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苦苣苔科后蕊苣苔属(OpithandraBurtt)全世界共11种,除1种分布在日本外,其余均分布在中国。该属植物最主要的特征是两枚能育雄蕊位于花的后方,苦苣苔科中只有4个属具有这种特征,因此后蕊苣苔属在苦苣苔科的系统发育中具有重要地位。已有研究表明后蕊苣苔属具有非常复杂的繁育系统。本文利用叶绿体基因组(cpDNA)的trnL-F非编码区和rps16内含子以及核基因组(nDNA)的ITS序列重建后蕊苣苔属的系统树,并在此框架下探讨该属植物繁育系统的演化。 ITS序列和cpDNA序列一共产生2394个位点,其中包括340个变异位点,207个简约信息位点。利用最大简约法和贝叶斯法对ITS序列和cpDNA序列进行单独和联合分析,联合分析提供了分辨率最好、支持率最高的后蕊苣苔属谱系关系图。 对ITS-cpDNA合并序列进行最简约法分析,得到2棵等长的树,树长为442步,一致性指数(CI)=0.8272,保留性指数(RI)=0.9099。在最简约树的严格一致树上,蚂蟥七(Chiritafimbrisepala)和微毛圆唇苣苔(Gyrocheilosmicrotrichum)作为外类群位于系统树的最基部。其余物种构成一个大的分支,该分支又分为3个进化枝:进化枝Ⅰ和进化枝Ⅱ由后蕊苣苔属各物种构成,但各物种在系统树上的分布位置与传统的后蕊苣苔属的属下分类系统有所不同;进化枝Ⅲ由作为外类群的大叶石上莲(Oreocharisbenthamii)构成,这说明后蕊苣苔属与大叶石上莲可能有共同的起源,同时也说明后蕊苣苔属不是单系类群。贝叶斯法分析结果与最简约法分析基本一致。 本文选取7个繁育系统相关性状,标示在根据ITS-cpDNA合并序列构建的MP树上,结果表明后蕊苣苔属中:长圆形花药是原始性状,卵圆形花药和肾形花药是次生性状;花药连着是原始性状,雄蕊分生是次生性状;花粉表面无明显网状纹饰是原始性状,花粉表面具有宽窄不同的网脊是次生性状;花粉网脊具有小刺是原始性状,花粉网脊光滑,不具小刺是次生性状;2裂柱头是原始性状,点状柱头是次生性状;柱头探出式雄性先熟是原始性状,柱头探出式雌性先熟和雌雄同位雄性先熟都是次生性状;该属最初的传粉者可能是熊蜂,后来出现蜜蜂、彩带蜂等其他传粉者。综合以上性状,本文推测龙南后蕊苣苔、毡毛后蕊苣苔、汕头后蕊苣苔的繁育系统从异交向自交进化。