基于分子遗传数据的植物茎形成模型研究——以Minuartia s.l.（石竹科）为例：I. 单轴生长模型

《Biology Bulletin Reviews》：Models of Shoot Formation in Plants in Light of Molecular Genetic Data by a Case Study of Minuartia s.l. (Caryophyllaceae): I. Monopodial Models

植物分类学中，分子系统学显示Minuartia属paraphyletic，经修订后包含Cherleria等新属。通过形态学研究六个Cherleria模式种，提出四个生长策略（离心扩散、稀疏侧生枝、主动分枝衰减、半丛生垫状结构），并识别同源（单极丛生、半丛生枝条）和异源特征（丛生模式、紧密垫状结构、单循环子实体），支持单极丛生模式为起源假设。

　　

摘要

近年来，分子系统发育在植物分类学中变得越来越重要。然而，对特定叶绿体或核基因序列甚至整个基因组的比较有时会在植物系统学领域产生新的、出乎意料的结果。在系统发育数据发表后，Minuartia属（广义）经历了分类修订，因为根据分支学方法，该属被证明是一个并系群。此次修订揭示了新的分类信息，并重新确立了之前被撤销的属，其中包括包含19个物种的Cherleria L.属。Cherleria属因其物种间的显著差异而具有特别的研究价值。因此，迫切需要寻找新的具有分类学意义的特征来明确属内分类单元之间的关系。为此，我们研究了六个Cherleria物种的生物形态特征，并确定了其中在分类学上最为重要的特征：具体包括茎的形成方式、垫状结构的形态、茎的分枝模式、用于空间占领的特化营养茎的存在与否、生长策略以及一次结实茎的结构。对所研究物种的生物形态特征进行分析后，我们发现了四种生长策略：(a) 离心式繁殖策略；(b) 具有稀疏的放射状特化侧枝的离心式繁殖策略（半莲座型）；(c) 通过早期发育阶段的活跃分枝进行传播的策略，随后侧枝轴的形成逐渐减弱；(d) 通过半莲座状斜向生长的茎进行传播的策略，随后由于直立生长的莲座状茎导致垫状内部空间的紧密排列。我们将分子系统发育数据与生物形态数据进行比较，从而识别出一些生物形态上的衍征：单轴斜向-半莲座-直立莲座式的茎形成模式，以及具有用于占领空间的特化半莲座状茎和双周期一次结实茎的存在；同时我们也识别出一些原始特征：单轴莲座式的茎形成模式、紧密排列的垫状结构以及单周期简单排列的一次结实茎。基于这些数据，我们提出了一种假设，即单轴莲座式茎形成模式可能是Cherleria属最初的茎形成方式。