2.1: Таксономія рослин
- Page ID
- 7615
До кінця цього розділу ви зможете:
- Перерахуйте сім рівнів системи класифікації рослин.
- Визнайте таксономічне різноманіття поширених продуктів у вашому раціоні.
- Узагальнити внесок Ліннея в біноміальну номенклатуру.
- Зрозумійте, як працює двокомпонентна наукова система іменування та її застосування.
таксономія рослин
Ось деякі вступні визначення:
Таксономія (або систематика): Наука про класифікацію організмів.
Класифікація: Групування рослин за загальними якостями або ознаками.
Таксономія рослин: Ієрархічна система класифікації, заснована на морфологічній (див. Нижче) та філогенетичної (див. Нижче) подібності між рослинами.
Номенклатура: Формальна система імен, прикріплених до таксономічних угруповань.
Ієрархія: система групування, в якій кожна класифікація є підмножиною вищої групи і може містити підлеглі категорії. Як приклад: Сухопутна маса США (використовується тут як найвищий або найбільш інклюзивний рівень класифікації) розділена на штати (середній рівень класифікації). Держави, в свою чергу, розділені на повіти (найнижчий рівень в цій ієрархії). Графства - це підмножини держав, які, в свою чергу, є підмножинами нації. Цей ієрархічний тип системи групування використовується в таксономії рослин.
Морфологія: Зовнішній вигляд (форма і будова) рослини. Таксономія рослин - це ієрархія, в першу чергу, заснована на групуванні рослин, які демонструють структурну (фенотипічну) подібність.
Філогенія: родові, еволюційні відносини між рослинами. Хоча таксономія рослин історично базувалася на морфології рослин, ці відносини в даний час перевіряються та розширюються за допомогою нових молекулярно-генетичних технологій, які розкривають генетичну схожість за допомогою порівнянь спільних послідовностей ДНК. Загалом, рослини, що поділяють більше ДНК, вважаються більш схожими з еволюційної точки зору, і вважається, що вони розійшлися один від одного останнім часом в еволюційний час, ніж рослини, які мають менше ДНК.
Таксономія в коморі: класифікація вправ
Щоб почати знайомство з таксономічними категоріями, перейдіть до холодильника, шафи або комори та виберіть різноманітні фрукти, овочі та зерна. Вони можуть включати банки з грибами, зеленим горошком, чорнооким горохом, нутом, вершковою квасолею та солодкою кукурудзою; мішки кедрових горіхів та кокоса, і, можливо, банан, який стає занадто коричневим.
Подумайте про багато способів, за допомогою яких ви могли б згрупувати ці продукти. Наприклад, ви можете класифікувати їжу за тим, чи є вона консервованою чи свіжою, за розміром, виробником або кольором, або за їжею, в якій ви зазвичай їсте його.
Або можна застосувати біологічну, ієрархічну систему класифікації, класифікуючи їх за морфологією і філогенією рослини, на якому вони росли. Ієрархія систематики рослин, яку ми будемо використовувати в цьому курсі, виглядає наступним чином, від найвищого (найбільш інклюзивного) до найнижчого рівня:
- Царство
- Поділ (або Phylum, хоча Phylum частіше асоціюється з таксономією тварин)
- Клас
- Замовити
- Сім'я
- Рід
- Специфічний епітет (зазвичай це видова назва)
Запам'ятайте цю ієрархію, так вона скочується з вашого язика, як таблиця множення.
Тепер застосуйте цю таксономічну систему до своїх продуктів. Простий спосіб зробити це - пошук кожної їжі на сайті Міністерства сільського господарства США USDA Plants Database. Якщо ви введете «помідор» в рядок пошуку, виберіть «Загальна назва» зі спадного меню та натисніть «йти», ви побачите всі рослини з «помідор» у їхній загальній назві. Клацніть на Solanum lycopersicum L. (садовий помідор), і ви отримаєте цей запис, опис загального садового помідора. Прокрутіть униз, щоб побачити розділ «Класифікація», в якому перерахована таксономічна класифікація та включає Королівство, Відділ, Клас, Порядок, Сім'я, Рід та Специфічний епітет. Зверніть увагу, що ця база даних має більш тонкі підрозділи ієрархії, ніж ви повинні знати, включаючи Subkingdom, Superdivision та Subclass.
Ви можете використовувати інформацію в базі даних для класифікації своїх продуктів. Для продуктів з декількома інгредієнтами виберіть один зі списку інгредієнтів, наприклад, пшеницю в сухариках або помідор у соусі для спагетті.
Хоча іноді ви можете знайти цю інформацію у Вікіпедії, пам'ятайте, що Вікіпедія не завжди є надійною, і вам захочеться перехресно посилатися з іншими джерелами. Якщо ви введете «tomato» в рядок пошуку Вікіпедії, ви отримаєте цю сторінку. Права бічна панель включає таксономічну класифікацію. «Unranked» використовується замість Division та Class, що означає, що існують певні розбіжності щодо того, чи є ці імена правильними іменами розділів або класів. Ви також можете побачити кілька ієрархічних термінів, перерахованих як «Clade», а не належні терміни. Якщо ви не можете знайти повну інформацію у Вікіпедії, скористайтеся сайтом USDA.
Для продуктів у нашій гіпотетичній коморі - гриби, зелений горошок, чорноокий горох, нут, вершкова квасоля, солодка кукурудза, кедрові горіхи, кокос та банан - ми можемо розділити їх на наступні Королівства: Планти та Гриби.
Ми можемо розділити продукти в царстві Планти на два підрозділи:
- Пінофіта: кедрові горіхи, які походять з хвойного дерева
- Магноліофіта: все інше в цьому царстві, яке походить від квітучих рослин
Банки та мішки у відділі Magnoliophyta можна розділити на такі класи:
- Liliopsida (однодольні — один зародковий лист у насінні, паралельні жилки листя, пелюстки та чашолистки у кратній кількості трьох): кукурудза, кокос та банан
- Magnoliopsida (дводольні — два зародкових листя в насінні та гіллясті листові жилки): зелений горошок, чорноокий горох, нут та масляна квасоля
У порівнянні з іншими рівнями, Порядок є відносно довільним набором класифікацій, які були створені частково для того, щоб зробити наступні класифікації більш керованими. Замовлення буде адресовано в розділі про філогенію.
Далі продукти можна поділити на сімейство.
Залежно від деталей конкретної використовуваної системи класифікації рослин, існує приблизно 230 сімейств рослин. Сімейства часто засновані на типах і організації квіткових частин і типу плодів, включаючи кількість пелюсток, чашолисток, тичинок і маточок, а також розташування зав'язі щодо пелюсток. На цьому веб-сайті з розширення кооперативу Каліфорнійського університету (необов'язково) автори визначають багато характеристик, що використовуються для групування рослин у сім'ї.
Серед наших прикладів їжі, Сімейна ієрархія включає:
- Arecaceae (кокос, який походить з пальми)
- Poaceae (кукурудза, яка є травою)
- Музичні (банан)
- Fabaceae (три горошини та масляні боби, які є бобовими)
Рід і специфічний епітет - дві останні класифікації. Спарювання роду і специфічного епітета для назви рослини називається біноміальної номенклатурою. Перша буква роду пишеться з великої літери, а вся біноміальна або підкреслена, або пишеться курсивом.
Перегляньте це відео для пояснення таксономії рослин.
Подумайте над цими питаннями і зможете обговорити відповіді або знати, як їх знайти, використовуючи надані ресурси:
- Де сині ялини (хвойні) таксономічно відокремлені від лілій (квітучих рослин) на рівні Королівства чи Дивізіону? (Підказка: Використовуйте онлайн-ресурси, які були надані в цьому розділі.)
- Чи відокремлені лілії (монокоти) від бобів (дводольних) на рівні класу чи ордена?
- На якому таксономічному рівні квітучі рослини поділяються на різні класифікації на основі квіткових і плодових характеристик?
Приклад дерева таксономії
Тепер, коли у вас є назви для кожної з ваших рослин, ви можете організувати їх у таксономічне дерево, яке чіткіше показує їх стосунки один з одним. Нижче наведено приклад дерева на основі деяких продуктів, знайдених у нашій гіпотетичній коморі:
Тепер спробуйте самі. Визначте, які рослини ви хочете використовувати, знайдіть їх у базі даних рослин USDA, запишіть Королівство, Відділ, Клас тощо для кожного, і починайте будувати дерево, щоб показати відносини та точки розбіжності. У цьому прикладі гриби розходяться від усього іншого на рівні Королівства, кедрові горіхи розходяться від трьох інших на рівні Дивізіону, кукурудза - в іншому класі, ніж горох і нут, а горох і нут розходяться в Рід.
Сенс цієї вправи полягає в тому, щоб ви зрозуміли, що відносини між рослинами відомі і класифікуються в складну таксономічну систему. Деякі рослини, які ми зазвичай їмо, мають тісні стосунки, як різні рослини сімейства Solenaceae (помідор, баклажан, картопля), але інші набагато віддаленіші.
Лінно і таксономія рослин
Біноміальна номенклатура
Каролус Лінней (1707—1778), шведський професор, широко визнаний за розробку біноміальної номенклатури для рослин. Біноміальна номенклатура - це наукова класифікація, в якій кожному організму дано дві назви. У своїй книзі 1753 року Species Plantarum (види рослин) Лінней використовував цю систему для опису великої кількості рослин за допомогою латинських поліномів. Першим словом многочлена став рід, а гранична записка, що описує рослину, стала специфічним епітетом. Кілька років тому ми відсвяткували 300-річчя Ліннея, і ви можете знайти довгий набір посилань про нього з простого пошуку Google.
Власний біном, крім Роду та специфічного епітету, також включає ініціали органу іменування — особи, яка запропонувала прийняте ім'я. Попередні органи іменування також можуть бути вказані в дужках. Наприклад:
- Phaseolus vulgaris L. — квасоля звичайна. «L» розшифровується як Лінней.
- Phaseolus acutifolius A. сірий - тепарний боб. Авторитетом для цього є А.Грей.
Міжвидові гібриди (гібриди, утворені в результаті схрещування двох різних видів) можуть бути позначені «x», що розділяє два складові види; «x» можна прочитати як скорочено «схрещений з» - наприклад, Phaseolus vulgaris L. x Phaseolus acutifolius A. gray. Їм також може бути дано нову назву, що включає «х», щоб показати, що рослина є результатом міжвидового схрещування: Fragaria chiloensis x Fragaria virginiana = Fragaria x ananassa (культивована полуниця)
Зверніть увагу, з цих прикладів міжвидових схрещувань, що здатність схрещуватися та мати родюче потомство не є твердим визначенням видів. Як правило, вірно, що розведення обмежується видовими межами, але є винятки.
Хоча деякі назви рослин були оновлені, щоб відобразити найновіші знання про їх морфологію та філогенію, їх старі назви все ще можуть широко використовуватися в деяких умовах. Колеус, наприклад, має такі біноміали, все для однієї рослини:
- Максимальний скутеларіоїди L.
- Плектрантус скутелляріоїди (L.) Р. бр. (Зверніть увагу, що «L» зараз у дужках, показуючи, що Лінно був найдавнішим авторитетом іменування, але що його первісна назва рослини тепер замінено.)
- Колеус скутелляріоїди (L.) Бент.
- Колеус блюмей Бент.
Важливі зауваження щодо двочленних угод іменування:
- Рід завжди пишеться з великої літери та курсивом або підкреслено.
- Конкретний епітет має нижній регістр і курсивом або підкреслено.
- Повноваження іменування пишеться з великої літери і часто скорочується; якщо вид був перейменований, перший орган знаходиться в дужках.
- «Х» між Родом і специфічним епітетом позначає міжвидовий хрест.
- А «х» перед Родом позначає міжродовий хрест.
Майбутнє систематики та систематики рослин
Таксономія спочатку може здатися старою і нудною наукою, сортуючи рослини в базу даних за допомогою системи, розробленої кимось, хто народився більше 300 років тому. Але експерименти з розвідки рослин та відкриття раніше невідомих видів можуть перенести дослідників у далекі куточки світу, і таксономія важлива для класифікації та іменування цих нових відкриттів. Крім того, для вже виявлених видів постійно обговорюються реальні стосунки між цими рослинами та іншими, а також про те, чи слід перекласифікувати класифіковані в даний час рослини на основі нової інформації. Наприклад, завдяки досягненням молекулярної генетики за допомогою методів, які розкривають послідовність ДНК рослини, таксономія все більше рухається до філогенетичної основи, заснованої на еволюційних зв'язках, встановлених через подібності та відмінності ДНК, а не виключно на морфологічних характеристиках ( особливості про рослину, які можна побачити).
- Традиційна таксономія спирається на морфологічний фенотип (зовнішній вигляд рослини).
- Молекулярна таксономія спирається на генотип (особливе поєднання алелів кожного гена в організмі).
Для отримання додаткової інформації ознайомтеся з цією статтею Вікіпедії про молекулярну філогенетику.
Група ангіосперма філогенії (APG) - це група таксономістів, які працюють разом над модифікацією таксономії квітучих рослин за допомогою молекулярної систематики. Робота APG зосереджена на таксономічному рівні Порядку і, певною мірою, Сім'я. Хоча Order вже давно є досить довільною категоризацією, тепер він може базуватися більше на молекулярних зв'язках.
Корисність класифікації виходить за рамки задоволення хорошою організацією. Класифікація може інформувати нас про нові або менш вивчені рослини, які поділяють цінні характеристики з уже знайомими нам рослинами. Тепер у нас є інструменти та знання, які дають нам посилений контроль над перенесенням ДНК між рослинами. Селекціонери рослин можуть використовувати інформацію таксономістів для виявлення послідовностей ДНК у споріднених рослин, які можуть забезпечити нові джерела стійкості до хвороб та комах або нові атрибути якості, якщо вони перенесені на харчові культури.
Інтерактивний елемент H5P був виключений з цієї версії тексту. Ви можете переглянути його онлайн тут:
https://open.lib.umn.edu/horticulture/?p=141#h5p-5