鳞盖蕨属(Microlepia)分子系统学初步研究开题报告

1. 研究目的与意义

本研究尝试对蕨类植物碗蕨科Dennstaedtiaceae鳞盖蕨属Microlepia的系统发育进行初步研究，以期初步阐明该属内部主要分枝的亲缘关系以及该属与碗蕨科其它属的系统关系。因此，文献综述部分应首先介绍植物系统学方面的研究进展，进而介绍蕨类植物系统学进展以及碗蕨科研究进展，并找出研究中仍存在的科学问题，即鳞盖蕨属的系统发育还不清楚。接着围绕上述问题开展分子样品采集、DNA提取、PCR扩增、测序分析等研究内容，最后综合分子系统树结果讨论分析鳞盖蕨属的系统发育关系。

2. 国内外研究现状分析

鳞盖蕨属microlepia presl，隶属于姬蕨科dennstaedtiaceae。约有70余种，中国现有57种，成为本属的分布中心。 （如连同越南北部产的而中国可能有的两种在内，共为59种）。鳞盖蕨属是全世界鳞盖蕨属植物分布最为集中的地区之一。

可以看出，前人对鳞盖蕨属的研究很少，对它整理的资料很少。蕨类植物是很古老的植物,在它们漫长的演化过程中大量的系统发生信息丢失了,所以重新建立其系统演化关系是极其重要的任务。近年来，对于蕨类植物的研究已经确立了一些类群的系统关系,但现存的分类系统和系统发生关系仍然有着很多的谜团。化石记录表明它们最早出现在大约4亿多年前,但大多数现代真蕨类的化石证据十分缺少。它们的起源时间和方式及其内部各类群的系统发生关系等诸多问题的解决,还有待于大量形态学和不同分子水平上的实验数据的进一步积累,并结合其直接的化石证据进行综合研究。

然长期以来，由于该属缺少系统的研究整理，遗留问题众多，分类混乱。经近年来的文献研究和对保存在pe、ibsc、wuk、kun、ti、mo、kew、taif、ibk、nas、hust等各标本馆的标本研究，作者初步将中国鳞盖蕨属处理为29个接受种(含种下单位)及7个存疑种，涉及26个新组合及多个模式订正，并为中国鳞盖蕨属植物编制了分种检索表，为进一步进行该属的系统学研究奠定了基础。

日本冲绳的记录中，姬蕨科的染色体数目 n = 156(x = 39,四倍体)，这个基数对于姬蕨科是新的数据，与台湾之前的对于同种植物的报告中是不同的。物种通常被放在一个独立的属内,在属内，现在的染色体数目和分子系统支持其独立的地位。

目前对于蕨类分子系统学时以分析它的dna序列为研究对象，主要研究蕨类植物亚门之间和真蕨亚门间各科及属间的系统演化关系。目前蕨类分子系统发育研究中常用的dna序列分析,它们分别来自叶绿体基因组、核基因组和线粒体基因组,着重叶绿体基因在蕨类分子系统学研究中的应用。

3. 研究的基本内容与计划

在进行系统学研究时，内类群和外类群的选择非常重要。在进行一个类群的系统学研究时，　所要研究类群（即内类群）的选择范围及取样密度对研究结果有很大的影响，包括在分析中的类群越多，越能降低甚至避免分析中的误差和错误。因此，最理想的做法应是对尽可能多的分类单元进行取样，这样才能使所选类群有充分的代表性。但是尽可能多的类群取样在实际操作中受到很多因素的制约，比如实验材料的来源（对于拥有较多灭绝谱系的类群，类群取样是一个制约因素），而且对于庞大的数据矩阵，进行数据分析也会受到计算机和分析软件的限制。因此，一般情况下，内类群的选择既要能够代表所研究类群在分类学上的多样性，　也要能够代表形态性状或者地理分布上的多样性。在进行大尺度的系统发育重建时，是选择尽可能多的内类群还是选择尽可能多的性状（如包括在分析中的基因片段的数量）往往存在不同的观点。Ｑｉｕ等的研究认为，在进行大尺度的系统发育研究时，可以采取折中的方法，　即选择适当数量的内类群，同时选择适当数量的性状。

针对特定的系统学问题选择合适的基因片段是分子系统学研究中最基础也是最关键的一步。如果所选的基因片段在进化上过于保守，就不能提供足够的系统学信息，使得对于所研究类群间的系统关系几乎没有分辨；反之，如果所选片段在研究类群间的变异太大，就会给序列排序带来很大困难并且容易造成排序的不确定性，同样不利于解决系统学问题。一般来说，编码基因或者较为保守的基因片段可以用于解决较高分类阶元（如科间，甚至目间）的系统学问题，而变异较快的基因或者基因片段，如内含子或者基因间隔区，可以用来解决较低分类阶元（如属间或者种间）的系统学问题。但近年来的一些系统学研究显示，进化速率快的基因在分析一些较高分类阶元的系统关系以及较保守的基因在推断早期分化事件上能够提供更多的系统发育信息，　因此可以提高系统发育关系的分辨率和支持率。在进行系统学研究时，保守的基因和变异较快的基因或者基因片段结合使用，不仅可以解决较高阶元上的系统关系，而且较深节点上的系统关系也可以得到分辨。目前蕨类分子系统学研究中常用的基因序列。

1.今后蕨类植物分子系统学的研究

1.2选择合适的基因

4. 研究创新点

植物基因DNA提取试剂盒用于从植物标本如培养细胞和叶子以及其它植物组织中进行DNA抽提。无需进行乙醇沉淀，可以实现快速抽提，不使用苯酚，不使用RNase，所抽提的DNA被回收到TE缓冲液中，可以被直接用于PCR或者其它分析方法。