东北蕨类植物配子体发育的研究——Ⅰ.水龙骨科

蕨类植物具有两个独立生活的植物体世代,但研究工作常着重其孢子体世代,对配子体世代的了解往往被人忽视。Stokey和Momose自三十年代开始曾对蕨类配子体的形态学方面进行了研究,继之Atkinson尤其是Nayar等人系统地研究了同型孢子的真蕨类配子体的比较形态学及其在分类系统上的意义。蕨类配子体结构简单,生长周期短,易于观察,用来     

蕨类植物配子体发育与生理生态研究进展

蕨类植物配子体为单倍体,结构简单,独立于孢子体生活,在研究其对环境的响应以及揭示其机理上都具有独特的优势。该研究从我国和国际两个分支出发,梳理了近年来全球范围内相关的文献资料,透视了蕨类配子体的发育和生理生态前沿科学和研究动态。在发育部分以研究进展为主要内容,国内研究以传统植物蕨类植物的配子体形态和发育的观察为主,而国外学者更关注于新技术和新方法在传统学科中的运用,如X光透射技术和流式细胞术。生理生态部分分为光合与呼吸作用、土壤逆境的响应、气候变化的响应以及对化感物质的响应4个板块。在光合作用的研究中,发现蕨类配子体会在光强的变化下产生自我保护机制,碳水化合物和脂质是配子体能量代谢中的重要指标。在土壤逆境的响应研究中,对砷有超富集作用的蜈蚣草配子体和耐高盐的铁角蕨配子体是配子体研究中较为突出的材料。荷兰地区广泛存在的耳蕨属蕨类,哥斯达黎加热带雨林的20种蕨类植物及水生蕨类槐叶萍,成为了证明配子体成活率和温度之间重要关系的实验例证。在化感作用研究中,主要通过紫茎泽兰根、茎和叶水提液对扇蕨等4种蕨类配子体的作用,证明了入侵植物对于蕨类植物配子体生长发育具有危害作用。在美国佛罗里达的一类爬树蕨也发现了同样的入侵植物现象。此外,还对几个新兴技术在配子体研究的前景进行了展望,并对已有技术进行了描述。该研究以多个角度介绍了国内外配子体的研究进展,希望有助于促进我国学者对该领域的深入研究。     

毛叶粉背蕨配子体的泌粉现象及其系统学意义

为探讨蕨类配子体泌粉现象的系统学意义,对5种粉背蕨属(Aleuritopteris)植物的配子体发育过程进行了观察。结果表明,毛叶粉背蕨(A.squamosa)的配子体(通常是雌配子体)也具有泌粉现象,而其他4种的配子体不具粉状分泌物。基于叶绿体rbc L序列的证据表明,毛叶粉背蕨与粉背蕨属其他植物、中国蕨属(Sinopteris)等构成一个具有强烈支持率的单系,即Hemionitids支,该支与美洲分布的隐囊蕨类互为姐妹群。因此,配子体泌粉现象在碎米蕨类中并非隐囊蕨类植物所特有,泌粉现象的产生,在系统发育上至少涉及2次独立的演化事件。毛叶粉背蕨的泌粉现象多发生在雌性配子体上,暗示配子体的泌粉可能与配子体的雌性分化和胚发生发育相关。     

4种蕨类植物的孢子繁殖研究

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。     

蕨类植物性别分化对环境的响应

蕨类植物是维管植物中唯一的孢子体和配子体都能独立生活的类群.同型孢子蕨类配子体的性别分化受到激素和环境因子的影响.生理学研究表明,成精子囊素与赤霉素能诱导雄配子体发育,抑制雌配子体发育;脱落酸阻止成精子囊素诱导的精子器形成;乙烯合成前体ACC促进赤霉素诱导的精子器形成,而乙烯合成抑制因子AOA通过抑制细胞分化来抑制精子器形成.光照对不同种类蕨类配子体分化的影响存在差异.糖类能够促进雄配子体形成,并可加速成熟雌配子体向两性分化.钙离子、钴离子和甲硫氨酸等分别参与了蓝光和赤霉素对配子体性别分化的调控过程.培养密度影响配子体生长及性别表达,高密度下雄性和无性配子体居多,而低密度下两性和雌性配子体居多.近年来的突变体表型分析与分子生物学研究表明,成精子囊素通过影响ANI1、HER、TRA、FEM和MAN等基因的表达调控配子体性别分化.综述了蕨类植物性别分化对环境响应的研究进展.     

核心薄囊蕨类颈卵器多细胞起源的形态学观察

核心薄囊蕨类是真蕨纲中的主要类群,其颈卵器壁细胞的起源问题尚未见报道。该研究以华北鳞毛蕨为例,在人工培养条件下,用石蜡切片法综合观察了颈卵器的发育过程,分析颈沟细胞、腹沟细胞、卵细胞等的发生与分化,并结合桫椤科等十多个类群性器官的研究成果,探讨核心薄囊蕨类颈卵器的起源。结果表明:(1)颈卵器由配子体1个原始细胞和多个营养细胞共同发育而成。(2)原始细胞经两次不均等分裂由外向内依次形成颈壁细胞、中央细胞、基细胞。(3)中央细胞分裂形成1个卵细胞、1个腹沟细胞和颈沟细胞。(4)基细胞分化为颈卵器腹壁最下方的1~4个壁细胞。(5)颈卵器腹部周围的壁细胞由卵细胞周围的多个营养细胞直接转化而来。该研究首次提出了核心薄囊蕨类颈卵器为多细胞起源,并为探讨颈卵器植物的有性生殖演化规律提供了形态学依据。     

黑龙江产十种蕨类植物孢子囊和叶表皮的扫描电镜观察

用扫描电镜对黑龙江产十种不同科属、不同生境的蕨类植物的孢子囊和叶表皮进行了详细观察,结果显示:蕨类植物的孢子囊和叶表皮在扫描电镜下,显示出更为丰富的形态特征,并表现出细致而稳定的异同点,可作为蕨类系统分类的现代手段,能更好的应用于疑难科属的分类研究;十种蕨类植物也都表现出其形态结构与生态生理的高度一致性.     

东北蕨类植物配子体发育的研究Ⅴ.球子蕨科

本文研究了球子蕨科的荚果蕨(Matteuccia struthiopteris(L.)Todaro)和球子蕨(Onoclea sensibilis L.)的配子体的发育, 比较了该两种的特征, 并在扫描电镜下观察了其三维结构。     

除草剂苄嘧磺隆对粗梗水蕨配子体生长和性器官分化的影响

 稻田施用的除草剂可能会污染邻近水域,对非靶标水生植物产生影响。国家二级重点保护野生植物粗梗水蕨(Ceratopteris pteridoides)主要分布于稻田及其周围水域,其有性繁殖敏感阶段与除草剂施用时间一致,配子体易暴露在除草剂污染中。为了评价除草剂污染对水生态环境特别是对非靶标国家重点保护野生水生植物的影响,保护生物多样性和水生生态环境,该文研究了除草剂苄嘧磺隆(Bensulfuron-methyl)对粗梗水蕨配子体生长和性器官分化的影响。结果表明,苄嘧磺隆对粗梗水蕨孢子萌发没有影响,但对其配子体生长有抑制作用。苄嘧磺隆浓度和粗梗水蕨配子体面积呈明显的剂量效应关系,苄嘧磺隆对粗梗水蕨配子体生长抑制的EC₅₀(半数效应浓度)为0.086μg&;#8226;L^-1,低于已报道的环境背景浓度。随着苄嘧磺隆浓度升高,粗梗水蕨的雌雄同体配子体逐渐减少,且配子体上颈卵器形成时间推迟。在苄嘧磺隆为10μg&;#8226;L^-1时,粗梗水蕨没有雌雄同体配子体形成。以上研究结果表明,低浓度苄嘧磺隆可抑制粗梗水蕨配子体的生长并影响其性器官的分化,使粗梗水蕨有性繁殖能力减弱。     

海金沙配子体形态学特征的新观察

海金沙[Lygodium japonicum(Thunb)Sw.]是常见的药用蕨类之一。在人工培养条件下,利用光学显微镜详细观察其配子体发育的过程。在前人工作的基础上,补充了丝状体较短,2~3细胞长,片状体和幼原叶体发育多样,成熟原叶体心形,具单细胞或两细胞的毛状体,单细胞的假根,内含叶绿体或根尖膨大等,从海金沙配子体特征看说明其为系统进化的中间类群。孢子人工培养得到大量的海金沙幼孢子体,为保护性开发利用该资源奠定基础。     

中国产桫椤类配子体在不同基质胁迫下的形态畸变多样性研究

为了明确土壤污染对中国产桫椤科植物的生殖影响,以探讨中国桫椤类乃至其他濒危蕨类濒危的内在原因。该研究以中国产9种桫椤植物为材料,采用各植物原产地地表土壤培养孢子至配子体成熟,全程比较观察配子体畸变类型,统计畸变率;并分别取3个属的代表种笔筒树、大叶黑桫椤和中华桫椤的孢子,以MS培养基为对照,分别用5mg·kg^-1Pb^2+和1mg·kg^-1Cd^2+单因素胁迫培养配子体,比较观察各组的配子体形态畸变类型,统计畸变率。结果表明:(1)中国产桫椤类9种植物配子体培养过程中共出现17种形态畸变类型,其中4种为分化畸变,7种为假根畸变,4种为细胞畸变,2种为性器畸变。(2)不同培养基——对照组(MS培养基)、原产地土壤、Cd^2+胁迫、Pb^2+胁迫对中国产桫椤科9种植物配子体的平均畸变比例分别是2.28%、12.61%、31.58%和33.58%。(3)9种桫椤的配子体畸变类型及其畸变率均与培养基的胁迫程度呈正相关关系,其配子体发育都受到了产地土壤污染的严重伤害。(4)3种桫椤属植物配子体对土壤环境胁迫的耐受力强弱为黑桫椤属>白桫椤属>桫椤属。(5)桫椤科配子体的形态畸变多样性与胁迫条件之间具有稳定的对应关系。     

蕨精子生活力保存的初步研究

蕨精子生活力保存的初步研究方瑾,周云龙,刘宁,陈令静（北京师范大学生物系,北京１００８７５）蕨类植物配子体独立生活,精子易大量获取,但蕨类精子多在离开配子体后很短一段时间内有运动能力,停止运动后不久死亡解体。因此以精子为目的的研究需要探索保存精子生活...     

中华刺蕨和长耳刺蕨配子体发育研究

采用光镜观察,对中华刺蕨和长耳刺蕨配子体发育进行了观察研究.结果表明:中华刺蕨和长耳刺蕨的孢子和配子体发育特征相似,孢子均两侧对称,单裂缝,孢子萌发方式为书带蕨型;配子体经丝状体、片状体发育为心形原叶体,毛状体多产生于幼原叶体生长点两侧边缘,为多细胞棒状,原叶体发育方式为槲蕨型;幼原叶体阶段即可产生精子器,而颈卵器只产生于大型心形原叶体生长点下方,性器官发育类型为薄囊蕨型,卵受精后发育成孢子体.该研究结果支持秦仁昌将刺蕨属和实蕨属独立为实蕨科的观点.     

利用涂片法观察蕨类植物孢子发生发育

孢子是联系蕨类植物孢子体世代和配子体世代的重要环节。利用涂片法观察瓶尔小草孢子发生发育具有操作简便、不需要化学试剂、观察效果直观等特点,适用于孢子囊较大的种类。涂片法相对来说更适合在《植物学实验》教学中使用,以丰富实验教学内容,培养学生实验技能和学习兴趣。     

配子体自交不亲和信号转导的研究进展

自然界中大多数自交不亲和（self-incompatibility, SI）显花植物表现为配子体SI。配子体SI植物虽然都具有其SI的功能而阻止自我受精,但它们采取的信号转导途径是不同的。目前关于配子体SI信号转导的途径主要有两种：一是茄科、玄参科、蔷薇科中以雌蕊S-RNase为基础的信号转导途径;另一是罂粟科中以花粉管胞质自由钙离子为第二信使的转导途径。文章就配子体SI信号转导的研究进展作一综述。     

蕨类植物配子体育及其性器官分化的研究进展

作者概述了蕨类植物生活周期中不同发育阶段的特点,并着重介绍了不,植物生长调节物质,水和温度等因素对蕨类植物配子体发育的影响以及精子囊素,光,钙离子和其它植物生长调节物质在性器官形成和分化过程中的作用,同时作者对蕨类植物性器官分化的不稳定性进行了探讨,并结合目前蕨类植物性器官分化的遗传学和分子生物学研究的最新进展,说明蕨类植物作为研究系统在植物生物学研究领域中的优势。     

4种蹄盖蕨科植物配子体形态和发育的比较研究

利用光学显微镜详细观察蹄盖蕨科(Athyriaceae)2属4种植物,即蹄盖蕨属的尖头蹄盖蕨(Athyrium vidalii)、长柄蹄盖蕨(A.longius)和喜马拉雅蹄盖蕨(A.fimbriatum)以及亮毛蕨属的亮毛蕨(Acystopteris japonica)配子体发育过程,记录配子体各发育阶段的特征。4种植物的孢子都为单裂缝,两侧对称,孢子萌发类型为向心型,配子体发育类型为铁线蕨型,性器官都为薄囊蕨型,成熟原叶体为对称的心脏形,无毛状体;种间差异包括孢子纹饰、孢子萌发时间、配子体形成时间、丝状体长度、片状体和原叶体的形态以及性器官大小。     

蕨类植物配子体发育及其性器官分化的研究进展

作者概述了蕨类植物生活周期中不同发育阶段的特点,并着重介绍了光、植物生长调节物质、水和温度等因素对蕨类植物配子体发育的影响以及成精子囊素、光、钙离子和其它植物生长调节物质在性器官形成和分化过程中的作用。同时作者对蕨类植物性器官分化的不稳定性进行了探讨、并结合目前蕨类植物性器官分化的遗传学和分子生物学研究的最新进展,说明蕨类植物作为研究系统在植物生物学研究领域中的优势。     

来杭鸡胚胎发育过程中卵黄囊球晶的研究

本文主要用X-射线衍射法和偏光显微镜观察,对来杭鸡胚胎发育中卵黄囊内的晶态物质—囊球晶作了观测研究,发现其基本成分为CaCO_3,结构为球霰石和方解石型,扫描电镜的观察则给出了囊球晶的众多的亚微观结构形态。文中最后对其意义作了初步讨论。     

蕨类植物孢子萌发及原叶体发育的观察

以腐叶土为培养基质,对21种蕨类植物进行了孢子萌发和原叶体发育的研究,结果表明：①不同时期播种的同种蕨类的孢子,发育出原叶体和幼孢子体所历经的时间长短不同;②孢子萌发和配子体生长发育的适宜温度约为15～24℃;⑨稀有蕨类的孢子萌发率低,而在野外能形成较大种群的蕨类的孢子萌发率高;④用GA3处理孢子可以促进萌发;⑤当原叶体上长出幼孢子体时,原叶体由大变小,由绿变黄,21种蕨类的原叶体都在幼孢子体上长出第3片叶时消失;⑥幼孢子体上长出的第1、2片叶在形态上与以后长出的叶不同;⑦孢子萌发需要光;⑧1片原叶体尽管有多个颈卵器,但仅发育出1株幼孢子体;⑨利用腐叶土进行蕨类孢子繁殖是一种经济实用的繁殖方法。