多羽实蕨配子体各发育阶段的形态特征.doc
文本预览下载声明
多羽实蕨配子体各发育阶段的形态特征
实蕨科( Bolbitiaceae) 是蕨类植物分类系统中出现较晚,且物种相对较少的科,最早是由秦仁昌于1978 年依据孢子体特征,将其从藤蕨科( Lomariopsidaceae) 中独立出来的,在我国仅有实蕨属和刺蕨属,目前,已经被确认的种类为 30 余种,广泛分布于华南及西南地区,不少种类具有药用价值或较高的观赏性。尽管吴兆洪、董仕勇等先后对该科种类进行了修订,肯定了该科在分类系统中的合理性,但是,在实蕨科的分类问题上还一直存有争议,HOLTTUM认为实蕨属、刺蕨属以及舌蕨属应归入舌蕨科( Elaphoglossaceae) ,NAYAr则把它们归入藤蕨科,近代分子系统学则支持将实蕨科包含于鳞毛蕨科( Dryopteridaceae)。配子体发育是真蕨类生活史中进行有性生殖的必经过程,承担着孕育胚的重要使命,因蕴藏着古老的遗传信息而对阐明蕨类科属的亲缘关系具有重要的价值。前人对配子体的发育过程做了大量的研究工作,就实蕨科而言,MOMOSE对华南实蕨成熟配子体做了较细致的观察,NA-YAR对实蕨科某些种的配子体早期发育进行了简要描述,郭严冬对刺蕨属的中华刺蕨和长耳刺蕨的配子体发育进行了研究,但对边缘细胞的观察和假根特征的观察与描述仍不够完善。笔者选取实蕨科中分布广泛、特征典型的多羽实蕨( Bolbitis angustipinna ( Hayata) H. Ito) 为材料,用人工培养法,全面观察了其配子体各发育阶段的形态特征,尤其是假根和边缘细胞的多样性,旨在为深入研究实蕨科配子体发育提供参考。
1、 材料与方法
1. 1 材料 多羽实蕨( Bolbitis angustipinna ( Hayata) H. Ito) 孢子,由张宪春于 2004 - 12 - 25 采自海南七仙岭,标本凭证保存于哈尔滨师范大学植物标本室( HANU) 。
1. 2 方法 在采集地将含有孢子囊尚未开裂的成熟孢子叶羽片剪下,暂时存放于洁净的硫酸纸袋内,密封后放于干燥、无风、阴凉的环境中。3 ~ 4 d 后,孢子囊自然开裂,收集洒落的棕褐色粉末状孢子,置于- 80 ℃ 的冰箱内保存或直接播种在琼脂含量为 w = 1. 2% 的改良 Knop’s 平板培养基上。培养条件: 温度( 22 ±2) ℃,光照强度150 ~200 μmol·m- 2·s- 1,每天光照14 h,相对湿度85%以上。重复培养3 ~6 次。根据各阶段的发育特征,定期选取典型且稳定的活体材料制成临时水装片,在 Olympus-BX53 光学显微镜下观察,所有观测数据均采用随机测得的 20 个数的平均值。
2 结果与分析
2. 1 孢子及孢子萌发 孢子棕褐色较小,两侧对称,极面观椭圆形,赤道面观近圆形,周壁薄而透明,外壁上有扁圆形较整齐的疣状纹饰。单裂缝,裂缝长度约为孢子长度的1/2 ~3/4( 图版: 1) 。接种7 ~10 d,孢子吸水膨涨,孢子内部含有黄色球状油滴和叶绿体( 图版: 2) ,随着孢子萌发黄色油滴逐渐减小,这表明,脂肪类物质随孢子萌发而产生,但在萌发后不久就迅速转变为非脂肪类即碳水化合物或蛋白质。在单裂缝处伸出 1 条假根,有的假根内部含少量叶绿体且出现顶端膨大( 图版: 3) ,这种初生假根就出现顶端膨大的现象,是本种的1 个稳定特征,继续培养2 ~3 d,初生假根伸长,同时,基部也明显膨大( 图版:4) 。
2. 2 原丝体阶段 孢子培养约 17 d,原叶体原始母细胞经过连续横向分裂,发育成具有 3 个单列细胞的原丝体,此阶段的细胞分裂面都相互平行,且垂直于原丝体的长轴,表现出了颈卵器植物原丝体的共性。基部细胞伸出 2 条互成 90°的无色透明的假根,细胞中均匀分布着大量鲜绿色的叶绿体。中部细胞中的叶绿体较基部细胞中的叶绿体少,且分布不均匀,多沿细胞壁分布。上部细胞中的叶绿体集中分布在细胞的顶端,使顶端细胞呈深绿色( 图版: 6) 。原丝体不同部位细胞的光合能力是不同的,有些顶端细胞的生长方向发生弯曲( 图版: 5) ,具有明显的向光性。有少数原丝体在 2 ~3 个细胞时,前端会纵裂为双列丝状体,细胞呈圆柱状紧密排列,细胞质浓厚,富含叶绿体( 图版: 7) ,这是由丝状体向片状体过渡的表现。
2. 3 片状体阶段 孢子培养约 30 d,进入片状体时期。通常片状体的前端会偏向一侧,形成最初的生长点。生长点处的细胞体积小,且数量多,形状不规则,叶绿体数目多,而生长点周围细胞多呈圆柱形,体积较大,叶绿体数目较少,因而,生长点处为深绿色,且呈四周高中部凹状态。此时,假根数量增加到 7 条左右( 图版: 8) 。片状体阶段的生长速度明显快于丝状体阶段。
2. 4 原叶体阶段 孢子培养约 40
显示全部