植物的进化和系统发育北京师范大学刘全儒老师植物分类学课件

第十四章 植物的进化和系统发育第一节 植物进化的证据第二节 植物进化的趋势和进化方式第三节 植物进化的基本理论第四节 植物界的起源和进化第一节 植物进化的证据一、化石证据w 化石是保留在地层中的古代生物的遗体、遗迹w 化石的种类n 印痕化石n 矿石化石n 化学化石w 化石是植物进化的直接证据二、比较解剖学的证据三、个体发育中重演现象的证据四、生理生化的证据五、分子生物学证据第二节 植物进化的趋势和进化方式一、上升式进化二、下降式进化三、趋同进化四、趋异进化五、平行进化六、特化或专化七、渐变式进化与跳跃式进化ABC 1 2 3 4 5 6 7 8abc d第三节 生物进化的基本理论 一、达尔文的自然选择学说n 遗传与变异是植物进化的内因n 自然选择是植物进化的动力n 人工选择是对有利变异的保存和积累二、综合进化论和分子进化的中性学说三、隔离在植物物种形成和进化中的作用四、 单元起源和多元起源n 单元论n 多元论五、植物的个体发育和系统发育n 植物的个体发育n 植物的系统发育第四节 植物界的起源和进化一、地质年代与植物进化简史（ 见表 14-1）n 藻菌时代 : 太古代到古生代志留纪晚期 (28亿年 )n 裸蕨植物时代 :志留纪晚期或泥盆纪初期到中泥盆纪晚期 (0.3亿年 )n 蕨类植物时代 :中泥盆纪晚期到早二叠纪(1.6亿年 )n 裸子植物时代 :古生代的早二叠纪到中生代的白垩纪早期 (1.4亿年 )n 被子植物时代 :中生代末期的白垩纪以来二、植物界的起源和进化简史（一）原核藻类的产生n 时间： 35-33亿年前n 产生：厌氧异养原始生物 含叶绿素 a、具光系统 I、 不放氧的原核原藻类 光合自养的原核蓝藻n 蓝藻产生的意义：产生氧气；形成臭氧层化学演化阶段生物演化阶段无机分子 小分子有机物小分子有机物 生物大分子生物大分子 多分子体系多分子体系 原始生命（二）真核藻类的产生和发展n 时间： 15-14亿年前n 祖先：原核生物通过真核鞭毛生物演化而来n 演化趋向：从单细胞到群体到多细胞；从简单到复杂；从游动到不能游动；从低级到高级；繁殖方式从营养繁殖到无性生殖到有性生殖；有性生殖从同配到异配到卵式生殖；生活史从具核相交替到世代交替、从同型世代交替到异型世代交替n 藻体的演化：单细胞具鞭毛群体 多细胞体失去鞭毛丝状体、叶状体 异丝体、枝状体绿球藻型 多核体型红色路线绿色路线杂色路线藻类的 3条进化路线(三 )裸蕨植物的产生和蕨类植物的起源和发展1.裸蕨植物 -陆生植物的最早优胜者n 起源时间 :距今 4亿年前古生代志留纪晚期n 代表种类 :w 莱尼蕨 (Rhynia)w 裸蕨 (Psilophyton)n 共同特征 :无叶 ,仅具假根 ,茎 2叉分枝 ,单中柱 ,孢子囊单生枝端 ,孢子同型n 裸蕨植物成功登陆原因w 水生藻类大发展w 含氧量增加w 加里东造山运动n 祖先 :古代的绿藻类2.裸蕨植物在植物系统发育和演化上的意义-揭示了高等植物营养体和孢子叶的发展和演化 w 顶枝学说和突出学说 3.蕨类植物的起源和演化w起源 :裸蕨植物w演化裸蕨类松叶蕨类石松类刺石松木贼类叉叶属古芦木原始蕨类真蕨类直接后裔原裸子植物(四 )苔藓植物的产生w 时间 :距今 3亿年前泥盆纪早期w 起源理论n 苔藓植物起源于绿藻(1)具有与绿藻相似的叶绿体和光合色素 ;(2)贮藏物为淀粉 ;(3)游动细胞具 2条顶生鞭毛 ;(4)合子在配子体内发育;(5)原丝体类似于丝状绿藻 ;(6)藻苔的发现n 苔藓植物起源于裸蕨(1)地质年代记载晚于裸蕨 ;(2)裸蕨中的一些种类与苔藓植物有相似之处 ;(3)裸蕨中可看到有输导组织消失的情况 ;(4)真藓中有畸形的分叉孢子囊w 演化方式绿藻中的鞘毛藻 苔类 藓类轮藻 藓类 苔类裸蕨类 角苔 苔类藓类(五 )裸子植物的起源和发展1.裸子植物的祖先 -原裸子植物n 主要特征 : 外形似蕨类 ,以孢子繁殖 ,次生木质部由具缘纹孔的管胞组成n 代表种类 :无脉蕨(Aneurophyton)古蕨(Archaeopteris)2.裸子植物演化过程中的重要类群n 种子蕨 (Pteridospermae)n 本内苏铁 (Bennettitinae)n 科得狄 (Cordaitinae)3.裸子植物的演化关系(六 )被子植物的起源和发展1. 被子植物发生的地质时期白垩纪或晚侏罗纪化石记录花粉：金粟兰科花喙柱始木兰果加州洞核辽宁古果2. 可能的祖先大多数学者认为被子植物起源于一个祖先 ,即原被子植物 .原被子植物可能源于本内苏铁或种子蕨3. 双子叶植物和单子叶植物的关系大多数学者认为单子叶植物是从已绝灭的原始草本双子叶植物演化而来水生莼菜起源说陆生毛茛起源说4. 被子植物的发源地绝大多数学者认为被子植物起源于热带或亚热带5. 关于被子植物系统演化的主要学说n 恩格勒学派 (假花说 )n 毛茛学派 (真花说 )（七）分子系统学在揭示植物起源和系统演化中的作用w 有意义的进展n 轮藻植物与陆生植物的关系与其他 “绿藻类 ” 植物的关系要近。n 苔藓植物为并系类群，其中藓类和维管植物的关系更密切。n 一些主要的分化事件和新形态特征出现于产生现存类群的辐射之前。n 买麻藤目是现存种子植物中与被子植物关系最近的类群；买麻藤目为单系类群，买麻藤属与百岁兰属关系较近，与麻黄属关系较远。n 被子植物为单系类群；目前关于被子植物进化的假设认为：两大分支 单子叶植物和真双子叶植物植根于木兰类的双子叶植物（木兰亚纲）之中，而后者被认为是出于被子植物基部类群的集合群。单子叶植物根据其单个子叶和其他特征被定义为单系类群。而真双子叶植物是根据它们均具有三萌发孔及其衍生类型的花粉定义的，八角科和五味子科具有三萌发孔与真双子叶植物是趋同关系。真双子叶植物也是一个单系类群，含现存植物种类的 75%，包括毛茛类和 “低等 ”的金缕梅类；进化类群包括了一大部分现存的被子植物，如 “高等 ”金缕梅类、蔷薇亚纲、石竹亚纲、五桠果亚纲和菊亚纲。w未解决的问期n 关于种子植物现存类群（苏铁类、银杏类、松杉类、生花植物（包括本内苏铁类、买麻藤类和种子植物）之间的关系尚未得到令人满意的解决。n 被子植物各基部谱系的系统位置，包括 “木兰类 ”和 “古草本类 ”也未得以解决。n 不同的分子树之间（ Martin & Dowd 1991, Hamby & Zimmer 1992, Chase et al 1993） 具有较大的分歧。w未解决的问期n 关于种子植物现存类群（苏铁类、银杏类、松杉类、生花植物（包括本内苏铁类、买麻藤类和