基本信息
- 项目名称：
- 中国喜马拉雅地区特有植物黄花木属的细胞学研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文对喜马拉雅地区特有植物豆科黄花木属(Piptanthus)进行了细胞地理学研究，首次报道了绒叶黄花木(P. tomentosus)的核型，利用统计学定量分析了居群间核型的分化，结合形态地理学证据证明了绒叶黄花木(2A型)是由黄花木或祖先(1A型)在喜马拉雅隆升过程中由西向东扩张分化形成的。为深入探讨高山植物的起源提供了基础。论文发表于国内著名核心期刊《植物分类与资源学报》2011,33(2)。
- 详细介绍：
- 中国喜马拉雅及其邻近地区是世界高山植物区系最丰富的区域，也是研究植物区系起源与演化的热点区域。本作品对中国喜马拉雅特有类群黄花木属(Piptanthus)的黄花木(P. nepalensis)和绒叶黄花木(P. tomentosus)的5个居群进行了核形态学研究，并结合形态地理学证据就黄华族(Thermopsideae)及黄花木属的起源分化进行了探讨。结果表明：黄花木属染色体基数x=9，染色体数目2n=18，均为二倍体；该属种间核型存在显著差异，即黄花木居群属于1A型，绒叶黄花木属于2A型；另外，黄花木种内居群间核型公式也表现出一定的差异。该研究结果从细胞学印证和支持了前人系统学和生物地理学的推论，即绒叶黄花木(2A核型)是由黄花木或祖先(1A核型)在喜马拉雅隆升过程中由西向东扩张分化形成的。本作品中绒叶黄花木的核型数据为首次报道，填补了该种细胞学研究的空白，丰富了黄花木属的染色体数目及核型不对称性资料，为黄花木属乃至黄华族的分类学和系统发育研究中的推论提供细胞学佐证。同时，在分析中引入了新的统计学方法以期更科学地解释研究结果，这些方法尚未在核型分析中广泛应用，可为该领域的研究提供新的参考。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 染色体核型分析对探讨植物分类及植物区系起源和进化有重要的意义。中国喜马拉雅地区是著名的生物多样性热点地区，也是研究植物区系起源与演化的热点区域。而黄花木属(Piptanthus)是该地区的特有类群，在细胞学研究方面仍存在空白。本作品即是从细胞地理学的角度并结合生物统计方法来探讨黄花木属居群的核型差异，并揭示其起源分化和现代地理分布格局的形成。
科学性、先进性及独特之处
- 本作品实验材料是该区域的特有植物类群，具有独特性；从细胞地理的角度来探讨该属的起源和进化尚属首次；本研究揭示了黄花木属从西到东的分化过程，并首次报道了绒叶黄花木(Piptanthus tomentosus)的细胞学资料，对探讨喜马拉雅隆升对植物多样性进化的影响有积极的科学意义。
应用价值和现实意义
- 本研究填补了绒叶黄花木(Piptanthus tomentosus)的细胞学研究空白；丰富了黄花木属(Piptanthus)居群的染色体数目及核型不对称性资料及豆科植物的细胞学资料；统计分析方法为相关的同类工作提供了更科学的参考。此外，也为黄花木属乃至黄华族的分类学和系统发育研究中的推论提供细胞学佐证，并为该属相关类群的系统学研究以及相关区域的植物区系地理研究积累了基础资料。
学术论文摘要
- 对中国喜马拉雅特有类群黄花木属(Piptanthus)的黄花木(P. nepalensis)和绒叶黄花木(P. tomentosus)的5个居群进行了核形态学研究，其中绒叶黄花木的核型数据为首次报道。黄花木属染色体基数x=9，染色体数目2n=18，均为二倍体；该属种间核型存在显著差异，即黄花木居群属于1A型，绒叶黄花木属于2A型；另外，黄花木种内居群间核型公式也表现出一定的差异。该研究结果从细胞学印证和支持了前人系统学和生物地理学的推论，即绒叶黄花木(2A核型)是由黄花木或祖先(1A核型)在喜马拉雅隆升过程中由西向东扩张分化形成的。
获奖情况
- 本作品已发表于《植物分类与资源学报》2011年第33卷第2期上。本作品申报者为第一作者和第三作者: 陆覃昱,王兴江,张永增,李志敏.中国喜马拉雅地区特有植物黄花木属的细胞学研究[J].植物分类与资源学报.2011,33(2):164-170. 本作品获2011年第六届“青春彩云南 动感地带杯”云南高校青年学术科技节一等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]李懋学, 张赞平, 1996. 作物染色体及其研究技术 [M]. 北京: 中国农业出版社, 1-22. [2]韩一凡, 杨自湘, 佟永昌等, 1984. 杉木地理种源核型的研究 [J]. 林业科学, 20(2): 113-121. [3]李懋学, 陈瑞阳, 1985. 关于植物核型分析标准化问题 [J]. 武汉植物学研究, 3 (4): 297-302. [4]刘玉红, 王荷生, 王善敏, 1996. 试论沙冬青属的染色体地理 [J]. 地理研究, 15 (4): 40-47. [5]彭泽祥, 袁永明, 1992. 中国豆科黄华族植物系统订正 [J]. 西北植物学报, 12(2): 158-166. [6]王恒昌, 孙航, 2001. 豆科黄华族植物地理学的初步研究 [J]. 云南植物研究, 23 (1): 17-28. [7]Levan A, Fedga K, Sandberg AA, 1964. Nomenclature for centromeric position on chromosomes [J]. Hereditas, 52: 201-220. [8]Stebbins G L, 1971. Chromosomal Evolution in Higher Plants [M]. London: Edward Arnold Ltd, 72-123. [9]Wei Z, 2010. Piptanthus [A]. In :Wu ZY Raven P eds , Flora of China [M]. St. Louis: Missouri Botanical Garden Press, 10:100-101 [10]Yuan YM, Peng ZX, 1990. An evaluation on morphology and systematic of Thermopsideae (Leguminosae) from China [J]. Chinese Journal of Botany. 2(2):141-149.
同类课题研究水平概述
- 植物细胞学研究一直是植物学的热点研究领域，其染色体数目与核型不对称性的研究工作在国内外已有较长的历史，普遍地作为植物分类学、植物区系起源和进化等研究的常规方法，其实验原理以及实验技术已较为成熟，因而其实验方法具有科学性和普遍性，得到的实验结果是可靠的。国内外许多植物学家都对其所在地的常见和重要植物、特有和珍稀植物种类进行了细胞学的相关研究(见本申报所附的参考文献目录)。随着学科的发展，对实验结果的准确性提出了更高的要求。本研究即尝试性地引入了新的统计学方法，既可以有效的延续核型分析的优势又部分弥补了其局限性，在国内的同类研究中具有一定的领先性。本作品实验材料来自我国的喜马拉雅及其邻近地区，该区域几乎拥有了整个北半球的各类植物区系成分, 为世界高山植物区系最丰富的区域之一，更是研究植物区系发生、解决北温带植物区系的起源和演化(包括东亚区系、北美区系及欧洲区系)、甚至高山种子植物的适应机制和进化问题的关键地区。该区域特有的黄花木属(Piptanthus)隶属于豆科(Leguminosae)黄华族(Thermopsideae)，该族是豆科的进化主干之一，其染色体报道较为丰富。但其中关于黄花木的染色体数目及核型到目前为止仅报道过西藏芒康的黄花木(P. nepalensis)的一个居群，而绒叶黄花木(P. tomentosus)的染色体数目及核型尚未见报道。此外，对于黄华族及其下的沙冬青属(Ammopiptanthus)的细胞学及系统学研究较为充分，而黄花木属虽有系统学方面的研究，但缺乏相应的细胞学佐证，同时黄华族的分化在黄花木属上细胞地理学证据也显得不足。因而本作品可填补上述研究的空白，其研究结果在国内为首次报道，也为完善黄华族的区系起源和进化提供了参考并积累了资料，具有一定的新颖性与创新性。同时本文将“变异显著性检验”、“聚类分析”、“进化趋势分析”等统计学方法引入核型分析上的尝试也为今后的同类工作提供了更科学的参考，在细胞地理学结果的分析方法上具有一定的创新性。
