植物分类学新方法.ppt

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1、,13 植物分类学新方法,13.1 细胞分类学方法13.2 化学分类学方法13.3 血清分类学13.4 数值分类学方法13.5 超微结构和微形态特征在被 子植物分类中的应用方法13.6 限制性片段长度多态性（RFLPs）在系统学研究中的应用,13.1 细胞分类学方法,13.1 细胞分类学方法,细胞分类学(cytotaxonmy)是利用细胞学特征进行生物分类的学科。又称细胞系统发育(cytophylogeny)或核系统学(karyosystematics)。实质上仅基于染色体的数目、结构与行为的分析。所以有些学者又称其为染色体系统发育(chromosome phylogeny)或染色体分类(ch

2、romosomal taxonomy)。,细胞分类学在上世纪三十年代以后诞生。其方法主要是研究染色体数据，包括染色体数目、核型分析、染色体带型分析、染色体组分析等。目前，在许多动、植物分类工作中，像形态学特征一样，染色体数据已经成为分类的基本数据，是现代综合分类的重要组成部分。教材中以葱属宽叶组植物细胞分类学研究为例介绍细胞分类学技术（引自景望春、许介眉等，葱属宽叶组植物细胞分类学研究，植物分类学报，1999，37（1）：2034）。,13.2 化学分类学方法,13.2 化学分类学方法,化学分类学，在高等植物中，一般是指利用次生代谢物来研究植物系统学的一门分枝学科。,13.2 化学分类学方法,

3、生物碱是最大的一类化合物，由于对各种生物碱在植物体中的合成途径缺乏系统了解，因此目前几乎没有人对存在于高等植物中的不同生物碱类型作系统上的比较。但苄基异喹啉类生物碱在生物合成上的一致性以及在植物中呈连续分布的状态，使得它们在被子植物中成为非常有用的分类学指标。环烯醚萜类和甜菜拉因等生物碱也是当前各系统分类学家经常利用的重要指标。当然，糖、醇、酯、聚乙炔以及其它类型的生物碱也被证实是分类学上值得参考的指标。,用植物化学方法来研究分类，其主要对象是植物代谢的次生成分中有限分布的一些化合物。所谓次生成分是指一般在基本代谢中积累起来，而无明显作用的，储存在活细胞或者像树脂管这类组织中的一类物质，常被称

4、为“植物代谢的副产物”。用生物化学的方法来研究植物分类，其对象主要是一些大分子化合物，如蛋白质、酶和核酸等。蛋白质分子中比较可变的部分，对于分类学和系统学更为重要，因为他们的差异反映了突变型的变化。,13.2 化学分类学方法,常用的方法包括：层析法光谱法,层析法,纸层析：用层析纸点上所要分离的化合物，在一定的溶液下展开，使它的组成成分分布在各特定的位置，并用显色剂显色后进行观察测量。这种方法在测定一些水溶性的植化成分（如糖和氨基酸等）时多采用。薄层层析：把吸附剂放在一块干净的玻璃板上，散成一薄层，于是这块板就如同层析纸一样，经过滴样、展开、显色就可得到不同的点子，显示它们不同的组成成分。此外还

5、有旋转薄层层析、气相层析等方法。,光谱法,紫外吸收光谱：紫外吸收光谱常用的波长范围是200400nm，在此范围内一般只有不饱和键的化合物才能表现出吸收光谱，所以只有具不饱和结构的的化合物才能产生紫外吸收光谱。紫外吸收光谱与分子中电子跃迁有关，由于分子结构的不同，电子跃迁所吸收的能量就有差异。因而，不同的化合物可以表现出不同的紫外吸收光谱。此外还包括红外吸收光谱法。,13.3 血清分类学,13.3 血清分类学,植物血清分类学是利用血清学的方法和技术，对不同有机体的特异性抗原分子进行比较研究，以期解决系统学问题的一个分支学科。,13.3 血清分类学,基本原理 利用植物蛋白质提取液作为抗原，刺激动物

6、产生相应的抗血清（抗体）。通过研究抗原抗体发生沉淀反应的强弱来探讨植物的血清学关系。反应的强弱可看作样品中蛋白质相似的程度，在某种程度上也反映了所比较植物之间的相似性。,13.3 血清分类学,除用血清学方法来研究蛋白质分类外，也有利用电泳及氨基酸序列分析等方法对系统分类和物种生物学进行研究的。教材中以伞形科前胡族阿魏亚族血清分类及亲缘关系的研究为例，介绍血清分类学技术。,13.4 数值分类学方法,13.4 数值分类学方法,19世纪50年代，数量分类学的诞生把数学的方法和计算机技术引入到植物分类学研究中，从而使植物分类学的研究从定性的、描述性的水平引向精确的、定量的水平。在实际应用中，数量分类学

7、不仅可以有效的解决植物分类学问题，而且能运用于植物的起源、演化研究。把分类学的研究从定性的描述提高到定量的综合分析，对植物分类学的发展带来重大影响，广泛应用于植物分类中。,13.4 数值分类学方法,数值分类学是用数量的方法来评价有机体类群间的相似性，并根据相似性值将某些类群归成更高阶层的分类群。数值分类学是以表型特征为基础，利用有机体大量性状（包括形态学的、细胞学的和生物化学等的各种性状）、数据，按一定的数学模型，应用电子计算机运算得出的结果，从而作出有机体的定量比较。教材中以张春英等对31个桃花近缘种及栽培品种进行的数值分类为例，介绍数值分类方法的基本步骤。,13.5 超微结构和微形态特征在

8、被子植物分类中的应用方法,超微结构分类学是利用光学显微镜、电子显微镜、扫描电镜和透射电镜观察植物的微观特征，研究对象为花粉、叶、果实和种子，揭示一些新的性状作为植物分类的依据的一个分支学科。微形态学特征分类法与超微结构分类法类似，所不同的是还可以利用解剖镜，甚至放大镜观察植物体的微形态特征。,运用超微结构或微形态特征分析植物的系统演化，一般分为以下几个步骤：1）选择实验材料 选择能观察到微形态特征的最佳时期。花粉一般选择花 期，叶一般选择嫩叶。2）实验材料制片（以花粉和叶的制片为例）花粉制片方法 叶制片方法3）形态的观察 不同科的同一器官的描述上有差异。,13.6 限制性片段长度多态性（RFL

9、Ps）在系统学研究中的应用,随着分子生物学研究工作的不断深入及生物技术的迅猛发展，几乎使生物学的各个分枝均在分子水平产生了交叉，有了共同语言。众所周知，生物最根本的遗传物质是DNA，生物中的任何遗传变化均可追溯到DNA水平上，尽管对DNA的分析也存在一定的局限性，但总的说来，还是较其它方法更能客观地反映不同生物的遗传物质的变化程度。,目前，从DNA水平上研究植物的系统分类与物种进化的方法大致可分三种（Hillis和Moritz，1990）：第一、DNADNA杂交法 第二、DNA序列分析法第 第三、限制性长度片段多态分析法,DNADNA杂交法,原理 利用DNA双链之间的互补关系，将所得到的不同个

10、体的单拷贝DNA进行杂交，而后使杂交的DNA双链解链，同源性高的杂合DNA双链所需解链温度高，反之，温度低。可以根据解链温度来判断植物个体这间的同源性，进而确定它们之间的亲缘关系，为系统和进化的研究提供资料。该方法只适合单拷贝DNA，且基因组大小差异会影响结果的准确性。,DNA序列分析法,原理 通过DNA克隆，PCR扩增等方法获得目的DNA片段，然后进行DNA序列测定，比较不同植物类群之间的差异，获得较准确、全面的亲缘关系信息。然而此法在技术和经费上要求高，很少有实验室能承受。,限制性长度片段多态分析法,这种方法所获得的信息介于上述两种方法之间。该法是选择不同植物个体相应的DNA材料，通过限制性内切酶作用，将DNA分子在一定的酶切位点切断，水解成长短不同的DNA片段，将所获得的DNA片段进行电泳，不同大小的DNA片段便会因各自的迁移率不同而被分开，若以已知大小的DNA片段进行电泳作为标准（marker），由于DNA片段的迁移距离与其分子量的对数呈正比，将已知大小的DNA片段及其电泳迁移率作一标准曲线，就能根据样品DNA片段的迁移距离计算出样品DNA片段的大小。现在已有一些计算机程序可直接计算出DNA的分子量大小，如DFRAG303。,