植物分類學(xué)的目的和任務(wù)

植物分類學(xué)(Plant taxonomy)是植物學(xué)中主要研究整個(gè)植物界不同類群的起源、親緣關(guān)系以及進(jìn)化發(fā)展規(guī)律的一門基礎(chǔ)學(xué)科，也就是把極其繁雜的各種各樣植物進(jìn)行鑒定、分群歸類、命名并按系統(tǒng)排列起來，以便于認(rèn)識(shí)，便于研究和利用的科學(xué)。植物分類學(xué)是一門歷史較長的學(xué)科。它是人們?cè)谧R(shí)別植物和利用植物的實(shí)踐中發(fā)展起來的。早期植物分類學(xué)只是根據(jù)植物的用途、習(xí)性、生境進(jìn)行分類。到中世紀(jì)還僅根據(jù)植物的外部形態(tài)差異，區(qū)分種、屬、科及科以上大單位的分類。隨著科學(xué)的發(fā)展，逐漸開始考慮種、屬、科之間的親緣關(guān)系。 近代分類學(xué)的目的、任務(wù)可歸納如下三點(diǎn)：

1．“種”(Species)的記述與命名對(duì)于植物的個(gè)體間的異同進(jìn)行比較研究，以類似的各個(gè)體歸為“種”一級(jí)的分類群，編定其學(xué)名，井加以記述。這是分類學(xué)的第一個(gè)任務(wù)。以此作為植物學(xué)各學(xué)科或其他有關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)。

2．建立自然分類系統(tǒng) 根據(jù)種間的親緣關(guān)系的研究，確定屬(genum)科(family)目(order)等大的分類等級(jí)，進(jìn)而建立反映客觀實(shí)際的植物自然分類系統(tǒng)。

3．探索“種”的起源與進(jìn)化 通過生態(tài)學(xué)、植物地理學(xué)、古生物學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)、植物化學(xué)等學(xué)科的研究探索“種”的起源與進(jìn)化。從而推定屬、科等大的分類群的系統(tǒng)。

藥學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)植物分類學(xué)的主要目的就是利用這門學(xué)科的科學(xué)知識(shí)和方法來識(shí)別藥用植物，準(zhǔn)確地區(qū)分近似種類和科學(xué)地描述其特征，澄清名實(shí)混亂，深入發(fā)掘和擴(kuò)大中藥資源，不斷提高中草藥的利用價(jià)值。掌握了植物分類的知識(shí)和方法，對(duì)于中草藥的原植物鑒定是極其重要的工作，對(duì)中草藥研究和生產(chǎn)和臨床安全、有效用藥均具重要意義。

植物分類的方法和系統(tǒng)

幾千年來，人們?cè)谏顚?shí)踐和生產(chǎn)斗爭中觀察了各種植物的形態(tài)、構(gòu)造、生活史和生活習(xí)性等等，積累了很多知識(shí)，井進(jìn)一步加以研究比較，找出它們的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。把很多具有共同點(diǎn)的種類歸并成一個(gè)類群，又根據(jù)它們的差異分成若干不同的種類，按照等級(jí)順序排列就形成分類系統(tǒng)。 植物的分類系統(tǒng)有人為分類系統(tǒng)(artificial system)和自然分類系統(tǒng)(natural system)。人為分類系統(tǒng)僅就形態(tài)、習(xí)性、用途上的不同進(jìn)行分類，往往用一個(gè)成少數(shù)幾個(gè)性狀作為分類依據(jù)，而不考慮親緣關(guān)系和演化關(guān)系。如我國明朝的李時(shí)珍(1518—1593)所著的《本草綱目》，就依據(jù)外形及用途分為草部、木部、谷藏部、果部、蔬菜部等5個(gè)部；瑞典的林奈根據(jù)雄蕊的有無、數(shù)目及著生情況分為24綱，其中l(wèi)～23綱為顯花植物(如一雄蕊綱、二雄蕊綱等)、第24綱為隱花植物，這種分類系統(tǒng)叫做生殖器官分類系統(tǒng)。上述二個(gè)系統(tǒng)，都是人為的分類系統(tǒng)。 為了某種應(yīng)用上的需要，各種人為分類系統(tǒng)至今仍在使用，如經(jīng)濟(jì)植物學(xué)中往往以油料、纖維、香料、藥用植物等進(jìn)行分類。

自然分類系統(tǒng)或稱系統(tǒng)發(fā)育分類系統(tǒng)(phylogenetic system)，自19世紀(jì)后半期開始，它力求客觀地反映出自然界生物的親緣關(guān)系和演化發(fā)展。現(xiàn)代被子植物的自然分類系統(tǒng)常用的有兩大體系。一個(gè)是恩格勒(A．Engler)和勃蘭特(K．Prantl)為代表的系統(tǒng)，另一個(gè)是哈欽松(J．Hutchinson)為代表的系統(tǒng)。兩大系統(tǒng)所依據(jù)的理論原則均不相同。

植物分類的方法和系統(tǒng)

一、植物分類的方法

㈠人為分類方法

是人們按照自己的方便或按植物的用途，選擇植物一個(gè)或幾個(gè)特征作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，然后按照人為標(biāo)準(zhǔn)順序排成的分類系統(tǒng)。

㈡自然分類方法

以植物的親疏程度作為分類的標(biāo)準(zhǔn)。按照生物進(jìn)化的觀點(diǎn)，植物由于來自共同祖先而具有相似的遺傳性，表現(xiàn)出形態(tài)、結(jié)構(gòu)、習(xí)性等方面的相似。因此，根據(jù)植物相同點(diǎn)的多少就可判斷它們之間親緣上親疏程度。這種根據(jù)親緣關(guān)系進(jìn)行分類的方法是自然分類方法。

被子植物的分類主要依據(jù)各種器官的形態(tài)特征，尤其是生殖器官的形態(tài)特征，因?yàn)榛ü男螒B(tài)比較穩(wěn)定，不易因環(huán)境的改變而產(chǎn)生變異。

二、植物的分類單位

依范圍大小和等級(jí)高低，植物分類的各級(jí)單位依次是界、門、綱、目、科、屬、種。每個(gè)等級(jí)內(nèi)如果種繁多還可細(xì)分一個(gè)或二個(gè)次等級(jí)，如亞門、亞綱、亞目、亞科等。種以下可有亞種、變種和變型。

種是分類學(xué)上的基本單位，同種植物的個(gè)體起源于共同的祖先，具有相似的形態(tài)特征，能自然交配產(chǎn)生遺傳性相似的后代，要求相同的生態(tài)環(huán)境條件，有一定的自然分布區(qū)。品種不是分類單位，不存在于野生植物中，是栽培學(xué)上的用法，相當(dāng)于變種或變型。

在分類上，親緣相近的種歸類為屬。相近的屬歸類為科，相近的科歸類為目，以此上推直至把所有植物歸類為植物界。

植物分類學(xué)發(fā)展概況

近幾十年來，植物分類學(xué)運(yùn)用了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的研究方向和新的邊緣學(xué)科，如實(shí)驗(yàn)分類學(xué)、化學(xué)分類學(xué)、細(xì)胞分類學(xué)、數(shù)值分類學(xué)等。特別是生物化學(xué)、分于生物學(xué)的發(fā)展以及對(duì)生命的基本物質(zhì)核酸、蛋白質(zhì)的深入研究，這些學(xué)科取得的成果，有力地推動(dòng)了經(jīng)典分類學(xué)不再滿足于和停留在描述階段而向著客觀的實(shí)驗(yàn)科學(xué)發(fā)展。

1.實(shí)驗(yàn)分類學(xué)(Experimental Taxonomy) 是用實(shí)驗(yàn)方法研究物種起源、形成和演化的學(xué)科。經(jīng)典分類學(xué)對(duì)種的劃分，常不能準(zhǔn)確地反映客觀實(shí)際，忽視生態(tài)條件對(duì)一個(gè)物種的形態(tài)習(xí)性的影響。有些類型表現(xiàn)出許多形態(tài)變化，難以劃分，這些問題有待從實(shí)驗(yàn)分類學(xué)的研究去解決。實(shí)驗(yàn)分類學(xué)的內(nèi)容相當(dāng)廣泛，如改變生態(tài)條件進(jìn)行栽培試驗(yàn)，以解決分類中較難劃分的種類；物種的動(dòng)態(tài)研究，探索一個(gè)種在它的分布區(qū)內(nèi)，由于氣候及土壤等條件的差異，所引起的種群變化，來驗(yàn)證過去所劃分的種的客觀性；細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞核的移植，是加速人工控制物種發(fā)展的新途徑，而基因移植又使實(shí)驗(yàn)分類學(xué)進(jìn)入更高級(jí)階段。

2.細(xì)胞分類學(xué)(Cytotaxonomy) 是利用染色體資科探討分類學(xué)問題的學(xué)科。從20世紀(jì)3O年代初期起，就開始了細(xì)胞有絲分裂時(shí)染色體數(shù)目和形態(tài)的比較研究。染色體的數(shù)目在一個(gè)種內(nèi)的各個(gè)植株通常是穩(wěn)定的，到目前為止，約40％的有花植物已經(jīng)作過染色體數(shù)目統(tǒng)計(jì)，利用這些資料已修正了分類學(xué)的錯(cuò)誤。如芍藥屬(Paeonia)以前放在毛茛科中，但該屬染色體基數(shù) X＝5，個(gè)體較大，這和毛茛科多數(shù)屬的基數(shù)很不相同，支持了許多分類學(xué)家結(jié)合其他特征，將芍藥屬從毛莫科中分出，獨(dú)立為芍藥科(Paeoniaceae)。細(xì)胞有絲分裂中期，染色體表現(xiàn)出典型形態(tài)，這是識(shí)別染色體個(gè)體性和研究整個(gè)細(xì)胞染色體組(核)型的適宜時(shí)期。一個(gè)個(gè)體或種的全部染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)，包括染色體的數(shù)目、大小、形狀、主縊痕和副縊痕等的總和稱為染色體組型，亦稱“核型”。一般認(rèn)為不對(duì)稱的核型是進(jìn)化的。

3.化學(xué)分類學(xué)(Chemotaxonomy) 是利用化學(xué)特征來研究植物各類群間的親緣關(guān)系，探討植物界的演化規(guī)律，也可說是從分子水平上來研究植物分類和系統(tǒng)演化的一門學(xué)科。

植物化學(xué)分類學(xué)的主要研究任務(wù)是探索各分類等級(jí)(如門、綱、目、科、屬和種等)所含化學(xué)成分的特征和合成途徑；探索和研究各化學(xué)成分在植物系統(tǒng)中的分布規(guī)律以及在經(jīng)典分類學(xué)的基礎(chǔ)上，從植物化學(xué)組成所表現(xiàn)出來的特征，井結(jié)合其他有關(guān)學(xué)科，來進(jìn)一步研究植物的系統(tǒng)發(fā)育。例如:

(l)甜菜拉因(betalain)是一類植物色素，它只分布在中央種子目(Centrospermae)中，而且與花色甙的分布互相排斥。該目包括商陸科、紫茉莉科、粟米草科、番杏科、仙人掌科、馬齒莧科、落葵科、石竹科、藜科、莧科、刺戟草科。從形態(tài)上看，石竹科和粟米草科屬于中央種子目，但它們均不含甜菜拉因而含花色甙，故植物分類學(xué)家認(rèn)為應(yīng)將石竹科和粟米草科分出來，另立石竹目。

(2)對(duì)人參屬(Panax)的化學(xué)分類研究證明，人參屬植物可分為兩個(gè)類群：第一類群，根狀莖短而通常直立，具胡蘿卜狀肉質(zhì)根；種子大；在化學(xué)成分上所含三萜皂甙元以達(dá)瑪烷型四環(huán)三萜為主；在地理分布上，表現(xiàn)了分布區(qū)狹小和間斷分布的特點(diǎn)。是人參屬的古老類群，如人參P. ginseng C. A. Mey.、西洋參P.quinquefolius L.、三七P.notoginseng (Burk.)F.H.Chen等是這一類型的代表植物。第二類群，根狀莖長而匍匐，肉質(zhì)根常不發(fā)達(dá)或無；種子較??；在化學(xué)成分上，所含三萜皂甙元以齊墩果烷型五環(huán)三萜為主；在地理分布上表現(xiàn)了分布區(qū)較廣而連續(xù)的特點(diǎn)。是人參屬的進(jìn)化類群，代表植物如姜狀三七P. zingiberensis C. Y. Wu et K. M. Feng 屏邊三七P. stipuleanatus H.T.Tsai et K.M.Feng 竹節(jié)參P.japnicus C.A. Mey.及其變種狹葉竹節(jié)參P.japonicus C.A，Mey.var.angustifolius (Burk.) Cheng et Chun、珠子參P.japonicus C.A.Mey.var. major (Burk.) C.Y.Wu et K.M.Feng和疙瘩七P.japonicus C.A.Mey var.binnatifidus (Seem.) C.Y.Wu et K.M.Feng。

4.數(shù)值分類學(xué)(Numerical Taxonomy) 是由于近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)在分類學(xué)中的應(yīng)用而建立起來一門新興的邊緣學(xué)科。數(shù)值分類學(xué)以表型特征為基礎(chǔ)，利用有機(jī)體大量性狀(包括形態(tài)學(xué)的、細(xì)胞學(xué)的和生物化學(xué)等的各種性狀)和數(shù)據(jù)，按一定的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)運(yùn)算得出結(jié)果，從而作出有機(jī)體的定量比較，客觀的反映出分類群之間的關(guān)系。例如根據(jù)選取人參屬52個(gè)形態(tài)性狀、細(xì)胞學(xué)性狀和化學(xué)性狀，對(duì)中國人參屬10個(gè)種和變種進(jìn)行數(shù)值分類學(xué)研究，進(jìn)一步證明化學(xué)分類研究把人參屬分為兩個(gè)類群基本上是合理的。研究表明達(dá)馬烷型皂甙的含量與根、種子和葉片的鋸齒性狀有密切關(guān)系。種子大、根肉質(zhì)肥壯、葉片鋸齒較稀疏，達(dá)瑪烷型四環(huán)三萜含量就高。齊墩果酸型皂甙的含量與熟果具黑色斑點(diǎn)這一性狀十分一致，與根狀莖節(jié)間寬窄、花序梗長短(花序梗長與葉柄長之比)也有關(guān)。

以上這些新興學(xué)科的形成和發(fā)展，越來越被植物分類學(xué)家所重視和應(yīng)用，它對(duì)植物分類工作和藥用植物的開發(fā)利用將起著重要作用。