探寻 Noccaea s.l. 种子形态奥秘:解锁系统发育新线索
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为解决 Noccaea s.l. 分类争议,研究人员对 42 种 Noccaea s.l. 及 1 种 Thlaspi 种子进行光镜和扫描电镜研究,结合 ITS DNA 序列分析。结果显示种子形态特征多为趋同演化,仅 Noccaea s.l. 种子表面无肋是共有衍征,该研究为植物分类提供参考。
在植物分类学的奇妙世界里,种子就像一个个隐藏着秘密的 “小宝藏”。一直以来,人们都希望借助种子的形态特征来解开植物分类的谜团。在十字花科植物中,种子的微观形态特征被不少研究者视为分类的重要线索,但也有人对此持有怀疑态度。就拿 Noccaea s.l. 和 Thlaspi 这两个属来说,它们的分类界限一直模糊不清,存在诸多争议。以往基于种子特征进行的分类尝试,有的被证明不太靠谱,这让植物分类学家们十分苦恼。为了打破这一僵局,探寻更加准确的分类依据,来自国外的研究人员开展了一项关于 Noccaea s.l. 种子形态及其系统发育意义的研究。该研究成果发表在《Flora》上,为植物分类领域带来了新的曙光。
研究人员采用了两种关键技术方法。一是利用光镜(LM)和扫描电镜(SEM),对种子的宏观和微观形态进行细致观察;二是通过从 NCBI 获取内部转录间隔区(ITS)DNA 序列,进行系统发育分析,以此探究物种间的亲缘关系。
在种子材料选取上,研究人员调查了约 136 种 Noccaea s.l. 中的 42 种(其中 39 种为首次研究)以及 1 种 Thlaspi,共 57 份样本。这些样本大多在 2015 - 2019 年于土耳其采集,少数来自 Hacettepe 大学植物标本馆(HUB) 。
研究首先聚焦于种子形状和颜色的变化。通过立体显微镜和扫描电镜观察发现,Noccaea s.l. 物种的种子形状存在差异,可分为四种类型,多数种子呈卵形。
接着,对种子表面的雕纹进行研究。扫描电镜研究揭示出种子表面存在八种雕纹类型,分别是网纹状、小瘤状、单眼状、乳头状、网状、嚼烂状、瘤状和疣状。但这些雕纹类型在系统发育树的不同分支中均有出现,这表明所研究样本的种皮模式存在显著的趋同演化现象。
从系统发育分析来看,研究人员利用 ITS DNA 序列进行的分析显示,Noccaea s.l. 成员唯一的共有衍征是种子表面无肋,而 Thlaspi arvense 种子表面有肋。
综合研究结果,研究人员得出结论:由于在系统发育树的不同分支中观察到种子广泛的形态变异,Meyer 划分的属并不具备可靠的形态共有衍征,所研究的种子特征对于 Meyer 划分的属而言属于趋同演化的形态特征。不过,正如 Al - Shehbaz 在 2014 年指出的,种子表面无肋似乎是 Noccaea s.l. 成员的共有衍征。但要进一步明确 Noccaea s.l. 和 Thlaspi 的分类界限,还需要更多的研究。
这项研究意义重大。它为 Noccaea s.l. 和 Thlaspi 的分类争议提供了新的研究视角和证据,让人们认识到仅依据种子特征进行属的分类可能会得出不准确的系统发育结论。这也提醒植物分类学家们,在进行植物分类时,不能仅仅依赖单一的特征,而需要综合考虑多种因素,结合形态学、分子生物学等多方面的证据,才能更准确地确定植物的分类地位,构建更加合理的植物分类系统。