菝葜属和肖菝葜属的核型变异和系统演化研究

摘要

基于体细胞染色体核型及花序特征对菝葜科Smilacaceae菝葜属Smilax和肖菝葜属Heterosmilax进行了系统演化研究,报道了国产菝葜科17个分类群的核型。根据已研究的部分形态学特征和已有的核型和分子序列资料,对它们的系统进化进行了分析。结果显示:(1)整个类群的核型变异表现在二型化、多倍化、染色体的微变异以及染色体基数递减(从16–15–13),16为菝葜类群的基本染色体基数。(2)草本菝葜的核型对称性在东亚到北美种类中,表现出从对称到不对称的变化,而木本菝葜的各组间并未表现出这种趋势。(3)先出叶(prophyll)是宿存的芽鳞,因此在菝葜组sect.China和土茯苓组sect.Coilanthus中具花序的分枝(该分枝基部具先出叶)与圆锥菝葜组sect.Macranthae和穗菝葜组sect.Smilax中着生叶腋的花序分枝或者具关节的单伞形花序是同源的;结合ITS资料,推测花序原始类型是具伞形花序无总花梗呈穗状排列的种类。从祖先类型,花序的分化朝两个方向:一为菝葜属的菝葜组和土茯苓组以及肖菝葜属的全部种类为代表的生于叶腋的单伞形花序,另一为菝葜属的圆锥菝葜组sect.Macranthae的全部种类构成的圆锥-伞形花序。(4)肖菝葜属的核型和ITS数据都表明其为非单系类群,与草本菝葜和土茯苓组成员为姐妹群,首次发现花被2/3联合的过渡类型——筐条菝葜S.corbularia,建议将肖菝葜属降为亚属,置于菝葜属。(5)核型特点支持草本菝葜是东亚起源,扩展到北美,与土茯苓组种类有共同祖先,来自于x=16的木本菝葜,赞同恢复草本组sect.Nemexia。(6)在广布种菝葜S.china中首次发现二倍体居群,已知其存在3种倍性(2x、4x和6x),发现不同倍性居群的分布规律,推测在第三纪至更新世中期日本、台湾岛与大陆分离之前,菝葜的4x居群已广泛分布,而目前广泛分布的6x居群是岛屿与大陆分离后形成的。(7)我国西南是菝葜科现代分布和分化中心。