植物分类系统与分类方法.ppt

植物的分类,一、植物分类的方法人为的分类：林奈以前的时期，根据植物的用途或植物的一个或几个明显的形态特征进行分类Aristotle:将植物分为乔木、灌木、草本李时珍本草纲目将植物分为草、谷、菜、果、木等5部30类吴其濬植物名实图考将植物分为谷、蔬、山草-等12类,自然的分类：林奈以后的时期，依据最能反映植物亲缘关系和系统演化中的主要性状进行分类de JussieuBentham&Hooker恩格勒哈钦松塔赫他间克朗奎斯特被子植物APG分类系统二、植物分类的基本单位和阶层系统,植物分类的阶层系统,植物分类的基本单位：种分类学种(taxonomic species):以外部形态为主的标准来划分种生物学种（biological species）：以生殖隔离为标准来划分种种的概念：种是具有相同的形态学、生理学特征和占据一定自然分布区的种群。同种个体具有相同的遗传性状，彼此间可以交配产生可育的后代。种是进化的单元，是生物系统线上的基本环节。种在不断的产生、变化和绝灭。种是分类的基本单位,植物命名法,双名法：用2个拉丁词或拉丁化形式的词给物种命名的方法，第1词为属名，为单数名词或名词化形容词，一格，首字母大写；第2词为种加词，多为形容词，性、数、格与属名一致；少数为所有格的名词或同位名词。之后，要附上命名人姓氏缩写。属名+种加词+命名人 如：银杏 Ginkgo biloba L.水稻Oryza sativa L.;龙葵Solanum nigrum L.；白苋Amaranthus albus L.胡萝卜Daucus carota L.;洋葱Allium cepa L.变种：白丁香 Syringa oblate Lindl.var.alba Rehd.国际植物命名法规：,第二节、植物的识别和鉴定,一、识别和鉴定植物的基本方法二、检索工具书的利用方法三、提高识别植物种类的途径和方法,一、识别和鉴定植物的基本方法,利用志书和手册，查分类检索表，核对植物的描述和插图植物标本馆（室）核对标本请教有关的专家、学者鉴定查阅原始资料，进行文献和标本的考证,二、检索工具书的利用方法,当一份植物标本既不知道名称，也不知产地；仅知采自我国时，则需要查全国性文献，如中国高等植物科属检索表、中国植物志、中国高等植物图鉴、中国高等植物等。当一份植物标本知道其采集地时，则可使用地方植物志、手册、检索表等进行鉴定。如标本采自东北长白山，则可使用东北植物检索表、东北木本植物图志、东北草本植物志等进行鉴定.当一种植物仅知中名，不知其拉丁学名和所属科属时，可使用新编拉汉英植物名称，也可应用我国的全国及地方植物志、图鉴、手册等书后所附的中名索引。植物的中名常常很不统一，查对时应特别慎重，以免张冠李戴。,二、检索工具书的利用方法,仅知拉丁学名，不知其属于何科时，可查阅新编拉汉英植物名称或中国种子植物科属词典。如在国外期刊上遇到的拉丁学名，国内期刊查不到时，可查英文的有花植物和蕨类植物词典（A Dictionary of the Flowering Plants and Ferns）以及植物书（The Plant BookA Portable Dictionary of the Higher Plants）等书。仅知英文通俗名称，不知拉丁名和中名时，可查新编拉英汉植物名称或拉英汉植物名称。仅知拉丁学名不知中名时，亦可查前书或拉汉种子植物名称及其它文献后所附的拉丁名索引.,二、检索工具书的利用方法,查某地区过去植物研究的情况，可查阅英文本东亚植物文献目录（A Bibliography of Eastern Asiatic Botany）中按地区排列的索引2，例如，查河北省植物研究的情况，在索引2中国河北项下查到：“H.F.Chow，1934。”即周汉藩在1934年有对河北省植物研究的著作，再到该书正篇“H.F.Chow”项下查1934年，则可查到：著有河北习见树木图说一书。查某科、某属的研究情况，也可在东亚植物文献目录索引中先查某科或属有哪些人进行过研究，再到正编该作者项下查有关著作或研究论文。该文献包括补编只收集到1958年。想了解以后的资料可查阅中国植物学文献目录（第1-4册）、中国系统植物学文献目录。,二、检索工具书的利用方法,查某个种的文献。在中国植物志及一些地方植物志中，每种下面列举了原发表该新种的文献，称为原始文献，此外常列出数个重要文献。有条件也可直接查阅邱园索引（Index kewensis）。该索引收集了自1753年林奈植物种志发表的所有种子植物新种名、产地及原始文献。当需要查阅园林花卉植物时，可查阅中国花经。如果是国外的引进种，可查阅英文版栽培植物手册（Mannal of Cultivated Plants）和园艺大词典（Dictionary of Gardening）等。,三、提高识别植物种类的途径和方法,必须熟悉植物的基本形态术语掌握一定量植物科属的突出特征常查植物检索表，常看植物志的描述和插图，常向有关的专家和学者请教经常观察植物，解剖花果，善于比较和归纳结合日常生活实际，提高科属种的识别能力小标本法,植物的描述和插图,一、植物的描述二、插图三、如何利用描述和插图,一、植物的描述,描述的基本内容及次序 习性；根（根状茎）；茎；叶（位置、数目、叶序、叶片一般形状、叶尖、叶基、叶缘、大小、脉纹、质地、色泽、表面特征、叶柄、托叶）；花序；花（苞片、花萼、花冠、雄蕊的花丝和花药、雌蕊的子房、花柱和柱头）；果实；种子。花果期，产地，生境，分布，用途。实例：,甜菜Beta vulgaris L.Sp.Pl.222.1753.二年生草本，根圆锥状或纺锤状，多汁。茎直立，多少具分枝，具条棱及色条。基生叶长圆形，长20-30cm，宽10-15cm，上面皱缩不平，略有光泽，下面有粗壮突出的叶脉，全缘或略成波状，先端钝，基部斜形、截形或略成心形；叶柄粗壮，下面凸，上面平或具槽；茎生叶互生，较小，卵形或披针状长圆形，先端渐尖，基部渐狭成短柄。花2-3朵团集，果时花被基部彼此结合，花被裂片条形或狭长圆形，果时变为革质并向内拱曲。胞果下部陷在硬化的花被片内，上部稍肉质；种子双凸镜形，直径2-3毫米，红褐色，具光泽；胚环形，苍白色，外胚乳白色。花期5-6月，果期7-8月。原产欧洲，我国普遍栽培，品种很多，叶可作蔬菜，根为制糖原料。,二、插图,三、如何利用描述和插图,细致的观察或解剖归纳总结主要特征核对描述和插图,花程式、花图式和植物检索表,一、花程式二、花图式,三、植物检索表,（一）植物检索表的主要类型及特征定距检索表1.果实为翅果 2.单叶，全缘；果周围有翅-雪柳属(Fontanesia)2.羽状复叶；果只顶端有翅-白蜡树属（Fraxinus）1.果实不为翅果 3.蒴果 4.花黄色；枝中空或具片状髓；叶常有锯齿-连翘属（Forsythia）4.花紫色、白色或红色；枝具实髓；叶全缘或有裂-丁香属（Syringa）3.核果或浆果 5.单叶对生；花为圆锥花序、总状花序或簇生 6.花冠裂片在芽中覆瓦状排列；花簇生于叶腋或成短圆锥花序，核果-木犀属（Osmanthus）6.花冠裂片在芽中镊合状排列；花为顶生的圆锥花序或总状花序，核果状浆果-女贞属（Ligustrum）5.羽状复叶或三出复叶，对生或互生，稀单叶；花为聚伞花序或伞房花序；浆果-茉莉属（Jasminum）,平行检索表1.果实为翅果-21.果实不为翅果-32.单叶，全缘；果周围有翅-雪柳属(Fontanesia)2.羽状复叶；果只顶端有翅-白蜡树属（Fraxinus）3.蒴果-43.核果或浆果-54.花黄色；枝中空或具片状髓；叶常有锯齿-连翘属（Forsythia）4.花紫色、白色或红色；枝具实髓；叶全缘或有裂-丁香属（Syringa）5.单叶对生；花为圆锥花序、总状花序或簇生-65.羽状复叶或三出复叶，对生或互生，稀单叶；花为聚伞花序或伞房花序；浆果-茉莉属（Jasminum）6.花冠裂片在芽中覆瓦状排列；花簇生于叶腋或成短圆锥花序，核果-木犀属（Osmanthus）6.花冠裂片在芽中镊合状排列；花为顶生的圆锥花序或总状花序，核果状浆果-女贞属（Ligustrum）,（二）怎样利用检索表鉴定植物,要对所鉴定的植物（标本）做细致的观察。要鉴定的标本要尽可能完整，尤其是要有花果。要根据植物的特征从头按次序逐项往下查，决不能跳过一项而去查另一项。要全面核对两项相对性状，以便根据植物的特征确定那项更合适。在核对了两项性状后仍不能做出选择时，或手头的标本上缺少检索表中要求的特征时，可分别从两方面检索，然后从所获的二个结果中，通过核对两个种的描述或图做出判断。根据检索的结果，对照植物标本的形态特征是否和植物志或图鉴上的描述及图一致，如果全部符合，证明鉴定的结论是正确的。否则还需重新研究，直到完全正确为止。,植物标本的采集、制作、保存及利用,一、植物标本的采集1.采集前的准备确定采集的目的确定采集地点和时间制定采集计划准备采集工具及其它用品2.怎样采集,必须采集完整的标本。雌、雄异株的植物，应分别采集雌株和雄株。采集草木植物，应采带根的全草。如发现基生叶和茎生叶不同时，要注意采基生叶。乔木、灌木或特别高大的草本植物，只能采其带花或果的植物体一部分。水生草本植物，提出水面后，很容易缠成一团。可用硬纸板从水中将其托出，连同纸板一起压入标本夹内。有些植物，一年生新枝的叶形和老枝上的叶形不同，或者新生的叶有毛茸或叶背具白粉，而老叶则无毛。因此，幼叶和老叶都要采。对一些先叶开花的植物，采花枝后，待出叶时应在同株上采其带叶和结果的标本。有些木本植物的树皮颜色和剥裂情况是鉴别种类的依据，因此，应剥取一块树皮附在标本上。如桦木属的一些种。寄生植物应注意连同寄主一同采下。并要分别注明寄主和寄主植物，如桑寄生、列当等标本的采集。,3.采集的份数、编号及采集记录,份数：2-3份编号：同一地点采集的同一种植物编1个号属于同种植物分开采集的部分编相同的号码定人采集的编号最好连续号牌要和标本连在一起做好野外记录编号要与标本上号牌的编号一致重点记录从标本上无法观察到的信息,二、植物标本的整理和制作,1、整理和压制及时压制适当整理按时换纸粗大部分常更换位置各标本尽量顺序排列避免不同号的标本夹在一张纸上肉质植物沸水杀死后压制大型叶的压制2、上台纸：台纸3927cm3、消毒,三、标本的保存,1、标本的分类鉴定鉴定分科：科号表；标本标号排序：科按科号排序；属种依拉丁字母排序2、入柜系统排列字母顺序排列地区排列3、标本馆（室）的利用标本鉴定植物志的编写植物资源或研究材料的凭证,被子植物进化图,被子植物的起源与系统发育,一、被子植物的起源 1、起源的时间 当前多数学者认为被子植物起源于白垩纪或晚侏罗纪。1、中国学者陶群容于1990年报道了吉林延吉早白垩纪地层中的10种被子植物叶痕化石，在美国也发现了近20种被子植物叶痕化石。2、1992年陶群容又发现了早白垩纪的喙柱始木兰花的化石，它既具有现代木兰科几个属的特征，但又与它们有区别，被认为是一种尚未分化的原始木兰科植物。3、被子植物果实的最早化石是在美国加利福尼亚州距今约1.2亿年的早白垩纪欧特里夫期的地层中发现的，称为“加州洞核”,2、发源地 多数学者支持被子植物起源于热带。虽多数学者赞同中、低纬度起源，但确切回答被子植物的起源地点是有困难的，有待今后更深入的研究。1、大量被子植物化石在中、低纬度出现的时间实际上早于高纬度。2、现代被子植物的地理分布情况，同样说明植物可能起源于中、低纬度地区。在现存的400余科被子植物中，有半数以上的科依然集中分布于中、低纬度地区，特别是被子植物中的那些较原始的木兰科、八角科、连香树科、昆栏树科、水青树科等等更是如此。,3、可能的祖先 现代多数植物学家主张被子植物单元起源。依据：1、被子植物具有许多独特和高度特化的特征，如：筛管和伴胞的存在；2、雌雄蕊在花轴上排列的位置固定不变；3、雄蕊均有4个孢子囊和特有的药室内层；4、心皮和柱头的存在；5、花粉萌发，花粉管通过退化的助细胞进入胚囊与卵细胞结合的过程；6、双受精现象和三倍体胚乳。被子植物确系单元起源，目前比较流行的观点是:起源于本内苏铁和种子蕨。,1）起源于本内苏铁：可能性：认为本内苏铁的孢子叶球常两性，稀单性，和木兰、鹅掌揪的花相似，种子无胚乳，仅具两个肉质的子叶，次生木质部的构造等亦相似。提出被子植物起源于本内苏铁，有人甚至把本内苏铁称为前被子植物。,不可能性：近年来，主张本内苏铁为被子植物直接祖先的渐趋减少。首先，本内苏铁的孢子叶球和木兰的花的相似是表面的，因为木兰属的小孢子叶像其他原始被子植物的小孢子叶一样，分离、螺旋状排列，而本内苏铁的小孢子叶为轮状排列，且在近基部合生，小孢子囊合生成聚合囊；其次，本内苏铁目的大孢子叶退化为一个小轴，顶生一个直生胚珠，并且在这种轴状大孢子叶之间还存在有种子间鳞，因此，要想象这种简化的大孢子叶转化为被子植物的心皮是很困难的。另外，本内苏铁类以珠孔管来接受小孢子，而被子植物通过柱头进行授粉，所有这些都表明被子植物起源于本内苏铁的可能性较小。,2）种子蕨 阿尔伯（Arber）、塔赫他间、Asama等人，把动物界系统发生的幼态成熟说，应用于解释植物界的系统发生。如种子蕨的具孢子叶的幼年短枝，生长受到强烈抑制和极度缩短变成孢子叶球，再进而突变成原始被子植物的花。,二、被子植物的系统演化及其分类系统,1、被子植物系统演化中的两大学派（1）恩格勒学派 恩格勒学派认为，被子植物的花和裸子植物的球穗花完全一致，每一个雄蕊和心皮分别相当于1个极端退化的雄花和雌花，因而设想被子植物来自于裸子植物的麻黄类中的弯柄麻黄（Ephedra campylopoda）。假花学说（pseudanthium theory）认为,雄花的苞片变为花被，雌花的苞片变为心皮，每个雄花的小苞片消失后，只剩下1个雄蕊；雌花的小苞片消失后只剩下胚珠，着生于子房基部。,（2）毛茛学派,毛茛学派认为，被子植物的花是1个简单的孢子叶球，它是由裸子植物中早已灭绝的本内铁树目，特别是拟铁树（Cycadeoidea）具两性孢子叶球进化而来的。真花学说（euanthium theory）认为，拟铁树的孢子叶球上具覆瓦状排列的苞片，可以演变为被子植物的花被，它们羽状分裂或不分裂的小孢子叶可发展成雄蕊，大孢子叶发展成雌蕊，孢子叶球的轴则可以缩短成花轴。,真花学说示意图,假花学说示意图,油松两性球花,2、被子植物的分类系统 恩格勒分类系统 这一系统是德国植物学家恩格勒(Engler)和柏兰特(Prantl)于1897年在植物自然分科志一书中发表的，是分类学史上第一个比较完整的自然分类系统。在他们的著作里，将植物界分为 17 个门，其中被子植物独立成被子植物门，共包括 2 纲、62 目、344 科。并将被子植物门分成双子叶植物和单子叶植物 2 个纲，将双子叶植物分为古生花被亚纲和合瓣花亚纲。恩格勒分类系统是根据假花学说的原理而建立的，认为无花瓣、单性、木本、风媒传粉等为原始的特征，而有花瓣、两性、虫媒传粉等是进化的特征，为此，他们把柔荑花序类植物当作被子植物中最原始的类型，而将木兰、毛茛等科看作是较为进化的类型，在今日被许多植物学家认为是错误的。,哈钦森分类系统 该系统认为：两性花比单性花原始，花各部分分离、多数，比联合、定数原始，花各部螺旋状排列比轮状排列原始，木本比草本原始。该系统还认为被子植物是单元起源的，且其中的双子叶植物以木兰目和毛茛目为起点，从木兰目演化出一支木本植物，从毛茛目演化出一支草本植物，认为这两支是平行发展的；无被花、单花被是后来演化过程中退化而成的，柔荑花序类各科来源于金缕梅目。单子叶植物起源于双子叶植物的毛茛目，并在早期就沿着三条进化路线分别进化，从而形成具明显形态区别的三大类群，即萼花群(Calyciferae)、冠花群(Corolliflorae)和颖花群(Gumiflorae)。哈钦森系统由于坚持将木本和草本作为第一级区分，因此导致许多亲缘关系很近的科(如草本的伞形科和木本的山茱萸科、五加科等)远远地分开，占据很远的系统位置，故这个系统很难被人接受。,塔赫他间分类系统 塔赫他间(A.Takhtajan)系统认为被子植物起源于种子蕨，并通过幼态成熟演化而成；草本植物是由木本植物演化而来的；单子叶植物起源于原始的水生双子叶植物中具有单沟舟形花粉的睡莲目莼菜科。主张被子植物单元起源说。认为木兰目是最原始的被子植物代表，由木兰目发展出毛茛目及睡莲目；所有的单子叶植物来自狭义的睡莲目；柔荑花序类植物各自起源于金缕梅目，而金缕梅目又和昆栏树目等发生联系，共同组成金缕梅超目(Hamamelidanae)，隶属于金缕梅亚纲他把被子植物分成 2 纲、10 亚纲、28 超目，其中木兰纲(即双子叶植物纲)包括 7 亚纲、20 超目、71 目、333 科；百合纲(即单子叶植物纲)包括 3 亚纲、8 超目、21 目、77 科，总计共 92 目、410 科。塔赫他间的分类系统首先打破了传统的双子叶植物纲分成离瓣花亚纲和合瓣花亚纲的概念，增加了亚纲的数目，使各目的安排更为合理；其次，在分类等级方面，在“亚纲”和“目”之间增设了“超目”一级分类单元。,克郎奎斯特分类系统 克郎奎斯特分类系统采用真花学说及单元起源的观点，认为有花植物起源于一类已经绝灭的种子蕨，现代所有生活的被子植物各亚纲都不可能是从现存的其他亚纲的植物进化来的；木兰目是被子植物的原始类型，柔荑花序类各自起源于金缕梅目，单子叶植物来源于类似现代睡莲目的祖先，并认为泽泻亚纲是百合亚纲进化线上近基部的一个侧枝。克郎奎斯特系统接近于塔赫他间系统，但是个别分类单位的安排上仍然有较大的差异，如单子叶植物纲分为5个亚纲。另外，本系统简化了塔赫他间系统，取消了“超目”一级分类单元，同时将塔赫他间系统的木兰亚纲和毛茛亚纲合并成木兰亚纲，科的数目也有所压缩，因而克郎奎斯特系统在各级分类系统的安排上，似乎比前几个分类系统更为合理，科的数目及范围也较适中，因此目前多数植物分类学家在分类工作中多倾向于采用该系统。,APG现代分类学系统,APG系统，也称为APG分类法，是指被子植物系统发育研究组(Angiosperm Phylogeny Group)以分支分类学和分子系统学为研究方法提出的被子植物分类系统。自1998年首次提出APG I之后，2003年发布了APG II，2009年发布了APG III，2016年发布了APG IV。,被子植物种系发生学组（APG，Angiosperm Phylogeny Group）国际植物学分类组织，这个组织试图将分子生物学原理应用到显花植物（也被称为有花植物、雌蕊植物、被子植物、木兰植物等）是在分类过程中应用分子生物学数据最多的生物生物群。1981年美国植物学家阿瑟克朗奎斯特出版了最新的被子植物分类系统，但仅仅到1990年就受到了分子生物学最新发展大量数据的冲击，新的亲缘分支分类法澄清了许多植物中间的亲缘和进化关系，使得分类学更能清楚地反映种系发生学的研究结果。由于研究的迅速进展，分类法也必须随之改变，所有需要应用分类法的人，包括百科全书都面临着一个新问题。被子植物种系发生学组在1998年出版了被子植物APG分类法，集合了全世界所有主要研究机构的最新研究成果，但由于许多领域尚未被完全了解，这个分类法也无法包括所有种类的被子植物，不可能最终确定下来。,这个分类法基本是依照植物的两个叶绿体和一个核糖体的基因编码分类的，从细胞器中筛选基因是非常重要的，动物分类主要也是依照线粒体的基因。细胞体的基因组和细胞核的基因组是分离的，叶绿体和线粒体都有自己的DNA，是一种原始的DNA，核苷酸的顺序取决于由于进化而和细胞核的DNA之间产生的差异的程度。和传统分类法之间的差别主要有：1.在目以上的分类没有采取传统的名称门和纲，而是应用分支，例如真双子叶植物分支、单子叶植物分支、蔷薇分支等。2.对于传统分类不确定的分类名称，用数字标记提供可以选择的分类群体，例如有的科可以单列也可以合并到某一其他科、目中。叫做括号分类名。括号分类能有效地将传统形态分类转换到新的依基因分类中来，由于依照基因分类有许多单基因的小科，在应用时不太方便。APG的作者曾经解释为一般来说我们依照专家们的观点但专家们倾向于划分的越细越好。,许多科学家们，也包括APG的成员，还在不断地出版他们自己的对于被子植物分类的新观点，所以每种分类都不可能是最终结果，只是代表某一时间段内的研究结果，新的结论层出不穷。不过APG的分类法还是基本依照当代比较权威的结论。被子植物APGII分类法（修订版）是由被子植物种系发生学组（APG）于2003年出版的，基于1998年出版的被子植物APGII分类法的修订版，吸收了全世界大部分著名的植物分类学家的意见，2009年又出版了新版本被子植物APGIII分类法.2016年，发布了APG IV。已经在现代的参考文献中占很重要的地位。,