朱曉鳳 沈 慧 金冬梅 趙國(guó)華, 劉保東 凌鐵軍 嚴(yán)岳鴻

(1.上海辰山植物園(中國(guó)科學(xué)院上海辰山植物科學(xué)研究中心)，上海 201602； 2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)省部共建茶樹(shù)生物學(xué)與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥 230036； 3.哈爾濱師范大學(xué)黑龍江省普通高等學(xué)校植物生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150025)

* 通信作者：E-mail:shenhui@sibs.ac.cn

4種蕨類植物的孢子繁殖研究

朱曉鳳1,2沈 慧1*金冬梅1趙國(guó)華1,3劉保東3凌鐵軍2嚴(yán)岳鴻1

(1.上海辰山植物園(中國(guó)科學(xué)院上海辰山植物科學(xué)研究中心)，上海 201602；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)省部共建茶樹(shù)生物學(xué)與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥 230036；3.哈爾濱師范大學(xué)黑龍江省普通高等學(xué)校植物生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150025)

蕨類植物的資源開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到重視，但目前的孢子繁殖技術(shù)還不夠成熟，已成為其市場(chǎng)擴(kuò)大的制約因素。本研究對(duì)4種有代表性的資源型蕨類植物烏毛蕨(Blechnumorientale)、莢果蕨(Matteucciastruthiopteris)、假鞭葉鐵線蕨(Adiantummalesianum)和水蕨(Ceratopteristhalictroides)進(jìn)行了孢子繁殖研究，詳細(xì)觀察并記錄了繁殖過(guò)程中配子體發(fā)育各階段出現(xiàn)的特征和時(shí)間。其中以水蕨的發(fā)育周期最短，從播種到形成幼孢子體約33天；假鞭葉鐵線蕨發(fā)育周期最長(zhǎng)，約73天；烏毛蕨和莢果蕨的發(fā)育周期介于二者之間。結(jié)合過(guò)去已發(fā)表的相關(guān)觀察資料，對(duì)4種蕨類的孢子萌發(fā)、原葉體、性器官以及幼孢子體形成等四個(gè)生長(zhǎng)關(guān)鍵點(diǎn)所出現(xiàn)時(shí)間的培養(yǎng)條件進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：(1)光照時(shí)間越長(zhǎng)，孢子萌發(fā)天數(shù)越短；(2)光照強(qiáng)度越大，原葉體發(fā)育天數(shù)越長(zhǎng)；(3)配子體發(fā)育速率在20～25℃范圍內(nèi)與溫度無(wú)顯著相關(guān)性。本研究可為進(jìn)一步探究蕨類植物適宜的繁殖技術(shù)體系和開(kāi)發(fā)蕨類資源提供指導(dǎo)。

蕨類植物；孢子繁殖；資源開(kāi)發(fā)；環(huán)境因子

蕨類植物是一類通過(guò)孢子進(jìn)行繁殖，不形成花或種子的維管植物[1]，在食用、藥用、觀賞以及工業(yè)等方面均得到了廣泛的應(yīng)用[2～7]。蕨類植物的資源開(kāi)發(fā)不能僅從野外獲取，而其分株繁殖等無(wú)性繁殖方式的繁殖效率低，生產(chǎn)成本高，均不利于資源開(kāi)發(fā)。采用孢子繁殖是一個(gè)有效途徑，其繁殖效率高，資源破壞程度小，已成為蕨類植物資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用的基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)完成34科、80屬、157種蕨類植物的配子體發(fā)育或孢子繁殖研究[8]。然而不同的蕨類植物的孢子繁殖具有不同的繁殖特點(diǎn)，生產(chǎn)實(shí)踐工作者難以掌握一般的孢子繁殖規(guī)律，對(duì)資源蕨類植物高效率的開(kāi)發(fā)應(yīng)用形成了制約。

針對(duì)烏毛蕨(Blechnumorientale)、莢果蕨(Matteucciastruthiopteris)、假鞭葉鐵線蕨(Adiantummalesianum)和水蕨(Ceratopteristhalictroides)4種蕨類植物的孢子繁殖過(guò)去已開(kāi)展了多項(xiàng)不同的研究，其孢子萌發(fā)時(shí)間在3～20 d、幼孢子體形成時(shí)間在40～98 d范圍內(nèi)，因培養(yǎng)條件的不同生長(zhǎng)周期略有差異[9～38]。他們對(duì)4種蕨類配子體發(fā)育的階段特征也做了大量顯微觀察及描述工作，但仍不夠全面，需要進(jìn)一步補(bǔ)充。過(guò)去的研究?jī)H針對(duì)某一種蕨類植物探究光照、水分、培養(yǎng)基質(zhì)等環(huán)境因子的影響[9～14]，未將不同生境的不同蕨類植物進(jìn)行比較繁殖來(lái)研究蕨類孢子繁殖中普適性的關(guān)鍵生態(tài)因子。

本研究選擇四種具有代表性的資源型蕨類植物，包括幼葉可食、成熟植株可供觀賞、根狀莖可入藥等具綜合資源利用價(jià)值的大型叢生蕨類烏毛蕨、中型叢生蕨類莢果蕨、水生蕨類水蕨和具有較高觀賞價(jià)值的小型叢生蕨類假鞭葉鐵線蕨等進(jìn)行孢子繁殖特征的觀察和記錄，結(jié)合已發(fā)表的研究資料，對(duì)這4種蕨類植物配子體發(fā)育各階段出現(xiàn)的時(shí)間和環(huán)境因子進(jìn)行分析。旨在通過(guò)探討這4種蕨類孢子繁殖過(guò)程中各階段出現(xiàn)關(guān)鍵特征的時(shí)間與培養(yǎng)條件的關(guān)系，摸索同類型蕨類植物適宜的孢子繁殖條件，提供基礎(chǔ)資料并建立適宜的繁殖技術(shù)體系，將這些蕨類植物擴(kuò)大種群數(shù)量并進(jìn)一步引向市場(chǎng)，開(kāi)發(fā)其綜合利用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 孢子材料

烏毛蕨孢子于2014年10月采自廣西桂林植物研究所；莢果蕨孢子于2014年11月采自上海辰山植物園蕨類植物區(qū)；水蕨孢子于2014年11月采自上海辰山植物科研中心人工氣候室；假鞭葉鐵線蕨孢子于2014年7月采自云南元江哀牢山。將具有成熟孢子的葉片剪下，放入潔凈的硫酸紙袋中密封，置于干燥通風(fēng)處，4～6 d后孢子自然散落，收集于離心管中在4℃冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 環(huán)境因子和配子體發(fā)育各階段出現(xiàn)時(shí)間對(duì)照表

注：*為4種蕨類孢子繁殖的相關(guān)數(shù)據(jù)

Note:*.Related data of spore propagation about 4 ferns.

1.2 土壤材料

采用上海辰山林下腐殖土，將其在日光下暴曬1周后壓碎，過(guò)5號(hào)篩，裝在聚丙烯罐中高溫滅菌(121℃，40 min)后待用。

1.3 培養(yǎng)方法

把土壤放入事先滅過(guò)菌、底部鋪有海綿的20 cm×25 cm的不銹鋼盤中，厚約3 cm，潤(rùn)濕后將孢子均勻地播在土壤表面，蓋上玻璃封住盤口，置于人工氣候室內(nèi)培養(yǎng)，溫度為24±1.2℃，空氣相對(duì)濕度約70%，日光燈照射，光照14 h·d-1，黑暗10 h·d-1，光照強(qiáng)度約2 500 lx。

幼孢子體苗長(zhǎng)至1.5 cm高時(shí)進(jìn)行分苗移栽，每簇2～3株，株行距2 cm×2 cm。移栽后先緩苗2～3 d，環(huán)境條件不變。苗高4 cm左右時(shí)進(jìn)行移栽，移至口徑10 cm的塑料花盆里，栽培基質(zhì)為腐葉土，室內(nèi)溫度15～25℃，自然光照10～12 h·d-1，每天噴水一次，遮陰保濕，濕度約70%。幼苗高10 cm左右進(jìn)行室外煉苗，30 d后可定植于自然環(huán)境下。室外溫度0～32℃，自然光照，濕度大于30%。

1.4 觀察方法

各發(fā)育階段的形態(tài)特征在體式解剖鏡(型號(hào)Nikon SMZ-1500)下觀察拍照或做成臨時(shí)裝片在光學(xué)顯微鏡(型號(hào)Axio Scope A1)下觀察拍照。隨機(jī)選取20個(gè)個(gè)體，用ImageJ測(cè)量軟件測(cè)量相關(guān)形態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)平均值。

時(shí)間統(tǒng)計(jì)方法：每3 d觀察1次，記錄孢子萌發(fā)時(shí)間、絲狀體形成時(shí)間、片狀體形成時(shí)間、原葉體形成時(shí)間、胚形成時(shí)間、幼孢子體形成時(shí)間。將不銹鋼盤分成4 cm×5 cm大小的5個(gè)分區(qū)，以每個(gè)階段標(biāo)志性現(xiàn)象出現(xiàn)數(shù)量超過(guò)50%為限。共統(tǒng)計(jì)了60株，重復(fù)3次，計(jì)平均值。

1.5 作圖方法

4種蕨類植物配子體各發(fā)育階段特征圖片用Photoshop進(jìn)行組合；同時(shí)利用R3.2.0軟件對(duì)環(huán)境因子和配子體發(fā)育各階段出現(xiàn)時(shí)間(表1)作散點(diǎn)圖，并標(biāo)出線性回歸的趨勢(shì)[39～40]。

圖版Ⅰ 烏毛蕨配子體各發(fā)育階段特征 1.孢子形態(tài)；2.孢子萌發(fā)；3.絲狀體；4.片狀體；5.原葉體；6.精子器；7.頸卵器；8.幼孢子體；9.幼苗PlateⅠ Spore propagation characteristics of B.orientale at each stage 1.Spore morphology; 2.Spore germinated; 3.Filament; 4.Plate; 5.Prothallus; 6.Antheridium; 7.Archegonium; 8.Young sporophytes; 9.Seedling

2 結(jié)果

2.1 4種蕨類孢子繁殖各階段的特征

2.1.1 烏毛蕨配子體及幼孢子體發(fā)育特征描述

(1)孢子及孢子萌發(fā)：孢子棕褐色，兩面體型，單裂縫，孢子大小17 μm×29 μm(圖版Ⅰ：1)。播種后7 d左右，孢子吸水膨脹，萌發(fā)形成初生假根和原始細(xì)胞(圖版Ⅰ：2)。萌發(fā)類型為書帶蕨型[29]。(2)絲狀體：播種9 d左右出現(xiàn)第二個(gè)細(xì)胞，形成具有3～8個(gè)圓柱狀細(xì)胞的絲狀體(圖版Ⅰ：3)。(3)片狀體：無(wú)明顯頂端細(xì)胞，前端邊緣出現(xiàn)個(gè)別毛狀體(圖版Ⅰ：4箭頭所示)。(4)原葉體：播種18 d左右形成心臟形，邊緣有毛狀體(圖版Ⅰ：5箭頭所示)。原葉體發(fā)育類型為三叉蕨型。(5)性器官：播種33 d左右性器官出現(xiàn)，精子器近圓球形，直徑約34 μm(圖版Ⅰ：6)；頸卵器頂面觀銅錢狀，3～5個(gè)細(xì)胞高，直徑約58 μm(圖版Ⅰ:7)。(7)幼孢子體：播種后63 d左右形成幼孢子體(圖版Ⅰ：8)，直至長(zhǎng)出2～3片葉子后原葉體枯死(圖版Ⅰ：9)。

2.1.2 莢果蕨配子體及幼孢子體發(fā)育特征描述

(1)孢子及孢子萌發(fā)：孢子黑褐色，兩面體型，單裂縫，大小44 μm×63 μm(圖版Ⅱ：1)。播種后3 d左右，孢子吸水膨脹，萌發(fā)形成初生假根和原始細(xì)胞(圖版Ⅱ：2)。萌發(fā)類型為紫萁型[29]。(2)絲狀體：播種5 d左右出現(xiàn)第二個(gè)細(xì)胞。絲狀體單列或雙列，可形成3～14個(gè)細(xì)胞長(zhǎng)(圖版Ⅱ：3)。(3)片狀體：絲狀體頂端細(xì)胞不斷分裂成片狀體(圖版Ⅱ：4)。(4)原葉體：播種20 d左右形成規(guī)整的心臟形原葉體(圖版Ⅱ：5)。原葉體發(fā)育類型為鐵線蕨型。(5)性器官：播種45 d左右性器官出現(xiàn)，精子器近圓球形，直徑約39 μm(圖版Ⅱ：6)；頸卵器直徑約62 μm，頸部由4～5層頸壁細(xì)胞組成(圖版Ⅱ：7)。(6)幼孢子體：播種64 d左右形成幼孢子體(圖版Ⅱ：8)，直至幼苗長(zhǎng)到7 cm左右原葉體才枯死(圖版Ⅱ：9)。

圖版Ⅱ 莢果蕨配子體各發(fā)育階段特征 1.孢子形態(tài)；2.孢子萌發(fā)；3.絲狀體；4.片狀體；5.原葉體；6.精子器；7.頸卵器；8.幼孢子體；9.幼苗Plate Ⅱ Spore propagation characteristics of M.struthiopteris at each stage 1.Spore morphology; 2.Spore germinated; 3.Filament; 4.Plate; 5.Prothallus; 6.Antheridium; 7.Archegonium; 8.Young sporophytes; 9.Seedling

2.1.3 水蕨配子體及幼孢子體發(fā)育特征描述

(1)孢子及孢子萌發(fā)：孢子黃褐色，四面體型，三裂縫，外壁有肋條狀紋飾，大小108 μm×120 μm(圖版Ⅲ：1)。播種后5 d左右，孢子吸水膨脹，從三裂縫中伸出初生假根，萌發(fā)成原始細(xì)胞(圖版Ⅲ：2)。萌發(fā)類型為書帶蕨型[29]。(2)絲狀體：播種8d左右出現(xiàn)第二個(gè)細(xì)胞(圖版Ⅲ：3)。絲狀體有2～7個(gè)細(xì)胞，單列或雙列，呈圓錐狀。(3)片狀體：匙形，基部2～4列細(xì)胞寬(圖版Ⅲ：4)，無(wú)頂端細(xì)胞。(4)原葉體：播種17 d左右片狀體一側(cè)出現(xiàn)分生細(xì)胞，形成不對(duì)稱的心臟形原葉體(圖版Ⅲ：5)。原葉體發(fā)育類型為水蕨型。(5)性器官：播種21 d左右性器官出現(xiàn)，原葉體邊緣的精子器銅錢狀，直徑約57.4 μm(圖版Ⅲ：6)；頸卵器直徑約62.5 μm，頸部由4～5層頸壁細(xì)胞組成(圖版Ⅲ：7)。(6)幼孢子體：播種33 d左右形成幼孢子體(圖版Ⅲ：8)，直至長(zhǎng)出2～3片葉子后原葉體枯死(圖版Ⅲ：9)。

2.1.4假鞭葉鐵線蕨配子體及幼孢子體發(fā)育特征描述

(1)孢子及孢子萌發(fā)：孢子紅棕色，四面體型，三裂縫，外壁有瘤狀紋飾，大小30 μm×34 μm(圖版Ⅳ：1)。播種后6 d左右，從三裂縫破壁，孢子第一次分裂形成一大一小兩個(gè)細(xì)胞，小的伸長(zhǎng)為假根，大的為原始細(xì)胞(圖版Ⅳ：2)。萌發(fā)類型為紫萁型[29]。(2)絲狀體：播種11 d左右出現(xiàn)第二個(gè)細(xì)胞(圖版Ⅳ：3)。絲狀體有2～5個(gè)細(xì)胞，單列或雙列。(3)片狀體：具頂端細(xì)胞，經(jīng)一次縱裂后交替橫裂形成片狀體(圖版Ⅳ：4)。(4)原葉體：播種23 d左右片狀體前端內(nèi)凹，形成心臟形原葉體(圖版Ⅳ：5)。原葉體發(fā)育類型為鐵線蕨型。(5)性器官：播種44 d左右性器官出現(xiàn)，精子器圓球形，直徑約50 μm(圖版Ⅳ：6)；頸卵器頂面觀銅錢狀，4～5個(gè)細(xì)胞高，直徑約58 μm(圖版Ⅳ：7)。(6)幼孢子體：播種73 d左右形成幼孢子體(圖版Ⅳ：8)，直至長(zhǎng)出2～3片葉子后原葉體枯死(圖版Ⅳ：9)。

圖版Ⅲ 水蕨配子體各發(fā)育階段特征 1.孢子形態(tài)；2孢子萌發(fā)；3.絲狀體；4.片狀體；5.原葉體；6.精子器；7.頸卵器；8.幼孢子體；9.幼苗Plate Ⅲ Spore propagation characteristics of C.thalictroides at each stage 1.Spore morphology; 2.Spore germinated; 3.Filament; 4.Plate; 5.Prothallus; 6.Antheridium; 7.Archegonium; 8.Young sporophytes; 9.Seedling

圖版Ⅳ 假鞭葉鐵線蕨配子體各發(fā)育階段特征 1.孢子形態(tài)；2孢子萌發(fā)；3.絲狀體；4.片狀體；5.原葉體；6.精子器；7.頸卵器；8.幼孢子體；9.幼苗Plate Ⅳ Spore propagation characteristics of A.malesianumat each stage 1.Spore morphology; 2.Spore germinated; 3.Filament; 4.Plate; 5.Prothallus; 6.Antheridium; 7.Archegonium;8.Young sporophytes; 9.Seedling

物種Species孢子萌發(fā)Sporegerminating絲狀體Filament片狀體Plate原葉體Prothallus性器官Sexualorgans胚Embryo幼孢子體Youngsporophytes烏毛蕨B.orientale7.0±1.49.0±1.911.0±2.318.0±2.133.0±5.152.8±4.563.0±5.2莢果蕨M.truthiopteris3.0±1.112.3±6.216.7±4.220.0±5.945.0±3.658.3±4.164.0±4.8水蕨C.thalictroides5.0±1.810.1±2.414.3±3.717.0±2.821.0±3.926.1±3.733.0±4.6假鞭葉鐵線蕨A.malesianum6.0±1.511.8±2.116.3±4.523.0±1.744.0±7.169.3±5.873.0±4.2

2.2 4種蕨類孢子繁殖各階段特征時(shí)間統(tǒng)計(jì)

4種觀賞蕨類孢子繁殖各階段的時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示，可以看出，本文研究的4種蕨類孢子萌發(fā)時(shí)間在接種后3～7 d；絲狀體期在9～12 d；片狀體期在11～17 d；原葉體期在17～23 d；性器官形成時(shí)間在21～45 d；胚形成時(shí)間在26～69 d；幼孢子體形成時(shí)間在33～73 d。其中以水蕨的發(fā)育周期最短，從播種到形成幼孢子體約33 d；假鞭葉鐵線蕨發(fā)育周期最長(zhǎng)，約73 d；烏毛蕨和莢果蕨的發(fā)育周期介于二者之間。

2.34種蕨類植物配子體各時(shí)期發(fā)育天數(shù)與環(huán)境因子的關(guān)系

2.3.14種蕨類植物配子體各時(shí)期發(fā)育天數(shù)與光照時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系

在4種蕨類的孢子萌發(fā)期(圖1:A)、水蕨的幼孢子體期(圖1:D)，線性回歸呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的趨勢(shì)，表明以上階段的發(fā)育受光照時(shí)長(zhǎng)的影響較為顯著，即光照時(shí)間越長(zhǎng)，4種蕨類孢子萌發(fā)越快、水蕨的幼孢子體形成越快。

圖1 配子體各時(shí)期發(fā)育天數(shù)與光照時(shí)長(zhǎng)關(guān)系的散點(diǎn)圖實(shí)線表示回歸線P<0.05，虛線表示回歸線P<0.1，下同。Fig.1 Scatter diagram between gametophyte development time at each stage and illumination time

圖2 配子體各時(shí)期發(fā)育天數(shù)與光照強(qiáng)度關(guān)系的散點(diǎn)圖Fig.2 Scatter diagram between gametophyte development time at each stage and illumination intensity

圖3 配子體各時(shí)期發(fā)育天數(shù)與溫度關(guān)系的散點(diǎn)圖Fig.3 Scatter diagram between gametophyte development time at each stage and temperature

2.3.24種蕨類植物配子體各時(shí)期發(fā)育天數(shù)與光照強(qiáng)度的關(guān)系

在烏毛蕨的孢子萌發(fā)期(圖2:A)、4種蕨類的原葉體期(圖2:B)、水蕨的性器官期(圖2:C)和莢果蕨的幼孢子體期(圖2:D)，線性回歸均呈現(xiàn)正相關(guān)的趨勢(shì)，表明以上階段的發(fā)育受光照強(qiáng)度的影響較為顯著，即光照強(qiáng)度越大，發(fā)育天數(shù)越長(zhǎng)。

2.3.34種蕨類植物配子體各時(shí)期發(fā)育天數(shù)與溫度的關(guān)系

在20～25℃范圍內(nèi)，4種蕨類植物配子體各時(shí)期發(fā)育天數(shù)與溫度相關(guān)性不明顯，僅在莢果蕨原葉體期呈現(xiàn)較弱的正相關(guān)趨勢(shì)(圖3:B)，即溫度越高，莢果蕨原葉體發(fā)育天數(shù)越長(zhǎng)。

3 討論

本研究結(jié)果中，4種蕨類植物形態(tài)特征方面無(wú)變異情況，均為正常發(fā)育。烏毛蕨、莢果蕨、水蕨和假鞭葉鐵線蕨完成配子體發(fā)育史的時(shí)間分別約63、64、33和73 d，與文獻(xiàn)報(bào)道[15～28]有一定的差異。不同種類的蕨類植物因其生境迥異在不同的培養(yǎng)條件下生長(zhǎng)速度有差異，其中光照時(shí)長(zhǎng)、光照強(qiáng)度、溫度等3個(gè)環(huán)境因子的影響較大[33～37,41～48]。

3.1光照時(shí)長(zhǎng)對(duì)蕨類植物配子體發(fā)育時(shí)間差異的影響

本文研究結(jié)果表明光照時(shí)間越長(zhǎng)，4種蕨類孢子萌發(fā)越快、水蕨的幼孢子體形成越快。戴錫玲[15,24]采用全天光照培養(yǎng)水蕨和烏毛蕨，二者均可正常生長(zhǎng)，據(jù)此我們推測(cè)進(jìn)一步延長(zhǎng)光照時(shí)間可能不會(huì)阻礙蕨類植物的生長(zhǎng)發(fā)育。

3.2光照強(qiáng)度對(duì)蕨類植物配子體發(fā)育時(shí)間差異的影響

無(wú)論是大型叢生蕨類(烏毛蕨)、中型叢生蕨類(莢果蕨)、水生蕨類(水蕨)還是小型叢生蕨類(假鞭葉鐵線蕨)在原葉體期發(fā)育天數(shù)上均與光照強(qiáng)度表現(xiàn)出呈現(xiàn)較強(qiáng)的正相關(guān)性，即光照強(qiáng)度越大，原葉體發(fā)育越慢。已有報(bào)道表明，蕨類植物配子體在黑暗條件或者高于4 800 lx光強(qiáng)的條件下無(wú)法正常發(fā)育[9,41～44]。原因是在配子體發(fā)育階段，黑暗條件下其葉綠體無(wú)法形成；但較弱的光照強(qiáng)度就足以使配子體光形態(tài)建成，如果光照強(qiáng)度過(guò)大則會(huì)抑制細(xì)胞的分裂，使配子體的發(fā)育停滯[47～48]。蕨類植物配子體總體上在光照強(qiáng)度較低時(shí)發(fā)育較快，可能與蕨類植物長(zhǎng)期適應(yīng)林下陰暗環(huán)境有關(guān)。

3.3 溫度對(duì)蕨類植物配子體發(fā)育時(shí)間差異的影響

本文中用于分析的溫度在20～25℃內(nèi)，梯度較小，因而不能準(zhǔn)確地反映溫度和配子體發(fā)育速率之間的相關(guān)性。有研究表明，蕨類植物配子體在低于15℃或者高于30℃的溫度下無(wú)法正常發(fā)育[9,41～46]。蕨類植物常生于林下、溪邊等較陰涼的地方，當(dāng)植株處于溫度脅迫時(shí)，細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性增強(qiáng)，造成溶質(zhì)外滲增加，使植株膜系統(tǒng)受到明顯傷害而無(wú)法正常生長(zhǎng)[47～48]，因此20～25℃是較為適宜的生長(zhǎng)溫度。

綜上所述，我們推斷適宜的溫度，較弱的光照強(qiáng)度以及較長(zhǎng)的光照時(shí)間有利于蕨類植物的配子體發(fā)育，建立適宜的繁殖技術(shù)體系可從這幾個(gè)方面著手，這在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)快速獲得種苗具有指導(dǎo)意義。

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SporePropagationofFourFerns

ZHU Xiao-Feng1,2SHEN Hui1*JIN Dong-Mei1ZHAO Guo-Hua1,3LIU Bao-Dong3LING Tie-Jun2YAN Yue-Hong1

(1.Shanghai Chenshan Plant Science Research Center,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 201602；2.State Key Laboratory of Tea Plant Biology and Utilization,Anhui Agricultural University,Hefei 230036；3.Key Laboratory of Plant Biology,Harbin Normal University,College of Heilongjiang Province,Harbin 150025)

The development of fern resources is attracting more attention in recent years, however, current spore reproductive technology is immature, and has become a bottleneck. We cultured the spores of four typical ferns, includingBlechnumorientale,Matteucciastruthiopteris,CeratopteristhalictroidesandAdiantummalesianum, observed spore propagation characteristics and time of the gametophyte development at each stage. By compiling the reported data, we analyzed the culture conditions, such as light and temperature, in four key development stages, including spore germination, and the formation of prothalli, sexual organs, and juvenile sporophyte. Longer illumination time may promote spore germination. Higher light intensity may prolong the formation of prothallus. Growth rate and temperature had no correlation during gametophyte formation in 20-25℃. Our research is useful for establishing the system of fern propagation and may promote the exploration of fern resources.

pteridophyte;spore propagation;resource development;environmental factor

國(guó)家自然科學(xué)基金(31370234)；中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略生物資源科技支撐體系運(yùn)行專項(xiàng)(CZBZX-1)；上海綠化局科技攻關(guān)項(xiàng)目(F122421)

朱曉鳳(1990—)，女，碩士研究生，主要從事蕨類植物孢子繁殖方面的研究。

2015-09-29

S682.35

A

10.7525/j.issn.1673-5102.2016.02.003