耳稃草属(Garnotia)的系统学研究

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耳稃草属Garnotia隶属于禾本科,为一年生或多年生草本,世界约有30种,主要分布在亚洲东部或南部,澳大利亚东北部至太平洋诸岛。我国共6种,多分布于华南及西南各省。关于耳稃草的系统学位置一直以来都存在很大的争议。为进一步探讨耳稃草属的系统学位置,本文从形态学和分子系统学两个方面进行研究。形态学方面,在扫描电镜下对耳稃草属及其近缘属植物颖稃的微形态特征进行观察、拍照,同时采用干式灰像法处理叶片材料,并制作固定装片,于光学显微镜下观察植硅体形态。分子系统学方面,基于核基因组ITS序列和叶绿体基因组Matk序列分别构建系统发育树及联合树,对其系统发育关系进行分析,为耳稃草属系统学位置的确定提供依据。  本研究主要内容包括:⑴对耳稃草属及其近缘属64属124种植物的颖稃微形态进行观察,根据脉间长细胞、气孔、脉间短细胞、乳突、刺毛、双胞微毛、大毛等结构的形态及分布情况进行分析。根据颖片及稃片微形态,分别将供试材料划分为3种类型5种亚类型及6种类型5种亚类型,耳稃草属分别被划分到类型Ⅰ中的亚类型ⅳ及类型Ⅰ中的亚类型ⅴ,结合对微形态编码进行聚类分析的结果,支持将耳稃草属置于黍亚科,且与野古草属的亲缘关系较近。⑵对耳稃草属及其近缘属50属86种植物的叶片材料进行灰化处理,制作固定装片于显微镜下观察并拍照。分析其植硅体形态、排列方式、所含颗粒物数目、长宽比等特征,将禾本科植硅体划分为5种类型3种亚类型,并将耳稃草属划分到类型ⅴ的亚类型ii中。植硅体形态分析与颖稃微形态分析得到的结论一致,均支持将该属划入黍亚科,且与野古草属的亲缘关系较近。⑶在分子系统学方面,基于核基因组ITS序列与叶绿体基因组Matk序列,使用最大似然法(ML)、贝叶斯法(BI)法分别对耳稃草属及其近缘属构建系统发育树及联合树。研究结果显示耳稃草属聚在黍亚科的大分支中,并与野古草属和高粱族各属亲缘关系较近,不支持将其置于早熟禾亚科、画眉草亚科及黍亚科高粱族、野古草族的处理。结合形态学分析,支持成立耳稃草族。
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