木兰科植物系统学研究进展

木兰科植物系统学研究进展 *木兰科植物系统学研究进展 112 王亚玲，崔铁成，张寿洲 (1西安植物园，西安710061;2仙湖植物园，深圳518004) 摘 要:木兰科为一个原始古老的植物类群，对研究被子植物的起源和早期演化有重要的意义。由于分布范围广及美洲、 亚洲的温带、亚热带和热带，存在较多的性状交叉和形态变异，在属的界限和种的确定上有较大的争议。形态解剖学和分 子系统学研究成果表明:木莲属、含笑属均为相对一致的类群，而木兰属为一个多系起源的趋同演化的类群，其中含笑属 与玉兰亚属的亲缘关系较近，木兰亚属有许多趋异和趋同演化类型，其种间系统发育关系不准确可能是导致木兰科属间界 限不清的根源所在。单种属、寡种属多为过渡或进化的类群，它们被归并的证据也越来越多。本文从传统分类学入手，结 合现代分子系统学研究成果，对属间关系及传统的分类性状存在的问题进行了探讨，试图为木兰科的分类研究提供一些帮 助。 关键词 :木兰科;系统;分类 The Studying Progress of Classification in Magnoliaceae 112W ang Yaling,Cui Tiecheng,Zhang Shouzhou (1 Xi’an Botanical Garden, Xi’an 710061;2 Shenzhen Fairy Lake Botanical Garden, Shenzhen 518004) Abstract: As a primitive group, Magnoliaceae was very important for the research of angiosperm phylogeny. In view of the wide distribution from temperate, subtropic to tropic zone in America and Asia, as well as the extensive homogeneity, the taxonomic treatment in the family had been controversial with regard to the delimitation of genera, sections and species. The results from morphological anatomy and molecular systematics suggested : Manglietia and Michelia were consistent groups respectively; Magnolia was a polyphyletic and convergent genus; Subgenus Yulania was closely related to Michelia, and subgenus Magnolia had many convergent and divergent species. The inexact position of species within subgenus Magnolia could result in the controversial phylogenetic relationship in Magnoliaceae. Many monotypic and oligotypic genera ，which were in intermediate or evolutionary state，were proposed to be combined as more and more evidences. The relationship between genera and the taxonomic characters were discussed based on the results of traditional taxonomy and modern molecular systematics. Key word: Magnoliaceae;phylogeny;taxonomy 木兰科(Magnoliaceae)被认为是被子植物中的原始类群，全世界有15属246余种，主要分布于北 半球的亚洲东南部、北美东南部及中美，以靠近北回归线南北10度为最多，少数种类分布至南半球。 [1]我国有木兰科植物11属，约99种。主要分布在云南、广西和广东等省(区)。木兰科多数种类树 形优美，花色鲜艳，为传统的绿化及庭院栽培植物。因其对研究被子植物起源演化及系统发育具有重 要价值，在分类上占有重要地位。 木兰科由A.L.Jussiu(1789)首先提出并作为广义的木兰科名称使用。J.Hutchinson(1959)将 八角科(Illiciaceae)、五味子科(Schisandraceae)、水青树科(Tetracentraceae)等科从中分出 后，建立了真正意义上的木兰科(原狭义的木兰科)，包括有10个属:鹅掌楸属(Liriodendron)、木 兰属(Magnolia)、盖裂木属(Talauma)、香木兰属(Aromadendron)、单性木兰属(Kmeria)、长蕊木 *基金项目:深圳市仙湖植物园科研基金资助。 作者简介:王亚玲(1971—)，女(汉族)，助研，西北农林科技大学在职硕士研究生。 1 兰属(Alcimandra)、木莲属(Manglietia)、厚壁木属(Pachylarnax)、南洋含笑属(Elmerrillia)和含笑属(Michelia)。Dandy(1964)增加了合果木属(Paramichelia)、观光木属(Tsoongiodendron)。 将木兰科合并为7个属:木兰属(包括Alcimandra、Aromadendron、Dugendiodendro、Manglietiastrum、 )、木莲属、厚壁木属、单性木兰属、南洋含笑属、含笑属(包括Paramichelia、Parakmeria、Talauma[2-6])、鹅掌楸属。 Tsoongiodendron 木兰科各属植物的内部结构和外部形态有很多重叠，长期以来对木兰科植物分类系统及亲缘关系的认识上存在着很大分歧,在属的界定上不统一，除鹅掌楸属外的其余属与木兰属的界限均有很多争议。国内外学者用形态解剖学、细胞学、孢粉学、化学分析、繁殖生物学、分支系统学、分子生物学(RAPD、RFLP、cpDNA序列测定)等手段，进行了许多系统发育方面研究工作。本文为叙述方便，均采用刘玉壶系统的名称。 1 木兰属的范围 木兰属约有75种，占全科总数的1/3，分布范围广，亚洲和美洲的亚热带和温带均有分布，还有少数常绿种类分布在热带。该属几乎包括了木兰科各属的共同特征，与其它属在内部结构与外部形态上都有很多交叉，除鹅掌楸属外的各属均被并入过木兰属，因此木兰属的界限就成为木兰科的分类焦点之一。 经典的分类系统中，木兰属具顶生花，雌蕊群无柄，心皮分离，胚珠2枚，包括木兰亚属和玉兰 [3、5、7-8]亚属两个类群，但越来越多证据显示两亚属之间的亲缘关系较远:木兰亚属花粉粒通常较大，变化多，覆盖层光滑，近似盖裂木属和木莲属，而玉兰亚属的花粉粒小，变化少，侧面观及雕纹与含笑 [9]属类似;木兰亚属种子内种皮合点区多呈孔状稀管状，属较低的分化类群，而玉兰亚属内种皮合点 [10]区呈复合管的窝状，附属物发达呈板状，属较高的分化类群;在木兰科属内属间进行的常规人工杂交试验结果证明:木兰亚属与玉兰亚属除具因花期错开而形成的天然生殖隔离外，人工杂交后不能结 [11]实或F代无活力，而在木兰科的其它属间具生殖隔离而属内无生殖隔离。Figlar通过对野外生长及1 苗圃栽培的木兰属和含笑属植物的观察研究提出:玉兰亚属与含笑亚属均为预生分枝(prolepsis)，即芽需经过一段休眠时间方可萌发形成枝条的分枝习性;而木兰亚属中除天女花组(Sect.Oyama)外均为同生分枝(syllepsis)，即芽不经过休眠即可形成枝条的分枝习性。这不仅提出了一个新的分类 [12]依据，也进一步说明玉兰亚属与含笑属的关系较玉兰亚属与木兰亚属更近。叶绿体DNA的RFLP标记研究结果也显示玉兰亚属的6个种与含笑(M.figo)、Talauma ovata形成一个单系类群，而与木兰 [13][14-15]亚属的几个种为姊妹类群。Ueda和Azuma的cpDNA序列分析再现了此结果。Kim对木兰科99个种ndhF基因进行序列分析的结果表明，玉兰亚属的几个树种形成一支，并与含笑属以及华盖木、拟单性木兰一起成为单系类群，与其它属树种显著区别;同时木兰亚属为一多系类群:Maingola组与含笑属近缘，常绿组(Gwillimia)的亚洲种类与盖裂木属的亚洲种类形成一支，而皱种木兰组(Sect.Rytidospermum)的两个美洲种( M. macrophylla和 M. dealbata )和整个木兰亚科的其它种成为姊 [16]妹类群。傅大立(2001)提出:玉兰亚属(Subgenus Yulania)与木兰亚属(Subgenus Magnolia)为趋 [17]同演化的两个并系类群，建议恢复玉兰属(Yulania)。 形态解剖学、分子系统学的研究成果均表明，木兰属为多系起源的趋同演化类群;玉兰亚属与木兰亚属的界限清楚，应分开。但玉兰属是否成立及属名的确立，仍需做进一步的研究。木兰亚属为多系类群，种间的系统关系及位置的不准确是导致木兰科内属间界限不清的根源所在。因此加强木兰属的形态解剖学及分子系统学研究工作，积累更多信息，有助于解决木兰科的系统问题。 2 木兰属与木莲属关系 Dandy以木莲属具4枚以上胚珠将其从木兰属(具2枚胚珠)中分出来。很早就有人提出仅以每 [18-19]心皮胚珠数来划分木莲属和木兰属不谨慎应予以合并。木兰属中，长叶木兰()、M. paenetalauma [20]山玉兰(M.delavayi)中也存在着多胚珠现象(2-7枚);两属在木材解剖、花粉形态(外壁雕纹 2 [9，21]和外壁结构)上也很相似;李捷的分支分析表明，木兰属和木莲属形成一个单系类群，支持将两 [22]属合并。但有更多的证据证明两属除胚珠数外还有更多的差异:在木兰科中仅木莲属叶脉末端无石 [23]细胞，而叶肉、表皮和皮层中有石细胞;在木莲属中，正常表皮细胞被表皮毛基所取代，当毛脱落 [24]后便在表皮角质层膜上留下一个孔，此种原始结构在木兰科中也仅见于木莲属;从种子内种皮合点区形态看，木莲属全为孔型，且内种皮表面粗糙，有瘤状突起，种脊凹痕宽而深，与木兰属的孔型种 [10]类明显不同;ndhF、matK等序列分析研究结果也表明，木莲属分支被高度支持，与木兰属等其它属 [16、25][11]无交叉;人工杂交实验也证明木莲属属内杂交亲和，但与木兰属存在着生殖隔离。 综上所述，木莲属与木兰属的界限清楚，木莲属的系统地位应被承认。 3 木兰属与含笑属关系 [7] 因花腋生和雌蕊群具柄这2个显著的特征，含笑属被从木兰属中分出来。刘玉壶以花的顶生和腋生作为分类的主要依据，又把木兰亚科分为木兰族(Trib. Magnolieae)和含笑族(Trib. Michelieae)[5][3]。Nooteboom则提出:“含笑属的腋生单花是顶生于侧生短枝上，其实质也是顶生”的观点。另外，玉兰亚属中多花木兰(M.multiflora M.C.Wang et C.L.Min)、腋花望春玉兰(M.biondii Pamp.var. axilliflora T.B.Chao,T.X.Zhang et J.T.Gao)及舞钢玉兰(M.wugangensis T.B.Zhao,W.B.Sun et [26-28]Z.X.Chen)的发现，也对花芽腋生及顶生的分类依据提出质疑;在引种栽培的深山含笑(M.maudiae)植株上，我们也发现了数个花梗上生有小叶的腋花，而在金叶含笑(M.foveolata)、云南含笑(M.yunnanensis)、普通含笑(M.figo)的植株上也常会有顶生和腋生并存的花枝。同时越来越多的证据表明含笑属与玉兰亚属为亲缘关系密切:如前所述，RFLP、 matK、ndhF序列分析均支持含笑属与玉兰亚属(Yulania)形成单系类群。另外含笑属与玉兰亚属都为预生分枝，具有相同的柱状果实， [29-30]花药同为侧向开裂，人工杂交亦可形成有活力的杂交种子，说明含笑属与玉兰亚属为亲缘关系较近类群，但与木兰亚属关系较远，但是否应将两属合并尚需进一步的证据。 4 对一些单种属系统地位的认识 木兰科中除木莲属、木兰属、盖裂木属及含笑属有30种以上外，其余有两个属各具7种，一属3种，5个属各2种，3个属为1种。这些寡种属和单种属的系统地位一直是争论的焦点之一。Nooteboom把盖裂木属、南美盖裂木属、香木兰属、拟单性木兰属归入木兰属，华盖木属归入木莲属，合果木属、观光木属归入含笑属，将刘玉壶系统的15属缩减为7个属。英国邱园的木兰科植物的名录也采用了 [31]Nooteboom的系统。 华盖木(Manglietiastrum sinicum Law)为刘玉壶1979年发表的一个新种，并以其幼叶平展， [32]导管分子的胞壁有螺线加厚与木兰属、木莲属不同，建立华盖木属。Nooteboom先将其归入木兰属， [3、6][22]后Chen和Nooteboom又将其归入木莲属。李捷的分支分析结果支持其独立成属;ndhF序列分析表明华盖木与厚壁木属的P.praecalva的ndhF序列是相同的，强烈支持其与厚壁木属及拟单性木兰属 [16]具很近的亲缘关系。 拟单性木兰属(Parakmeria)原仅2种，Dandy将其归为木兰属，胡先啸、郑万均将其从木兰属 [7、33]中分出，刘玉壶认为其花从两性到杂性，雌蕊群具柄，托叶不与叶柄连生，幼叶不对折等性状属进化特征，支持拟单性木兰属成立，并将木兰亚属雌蕊柄组(Sect.Gynopodium)的光叶拟单性木兰 [5](P.nitida)、恒春拟单性木兰(P.kachirachirai)、乐东拟单性木兰(P.lotungensis)归入该属。龚洵根据山玉兰与乐东拟单性木兰的杂交结实率达90%支持Chen(1993年)将拟单性木兰并入木兰属[11]。ndhF序列分析则高度支持其与厚壁木属及华盖木属的亲缘关系。matK的序列分析再现此结果:拟 [25]单性木兰的matK序列与华盖木的差异仅为0-1个碱基。而形态特征上也支持此种近缘的关系:二者均为常绿乔木，全株无毛，托叶与叶柄离生，幼叶在芽中不对折而抱住幼芽，雌蕊群具柄，木材导管具螺纹加厚。 单性木兰是木兰科中唯一花单性、雌雄异株的属，该属仅两种，分布于广西、柬埔寨和泰国的热带及亚热带地区。刘玉壶以单性木兰(K.septentrionalis)雄蕊两药室稍分开，两侧向开裂，药隔伸 3 出成舌状尖，雌蕊6-9，心皮全部合生，仅露出柱头面，成熟心皮革质，沿背缝开裂，形成近球形的聚合果，与柬单性木兰K.duperreana的药室紧贴，内向开裂，顶端钝，药隔不伸出，成熟心皮木质、沿腹缝全裂及顶端开裂，最后裂成两果瓣、形成各成熟心皮散开的聚合果不同，建立焕镛木属 [34][16](Woonyoungia Law)，但未得到广泛的赞同。分子系统学研究结果也高度支持这两个种为一单系。同时单性木兰的ndhF序列与皱种组的北美种M.fraseri仅具1个碱基的差异，matK序列与拟单性木 [35][36]兰、华盖木的差异仅为0-5个碱基。单性木兰的木材解剖形态上与产于热带的木兰属种类相似。在花粉形态上，单性木兰与拟单性木兰属相似，均为椭圆形，具远极单萌发沟，舟形，为小穴纹饰、花粉外壁具三层分化，另外，花粉萌发实验发现拟单性木兰两性花花粉较雄花的花粉短小，不能萌发，为生理上的雌雄异花。但单性木兰为小型花粉(最长轴小于45µm)、柱状层分化较明显，拟单性木兰属为大型花粉(最长轴约为85µm)，外壁柱状层小柱发育不完善，处于花粉外壁演化的的初级阶段。 [37-38]因此拟单性木兰属为木兰科中两性花向单性花过渡的中间类群。 合果木属(Paramichelia)有3种，其幼叶在芽中直立平展，花药内向开裂，聚合果肉质，区别 [9]于含笑属。但其花粉的大小、形状、雕纹与含笑属及木兰属中具小粒花粉的种类(玉兰亚属)相类似， [39]木材导管具螺纹加厚或未见，射线边缘具油细胞，与含笑属接近。李石生在茎皮的化学成分研究中， [40]认为合果木属与含笑属化学成分几乎相同，提出合果木归并回含笑属的观点。观光木属(Tsoongiodendron)为单种属，其幼叶在芽中直立对折，雄蕊群超出雌蕊群之上，花丝与花药分化明显，聚合果肉质，核果状构造区别于含笑属，但其木材解剖形态、花粉大小、形状和雕纹又与含笑属 [9、39] [41、35、16]相近。RAPD及matK、ndhF序列分析结果亦强烈支持合果木、观光木归入含笑属。 长蕊木兰属(Alcimandra Dandy)为稀有单种属，其雄蕊群具雄蕊35-40枚，超出雌蕊群之上，雌蕊群具柄，成熟蓇葖果革质。早先被作为含笑属的一个种，Dandy因其不似含笑属的其它种类具有 [7]腋生花而将其分出来独立作为一个属。既然花的着生位置这一分类性状已受到质疑，该属的分类位置就需重新考虑。其实长蕊木兰的木材导管呈穿孔梯状，射线较高，无油细胞，花粉粒外壁无雕纹， [39、9]具明显平滑极细微的细孔的覆盖层等特征与含笑属相似;matK、ndhF序列分析亦支持该属与玉兰 [35，16]亚属、含笑属关系较近。 可见，这些寡种属、单种属多属于过渡或进化类型，被归并的证据也越来越多，相信在木兰属、盖裂木属、厚壁木属、含笑属的范围被清楚界定后，它们的系统地位也会被确定。 5 地理起源与间断分布的种类 我国有木兰科11属约99种，占全世界木兰科植物的73%的属和40%的种，并有华盖木、长蕊木兰 [5]等许多特有种属，被认为是现代木兰科植物的分布、保存和发源中心。根据已发现的化石资料推测，木兰科早期分化时间为早白垩纪初期，甚至更早，在中国西南形成后，向外辐射，经白令海峡进入北 [1]美后，由于大陆的分离和温度的变迁，形成东亚和北美间断分布的种。 木兰科中有3个温带间断分布的类群和1个热带间断分布的类群。温带间断分布的类群有鹅掌楸属的两个种:鹅掌楸(L.chinense)分布于中国的长江流域以南，北美鹅掌楸(L.tulipifera)分布于美国东南部，该种发源于中国，由于长期的地理隔离，在外部形态上产生了较鹅掌楸为进化的性状，二者杂交的F(L.chinese x L.tulipifera)活力很高;木兰属木兰亚属皱种组的4个种分布于1 北美至墨西哥和西印度群岛，3个种分布于亚洲的东部。RFLP、ndhF序列分析结果表明，美洲的2个种(M.dealbata和 M.macrophylla)与木兰亚科的其它类群形成姊妹类群，M.fraseri与单性木兰属为姊妹群，而另一个美洲种M.tripetala则与所有的亚洲种形成一单系类群。Qiu认为该组是生活在 [13、16]相似环境下趋同演化的一个多系类群。木兰属玉兰亚属的紫玉兰组仅两种:现广为栽培的紫玉兰(M.liliflora)和分布于北美洲的渐叶木兰(M.acuminata)，二者同具紫色或黄绿色的萼片状外轮花被片，花叶同放或后叶开花，。但RFLP、F、K序列分析的结果则高度支持渐叶木兰与玉兰亚属ndhmat [13、16、42]其它种(均为亚洲种)为姊妹群。说明因地理隔离因素所形成染色体水平上的不同要远远大于形态上的差异，原采用的形态分类特征需重新考虑。在形态上，渐叶木兰的花较小，萼片狭窄，黄绿 4 色也区别于其它亚洲种。 热带间断分布的类群为盖裂木属，主要分布于东亚至东南亚和中美洲、南美洲的热带与亚热带地区。产于东南亚的木兰亚属的Gwillimia组和 Lirianthe组与盖裂木属Blumianazu组形态上非常相 [16、42]似，没有果实很难区别，而这种相似性得到了基因序列分析结果的支持。而产于美洲的盖裂木属在序列分析分支图中或者与同产于美洲的Theorhodon组的两个种 M.portoricensis 和M.splendens [16][42]成为一单系类群，或与木兰亚科的其它种类形成姊妹类群。 可见木兰科植物经过迁移形成地理隔离后，在相似的生态环境中进行着独立的演化进程，形成现在亚洲种群与美洲种群既有隔离又有联系的关系。 6 种的确立中存在的问题 木兰科植物中含笑属、木兰属在种的确立上分歧较大，主要是对某些同源种分布在不同生境中产生的形态变异有不同的区分标准。刘克旺观察到金叶含笑(M.foveolata Merr.ex Dandy)在不同环境下，叶形、毛被颜色及多寡变化较大，对灰毛含笑(M.foveolata var.cinerascens Law)、铜色含笑(M.fovelata var.xiangnanensis C.L.Peng et L.H.Yan)、大叶云山白兰(M.hunanensis C.L.Peng et L.H.Yan)性状的稳定性也提出质疑。野外和栽培情况下滇含笑(Magnolia dianica)叶毛被多寡会随生境变化:在露地或光照强的生境下叶毛被致密，在密林下，若郁闭度在0.7以上，叶毛被就会变稀疏， [43-44]甚至秃净无毛。同期引种并相邻种植在仙湖植物园木兰园的火力楠(M.macclurei Dandy)叶形从长圆形到狭椭圆形，顶芽毛被由棕褐色到白色变化很大。 木兰属中也发现广泛而显著的形态特征变异，如树形、叶形、花蕾的着生位置、形状，花被片的数量、形状、大小颜色等，如:同一植株中花蕾的着生位置有顶生和腋生(武当木兰M.sprengeri，望春玉兰M.biondii，白玉兰M.denudata)，外轮花被片由萼片状到花瓣状存在着连续的变化(河南玉 [45-46]兰M.henanensis B.C.Ding et T.B.Chao)。在对木兰亚属常绿组的植物野外采集的标本查阅和对栽培植物的观察后发现，花梗的直立与弯曲，叶的形状与大小，叶缘的波与不波，网脉的致密与稀疏，叶脉的凹与平，毛被的多寡均存在着一个连续变化的过程。如馨香木兰(M.odoratissima)原描述中花梗、果梗直立，但标本和栽培中均就有花梗弯曲的现象。夜合花(M.coco)原描述中花梗、果梗下垂，同一植株上花梗却有直立或弯曲的变化。在香港木兰(M.championii)、长叶木兰(M.paenetalauma)的标本中更是如此，专家在对这两个种的认定上存在着有很大的分歧。 综上所述，笔者认为木兰科种的确立方面存在混乱的原因是其自然分布广，生态变异较多，同时种间杂交容易，自然及人工杂交种类多。在各分类性状中，蓇葖果的形状、心皮、花梗及果梗的毛被状况、托叶痕的特征属相对可靠的性状，而小枝与叶的毛被颜色及多寡、叶的大小形状、花的大小、颜色的深浅随生境变化较大。所以在种的确立时，应综合考虑该种的形态解剖、地理分布等多种因素，避免将那些因基因饰变、生境差异而产生的生态变异作为发表新种的依据。对那些具连续变化的性状是否可作为分类依据的问题，应该从物种生物学的角度进行综合分析。 7 分子系统学研究及存在的问题 近些年来，采用分子生物学手段来分析许多存在争议的系统学问题，已经取得很大成功。系统发育是遗传流，只有那些在遗传上可传递的属性才能提供评估系统发育的信息。常规的形态学性状易受环境因素的影响，分类中有时会误把某些物种在特殊生境下的变异类型作为发现新种的依据。与此相反，分子数据是可遗传的、稳定的。随着分子生物学的发展， RFLP、RAPD、核基因(ITS)及cpDNA基因序列测定(trnK、psbA、trnH、atpB-rbcL、matK、ndhF)等分子生物学手段在木兰科植物系统学研究中越来越受到重视。分子生物学在验证了许多解剖学、形态学的观点的同时，也提出了许多与形态学分类很不相同的系统发育树，使我们对一些传统的分类依据产生质疑。 但由于木兰科叶绿体DNA序列的原始保守性，碱基变异位点相对其他被子植物变化要少的多，在目前所知进化速率较快的基因序列中，matK 1039个碱基对中，木兰亚科间的绝对核苷酸差异为20个左右，大约占整个序列的2%，属间为差异为2-8个，许多种间仅具0-4个位点的变异;ndhF的序列变 5 异在亚科间为2.45%，木兰亚科内为1.05%，鹅掌楸亚科内为0.73%，许多种间甚至属间只有1-5个位 [35、16]点的变异，而在水稻和烟草中该基因变异可达31%。510个碱基对的trnL基因序列有17个变异位点，占整个序列的3%，属内种间的差异数为0-3个，属间差异为0-4个，与外类群北美鹅掌楸的差异最高也仅为7-9个，约占1.8%;370个碱基对的trnL-trnF基因序列具21个变异位点，约占整个序列的5.7% ，属内种间的差异数为0-4个，属间差异为0-6个，与外类群鹅掌楸的差异最高也仅为6-9个，约占2.4%(测序资料，待发表)。相对其长的进化历史，木兰科低的碱基变异速率说明，cpDNA序列在本科中进化很慢，所能提供的信息量较少，使cpDNA序列分析在木兰科系统研究中的应用受到限制。因此寻找进化速率更快的基因和结合多个基因序列的信息应用于分析，将是利用分子手段解决木兰科分类问题工作方向。 RAPD(random amplified polymorphic DNA 即随机扩增的DNA多态性分析)是一种运用随机引物扩增基因组寻找多态性DNA片段作为分子标记的新技术，为一种多态性极高的分子标记手段，被广泛应用于遗传多样性、分子辅助育种、种间或属间遗传关系、品种的分类鉴定、基因定位与分离、构建遗传图谱等的研究方面。如有足够的引物，RAPD就相当于对整个基因组进行全序列扫描，信息量非常 [37]大，灵敏度高，已应用于含笑族系统研究中，并得出了与测序基本一致的结果。但影响其结果的因素很多，其可靠性与稳定性一直是争论的焦点。AFLP(amplified fragment length polymorphism，即扩增的限制性片段长度多态性)是荷兰Keygene公司Zabeau等(1992)、Zabeau和Vos等(1993)发展的一种新DNA指纹技术。类似于RFLP，是对限制性酶切片段进行分析，稳定可靠;有类似于RAPD，是一种半随机PCR扩增。兼顾了RFLP的准确性和PCR的高效性的双重优点，采用几对引物的多种组合即可获得大量遗传信息，是当今可获得多态性效率最高的分子标记。已被用于构建遗传图谱和定位克隆基因、检测遗传多样性、研究天然居群的遗传结构和保护生物学。AFLP尚未见应用于木兰科的系统研究。RAPD仅能在较低级的分类单元中使用。 随着分子生物学技术的发展，越来越多的基因被认识和克隆，更多的基因信息被了解，分子学手段仍是解决木兰科分类问题最有效手段之一。 8 细胞学研究的进展 染色体数目可以体现自然进化的进程及方向，为植物进化和系统发育研究提供有价值的信息。木兰科的15个属中已有11个属大约100个种的染色体已被计数，各属的染色体基数均为19(X=19)， [47-48]多倍体仅存在于几个属中，如:木兰属(4X，6X)，鹅掌楸属(4X)和拟单性木兰属(6X)。在玉兰亚属的一些栽培种中，特别是它们的杂交种中，存在着不同的倍性水平和大量的非整倍体，具丰富的遗传多样性，其频繁的缺失或增加，可能是玉兰亚属内存在大量的形态特征变异的原因。目前还需要在染色体计数及核型分析方面做大量的工作，为系统学分类提供新的细胞学资料。 在木兰科的进化系统中，原始与进化的性状在属内属间交替出现，其中叶常绿、花顶生、胚珠多数的木莲属被认为是本科中最原始的类群，花腋生、雌蕊群具柄的含笑属为较进化的类群，而具肉质外果皮的合果木属、观光木属被认为是木兰亚科中最进化的类群，木兰属中木兰亚属具常绿、花粉内向开裂等原始性状，为较原始的类群，玉兰亚属具落叶、花粉侧向开裂等进化特征，是较进化的类群;鹅掌楸属叶片分裂，翅果，种皮与内果皮愈合，导管管壁无螺纹加厚，被认为是木兰科中最进化的类群。系统学研究表明:木莲属、含笑属、玉兰亚属分布范围相对较小，形态变异小，形态上和分子系统学研究的结果都表明这些属均为单系类群;而木兰亚属植物种类多，分布范围广(为美洲与亚洲、温带与热带间断分布类群)，形态变异多，存在着较多的趋异、趋同演化类型，与其它属，尤其是许多单、寡种属形态上有较多交叉，木兰亚属的种间系统发育关系及位置的不准确是导致木兰科属间界限不清的根源所在。解决好木兰亚属的系统分类问题，亦有助于解决木兰科中单、寡种属的系统地位问题。 总之，在木兰科分类上应注意避免大属和对属过细划分的这两种倾向。虽然Chen和Nooteboom(1993)的大规模合并既不符和人们的分类习惯，也不能反映该科较晚期的进化历程和进化层次，看 6 不出以形态-地理为主的进化和扩散迁移路线;但是过于细致的划分亦会割断类群间自然的联系，使得 系统演化关系复杂化。单纯依赖形态学会导致对不同起源的种类的错误划分，而单纯依赖分子生物学 研究，会因分子信息量不足而造成许多误差。目前需加强分子生物学研究，以获得更多更全面的分子 信息，同时结合形态解剖学、细胞学、孢粉学、化学成分分析、繁殖生物学、分支系统学的研究成果， 对木兰科的系统与进化进行全面综合性的研究。 致谢:感谢华南农业大学解新明博士后为本文提出宝贵的修改意见～特此致谢: 参考文献: [1] 刘玉壶,夏念和,杨惠秋.木兰科(Magnoliaceae)的起源、进化和地理分布[J].热带亚热带植物学报，1995，3(4): 1-12. 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