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1、植物分类学原理、方法与进展,刘应迪 Ph. D., Prof. 湖南师范大学生命科学学院 Lyd_,本讲座主要内容包括：,前言：植物分类学的背景回顾 植物在生物界中的地位 植物分类的基本单元和阶层系统 植物分类的方法与主要分类系统 细胞分类学简介 化学分类学简介 分子系统学的发展,1 前言：植物分类学的背景,什么是植物分类学？ 植物分类学（Plant Taxonomy）是研究植物类群的分类、鉴定和亲缘关系，从而建立进化系统（自然分类系统）以及鉴别植物的科学，是整个植物学中最基本的一门分枝学科，也是进行植物资源调查等工作的必须基础。 植物分类学有时也称为植物系统学（Systematic Bota
2、ny）。此外还有些专门研究某一门类植物的学科，即所谓种子植物分类学（Seed Plant Taxonomy）、苔藓学（Bryology）、藻类植物学（Phycology or Algology）等等。,1 前言：植物分类学的背景,植物分类学的发展历史回顾 我国古代对植物分类学发展所作的贡献：春秋时期成书的诗经；明代李时珍的本草纲目；清代吴其濬的植物名实图考和植物名实图考长编等 世界植物分类学发展历史：Aristotle(384-322 BC); Theophrastus(372-286 BC); Linneaus(1707-1778); 达尔文(1809-1882)；施莱德(1804-1881
3、) Rivinus, 1690; Linneaus, 1753,3 植物分类的基本单元和阶层系统,植物的命名举例： Ginkgo biloba L.（银杏） Chlorella vulgaris Beij. (Beijerinck) （小球藻） Oryza sativa L.（水稻） Ranuculus japonicus Thunb.（毛茛）,3 植物分类的基本单元和阶层系统,姓名的缩写需要注意的问题： 一般缩写是以第二个音节的第一个字母为准，在其后加上省略号“.”。只有林奈（Linnaeus）的缩写是一个字母“L.”。 当命名人为两人时，两人姓之间加“et”或“&”。如Tang et Wa
4、ng。如果命名人在两个以上，则在第一人名之后加“et al.”。 当父子女均为命名人时，儿或女的姓后加“f.”或“fil.”。例如Hook.代表 Willian Jackson Hooker，他的儿子Joseph Dalton Hooker通常写作 Hook. f.。 如果一学名是由甲植物学家命名的，但没有正式发表，后经乙植物学家描述并代为发表，则甲乙都应该作为命名人，甲在前，乙在后，在两位作者姓名之间加上“ex”。,3 植物分类的基本单元和阶层系统,国际植物命名法规简介 “巴黎法规”和“布鲁塞尔法规” “蒙特利尔法规”和“列宁格勒法规” 国际植物命名法规要点 (1)模式法和模式标本；(2)每
5、一种植物只有一个合法学名；(3)采用双名法；(4)学名的有效发表和合格发表；(5)优先律原则；(6)学名的变更；(7)保留名；(8)名称的废弃。,3 植物分类的基本单元和阶层系统,植物标本的鉴定与分类 标本鉴定（identification）是植物分类（classification）研究中最基础和经常性的工作；需要注意以下几个方面的问题： (1) 能规范地运用形态学术语对植物体各部分的形态特征进行正确的描述； (2) 检索表的使用； (2) 能熟练的使用参考书（工具书）,3 植物分类的基本单元和阶层系统,植物标本的鉴定与分类工作的常用工具书 中国高等植物图鉴，5卷，另有2卷补编。这是我们进行植
6、物鉴定最常用的一套资料，大约收录约50的种类，常见种一般可以找到，在野外采集的植物，最多只有1020找不到。图文并茂，使用方便。 中国高等植物，17卷，还没有出齐。这是我们进行植物鉴定又一方便的资料，大约收录约70的种类，在野外采集的植物一般都可以找到。图文并茂，使用方便。 中国植物志，125册，80卷，已1999年全部出齐。这是我们目前进行植物鉴定最权威也是最好的工具书。 湖南省植物志，已出版1卷，刘克明主编，反应不错，特别是图版的制作质量很高，其他各卷也正在编辑之中。此外临近省份的植物志也具有很好的参考价值。 可利用的杂志主要是植物分类学报等等。,4 植物分类的方法,人为分类方法，例如：
7、亚里斯多德就将植物分为乔木、灌木和草本三大类； 清代吴其濬jun（17891847）的植物名实图考（1840）和植物名实图考长编（1848）将植物分为谷、蔬、山草、隰xi草、石草、水草、蔓草、芳草、毒草、群芳、果和木等十二类； 林奈则使得人为分类达到了顶点，他选择了生殖器官如雌蕊和雄蕊的数目的形态，将雄蕊的特征作为纲的分类标准，将雌蕊的特征作为目的分类标准，将果实的特征作为属的分类标准；叶的特征主要作为种的分类标准。,4 植物分类的方法,自然分类方法：所谓自然分类，就是力求根据生物进化的规律来建立分类系统，尽可能地反映各种植物之间的亲缘关系和系统发育规律，建立植物界符合自然发展规律的进化谱系。
8、这种方法广泛综合了形态学、解剖学、细胞学、遗传学、生物化学、生态学、古生物学等各个学科的证据，尤其是抓住了繁殖器官演化这一最能反应亲缘关系和系统演化的主要性状。,4 植物分类的方法,被子植物分类系统简介 自19世纪后半期以来，不少分类学家根据各自的系统发育理论，提出了不同的植物分类系统。但由于有关植物各类群起源、演化的知识和证据不足，目前尚没有一个比较完善的分类系统诞生。 当前较流行的被子植物分类系统有下面几个：,4 植物分类的方法4.4 被子植物分类系统简介,恩格勒系统 根据假花学说的原理而建立的，认为无花瓣、单性花、木本、风媒传粉等为原始的特征，为此，他们将柔荑花序类当做被子植物最原始的类
9、型，而将木兰科、毛茛科等看做较为进化的类型，这在今天被许多分类学家认为是错误的。,恩格勒系统,4 植物分类的方法4.4 被子植物分类系统简介,哈钦森系统 花是由两性孢子叶球演化而来的（来自美国学者Bessey），确立了多心皮类原始的概念（真花学说）； 但木本草本作为一级区分导致许多分类上的错误。,哈钦森系统,4 植物分类的方法4.4 被子植物分类系统简介,真花学说（A）与假花学说（B）,4 植物分类的方法4.4 被子植物分类系统简介,塔赫他间系统 被子植物来源于种子蕨的幼态成熟；被子植物的花起源于种子蕨两性孢子叶球的幼态成熟；草本植物由木本植物演化而来（幼态成熟）；木兰目发展出毛茛目和睡莲目；
10、单子叶植物起源于原始的水生双子叶植物中具有单沟舟形花粉的睡莲目莼菜科；柔荑花序类起源于金缕梅目，而金缕梅目又和昆兰树目发生联系；打破了传统的离瓣花亚纲和合瓣花亚纲的概念。,塔赫他间系统,4 植物分类的方法4.4 被子植物分类系统简介,克朗奎斯特系统 和塔赫他间系统基本相似，但是在一些分类群的安排上也存在显著区别，同时简化了塔赫他间系统，取消了超目一级的分类单元，同时将塔赫他间系统中木兰亚纲和毛茛亚纲合并成木兰亚纲，科的数目也有所压缩。因此克朗奎斯特系统在各级分类单元的安排上，似乎比前几个系统更为合理，是一个传播很广的系统。,克朗奎斯特系统,4 植物分类的方法4.4 被子植物分类系统简介,吴征镒
11、等提出的被子植物“八纲系统” 最近，吴征镒等（2002）提出了木兰植物门（被子植物）的一个新系统，即“被子植物的一个多系-多期-多域新分类系统”。该系统将木兰植物门分为8纲40亚纲202目572科（简称“八纲系统”）。该系统截取早白垩世时间横断面，并认为在这个横断面上存在8条主传代线，以此为理论基础而建立的。 “八纲系统”是我国学者继胡先骕（1950）和张宏达（1986，2000）之后所提出的被子植物新分类系统，引起中国植物分类学研究人员的极大关注。但是这一系统目前尚未得到国际学术界的响应，在国内也存在很大的争议。,有关“八纲系统”的文献：,1吴征镒，路安民，汤彦承. 1988. A comp
12、rehensive study of “Magnoliidae” sensu latowith special consideration on the possibility and the necessity for proposing a new “polyphyletic-polychronic-polytopic” system of angiosperms. In Zhang A L, Wu S G eds. Floristic characteristics and diversity of East Asian Plants. Beijing and Berlin: China
13、 Higher Education Press & Springer Verlog. 269334 2吴征镒，汤彦承，路安民，陈之瑞. 1998. On Primary Subdivisions of the Magnoliophytatowards a new scheme for an eight-class system of classification of the angiosperms. Acta Phytotaxonomica Sinica.（植物分类学报）36: 385402 3吴征镒，路安民，汤彦承，陈之瑞，李德铢. 2002. Synopsis f a new “poly
14、phyletic-polychronic-polytopic” system of angiosperms. Acta Phytotaxonomica Sinica.（植物分类学报）40: 289322 4傅德志. 2003. 对吴征镒等（2002）提出的“八纲系统”中一些问题的评论. 植物分类学报. 41（1）: 9196 5汤彦承,路安民. 2003. 系统发育和被子植物“多系多期多域”系统兼答傅德志的评论. 植物分类学报. 41（2）：199208,5 细胞分类学简介,细胞学资料（主要包括细胞有丝分裂是染色体数目、大小、形态，及减数分类时同源染色体的配对行为等）作为分类学的重要证据，越来
15、越受到分类学家的重视。所谓细胞分类学（Cytotaxonomy），就是细胞学资料来研究动植物的自然分类、进化关系和起源的科学。,5.1 细胞学资料概述,染色体数目 在有花植物中，染色体数目最小的为2n=4（纤细单冠菊Haplopappus gracilis；禾本科的Colpodium versicolor） 多的2n500（景天科伽蓝菜属Kalanchoe），在香景天Sedum suavealens，2n640 蕨类植物较高，一般2n=40120，最多的在2n=1,260（网脉瓶尔小草Ophioglossum reticulatum）。 通常用X表示染色体基数，如禾本科狐茅属（羊茅属Festu
16、ca），种的染色体数目2n14，28，42，56和70，则有 X7，2n2X14，2n4X28，2n6X42，2n8X56，2n10X70。,5.1 细胞学资料概述,染色体形态 一般在染色体着丝点的部位缢缩变细，叫做主缢痕。主缢痕内为着丝点，两侧为染色体的臂，两臂等长的叫做等臂染色体，不等长的分别称为长臂和短臂。有些染色体还有一个着色较浅的次缢痕（副缢痕）。在有些在染色体的末端还存在一个球形或棒形突出物称为随体。次缢痕和随体都是识别染色体的重要特征。 根据着丝点在染色体上的着生部位，染色体可以分为6种（如图）。,5.1 细胞学资料概述,根据着丝点在染色体上的着生部位，染色体可以分为6种,5.1 细胞学资料概述,染色体组型分析是指： 常规形态分析：各染色体数目、大小、形状、主缢痕部位、两臂长度、次缢痕和随体的有无及其形态等； 带型分析：染色体分带技术常常用来进行染色体组型分析。根据不同带型，可以精确而可靠地识别染色体的个体性； 着色区段分析：同源染色体之间着色区段基本相同，而非同源染色体之间则有差别，以此对他们进行识别； 定量细胞化学方法：即根据细胞核、染色体组或每一
