4种蕨类植物的孢子繁殖研究

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2016.02.003

摘要/Abstract

摘要： 蕨类植物的资源开发越来越受到重视，但目前的孢子繁殖技术还不够成熟，已成为其市场扩大的制约因素。本研究对4种有代表性的资源型蕨类植物乌毛蕨（Blechnum orientale）、荚果蕨（Matteuccia struthiopteris）、假鞭叶铁线蕨（Adiantum malesianum）和水蕨（Ceratopteris thalictroides）进行了孢子繁殖研究，详细观察并记录了繁殖过程中配子体发育各阶段出现的特征和时间。其中以水蕨的发育周期最短，从播种到形成幼孢子体约33天；假鞭叶铁线蕨发育周期最长，约73天；乌毛蕨和荚果蕨的发育周期介于二者之间。结合过去已发表的相关观察资料，对4种蕨类的孢子萌发、原叶体、性器官以及幼孢子体形成等四个生长关键点所出现时间的培养条件进行了分析，结果表明：（1）光照时间越长，孢子萌发天数越短；（2）光照强度越大，原叶体发育天数越长；（3）配子体发育速率在20~25℃范围内与温度无显著相关性。本研究可为进一步探究蕨类植物适宜的繁殖技术体系和开发蕨类资源提供指导。

关键词: 蕨类植物, 孢子繁殖, 资源开发, 环境因子

Abstract: 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, including Blechnum orientale, Matteuccia struthiopteris, Ceratopteris thalictroides and Adiantum malesianum, 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.

Key words: pteridophyte, spore propagation, resource development, environmental factor

朱晓凤1,2；沈慧1*；金冬梅1；赵国华1,3；刘保东3；凌铁军2；严岳鸿1. 4种蕨类植物的孢子繁殖研究[J]. 植物研究, 2016, 36(2): 167-176.

ZHU Xiao-Feng1,2；SHEN Hui1*；JIN Dong-Mei1；ZHAO Guo-Hua1,3； LIU Bao-Dong3；LING Tie-Jun2；YAN Yue-Hong1. Spore Propagation of Four Ferns[J]. Bulletin of Botanical Research, 2016, 36(2): 167-176.

参考文献

1.陆树刚.蕨类植物学［M］.北京:高等教育出版社,2007.

2.石雷.观赏蕨类［M］.北京:中国林业出版社,2002.

3.夏冰.民族植物学和药用植物［M］.南京:东南大学出版社,2006.

4.王俊丽.中国民族地区药用植物资源利用与生物技术［M］.北京:科学出版社,2012.

5.王振宇.食用植物资源学:食用植物开发利用原理［M］.哈尔滨:东北林业大学出版社,2003.

6.高愿军.中国野生植物开发与加工利用［M］.北京:中国轻工业出版社,1995.

7.曾汉元,丁炳扬.蕨类植物孢子萌发及原叶体发育的观察［J］.植物科学学报,2004,22(4):368-371.

8.严岳鸿,石雷.蕨类植物迁地保护的方法与实践［M］.北京:中国林业出版社,2014.

9.李晓.荚果蕨生态适应性调查与孢子繁殖技术研究［D］.长春:吉林农业大学,2011.

10.魏琳.不同栽培条件对荚果蕨萌发与生长及其生理变化的影响［D］.哈尔滨:东北林业大学,2012.

11.魏琳,赵雨森,高德武,等.不同水分处理对荚果蕨幼苗生长和生理特性的影响［J］.东北林业大学学报,2012,40(7):64-67.

12.徐金忠,高德武,孙雪文,等.不同有机肥处理对荚果蕨幼苗生长及光合特性的影响［J］.中国农学通报,2013,29(13):192-196.

13.徐洪亮,高德武,李日新,等.不同遮阴措施对荚果蕨幼苗生长和生理特性的影响［J］.水土保持应用技术,2013(2):1-3.

14.陈蔚辉,刘俊祥.生态因子对水蕨生长的影响［J］.湖南农业大学学报:自然科学版,2009,35(5):493-496.

15.戴锡玲,王全喜,李金国.液体培养基条件下乌毛蕨配子体发育的研究［J］.武汉植物学研究,2007,25(2):205-208.

16.张开梅,石雷,李东.乌毛蕨配子体发育的研究［J］.热带亚热带植物学报,2005,13(5):419- 422.

17.王玥,赵金博,王金娟等.乌毛蕨科3种植物配子体发育的研究［J］.植物研究,2007,27(3):269-274.

18.包文美,敖志文,刘保东,等.东北蕨类植物配子体发育的研究—Ⅴ.球子蕨科［J］.植物研究,1988,8(3):139-208.

19.董丽,苏雪痕.荚果蕨Matteuccia struthiopteris Todaro孢子繁殖的研究［J］.园艺学报,1993,20(3):274-278.

20.陈龙清,季华,袁芳亭.荚果蕨孢子的无菌培养［J］.植物生理学通讯,2000,36(5):436-437.

21.高德武,石长金,李日新,等.荚果蕨人工繁育技术研究［J］.中国农学通报.2008,24(2):303-307.

22.Nayar B K,Kaur S.A reinvestigation of the morphology of the gametophyte and juvenile sporophyte of Ceratopteris thalictroides［J］.Canadian Journal of Botany,1969,47(3):395-404.

23.黄碧光,陈庆山,林文雄.水蕨的农田生境调查和人工繁育探索［J］.中国生态农业学报,2012,20(6):810-812.

24.戴锡玲,金沁,王全喜.水蕨配子体发育的研究［J］.植物研究,2006,25(3):274-276.

25.陈蔚辉,肖卫彬.水蕨配子体和孢子体发育的研究［J］.湖南农业大学学报:自然科学版,2008,34(3):306-310.

26.包文美,敖志文,刘保东.东北蕨类植物配子体发育的研究—Ⅳ.铁线蕨科［J］.植物研究,1987,7(4):54-62.

27.罗顺元,王任翔.假鞭叶铁线蕨孢子的组织培养［J］.植物生理学通讯,2007,43(1):131-132.

28.罗顺元.假鞭叶铁线蕨配子体发育的研究［J］.热带亚热带植物学报.2009,17(2):164-168.

29.Nayar B K,Kaur S.Gametophytes of homosporous ferns［J］.The Botanical Review,1971,37(3):295-396.

30.曾汉元,丁炳扬.蕨类植物孢子萌发及原叶体发育的观察［J］.武汉植物学研究.2004,22(4):368-371.

31.曾汉元,丁炳扬.蕨类植物配子体发育的研究［J］.植物研究.2003,23(2):154-158.

32.郝丽珍,邓俊玲.蕨菜孢子萌发及生育进程与诸因素关系研究［J］.内蒙古农牧学院学报,1998,19(2):75-80.

33.韩玉林,贺善安,顾姻,等.环境条件对荚果蕨孢子繁殖的影响［J］.黑龙江八一农垦大学学报,1992,1(3):27-32.

34.Nayar B K.comparative study of the spore morphology of Ceratopteris,Anemia and Mohria,and its bearing on the relationships of the Parkeriaceae［J］.Indian Bot Soc J,1968,47(1):246-256.

35.Schedlbauer M D.Fern gametophyte development:controls of dimorphism in Ceratopteris thalictroides［J］.American Journal of Botany,1976,63(8):1080-1087.

36.Sayers A,Hamilton R G.The effect of neighbors on gametophyte development in Ceratopteris richardii［J］.American Fern Journal,1995,85(2):47-53.

37.Banks J A.Sexdetermining genes in the homosporous fern Ceratopteris［J］.Development,1994,120(7):1949-1958.

38.Kachroo R,Nayar B K.Studies in Pteridaceae observations on gametophytes of some species of Adiantum L.［J］.Phytomorphogy,1953,3(2):240-248.

39.（美）麦特洛夫（Matloff N）著.陈堰平等,译.R语言编程艺术［M］.北京:机械工业出版社,2013.

40.Maindonald J,Braun J.Data analysis and graphics using R:an example-based approach［M］.Cambridge University Press,2006.

41.Suo J,Chen S,Zhao Q,et al.Fern spore germination in response to environmental factors［J］.Frontiers in Biology,2015:1-19.

42.Nondorf S L,Dooley M A,Palmieri M,et al.The effects of pH,temperature,light intensity,light quality,and moisture levels on spore germination in Cheilanthes feei of Southeast Missouri［J］.American Fern Journal,2003,93(2):56-69.

43.Miller J H,Miller P M.The effect of different light conditions and sucrose on the growth and development of the gametophyte of the fern,Onoclea sensibilis［J］.American Journal of Botany,1961:154-159.

44.Ospina K R,Briones O,Pérez-García B.Spore Germination of Three Tree Fern Species in Response to Light,Water Potential,and Canopy Openness［J］.American Fern Journal,2015,105(2):59-72.

45.Kodama Y,Tsuboi H,Kagawa T,et al.Low temperature-induced chloroplast relocation mediated by a blue light receptor,phototropin 2,in fern gametophytes［J］.Journal of plant research,2008,121(4):441-448.

46.张正修,戴绍军.环境因子对蕨类植物孢子萌发的影响［J］.生态学报,2010(7):1882-1893.

47.Whittier D P.The effect of light and other factors on spore germination in Botrychium dissectum ［J］.Canadian Journal of Botany,1973,51(10):1791-1794.

48.Pérez-García B,Mendoza-Ruiz A,Sánchez-Coronado M E,et al.Effect of light and temperature on germination of spores of four tropical fern species［J］.Acta Oecologica,2007,32(2):172-178.

[1]	李岩, 曹伟, 何欢, 张粤, 苏道岩, 陈玮. 中国东北地区石松类和蕨类植物区系研究[J]. 植物研究, 2022, 42(3): 321-328.
[2]	郭严冬, 曹建国, 周义峰, 戴锡玲, 王全喜, 张明霞. 布雷菲德菌素A对蕨类植物卵发育的影响[J]. 植物研究, 2022, 42(3): 358-363.
[3]	林云, 孙茜, 张小冰, 何东东, 吴慧冰, 宋莉, 刘文群. 中国25个蕨类植物名称原白中排印错误之更正[J]. 植物研究, 2022, 42(2): 161-173.
[4]	谭永佳, 高翠芳, 陈学林. 不同海拔细叶亚菊挥发油成分的比较[J]. 植物研究, 2020, 40(5): 782-788.
[5]	刘旻霞, 李俐蓉, 车应弟, 焦骄. 高寒草甸不同演替阶段植物叶片功能性状研究[J]. 植物研究, 2019, 39(5): 760-769.
[6]	吴金, 李承义, 李小芳, 张朝晖. 喀斯特天坑内孔雀藓科植物垂直分布特征及其与环境因子关系的研究[J]. 植物研究, 2019, 39(1): 45-53.
[7]	段义忠, 杜忠毓, 亢福仁. 西北干旱区孑遗濒危植物蒙古沙冬青群落特征及与环境因子的关系[J]. 植物研究, 2018, 38(6): 834-842.
[8]	李泽科, 吴启美, 王智慧, 张朝晖. 岩溶城市背景下贵阳市峰丛苔藓植物多样性分布及其生态特征[J]. 植物研究, 2018, 38(3): 433-443.
[9]	韩淑婷, 田桂泉, 韩淑美. 大青沟国家自然保护区不同植被类型地面生苔藓植物物种多样性研究[J]. 植物研究, 2017, 37(5): 664-672.
[10]	黄文娟, 焦培培, 黄金花, 张丹. 塔里木河流域胡杨叶片解剖结构比较研究[J]. 植物研究, 2016, 36(5): 669-675.
[11]	林云;张小冰;杨志荣*;吴婷婷;杜青;宋莉. 10个蕨类植物名称的后选模式指定[J]. 植物研究, 2014, 34(3): 292-294.
[12]	郭严冬;曹建国*;戴锡玲;王全喜. 舟山碎米蕨配子体发育及无配子生殖[J]. 植物研究, 2014, 34(3): 322-327.
[13]	郭严冬;曹建国*;李新国;王全喜. 海金沙配子体发育及卵发生的显微观察[J]. 植物研究, 2014, 34(2): 164-169.
[14]	贺俊东;胥晓;*;郇慧慧;杨帅;秦芳;. 青杨雌雄扦插苗光合作用日变化与叶绿素荧光参数特征[J]. 植物研究, 2014, 34(2): 219-225.
[15]	胡变芳;谢树莲*. 用灰关联法分析环境因子对辛安泉泉溪大型藻类的影响[J]. 植物研究, 2013, 33(1): 98-103.