(阶元)

按照国际植物命名法规(ICBN)为(The International Code Of Botanical Nomenclature)的缩写。有关绿色植物命名(包括真菌)共包括12个主要等级(阶元)(Category)。主要分类阶元如下:
门 Divisio或(Phylum)
纲 Classis (class)
目Ordo (order)
科 Familia (Family)
族Tribus(Tribe)
哈钦松被子植物系统图

  哈钦松被子植物系统图

属 Genus (Genus)
组 Sectio(Section)
系Series(Series)
种Species(Species)
变种Varietas(Variety)
变型Forma(Form)

编辑本段基础知识

植物分类学的意义

1. 人类衣食住行的需要:
1. 人类生存的需要
2. 经济发展的需要
3. 健康长寿的需要
2. 生物学科发展的需要:
1. 植物分类学自身发展的需要:
① 资源清查——植物志的编写
② 对物种多样性的认识和保护
③ 探讨植物的起源和演化:
A、物种的实质及形成机制
B、各分类群之间的亲缘关系
2. 其他生物学科发展的需要:
环境植物学
资源植物学

植物分类学思想和方法

一 植物分类学思想
植物分类学思想的三次飞跃:人为分类,自然分类,系统分类
三种不同的分类系统:人为分类系统,自然系统,系统发育系统
分类学史三个时期:
人为分类系统时期(——1830) (李时珍林奈
进化论发表前的自然系统时期(1763——1920) (亚当森、裕苏、拉马克德堪多、本瑟姆、虎克
系统发育系统时期(1883——) (艾希勒、恩格勒哈钦松、塔赫他间、克朗奎斯特、佐恩、诺·达格瑞、斯特宾斯、田村道夫)
四个最引人注目的系统:
1. Cronquist系统(1968,1979,1981)
2. Takhtajan系统(1953,1966,1969,1980)
3. Hutchison系统(1926,1934,1948,1959,1973)
4. 田村道夫系统(1974)
哈钦松被子植物分类系统:将双子叶植物分为草本支和木本支,分别以木兰目和毛茛目为原始起点,平行进化。认为柔荑花序类植物比较进化,,认为单子叶植物较双子叶植物进化,起源于毛茛目。代表着被子植物起源学说中的真花学派。
二 植物分类学方法
1. 经典的方法 :标本室核对,文献资料,形态解剖学——形态学分类
2. 现代实验分类学方法
1. 栽培观察试验
2. 细胞分类学(染色体分类学)Cytotaxonomy
3. 化学分类学Chemotaxonomy
1. 直接可见物质
2. 植物本身的产物
③ 带信息分子(DNA、RNA、Protein)
1)protein taxonomy
① Serology (血清学)(1897)
② Electrophoresis (电泳)
③ Amino-acid sequencing(氨基酸顺序)
3)DNA、RNA分子杂交
4. 数量分类学Numerical taxonomy:应用数学理论和电子计算机技术处理生物分类学问题的边沿学科。
1957年诞生(?),索卡尔和斯尼斯《数量分类学原理》(1963)为标志。
5. 分支分类学:以谱系学(geneology),即系统发育的分支式样为基础,旨在建立生物种系发生的谱系关系。
① 内类群比较法
② 外类群比较法
③ 分支图法
④ 数量分支分类法
植物分类的等级  1. 基本等级
(-phyta)、(-opsida,-phyceae)、(-ales)、(-aceae)、
亚界(-bionta)、亚门(-phytina)、亚纲(-idea,-phycidae)、亚目(-ineae)、亚科(-oideae)、亚属亚种
2. 完全等级
界、亚界、门、亚门、纲、亚纲、(超目)、目、亚目、科、亚科、族(-eae)、亚族(-inae)、属、亚属、组、亚组、系、亚系、种、亚种、变种、亚变种、变型、亚变型
植物界、有胚植物亚界、维管植物门、种子植物亚门、被子植物纲、双子叶植物亚纲、蔷薇超目、蔷薇目、蔷薇亚目、蔷薇科、蔷薇亚科、蔷薇族、蔷薇亚族、蔷薇属、犬蔷薇系、犬蔷薇亚系、犬蔷薇、黄花变种、黄毛柱变型
Plantae,Embryobionta,Tracheophyta,Spermatophytina,Angiospermopsida,Dicotyledonidae,Rosanea,Rosales,Rosineae,Rosaceae,Rosoideae,Roseae,Rosinae,Rosa,Caninae,Caninae,Canina,Lutetiana,Lasiostylis
3. 种及种下分类群
1. Species(种):是生物分类的基本单位。它是具有一定的自然分布区和一定的生理、形态特征的生物类群。同一种中的各个个体具有相同的遗传性状,而且彼此杂交可以产生能育后代,但与另一个种的个体杂交,在一般情况下,则不能产生后代(或不育)。种是生物进化与自然选择的产物。
2. Population(种群):是物种的结构单元,一个物种是由若干个种群所组成,一个种群有由同种许多个体所组成,而各个种群总是不连续地分布于一定的区域内(即种的分布区域)。每一种群内即是一个集体,自成一个繁殖体系,个体之间进行有性繁殖,交流基因,维持种的繁衍。
3. Subspecies(亚种):一个种内的类群。形态上有差别,分布上或生态上或季节上有隔离,这样的类群称~
4. Variety(变种)。Varietas.是一个种内有形态变异,变异比较稳定,它分布的范围比亚种小得多。是一个种的地方宗(local race)
5. Form(变型):forma.有形态变异,但看不出有一定的分布区,而是零星分布的个体,这样的个体视为~
6. Cultivar(栽培品种):指为了农业和园艺上的目的,凡具有任何一种特征(形态学的、生理学的、细胞化学的或其他)的栽培个体的集合,且被繁殖后(无性的或有性的),仍能保持这种可资区别的特征。
(是可以认识的、具有不同性质的种下实体。如无性系,有花能孕的纯系,或以1-多个属性为其特征的异花受精的集合物(assemblages)。
4.确定种的四个主要准绳:
1. 各个体彼此间应有密切的相似性,易于将它们识别为该类群的的成员
2. 近缘种所表现出的变异谱之间有间隙(gaps)
3. 每个种占据一定的地理区域(或宽或窄),并证明对于他们所遇到的环境是适应的
4. 有性分类群各个体之间应该能互交繁育,很少甚至于不失去其能育性,与其它种杂交的水平或成功率应有所下降。

命名法规

International cade of botanical nomenclature (ICSN)
1867年的巴黎会议由A.P.Decandono等拟定
1930年在英国召开的国际植物学会议修订
1975年列宁格勒第十二届国际植物学会议—第九版(1978)
1981年悉尼第十三届国际植物学会议—第十版
每五年修改一次
75条+无数辅则、注释和例证
追溯既往之效,规定:
1. 苔藓植物维管植物从1935年起
2. 藻类植物从1958年起,凡新类群描述要用拉丁文。
1. 林奈的双名法(bionomial nomenclature)
J.Bauhin (1623)首创。Rivinus(1692)首创(?)。林奈将其完善化。故国际上公认林奈,为首创双名法(binomial nomenclature) 的学者并以其在1753年发表的Species Plantarum 一书所载的植物全用双名法为起点.凡此书已命名的植物均为有效名。
双名法:指用拉丁文给植物的种起名字。需用两个拉丁词来表达。第一个词是属名,第二个词是种加词(即种名),第三个词为命名人。
如 Helianthus annuus L.向日葵
↓ ↓ ↓
太阳花 一年生的 林奈
2. 三名法.
亚种或变种 名称如不带亚种Subsp或变种(Var.)的缩写词.则为3个词。即属名+种加词+亚种或变种加词。即为 ~
Panax Pseudo-ginseng Wall. Var. japonicus (C.A.Mey) Hoo et Tseng
属名 种加词 种名命名人 变种缩写 变种加词 变种命名人
Panax Pseudo-ginseng Wall. Var. notoginseng (Burkill) Hoo et Tseng
Et: 合发表:Cathaya argyrophylla Chun et Kung
作者多于2人可用et al
Comb.nov. 新组合.(Combintio nova);
桃:Amygdalus persica L.后由Batsch.重新组合入李属.Prunus:成.Prunuspersica (L.)Batsch.现有的书仍用林奈的命名.而将后者作为异名. Amygdaluspersica L.(Punus persica Batsch.)
ex:代发表:Thhaloctrum squarrosum steph.ex willd. 歧序唐松草
此种根据Willenow发表文章为准
3. 法规要点.
(法规是国际植物分类学者命名共同遵循的文献和规章.)
①.每一种植物只有一个合法的拉丁学名.其它名只能作异名或废弃.(异名Synonym)
②.每种植物的拉丁学名包括属名和种加词.另加命名人名.
③.一植物如已见有2个或以上的拉丁学名.应以了早发表的名称(不早于1753年林奈的<<;植物种志>>;一书的年代).并且是按"法规"正确命名的.方为合用名称.
④.一个植物合法有效的拉丁学名,必须为有效发表的拉丁文描写。
⑤.对于科或科以下各级新类群的发表,必须指明其命名的模式种.新种一模式标本。
⑥.保留名(nomina conservwnda)是不合命名法规的名称.按理应不通用通行.但由 于历史上已习惯用久了.经公议可以保留.但这一部分数量不大.
如一些非-aceae 结尾的科 名:
Umbelliferae (Apiaceae) Labiatae (Lamiaceae)
Cruciferae (Bassicaceae) Leguminosae (Fabaceae)
Grramineae (Poaceae) Palmae (Arecaceae)
Compositce (Asterraceae) [Gutliferae (clusiaceae)
基本异名.(basionym):为异名之一.即一植物的属名已改.(如重新组合列入另一属.种加词不变.)种加词不改时,原来的拉丁学名为~
白头翁.Pulsatilla chinensis (Bge.)Regel的基本异名为
Anemine chinensis Bge .
4. 模式标本.(模式方法)
模式标本:即将种(或种以下分类学群) 拉丁学名与一个或一个以上选定 植物标本相联系,这种选定的标本作为发表新种的依据,就叫~。
(命名模式:是分类单位性名称所永久依附 那个分子.element.而不论该名称正确或为异名.必须是某一分类单位中最典型,最具代表性的分子.
1..全模式标本.(正模式标本.主模式标本.模式标本.)holotype 简写type:由命名人指定的模式标本.用作新种的的描述.命名和绘图.
2..同号模式标本 istype (等模式)
为与全模式标本同一号码的标本.采集时同一号采有几枝同种植物.装订成几张标本.其中1-2张为主模式标本,其余的为~
3..合用模式标本.syntype (合模式)
当命 名人末指定模式标本时,或者有2号以上的标本被指定为模式标本时,(同雌.雄株..凡其引用的标本称为~
4..同举模式标本. paratype
命名者在原描述中,除模式标本外同时指出 标本.称为~
5..选定模式标本.(lectotype) (选模式.) (后选模式)
原来发表的文章或著作中,没有肯定哪一号标本为模式标本或主模式已丢失.或换切时.以后 学者在原始材料中选用一号标本为命名模式标本.(可为等模式or合模式及新模式.)
6..原产地模式(topotype)
当得 不到某种植物的模式标本时.根据记载该植物的模式标本产地采到同种植物 的标本.并选出一个标本代替模式标本.称为,~
7..新模式标本.neotype
当所有某一植物 的等模式.合模式以及任何原始资料标本都丧失时.重新选定标本作为模式标本.
模式的方法可用到属.科和目.
新组合的模式;为基原异名模式.新名称的模式是被替代名称的模式
5.合格发表(Valid publication)
①.合法名.是指符合国际植物学命名法规有关发表方面所有规则的名称.为某个分 类群的可接受的名称,是正确的名称,
②.为了合法名称必须:
1)合格发表即有效发表.印成材料.通过出售交换或赠送.在植物学界公开,
2)遵照名称形成 有关规则.
3)附有拉丁文特征摘要或引证前人有效发表的特征摘要,拉丁文标准不适用于化 石植物,但化石和藻类另外需要附以一幅说明其特征 的图.
4)标出命名模式.
5)明确指出它们所建属 的等级
③.当某一作者采用另一作者创立但尚未有效发表名称时,两个作者的名字都出现在 作者引证内,较先作者名+ex+较后作者名
④.完整引证还 需把所发表的地方引证在作者引证后.如.Ranuncuhus acris L.,Species plantarum,P554(1753)若发表在不完全被名称的作者所写著作里 就用"in"这个词.如:Ramatuella virens spruce ex Eichler in Martius, FloaBrasiliensis, 14 ⑵:100(1867) 新描述 分类群名称通常标以SP.nov.;gen nov cimb.nov. 一个新名称,即根据以前描述的分类群来定名.但所有的名称不同时,用.nom nov.
⑤.合格发表通常或是通过新分类群的描述.或者通过引证同一分类群以前曾合格发表的名称,而到达目的. 6优先律原则(the principle of priority)
①.采用人为最早的有效发表合法名称,(其它为异名)
②.不能早于林奈的<<;植物种志>>(1753.5.1)(泥炭藻科始于Hebwig<<;藻纲种志>>(1801.1.1)某些藻类所有真菌和化石植物除外)
③选择某个分类群最早的名称时,只有该等级的名称或加词才可考虑,其发表日期也是以该等级 发表日期为准 ,未必是名称或加词的最早发表日期.通常,当相应等级的最早加词只存在于一个不适用的组合里时.就另创这一个新的组合.
④.优先法规只适用于科和其下的各个等级.
⑤.属以下分类群的名称.按国际植物学 命名法规有规则.无论如何.改变某个属名以后.(如由于发现一个最早,的名称,)对于它所 包括的种必须创立很多新 的组合.为避免这种情况.对于一些根据国际植物学命名法规尽管发现是不正确的属名.但考以别的属名替换后会引起许多不便 的话,此时属名可以保留.而那些正确的属名却反而废弃.风车蕨属.√ Combrretum Loefl(1758) 有几百种 .
× Gislea L.(1753) (自林奈时代以来几乎就不使用了)

植物检索表编制和使用

~是鉴定植物的工具。常是运用植物形态比较方法,按划分类群(科.属.种等)的标准.和显著特征.选用一对明显不同的特征.将未知植物(已记载过的).一一区分开来,最后分出其科、属、种来。
1.类型:
一、提纲式检索表:
以简明的最少量识别特征对分类群作出排列,其排列顺序反映了它们假设的亲缘关系。是所有的识别特征可能是隐蔽的或者难于确定的,这种纲要编写成的检索表形式。
二.人为检索表
1)单道或连续性检索表 (二波式.R.Morison)
A.定距检索表.(锯齿式.内缩式)
B.平行检索表(阶层式)
2)多道检索表
A.刀仞穿孔检索表
B.主体穿孔检索表.
C.表格式检索表
D.侧面检索表.
2.编制和使用:
二歧分类法:将特征不同的一群植物.用一分为二 方法.逐步对比排列.进行分类,称~.根据~可将自然界 植物列成分类检索表.又名拉马克式二歧分类法(1744-1829) (其实应为R.Morison 在其Plantarum Umbelliferarum Distributio Nova(1072)中首次应用)
1).定距检索表(级次式检索表)
将每一对互相区别的特征分开编排在一定的距离处,标以相同的项号,每低一项号退后一字。
每一组特征写在右边一定 的距离处,前有号码1.2.....与之相对 的一组特征写在同样距离处,每分歧 下一级 一组相对性状则在上一级的稍后处开始,如此继续下去,描写愈来愈短。直到检索出某类或某种植物的名称为止。
优点:对照区别清楚,使用便当
缺点:种类较多时,左边空白太浪费篇幅,每组对句两边部分难翻书寻找。
2).平行检索表
将每一对互相区的特征编以同样的项号,并紧接并列,项号虽变但不退格,项未注明应查的下一项号或查到的分类等级。
与上共同之处在于每组相对特征紧紧相连易于比较 在一组特征叙述后,为一数字或名称。
3).连续平行式检索表
将一对互相区别的特征用两个不同的项号表示,其中后一项号加括弧,以表示它们是相对比的项目。

编辑本段检索表

常见的植物分类检索表有定距式(级次式)、平行式和连续平行式三种:
第二节 植物界的大类群
现存于地球上的植物,估计约为50余万种,整个植物界通常被分为16门。
1. 裸藻门Euglenophyta
2. 绿藻门Chlorophyta
3. 轮藻门Charophyta
4. 金藻门Chrysophyta
5. 甲藻门Pyrrophyta 藻类
6. 褐藻门Phaeophyta (spore plant) 植物
7. 红藻门Rhodophyta 隐花植物 低等植物
8. 蓝藻门Cyanophyta (孢子植物) (无胚植物)
9. 细菌门Bacteriophyta
10. 粘菌门Myxomycophyta 菌类
11. 真菌门Eumycophyta 植物
12. 地衣门Lichens
13. 苔藓植物门Bryophyta
14. 蕨类植物门Pteridophyta (seed plant) 颈卵器植物 高等植物
15. 裸子植物门Gymnospermae 显花植物 维管植物 有胚植物
16. 被子植物门Angiospermae
第三节 Algae(藻类植物
分类:是一群最原始的植物。
35-33亿年前地球水体中首先出现原核蓝藻
30000余种
8门
特征:一般具有光合色素,能进行光合作用,为能独立生活的一类自养原植体植物;
几微米——60M;
无根、茎、叶的分化;
生殖细胞多为单细胞,高等藻类的生殖细胞虽为多细胞,但每个细胞都直接参加生殖作用,形成孢子或配子,其外围无不孕细胞层包围;
合子不发育成多细胞胚。
分布:主要生长在水中,及潮湿的岩石、墙壁、树干、土壤表层;100M深的海底,南北极,积雪高山,85℃温泉。先锋植物之一
繁殖:1. 营养繁殖:以植物体的片段发育为新个体
2.无性生殖(孢子繁殖):以专化细胞—孢子直接发育为新个体
3.有性生殖:借配子体的结合而进行的生殖方式
1. 同配生殖
2. 异配生殖
3. 卵式生殖

编辑本段系统等级

前 面讲了植物分类的基本单位是种,根据亲缘关系把共同性比较多的一些种归纳成属(Genus),再把共同性较多的一些属归纳成科(Familia),如此类 推而成目(order)、纲(C1assis)和门(Divisio)。因此植物界(Regnumvegetabile)从上到下的分类等级顺序为门、 纲、目、科、属、种。在各分类等级之下根据需要建立亚级分类等级,如亚门(Subdiviso)、亚纲(Subclassis)、亚目 (Suboxder)、亚科(Subfamilia)和亚属(Subgeus)。
种以下的分类等级则根据该类群与原种性状的差异程度分为亚种(Subspecies)、变种(Varietas)和 变型(Forma)。亚种比变种包括的范围更广泛一些,除了在形态上有显著的区别外,而且在地理分布上也有一定的区域性。变种又比变型在形态上的差异要大 一些。实际分类工作中要根据野外调查的资料和标本的特征经过综合研究分析方能确定。
各分类等级的具体名称(如种子植物门、被子植物亚门、双子叶植物纲等) 的拉丁文名称常有固定的词尾,可供识别,如种子植物门(Spermatophyta)的词尾为ta,亚门为一ae,纲为-eae,目为一ales,科 为;-aceae,科名的拉丁名词尾一般是aceae,但是也有少数例外,如唇形科Labatae,菊科Compositae,禾本科Graminae。
现举黄连为例,表明植物分类系统的等级和所在的分类位置:
界 植物界Regnumvegetabile
门种子植物门Spermatophyta
亚门被子植物亚门Angiospermae
纲双子叶植物纲Dicotyledeae
亚纲古生花被亚纲Archichilamydoneae
目 毛茛目Ranales
科 毛茛科Ranunculaceae
属 黄连属Coptis
种黄连Coptischinesis Frallch
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