这终究不是一个看脸的世界——毛地黄属植物分家的故事

关于分类,植物学家们把形态相似的植物放入“科”这个形态学单位。属于同一个科的植物,往往都具有相似的识别特征或者药用价值。例如同属于蔷薇科的玫瑰、月季、蔷薇。

科学家们根据植物的基本特征,将万千种植物归入不同的分类单元(种系发生学phylogenetic taxonomy)。在分子生物学兴起前,科学家利用的是植物形态上的特征,如花和果的结构;但随着科学的发展,我们逐渐能够从解剖学、代谢组、基因组的层面上,更精确和系统地来分析各种植物间的亲缘关系。并且,我们从中得出的结论,往往颠覆了之前分类学上的概念。

家里如果有心脏不好的老人的话,想必都听说过地高辛(digoxin)。这种强心剂便是从毛地黄属(Digitalis)植物中提取出来的。

之前,学术界一直以为,毛地黄属是玄参科植物。另外,地黄属,金鱼草属,泡桐属也都属于玄参科。

从图片上来看,它们的特征都非常相似:筒状花(金鱼草除外,它是唇形花),总状花序。(春天我会具体介绍花形态特征的)看起来把它们分到同一个科理所应当。但是,一项对玄参科植物基因组分析的结果,却硬生生地将玄参科拆开:其中的几个属,不是投入别的科,便是自立门户,成为了新的科。

这项研究主要针对三个质体基因(plastid gene)rbcL, ndhF,rps2序列的分析(sequence alignment)。其中,rbcL编码RuBisCO (Ribulose-1,5-bisphosphatecarboxylase/oxygenase)大亚基,参与光合作用;ndhF编码chloroplastNADH dehydrogenase F,参与光呼吸过程;rps2编码40S ribosomal protein S2,参与蛋白质合成。通过比对这三个基因序列在不同植物中的缺失、插入等变化,研究人员发现,先前玄参科植物的分类有误,并作出了修改。部分结果如下:

原先的玄参属(Scrophularia)还留在了玄参科(Scrophulariaceae)。

玄参

而地黄属(Rehmannia)却被并入了列当科(Orobanchaceae)(恩,对。就是六味地黄丸里的地黄)。这个科里的植物,大多为寄生植物(parasitic plant)。比较有名的有肉苁蓉,野菰。

肉苁蓉
肉苁蓉

毛地黄属(Digitalis)和金鱼草属(Antirrhinums)被并入了默默无闻的车前科(Plantaginaceae)。车前科里的车前子(Plantago asiatica)是非常常见的野草,可以食用。

车前子

而泡桐属(Paulownia)却另立门户,成为了泡桐科(Paulowniaceae)。

泡桐

究其原因,是因为不同种植物为了适应同种生存环境——利用同种虫媒传粉,或者采取某种相同的传播种子的生存策略,而发生的趋同进化(convergent evolution):不同种的植物为了适应相同环境,而演化出相似的形态特征。这也难怪之前的植物学家们会犯“分错类”这种错误了。

参考文献:

Olmstead, et. al. 2001.  The Disintegration of theScrophulariaceae.  American Journal ofBotany 88:348-361.

botanyprofessor.blogspot.com/2012/04/whatever-became-of-snapdragon-family.html

图片来源:

肉苁蓉:urbol.com

玄参:wikimedia.org

金鱼草:1zoom.me

车前子:ograsradgivaren.slu.se

泡桐:lh2treeid.blogspot.com

以上就是这次的推送啦,如果有什么学术问题,欢迎大家指正~~~

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