PROBLEME PRIVIND SISTEMELE ACTUALE DE CLASIFICARE ALE ORGANISMELOR VEGETALE

Workshop “Taxonomia între tradiţie şi variabilitate”, USAMV Bucureşti, 27 februarie 2015

prof. Vasile Cristea UBB Cluj-Napoca

(Radford A.E. et al., 1998, http://www.ibiblio.org)

Memoriei † prof.dr. Vasile CIOCÂRLAN (1926-2013)

”A life entirely dedicated to botany”

Introducere

Sistematica, direcţii principale: - fitografia, - taxonomia, - nomenclatura, - evoluţionismul, - filogenetica

„... o ştiinţă adevărată: speculativă, filosofică, explicativă... experimentală în acelaşi timp...” (Borza, 1925, p. 28)

► „the cornerstones of biology” „the cornerstone of the conservation and the sustainable use of plants” „... we need to make connections and work together”

(Heywood, 2001, p. 326)

Reprezentare simbolică a celor 5 regnuri şi Lynn MARGULIS (1938-2011; ap. Cristea, 2014)

Similaritatea dintre cormofite şi briofite (ap. Lecointre et Le Guyader, 2001, simplificat).

Regnul Plantae (src.sfasu.edu)

Noile paradigme ale taxonomiei (Heywood , 2001): - sensibilitate la nevoile societăţii,

- eficienţă şi consistenţă în metodele şi practicile utilizate,- cercetare teoretică şi aplicată deopotrivă,- cooperare şi muncă în echipă cu alte discipline, teoretice sau aplicate,- privire în afară, - privire înainte, - accesibilitate,- abilitate de a crea produse dorite de diverşi consumatori, - capacitatea de a utiliza cele mai performante practici informaţionale.

► sistematica trebuie să se reinventeze pe sine, spre a deveni o disciplină academică dinamică (idem, in Funk et al.-eds., 2009).

Heywoodia lucens

SILOGISMUL SISTEMATICII ACTUALE (Sytsma et Pires, 2001 p. 404): axioma:„Nothing in biology makes sense except in the light of evolution”

(Dobzhansky, 1973) premizele:„Nothing in evolution makes sense except in the light of phylogenyNothing in phylogeny makes sense except in the light of cladisticsconcluzia: Nothing in cladistics make sense except in the light of total evidence”

evidenţa totală: „All the characters that are fit to use” (Mishler, 2001, p. 141)

Dezbaterile şi controversele sunt „... pâinea zilnică a omului de ştiinţă; ele sunt atât de fatale şi atât de folositoare, încât fac parte integrantă din metoda ştiinţifică” (Emil Racoviţă; ed. din 1993, p. 135).

“Orizontul de cunoştinţe al unui bun profesor trebuie să depăşească hotarele specialităţii sale. Cu alte cuvinte, e esenţială cultura lui generală” (A. Pleşu, 2013).

Euphydryas editha ssp. quino Plantago erecta Castilleja exserta

aucubin catapol

1965-1985 „... could be regardered as the golden age of plant chemosystematics” (Harborne, 2001, p. 38)

Principalele direcţii de studii sistematice

a. Chemotaxonomia- serologie, fenoli, alcaloizi, terpene

SEM

TEM

Mahlberg et Kim (http://hempreport.com)

A-Zamia neurophyllidia, B-Z. standleyi, C-Z. vazquezii, D-Z. tuerckheimii (Schutzman, 2004)

b. Morfo-anatomia

► “The comparative study of plant structure ... has always been the backbone of plant systematics, which endeavours to elucidate plant diversity, phylogeny and evolution” Endrees et al., 2001, p. 3)

„... should also play its role as a bond, a uniting force between centrifugal directions of new fields in biology” (idem, p. 20)

A-C- Welwitschia mirabilis; D- Ephedra; E-F- Gnetum (Endrees, 1994).

Soldanella pusilla ssp. pusilla

S. rugosa

S. angusta

S. marmarossiensis

S. hungarica

S. oreodoxa

S. major

faţă de 3 sp. în Flora RO (vol. VII)

- ITS, h, frunza, nr. flori, corola, conectivul, perii glandulari, stil, capsula

Morphological characters distinguishing Soldanella: (1) sect. Soldanella (here: S. major) and (2) sect. Tubiflores (here: S. minima) (Zhang et al., 2001)

c. Citogenetica

- număr de cromozomi - număr de bază de cromozomi - mărimea genomului (1C, în pg. sau în p. n.; 1pg=0,965x109p.n) - morfologia cromozomilor - structura evidenţiată prin colorare (Fehling, Giemsa-banding, FISH, GISH)

Pisum:

- Giemsa-banding (hermes.bionet.nsc.ru),

- FISH (Smykal R.J. et al., 2012)

- GISH, B. napus x R. sativus (Snowdon et al., 1999)

Archaefructus şi Archaeanthus

Archaeosperma

d. Paleobotanica

Asteroxylon

Lyginopteridales

Bennettitales

Flowering plants of Silene stenophylla. (A) Plant grown in vitro culture from seed of an extant plant. (B) Plant regenerated in vitro culture from tissue of fossil fruit with primary strictly female flower. (C) Plant regenerated from tissue of fossil fruit with both female (f) and bisexual (b); (Yashina et al., 2012)

e. Culturile de ţesuturi

Sistemul cladistic al pteridofitelor (Smith et al., 2006); liniile pline cuprind nodurile cu un bootstrap ≥ 70, cele cu linii punctate având valori mai mici.

Cladistica

Relaţii filogenetice la gimnosperme, pe baza secvenţelor din 28S-rARN

(Stefanović et al., 1998)

Angiosperme: grupele bazale “... strămoşii angiospermelor rămân încă o cutie neagră” (Endrees, 2004 p. 343).

Amborella trichopoda

ord. Malpighiales, pe baza rbcL (Savolainen et al. 2000, ap. Chase et al., 2001)

Bromeliaceae, pe baza ndhF (Givnish et al., 2007, simplificat).

APG II, 2003

APG III, 2009

Taxonomia evolutivă

2008

Clasificarea încr. Angiospermatophyta: (Stebbins, 1974, ap. Heywood-ed., 1978; respectiv Cronquist, 1981)

Taxonomia clasică

Arbori filogenetici clasici

Catedrala episcopală romano-catolică Timişoara;- arbore filogenetic clasic

Catedrala episcopală „Christ of Light”, Oakland (California);- cladogramă

Este posibilă o astfel de comparaţie?

- Nu faceţi greşeala de a distruge biologia clasică, aşa cum am făcut noi!

- 229 publicaţii

- 17.819 citări

- 1.252 p. impact

- 45,36 RG Scor

- 54 h-index

Filogeografie, ecologie animală, funcţionarea ecosistemelor, biodiversitate genetică, metabarcoding etc.

Concluzii:

► „It is clear that systematics will remain an „unending synthesis”, facing many new challenges, and that we systematists are in no danger of putting ourselves out of work” (Soltis et Soltis, 2001, p. 351),

► „The challenge we face as biologists is to advance our basic science so that we have a strong and vibrant field that is adding new knowledge” (Schaal et Leverich, 2001, p. 370), ► Complete reconstructions of phylogeny require the incorporation of fossils” (Soltis et Soltis, 2001, p. 348), ► „The study of biodiversity cannot proceed further without the contribution of integrative taxonomy and these obstacles will have to be removed” (Boero, 2010, p. 124),

► Lucrând împreună, toţi naturaliştii suntem obligaţi să “reinventăm” sistematica, acel “filum Ariadneum”, atât de necesar şi util pentru toate domeniile biologiei.

Toate acestea sunt posibile, cu:

VĂ MULŢUMESC PENTRU ATENŢIE ŞI RĂBDARE!

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂAPG GROUP, 2009, An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG III. Bot. Journal of the

Linnean Society, 161: 105-121BORZA A., 1925-a, Starea de astăzi a cunoştinţelor noastre despre filogenia plantelor. Ex-plicaţii la o nouă schemă diagramatică, reprezentând filogenia

regnului vegetal. Bul. Info. Grăd. Bot. Muz. Bot. Univ. Cluj, 5, 1-2: 26-37CHASE M.W., FAY M.F., SAVOLAINEN V., 2001, Higher-level classification in the angiosperms: new insights from the perspective of DNA sequence data. In

Stuessy et al.-eds., Plant Systematics. A half-century of progress (1950-2000) and future challenges. IAPT, Vienna: 157-176CRISTEA V., 2014, Plante vasculare: diversitate, sistematică, ecologie şi importanţă. Presa Universitară Clujeană, Cluj-Napoca, 575 pp. DOBZHANSKY TH., 1973, Nothing in Biology makes Sense Except in the Light of Evolution. American Biology Teacher, 35 (3): 125-129ENDRESS P. K., 1994, Floral structure and evolution of primitive angiosperms: recent advances. Plant Syst. & Evol., 192: 79-97ENDRESS P. K., 2004, Structure and relationships of bazal relictual angiosperms. Australian Systematic Botany, 17: 343-366 ENDREES P.K., BAAS P., GREGORY M., 2001, Systematic plant morphology and anatomy . 50 years of progress. In Stuessy et al.-eds., Plant Systematics.

A half-century of progress (1950-2000) and future challenges. IAPT, Vienna: 3-36FUNK V.A., SUSANNA A., STUESSY T.F., BAYER J.-eds., 2009, Systematics, Evolution, and Biogeography of Compositae. Ed. IAPT, Viena, 965 pp.GIVNISH T.J., MILLAM K.C., BERRY P.E., SYTSMA K.J., 2007, Phylogeny, adaptative ra-diation, and historical biogeography of Bromeliaceae inferred from

ndhF sequence data. Aliso, 23: 3-26HARBORNE J.B., 2001, Arsenal for survival: secondary plant products. In Stuessy et al.-eds., Plant Systematics. A half-century of progress (1950-2000) and

future challenges. IAPT, Vienna: 37-51HEYWOOD V.H., 1978, Flowering Plants of the World. Oxford Univ. Press, 335 pp.HEYWOOD V.H., 2001, Floristics and monography – an uncertain future? In Stuessy et al.-eds., Plant Systematics. A half-century of progress (1950-2000)

and future challenges. IAPT, Vienna: 311-330JUDD W. S., CAMPBELL C. S., KELLOGG E. A., STEVENS P., 2002, Botanique sistématique. Une perspective phylogénétique. Ed. De Boeck Université,

Paris, Bruxelles, trad. J. Bouharmont et C.M. Evrard, 467 pp.LECOINTRE G., LE GUYADER H., 2001, Classification phylogénétique du vivant. Ed. Belin, Paris, 543 pp.MISHLER B.D., 2001, Deep phylogenetic relationships among „plants” and their implications for classification. In Stuessy et al.-eds., Plant Systematics. A

half-century of progress (1950-2000) and future challenges. IAPT, Vienna: 133-155POP I., HODIŞAN I., MITITELU D., LUNGU L., CRISTUREAN I., MIHAI G., 1983, Botanică sistematică. Ed. Did. şi Ped., Bucureşti, 420 pp.SCHAAL B.A., LEVERICH W.J., 2001, Plant population biology and systematics. In Stuessy et al.-eds., Plant Systematics. A half-century of progress (1950-

2000) and future challenges. IAPT, Vienna: 357-373SCHUTZMAN B., 2004, Systematics of Meso-American Zamia (Zamiaceae). In Walters T., Osborne R.-eds., 2004, Cycad Classification. Concepts and

Recommendations. CABI Publishing: 159-172SMITH A.R., PRYER K.M., SCHUTTPELZ E., KORALL P., SCHNEIDER H., WOLF P.G., 2006, A classification for extant ferns. Taxon, 55, 3: 705-731SOLTIS P.S., SOLTIS D.E., 2001, Molecular systematics: assembling and using the Tree of live. In Stuessy et al.-eds., Plant Systematics. A half-century of

progress (1950-2000) and future challenges. IAPT, Vienna: 341-355STACE C. A., 1989, Plant Taxonomy and Biosystematics, 2nd ed. Ed. Edward Arnold, London –Melbourne - Auckland, 251 pp. STACE C.A., 2001, Cytology and cytogenetics as a fundamental taxonomic resource for the 20th and 21th centuries. In Stuessy et al.-eds., Plant

Systematics. A half-century of progress (1950-2000) and future challenges. IAPT, Vienna: 53-79SYTSMA K.J., PIRES J.C., 2001, Plant systematics in the next 50 years – re-mapping the new frontier. In Stuessy et al.-eds., Plant Systematics. A half-

century of progress (1950-2000) and future challenges. IAPT, Vienna: 391-410TAKHTAJAN A., 2009, Flowering Plants, second ed., Ed. Springer, 871 pp.ZHANG L-B., COMES H.P., KADEREIT J.W., 2001, Phylogeny and quaternary history of the european montane/alpine endemic Soldanella (Primulaceae)

based on ITS and AFLP variation. Am J. of Botany, 88 (12): 2331-2345