叉蕨科30种植物叶表皮形态特征研究

利用光镜对叉蕨科7属30种植物叶表皮形态特征进行详细观察研究。结果显示：（1）叉蕨科30种植物的叶上表皮和下表皮细胞形状均为不规则型,垂周壁式样为深波状或浅波状,具单晶或针晶;上表皮细胞的长宽比为1.62~4.0,下表皮细胞的长宽比为1.63~3.06。（2）在30种植物中共观察到7种气孔器类型,分别为：极细胞型、腋下细胞型、聚合极细胞型、聚腋下细胞型、不等细胞型、无规则四细胞型和不规则型,每种植物分别具有4~7种气孔器类型,均为下生型气孔;气孔长宽比为1.22~1.91,气孔密度为8~76个/mm²,气孔指数为3.9%~25.7%。（3）基于气孔器类型组成进行聚类分析,可将30种植物分成3个类群。（4）对叶表皮形态特征分析认为,轴脉蕨属应介于叉蕨属和肋毛蕨属之间,且与叉蕨属关系更近;叉蕨属的范畴还有待进一步研究;支持将肋毛蕨属从叉蕨科中分离出来置于鳞毛蕨科,但不支持黄腺羽蕨属归入鳞毛蕨科。     

旱生蕨类植物金毛裸蕨配子体发育及其生态意义

采用光学显微镜对旱生金毛裸蕨(Gymnopteris vestita)配子体发育的全过程进行了观察。结果显示,(1)旱生金毛裸蕨孢子三裂缝,成熟时黄褐色,接种后10～15d萌发,萌发类型为书带蕨型。原叶体母细胞首先形成单列的丝状体,其后配子体发育明显区别于非旱生的蕨类,金毛裸蕨配子体发育最明显的特征是形成大量的分枝,通常单列的丝状体基部细胞可通过细胞纵分裂形成丝状分枝,这些分枝又可进一步产生新的分枝,分枝的末端可形成片状体,这些片状体又可产生分枝丝状体或片状体,最终整个配子体可发育为群丛。有时,单列的丝状体也可直接发育为片状体,然而这些片状体并不发育为原叶体而是产生大量的丝状分枝。当群丛形成时,在丝状体或片状体表面可产生数量较多的精子器,但在人工培养条件下并没有发现颈卵器。如果培养条件适宜,配子体可进行营养繁殖,持续较长时间,老的片状体上可产生新的丝状体。金毛裸蕨位于群丛外的大型心形原叶体可进行无配子生殖产生孢子体。金毛裸蕨的配子体发育特征,包括多分枝、发达的营养繁殖及无配子生殖现象的发生,表明了金毛裸蕨配子体群丛的形成是对于旱生环境的一种适应性。     

海金沙卵发生的组织化学研究

采用组织化学方法对海金沙（Lygodium japonicum （Thunb.） Sw.）卵发生进行了研究。高碘酸-锡夫反应（PAS反应）结果显示：颈沟和腹沟细胞外产生的黏性物质为多糖类物质;在卵细胞发生早期颈卵器细胞内均含有质体,且淀粉粒含量丰富,随着颈卵器的发育,卵细胞以及颈沟和腹沟细胞内淀粉粒数量和体积均逐渐减少,最后退化消失。苏丹黑B反应结果显示：海金沙颈沟和腹沟细胞外产生的黏性物质也含有脂类物质,而卵细胞内并未有明显脂类物质产生;卵细胞质膜处也并没有糖类或脂类物质的积累。本研究从组织化学角度佐证了海金沙的特殊性,即既有原始蕨类的特征,又有进化蕨类的特征。     

液体培养基条件下乌毛蕨配子体发育的研究

在液体培养基条件下对中国产乌毛蕨(Blechnum orientaleL.)配子体发育进行了观察。结果表明:乌毛蕨的孢子为两面体型,两侧对称,极面观为椭圆形,赤道面观为半圆形或豆形,周壁具脊状褶皱;孢子萌发为书带蕨型;原叶体发育为三叉蕨型,成熟原叶体为对称的心脏形。经比较分析,蕨类植物孢子繁殖时采用混合土培养较适宜;液体培养基和混合土在研究蕨类植物配子体发育时同样具有可行性。孢子形态和配子体发育的观察结果表明,乌毛蕨是蕨类植物中较进化的种类;乌毛蕨科与鳞毛蕨科亲缘关系较近。     

狗脊孢壁发育超微结构的研究

鳞毛蕨型孢子类型众多,初步研究表明形态相似的孢子类型其孢壁发育特征存在差异,因此有必要对各代表类群的孢壁发育进行深入地研究。该文利用透射电镜对乌毛蕨科(Blechnaceae)狗脊(Woodwardia japonica)孢壁结构和发育的超微结构进行研究。结果表明:(1)狗脊孢子囊的结构由外向内分别为孢子囊壁细胞、两层绒毡层细胞和孢子母细胞;(2)狗脊孢子具乌毛蕨型(Blechnoid type)外壁,表面光滑,由两层构成,裂缝区域具辐射状的槽;(3)周壁属于空心型(cavity type),由四层构成,从内向外分别为P1、P2、P3和P4层,前三层叠合在一起,层间有不同程度的空隙,P4层与前三层之间具有明显而连续的空腔,并隆起形成片状褶皱纹饰;(4)有小球体和小杆共同参与孢子周壁的形成,周壁部分或全部来源于孢子囊壁细胞。综上所述,狗脊孢子与同属于鳞毛蕨型的贯众(Cyrtomium fortunei)和朝鲜介蕨(Dryoathyrium coreanum)孢壁的发育在周壁结构、周壁各层的发育顺序、周壁来源和参与成壁的特征物质等方面存在差异。该研究有利于进一步理解蕨类植物孢壁所蕴含的分类和演化上的科学意义和价值。     

24种鳞毛蕨科植物叶表皮形态特征的研究

该研究利用光学显微镜对鳞毛蕨科24种植物的叶表皮形态特征进行观察。结果表明:(1)24种鳞毛蕨科植物的上表皮细胞形状为长条形或不规则形,垂周壁为深波状或浅波状,下表皮细胞均为无规则形,垂周壁均为深波状;上表皮细胞长宽比在1.5~5.7之间,下表皮细胞长宽比在2.2~3.9之间。(2)在24种鳞毛蕨科植物中共观察到8种气孔器类型,分别为不等细胞型、无规则四细胞型、极细胞型、腋下细胞型、横列型、无规则型、聚腋下细胞型和聚合极细胞型,每种植物具有2~8种气孔器类型,气孔均为下生型,多为椭圆形;气孔的长宽比在1.2~1.8之间,气孔密度在17.4~86.0个/mm~2之间,气孔指数为8.60%~37.4%。(3)通过对24种鳞毛蕨科植物的观察可将其上表皮细胞形状、垂周壁形状、上表皮细胞长宽比、主要气孔器类型及衍生类型等作为叶表皮形态特征的分类依据。(4)根据叶表皮形态特征可将24种鳞毛蕨科植物分为2类:即耳蕨类和鳞毛蕨类。该研究在一定程度上支持秦仁昌分类系统对鳞毛蕨科的划分,为鳞毛蕨科植物的系统分类及演化研究提供基础资料。     

水蕨精子发生过程中中心体蛋白和微管蛋白的免疫荧光定位

采用透射电镜技术和免疫荧光标记技术对水蕨精子发生的超微结构以及中心体蛋白和微管蛋白在精子发生过程中的动态表达进行了观察。研究发现：（1）生毛体分化早期周围有放射状微管分布,这与线粒体向生毛体的聚集有关。（2）免疫荧光观察表明,中心体蛋白仅定位于生毛体、基体和鞭毛带上,自生毛体至基体阶段呈现明亮的荧光标记,在核塑形、鞭毛形成至精子成熟阶段,中心体蛋白荧光标记随着鞭毛的发生而逐渐减弱,至游动精子阶段中心体蛋白荧光标记信号几乎消失。（3）微管蛋白早期荧光标记与中心体蛋白标记形相同,在生毛体、鞭毛带、基体等运动细胞器上呈现明亮荧光标记,但微管蛋白随着鞭毛的发生其荧光标记越来越强。从二者的时空表达特征可以推断,中心体蛋白主要是运动细胞器的组织者,而非这些运动细胞器的结构成分,其功能是参与或负责中心粒、基体和鞭毛的发生。     

蕨类植物贯众原叶体的毛状体观察

大多数蕨类植物的原叶体是裸露的,不具有任何毛状体。毛状体一般位于原叶体边缘或表面。有的毛状体在原叶体发育早期出现,有的仅在成熟原叶体上形成。原叶体毛状体的形态结构是同型孢子蕨类植物属的特征,亲缘关系较近的属具有类似的毛状体,而且毛状体在原叶体生长发育过程中是稳定性状。因此,在蕨类植物中毛状体是重要的分类依据。     

基于孢子形态和分子证据探讨鳞盖蕨属(碗蕨科)系统分类

孢粉学是解决植物分类中疑难类群物种微形态分化的重要方法, 随着分子系统学的发展, 结合这两门学科的优势可以更加有效地解决疑难类群的分类学问题。鳞盖蕨属(Microlepia)是一个分类困难的疑难类群, 采用孢粉学与分子系统学一一对应的方法, 以及居群取样方式, 选取280份样本, 联合4个叶绿体片段(rbcL、trnL-F、psbA-trnH和rps4), 采用最大似然法和贝叶斯法构建该属的系统发生关系, 在此基础上对凭证标本中100份材料的孢子进行观察和分析。综合分子系统学和孢粉学的研究结果, 得出结论: (1) 在形态学研究中广泛被接受的15个物种得到了单系支持, 并厘清了分类困难的复合群; (2) 发现边缘鳞盖蕨(M. marginata)可能存在隐性种; (3) 建议恢复过去归并处理为异名的瑶山鳞盖蕨(M. yaoshanica)、罗浮鳞盖蕨(M. lofoushanensis)、四川鳞盖蕨(M. szechuanica)以及滇西鳞盖蕨(M. subspeluncae); (4) 提出鳞盖蕨属可能存在杂交现象; (5) 提出鳞盖蕨属完整的属下分类建议。     

朝鲜介蕨孢子周壁发育的研究

利用光镜、扫描电镜和透射电镜对朝鲜介蕨[Dryoathyrium coreanum(Christ)Tagawa=Lunathyrium coreanum(Christ)Ching]孢子周壁的发育规律进行了研究。结果表明,朝鲜介蕨孢子两侧对称,单裂缝,表面具粗大的脊状褶皱,褶皱形成网状或拟网状纹饰。孢壁包括内壁、外壁和周壁。孢子外壁表面光滑,在四分孢子时期就已发育成熟。四分孢子分离后,周壁开始形成,周壁来源于孢子囊的绒毡层,是由原质型绒毡层的残余物在外壁上沉积而成。成熟的周壁很厚,可分为外层和内层。周壁内有大的空腔,主要是由周壁外层向外隆起形成的,隆起进而形成了孢子的脊状褶皱和表面纹饰。