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本文利用光学显微镜技术和扫描电子显微镜技术对中国半边莲属的22种植物38个样本的叶表皮形态进行研究。结果表明,气孔和其它的叶表皮特征在种内基本一致,因此可以被有效地作为分类特征。通过使用叶表皮特征能够区分Lobelia clavata和Lobelia pyramidalis,Lobelia alsinoides和Lobelia terminalis,Lobelia davidii和Lobelia erectiuscula,由此说明叶表皮的微观结构在区分半边莲属植物上具有显著重要性,而且,某些物种的叶表皮特征还可以更方便地被用于该种植物的鉴定。本文对叶表皮微观结构的研究还为半边莲属目前的细分提供了理论支持。此外,物种的叶表皮微形态为评估早期对半边莲属的分类修订提供了资料,结果显示Pratia应与Lobelia合并,Lobelia chevalieri应作为独立的物种,Lobelia brevisepala不应该被包括在Lobelia montana在内,由此可见,该属植物的叶表皮微观结构在评论前人对半边莲属植物的分类上也至关重要。同时,探讨了Lobelia在Campanulaceae的进化历史中的地位,结果表明半边莲属物种保持许多原始的叶表皮性状。本文共选用44个植物性状,其中包括20个植物宏观形态性状和24个叶片微观植纹性状,对中国半边莲属植物进行聚类分析并得出树形图。依据植物的宏观性状所得的树形图,可将22种植物分为七大分支,大部分分支的数值分类结果与传统分类相吻合,说明本文所采用的定量分类方法具有较高的可靠性。综合叶片的微观形态特征所得的树形图,显示这些植物被分为四大分支。两种聚类分析树形图都显示Pratia应与Lobelia合并,同时说明了Lobelia brevisepala和Lobelia montana不是同一种植物。但是,L.heyneana和L.zeylanica始终被归到同一分支,这与传统的分类相反。通过使用高通量测序技术,获得了43个半边莲亚科植物的质体基因组,结果表明起源于南非的半边莲亚科植物,经历了一场壮观的世界性扩散。一个分支由马达加斯加和东亚的物种构成,东亚地区是巨型lobelias的进化起源地。第二个分支包括地中海和北美的物种。南美和澳大利亚所在的分支同样起源于南非,但是物种灭绝事件将会限制对生物地理的详细重建。Apetahia属和Sclerotheca属植物被太平洋分开,都起源于夏威夷岛。南非东部的物种单独的扩散到埃塞俄比亚、南非西部和巴西。适当的分子和类群取样使得物种的迅速扩散能够被准确推断。通过对中国的13种半边莲属植物的atpB-rbcL序列的研究,揭示了六个起源事件,即一个起源于马达加斯加的事件,两个起源于南非的事件,三个起源于澳大利亚的事件。但是全部半边莲属植物的完整的质体基因组的研究还有待解决,进而使得该属植物生物地理的重建更加详细和准确。半边莲属植物叶片的微形态研究、植物的数值分类学研究和分子系统学研究,其结果都表明Pratia与Lobelia应合并为一个属;Lobelia brevisepala和Lobelia montana不是同一种植物;L.terminalis与L.alsinoides和L.chevalieri隶属于不同的分支;L.chinensis和L.nummularia属于同一个分支,即半边莲组Sect.Hypsela,以上均与传统的分类相符合。但是,实验结果表明将L.heyneana和L.zeylanica归到一个分支更为准确,这与传统的分类相反。在分子进化树中亲缘关系较近的有L.pleotricha和L.iteophylla;L.davidii和L.colorata;L.seguinii和L.melliana,并且这三对物种在数值分类学的分支分析树中关系也是最密切的。但是这两种进化树具有显著的不同。在分子进化树中L.alsinoides和L.zeylanica亲缘关系较近,而在数量分类学的分析树中,它们分别位于不同的分支类群中。质体基因组序列从进化上来说相对稳定和独立,能够进一步支撑以植物宏观和微观形态所得的分析树,从而能够更加准确地阐明研究结果。总之,本文从植物解剖学、数值分类学和分子系统学方面探讨了中国半边莲属的分类和东亚半边莲属的系统发生问题,同时揭示了半边莲亚科的世界性扩散和巨型lobelias的起源问题,为宏观表型相似的半边莲属植物的分类、鉴定和解决半边莲亚科物种的起源和发生问题提供了宝贵的资料。