狭眼凤尾蕨配子体发育及其成精子囊素对水蕨配子体发育的影响

对狭眼凤尾蕨（Pteris biaurita）配子体发育特征及其外源成精子囊素对模式植物水蕨（Ceratopteris thalictroides）在黑暗和光照条件下孢子萌发和配子体发育的影响进行了研究。结果表明：（1）狭眼凤尾蕨孢子深褐色,三裂缝,孢子萌发为书带蕨型,原叶体发育为水蕨型,无毛状体产生;培养发现,其配子体能产生精子器,但不产生颈卵器,当接种密度适中时,可进行无配子生殖。（2）在光照和黑暗条件下狭眼凤尾蕨成精子囊素有促进和抑制水蕨孢子萌发的作用,但效果均不显著。（3）在光照条件下,狭眼凤尾蕨成精子囊素可以延迟水蕨心脏形配子体分生组织缺刻的形成,但对其配子体形态和性别分化无明显影响;而在黑暗条件下狭眼凤尾蕨成精囊素对水蕨长条形配子体的形态发育具有一定影响,与对照组相比其顶端分生组织发达,整体呈长楔形,对性别分化影响不显著。可见,狭眼凤尾蕨和水蕨不具有同种成精子囊素系统。     

傅氏凤尾蕨精子发生超微结构的研究

超微结构研究显示傅氏凤尾蕨（Pteris fauriei Hieron）精子发生过程包括生毛体、多层结构和鞭毛等运动细胞器重新发生,环状线粒体形成,核塑形等过程,最后形成一个螺旋形的游动精子,这与其他真蕨类精子发生过程相似。本研究观察到的一些新现象包括：精细胞在分化早期呈极性,细胞核位于精细胞的近极端,生毛体、线粒体和质体等细胞器主要分布远极端;在生毛体分化早期,可见大量微管从其发出,其周围线粒体丰富;基体分化经历了前中心粒、中心粒和基体3个阶段,它们的内部结构不同;研究表明生毛体内的不定形物质是微管组织者,多层结构、附属微管带及鞭毛等细胞器均由不定形物质分化形成;精细胞在分化过程中产生了丰富的膜结构,它们可能为精核塑形提供原料。本研究报道了傅氏凤尾蕨精细胞分化的一些细节,这有助于进一步揭示蕨类植物精子发生的细胞学机制。     

傅氏凤尾蕨配子体发育的研究

采用MS培养基、混合土和滤纸分别培养傅氏凤尾蕨孢子,对其配子体发育过程用显微镜作了详细观察。结果表明:孢子呈四面体形,大小为27.4μm×10.3μm,三裂缝。孢子萌发的早晚因培养方式不同而有差异,MS培养基培养需4天左右,混合土培养需1周左右,滤纸培养则要2周左右。孢子萌发类型为书带蕨型,原叶体发育类型为水蕨型。发育为片状体的时间也存在差异,MS培养基培养自接种后需22天左右,混合土培养需16天左右,而滤纸培养需40天左右。原叶体裸露,无毛状体。幼原叶体形状不规则,成熟原叶体呈心脏形。混合土培养自播种后4￣11周左右出现性器官,精子器近圆球形,成熟颈卵器颈部常向原叶体基部倾斜或弯曲。     

傅氏凤尾蕨复合群的分子系统学研究

杂交和多倍化是蕨类植物物种形成的主要机制,往往导致多倍体复合群的出现。同一复合群的成员在形态上具有明显的连续性与过渡性,复合群内部往往存在复杂的亲缘关系,给分类带来很大困难。傅氏凤尾蕨复合群是凤尾蕨属中分类学问题最为突出的复合群之一,成员间仅以植株的高度、羽片的大小、裂片间隙的大小、裂片先端的形状或孢子囊群的长短等细小的特征相区别。为确定该复合群某些成员的分类学位置,并理清成员间的亲缘关系,该研究选取了3个叶绿体DNA片段atp B、mat K和trn L-F构建傅氏凤尾蕨复合群的系统发育树,并结合孢粉学证据,探讨该复合群成员间的亲缘关系。结果表明:百越凤尾蕨和傅氏凤尾蕨的关系最为密切,建议把百越凤尾蕨归并到傅氏凤尾蕨中;硕大凤尾蕨与傅氏凤尾蕨的关系较远,但其孢子形态与傅氏凤尾蕨有一定重叠,两者的亲缘关系待深入研究;线裂凤尾蕨是一独立的种,与该复合群其它成员明显不同;隆林凤尾蕨都较早分化出来,单独作为一支,但其孢子形态多变,暗示其可能是杂种起源。     

云南铁角蕨与泸山铁角蕨的关系:来自叶绿体rbcL、trnL-F和rps4-trnS序列的证据

云南铁角蕨Asplenium yunnanense与泸山铁角蕨Asplenium lushanense的分类是一个悬而未决的问题。本文对云南铁角蕨与泸山铁角蕨及近缘类群的叶绿体rbcL基因和trnL-F、rps4-trnS基因间隔区序列进行PCR扩增和序列分析;并与已经发表的铁角蕨属植物的相应序列进行比较,发现云南铁角蕨与泸山铁角蕨的rbcL基因和trnL-F、rps4-trnS基因间隔区序列之间均未表现出差异,因此叶绿体DNA序列的证据不能将云南铁角蕨与泸山铁角蕨分开,从而从分予系统学方而证明云南铁角蕨与泸山铁角蕨是一对亲缘关系非常近的物种。     

傅氏凤尾蕨配子体发育及其无配子生殖的研究

采用光学显微镜对傅氏凤尾蕨（Pteris fauriei Hieron.）的配子体发育进行了研究。傅氏凤尾蕨孢子深褐色,呈四面体形,三裂缝,极面观为钝三角形,赤道面观近半圆形。孢子自播种3～7 d左右开始萌发,萌发类型为书带蕨型。18 d左右发育为丝状体,大约为6～10个细胞长;25 d左右,丝状体可通过顶端细胞或中间细胞分裂产生片状体。播种40～50 d左右,在片状体的侧面产生分生组织,发育成原叶体,发育类型为水蕨型。雄配子体形状不规则,其上可产生精子器。大型原叶体形状较规则,顶端为心形,发育2～3个月左右,在生长点下方产生无性胚芽,进行无配子生殖。此后不久,在胚芽和生长点之间产生导管连接孢子体和配子体。经多次培养表明傅氏凤尾蕨不产生颈卵器,为专性无配子生殖。     

线蕨属（水龙骨科）的系统发育研究：来自叶绿体rbcL和rps4-trnS序列的证据

线蕨属Colysis 植物主要分布于亚洲热带和亚热带地区,少数种类分布至非洲、澳大利亚(昆士兰)及新几内亚地区.自1849年成立以来,线蕨属的分类范畴和系统位置一直有待确定.本文利用叶绿体基因组的rbcL、rps4基因和rps4-trnS基凶间隔区序列,运用最大简约法和贝叶斯方法分析了线蕨属及其近缘类群的系统演化关系.研究结果显示:(1)线蕨属和薄唇蕨属Leptochilus(含似薄唇蕨属Paraleptochilus)组成一个支持率很高的单系分支(C-L Clade),但是薄唇蕨属的成员位于线蕨属的不同支系内,支持线蕨属和薄唇蕨属合并为一个属;(2)瘤蕨属Phymatosorus单独形成一个单系分支;(3)星蕨属Microsorum是一个多系类群,除Microsorium linguiforme、M.varians和M.pustulatum与马来群岛的Lecanopteris聚在一起外,其他的星蕨属成员均位于不同的支系上.本文的系统发育分析结果为线蕨属和薄唇蕨属的分类处理提供了分子系统学的证据.     

中国蕨类植物孢子形态的研究Ⅵ.凤尾蕨科

利用扫描电镜对国产凤尾蕨科(Pteridaceae)2属30种4变种植物孢子进行了观察。其中凤尾蕨属(Pteris)29种4变种,孢子三裂缝,辐射对称;极面观为钝三角形,赤道面观为半圆形或超半圆形;孢子极轴长26~54μm,赤道轴长34~97μm;外壁厚,形成孢子表面纹饰的轮廓;周壁薄,紧贴于外壁上;多数种类孢子外壁具沿赤道加厚的赤道环,孢子表面呈瘤块状、疣块状,或隆起的脊连成网状或拟网状等纹饰,有的种类具近极脊和远极脊。凤尾蕨属植物孢子的形态稳定,种间差异明显,但孢子形态特征与孢子体的形态特征是不相关的。栗蕨属(Histiopteris)植物孢子为单裂缝,两侧对称,极面观椭圆形,赤道面观豆形;孢子极轴长22~23μm,赤道轴长29~36μm;周壁很薄,由外壁形成孢子纹饰的轮廓;表面呈粗的块状纹饰。从孢子形态上看,栗蕨属与凤尾蕨属有很大差异,将其放在一个科中不合适。     

蹄盖蕨科的系统发育: 叶绿体DNA trnL-F区序列证据

蹄盖蕨科Athyriaceae是蕨类植物中一个复杂的大科,由于属间关系不甚清楚,该科分类系统还有一些问题,比如新蹄盖蕨、拟鳞毛蕨属、假冷蕨属、肠蕨属、短肠蕨属和菜蕨属的系统位置常有争议。根据蹄盖蕨科34种植物和3种外类群植物的叶绿体DNA trnL-F区序列建立了系统发育树,结果显示:1.trnL_F区序列分析的结果与rbcL基因序列分析的结果几乎一致。2.新蹄盖蕨属Neoathyrium Ching&Z.R.Wang不应成立,该属应与角蕨属Cornopteris Nakai合并。3.假冷蕨属Pseudo     

岩蕨科、球盖蕨科的系统位置：叶绿体DNAtrnL—F区序列证据

岩蕨科（Woodsiaceae）和球盖蕨科（Peranemaceae）历来被多数学者认为是亲缘关系密切的两个科,它们的系统位置一直存在争议,两科曾被放入三叉蕨科（Aspidiaceae）、碗蕨科（Dennstaedtiaceae）、鳞毛蕨亚科（Dryopteridoidaae）及鳞毛蕨科（Dryopteriaceae）蹄盖蕨亚科（Athyrioideae）中。根据岩蕨科1种、球盖蕨科3种、蹄盖蕨科8种、鳞毛蕨科2种及1种外类群假大羽铁角蕨（Asplenium pseudolaserpitiifolium）的cpDNA基因trnL—F区序列建立的系统树,结果显示,岩蕨科和球盖蕨科的亲缘关系较远,岩蕨科与蹄盖蕨科有密切的亲缘关系,球盖蕨科与鳞毛蕨科亲缘关系较近,岩蕨科和球盖蕨科是处于不同进化线上的植物。秦仁昌（1978）和Pichi—Sermolii（1977）的系统将二者分别作为独立的科是合适的。     

岩蕨科、球盖蕨科的系统位置：叶绿体DNAtrnL-F区序列证据

岩蕨科(Woodsiaceae)和球盖蕨科(Peranemaceae)历来被多数学者认为是亲缘关系密切的两个科,它们的系统位置一直存在争议,两科曾被放入三叉蕨科(Aspidiaceae)、碗蕨科(Dennstaedtiaceae)、鳞毛蕨亚科(Dryopteridoidaae)及鳞毛蕨科(Dryopteriaceae)蹄盖蕨亚科(Athyrioideae)中。根据岩蕨科1种、球盖蕨科3种、蹄盖蕨科8种、鳞毛蕨科2种及1种外类群假大羽铁角蕨(Asplenium pseudolaserpitiifolium)的cpDNA基因trnL-F区序列建立的系统树,结果显示,岩蕨科和球盖蕨科的亲缘关系较远,岩蕨科与蹄盖蕨科有密切的亲缘关系,球盖蕨科与鳞毛蕨科亲缘关系较近,岩蕨科和球盖蕨科是处于不同进化线上的植物。秦仁昌（1978）和Pichi-Sermolii（1977）的系统将二者分别作为独立的科是合适的。     

广西蕨类植物孢子形态的研究Ⅲ.凤尾蕨科

利用光学显微镜和扫描电子显微镜对广西产凤尾蕨科及其近缘科蕨科、姬蕨科和碗蕨科5属9种植物的孢子形态进行了观察研究,详细描述了9种植物孢子的形态及表面纹饰特征.井栏边草、刺齿凤尾蕨、隆林凤尾蕨、剑叶凤尾蕨、林下凤尾蕨、蕨和碗蕨植物的孢子为三裂缝,辐射对称;极面观为钝三角形,赤道面观为半圆形或超半圆形;栗蕨和姬蕨植物孢子为...     

中国蕨类植物孢子形态的研究 Ⅵ . 凤尾蕨科

利用扫描电镜对国产凤尾蕨科( Pteridaceae ) 2 属30 种4 变种植物孢子进行了观察。其中凤尾蕨属( Pteris) 29 种4 变种, 孢子三裂缝, 辐射对称; 极面观为钝三角形, 赤道面观为半圆形或超半圆形; 孢子极轴长26～54μm, 赤道轴长34～97μm; 外壁厚, 形成孢子表面纹饰的轮廓; 周壁薄, 紧贴于外壁上; 多数种类孢子外壁具沿赤道加厚的赤道环, 孢子表面呈瘤块状、疣块状, 或隆起的脊连成网状或拟网状等纹饰, 有的种类具近极脊和远极脊。凤尾蕨属植物孢子的形态稳定, 种间差异明显, 但孢子形态特征与孢子体的形态特征是不相关的。栗蕨属( Histiopteris) 植物孢子为单裂缝, 两侧对称, 极面观椭圆形, 赤道面观豆形; 孢子极轴长22～23μm, 赤道轴长29～36μm; 周壁很薄, 由外壁形成孢子纹饰的轮廓; 表面呈粗的块状纹饰。从孢子形态上看, 栗蕨属与凤尾蕨属有很大差异, 将其放在一个科中不合适。     

龙骨星蕨与膜叶星蕨的关系:来自叶绿体rbcL、rps4和trnL-trnF、rps4-trnS序列的证据

龙骨星蕨(Microsoriummembranaceumvar. carinatum)是新近发表的一个变种,从形态特征看,它与原变种膜叶星蕨(M. membranaceumvar. membranaceum)可以很容易地区分。但将龙骨星蕨与另外 3种国产星蕨属 (Mi crosorium)植物叶绿体基因组中rbcL、rps4基因和trnL trnF、rps4 trnS基因间隔区进行PCR扩增和序列分析,并与已经发表的真蕨类的相应序列进行比较发现,龙骨星蕨与膜叶星蕨在所研究的 4个DNA片段中均未表现出序列差异(除了trnL trnF区的一个 2bp长度差异外 ),而所比较的其他真蕨类变种间的相应DNA片段均存在一定的差异。因此DNA序列证据不支持龙骨星蕨变种的成立。     

凤尾蕨科旱生蕨类rbcL基因的适应性进化和共进化分析

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco,EC 4.1.1.39）是植物参与光合作用的关键酶,其大亚基由叶绿体rbcL基因编码。为深入理解凤尾蕨科植物对干旱生境的分子适应机制,本研究以53种凤尾蕨科旱生植物的rbcL基因为对象,展开适应性进化和共进化研究。采用位点间可变ω比值模型以及SLAC、REL和FEL等方法进行的适应性进化分析显示：在氨基酸水平上共有15个正选择位点（66S、84E、139L、235G、245I、252A、273Y、295K、296N、299M、307G、330E、349S、365F、404A）,其中位点245I、252A和273Y对维持Rubisco功能起重要作用。共进化分析共鉴定出2组共进化位点,分别由139L、273Y、295K和273Y、295K、349S组成,这些氨基酸位点间的共进化方式与蛋白质的疏水性和分子量都显著相关。以上结果一方面支持基于ω比值检验DNA编码序列发生适应性进化的有效性,另一方面也提示凤尾蕨科植物对干旱生境的适应可能与rbcL基因的适应性进化有关。     

蕨类植物的鳞片特征及演化I: 凤尾蕨科

鳞片是蕨类植物体表常见附属物, 是蕨类植物非常显著的分类学特征。凤尾蕨科(Pteridaceae)在蕨类植物系统发育中的位置关系多次发生了变化, 不同学者对该科中包含的类群也有着不同的观点。通过对该科76种植物的鳞片进行取材, 利用解剖镜观察拍照, 对各属鳞片特征进行描述。结果显示, 鳞片特征在不同的属和亚科之间具有明显的形态差异。用GenBank数据库中的rbcL基因序列对所研究物种进行系统发育重建, 并对鳞片的边缘特征和筛孔类型进行祖先性状重建, 结果表明, 全缘型鳞片和均质型鳞片是凤尾蕨科鳞片的祖征性状, 非全缘类型和透明筛孔类型的鳞片是在后期演化过程中形成的特征。此外, 透明和不透明类型的筛孔其形成可能与蕨类植物生活环境中的光照强度有关。     

用叶绿体rbcL和rps4-trnS区序列确定亚洲特有单型属——篦齿蕨属的系统位置

篦齿蕨属Metapolypodium Ching是亚洲大陆特有植物, 仅含篦齿蕨Metapolypodium manmeiense (Christ) Ching 1种, 分布于中国西南及其邻近地区, 其系统位置一直是一个有待解决的问题。本文用叶绿体rbcL和rps4-trnS区序列探讨篦齿蕨属的系统位置。我们对篦齿蕨及其近缘类群的叶绿体rbcL和rps4-trnS区进行PCR扩增和序列测定。用最大简约法、邻接法和贝叶斯推断法对自测序列结合由GenBank下载的rbcL和rps4-trnS区序列进行独立和联合的系统发育分析, 所构建的系统发生树的拓扑结构基本一致。结果显示: 篦齿蕨属与多足蕨属Polypodium L. emend. Ching的关系较疏远, 而与水龙骨属Polypodiodes Ching和拟水龙骨属Polypodiastrum Ching的成员聚成一个支系, 与栗柄水龙骨Polypodiodes microrhizoma (C. B. Clarke ex Baker) Ching的关系最近。根据本文的研究结果, 我们赞成秦仁昌1978年的分类系统, 即分别承认多足蕨属、篦齿蕨属、水龙骨属、拟水龙骨属和棱脉蕨属Schellolepis J. Sm.为独立的类群。根据分子系统学证据, 宜将栗柄水龙骨转移到篦齿蕨属中。     

岩蕨科、球盖蕨科的系统位置:叶绿体DNAtrnL-F区序列证据

岩蕨科(Woodsiaceae)和球盖蕨科(Peranemaceae)历来被多数学者认为是亲缘关系密切的两个科,它们的系统位置一直存在争议,两科曾被放入三叉蕨科(Aspidiaceae)、碗蕨科(Dennstaedtiaceae)、鳞毛蕨亚科(Dryopteridoidaae)及鳞毛蕨科(Dryopteriaceae)蹄盖蕨亚科(Athyrioideae)中.根据岩蕨科1种、球盖蕨科3种、蹄盖蕨科8种、鳞毛蕨科2种及1种外类群假大羽铁角蕨(Asplenium pseudolaserpitiifolium)的cpDNA基因trnL-F区序列建立的系统树,结果显示,岩蕨科和球盖蕨科的亲缘关系较远,岩蕨科与蹄盖蕨科有密切的亲缘关系,球盖蕨科与鳞毛蕨科亲缘关系较近,岩蕨科和球盖蕨科是处于不同进化线上的植物.秦仁昌(1978)和Pichi-Sermolii(1977)的系统将二者分别作为独立的科是合适的.     

凤尾蕨科植物rbcL基因的适应性进化分析

为深入理解蕨类植物辐射式物种分化的分子适应机制,在时间框架下,采用位点模型和分支-位点模型对凤尾蕨科植物rbcL基因的进化式样进行了分析.通过比较模型M1a/M2a和M7/M8,在氨基酸水平上共鉴定出6个正选择位点:1491、251M、255V、282F、359S和375F,其中位点282F对维持Rubisco功能有重要作用.分别检验凤尾蕨科的附生分支和水蕨类分支发现,前者不具适应性进化位点,而后者有两个位点(230A和247C)经历正选择.相对于荫蔽的光条件,水生生境可能对RbcL亚基的选择作用更强.另外,基于UCLD分子钟模型估算出的风尾蕨科各分支分化时间表明,该科物种丰富度的辐射式增长发生在新生代渐新世,推测古、始新世最热事件可能对物种分化的形成也产生一定作用.这对认识薄囊蕨类如何应对被子植物兴起导致的陆地生态系统改变具重要意义.     

凤尾蕨挥发性成分的GC—MS分析北大核心CSCD

分析凤尾蕨的挥发性成分,为其开发利用提供实验依据。利用水蒸气蒸馏法提取凤尾蕨（PterisCreticaL）挥发油,采用气相色谱．质谱联用（GC-MS）技术对挥发油进行分析。共分离出85个化学成分,鉴别出68个化学成分,占挥发油总量的81．40％,其中相对百分含量大于2％的分别确定为庚醛（5．480％）,,壬醛（4．470％）,甲基丁香酚（3．880％）,柏木脑（3．797％）,正己烷（3．607％）,2-己烯醛（3．061％）,3,5-二甲氧基甲苯（2．822％）,（＋）．香橙烯（2．624％）,芳樟醇（2．539％）,异黄樟脑（2．312％）,3-辛醇（2．243％）,丹皮酚（2．165％）,2-正戊基呋喃（2．119％）。本文首次采用GC—MS联用技术对凤尾蕨的挥发性成分进行研究。