重金属铅对3种蕨类植物孢子萌发和配子体发育的影响

研究了重金属铅对水蕨、中华桫椤和扇蕨孢子萌发及其对水蕨配子体发育的影响。结果表明：随着铅浓度的增加,水蕨、中华桫椤和扇蕨孢子的萌发率逐渐降低;在低于10^-4 mol·L^-1的环境中,水蕨孢子可以正常萌发;在低于10^-5 mol·L^-1的环境中,中华桫椤和扇蕨孢子能正常萌发;水蕨、中华桫椤和扇蕨的孢子都对铅具有一定的耐受性;铅对水蕨配子体的发育存在一定影响,铅使水蕨配子体呈不规则的心脏形,多发育为雄配子体;精子器凹陷入原叶体边缘;配子体细胞中叶绿体分布不均匀。本研究为铅污染土壤的植物修复筛选后备植物。     

桫椤濒危原因的探讨

本文观察了西双版纳生境下桫椤(Alsophila spinulosa (Hook.) Tryon)生物学特性。桫椤濒危的可能原因是:1.桫椤孢子寿命短,难萌发。2.孢子—原叶体—孢子体的生活周期长,并且在丝状体、原叶体和幼孢子体阶段,无特殊结构去抵抗和忍耐一切不利环境因子的影响。3.孢子萌发、形成配子和胚胎建成等过程对生境条件的要求严格,因此桫椤的分布受到很大的限制。在现代气候条件下,桫椤只能在温暖、湿润的热带、亚热带林地生存下来。一旦桫椤生栖的森林遭到破坏,桫椤随之死亡。4.桫椤是木本植物,生殖周期很长,不利于生存发展。5.桫椤根很不发达,树干内部的输导系统也较原始,只能适应空气和土壤湿润的生境。6.桫椤被人为的掠夺式的砍伐。针对以上情况,提出了保护这一种质资源的措施。     

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。     

金粉蕨配子体发育及其无配子生殖的研究

采用光学显微镜和半薄切片技术对金粉蕨(Onychium siliculosum(Desv.)C.Chr.)的配子体发育及其无配子生殖进行了研究。金粉蕨孢子黄褐色,具三裂缝,孢子萌发时先产生假根,然后长出原叶体细胞,萌发类型为书带蕨型。原叶体细胞经丝状体、片状体发育为原叶体,发育类型为水蕨型。金粉蕨配子体分枝发达,成熟配子体呈丛状。多次培养表明金粉蕨只能产生精子器,不能产生颈卵器,为专性无配子生殖。半薄切片观察表明配子体生长点下方的细胞经分裂产生一群小型细胞,由它们发育为无配子生殖胚。小型细胞先分化出无性胚芽,再分化出胚根。胚芽与胚根,胚与配子体之间由分化出的导管连接。     

骨碎补科两种植物配子体发育的研究

首次报道了骨碎补科(Davalliaceae)的大叶骨碎补(Davallia formosana Hayata)和阴石蕨[Humata repens (L.f.) Diels]配子体发育过程.两者孢子均为单裂缝,椭圆形,不具周壁,书带蕨型(Vittaria-type)萌发;成熟原叶体心形,边缘及背腹面均分布有毛状体;精子器和颈卵器类型为同型孢子薄囊蕨类所具有的一般类型.总结了大叶骨碎补(D.formosana Hayata)和阴石蕨[H.repens (L.f.) Diels]的配子体发育在孢子大小、原叶体边缘细胞形状、精子器和颈卵器形态及毛状体产生时间等方面的异同,初步讨论了这两个种配子体的抗逆性、营养繁殖、假根功能及其可能的系统学意义.     

4种桫椤初生叶的形态发育及其系统学意义

用腐叶土培养海南白桫椤(Sphaeropteris hainanensis)、阴生桫椤(Alsophila latebrosa)、刺桫椤(A.spinulosa)和滇南桫椤(A.austroyunnanensis)的孢子,获得有性生殖苗.观察并比较了幼孢子体最初4枚叶片形态发生的详细过程,据此讨论了其种属划分的合理性及相关的系统学意义.     

光照、温度和pH值对小黑桫椤孢子萌发及早期配子体发育的影响

小黑桫椤(Alsophila metteniana)被列为我国国家二级保护植物。为探讨其种群数量下降原因, 作者采用无菌培养方法和显微观察技术, 在实验条件下研究了光照强度、光质、温度和pH值对小黑桫椤孢子萌发及早期配子体发育的影响。结果表明: 孢子萌发和配子体发育的最适光照强度为40–70 µmol;m^–2;s^–1, 全黑暗时孢子不萌发;白光、红光、黄光和蓝光下的萌发率分别为68.78%、65.66%、63.74%和7.51%; 白光和蓝光下配子体可以形成正常的心形原叶体, 红光和黄光下配子体发育一直处于丝状体阶段。孢子萌发和配子体发育需要在酸性土壤进行(pH值在3.7–6.7); 孢子萌发的适宜温度为20–30℃。从孢子接种到心形原叶体形成需要55 d左右。根据上述结果, 我们认为光照强度是小黑桫椤孢子萌发的必需条件, 光质是限制小黑桫椤孢子繁殖的重要原因; 光质、温度和pH值等环境因子的作用和配子体发育时间等是导致小黑桫椤种群数量日趋减少的主要原因。     

一个种还是多个种? 简化基因组及其形态学证据揭示中国白桫椤植物的物种多样性分化

物种是生物多样性的基本单元, 生殖隔离被认为是物种形成的关键; 然而物种并不是静止的而是处于不断的分化演变之中, 已经稳定成型但尚未到达分化后期的物种可能存在不完全的生殖隔离。对于物种的认识不能单从某一侧面或局部特征来界定, 而应通过“整合物种概念”来确定物种地位。Flora of China记载了中国产白桫椤属(Sphaeropteris) 2种, 即白桫椤(S. brunoniana)和笔筒树(S. lepifera), 并认为原产中国海南的海南白桫椤(S. hainanensis)和白桫椤为同一物种而将其并入白桫椤; 但海南白桫椤在形态上已出现了分化。为探讨白桫椤及其近缘物种的亲缘关系和物种多样性分化的情况, 本文采集到9个居群共21个样本, 通过GBS简化基因组测序技术获得单核苷酸变异位点(SNP), 进行系统发育树的构建和主成分及遗传结构的分析, 并结合叶片数量性状的统计分析和孢子形态的观察测量。结果表明, 海南白桫椤不仅与云南产白桫椤的基因型不同, 且在叶片特征和孢子纹饰上有明显差异; 但两个居群的生殖隔离较弱, 在广西沿海地区形成杂交产物, 其叶片特征为亲本的中间类型。因此, 我们认为海南白桫椤是由于地理隔离而形成的一个处在分化路上的物种, 建议恢复其物种地位; 广西产白桫椤为自然杂交群体, 应另处理为独立的自然杂交分类群——广西白桫椤(S. brunoniana × hainanensis)。     

蕨类植物染色体数目研究的好材料

染色体数目分析是现代系统与进化植物学研究十分重要和不可缺少的环节.在蕨类植物中,使用根尖或孢子母细胞作为实验材料的经典方法在取样时往往存在困难.该文以3种桫椤科桫椤属植物为例,探寻适合蕨类植物染色体数目研究的材料.由于取样时没有时间、季节和数量上的限制,我们推荐配子体作为蕨类植物染色体数目研究的实验材料.     

永定桫椤群落的结构特征

在相邻格子抽样调查的基础上,分析了福建省永定桫椤[Alsophila spinulosa(Wall.ex Hook.)Tryon]群落的种类组成、重要值、种内与种间的竞争指数、水平结构和垂直结构特征。该群落共有植物186种,隶属于75个科132属,植物种类丰富。该群落乔木种群的重要值,以及桫椤与其他优势种群种内和种间的竞争指数表明,该群落由多个种群共建而成,初步认定有5个共建种群或优势种群。在水平空间上,5个可能的共建种群均服从聚集分布,在垂直空间上层次分化明显。通过分析表明永定桫椤群落是保存完好、结构典型、物种丰富多样的珍贵群落,应很好加以保护。     

广西蕨类植物新记录属——白桫椤属

报道了广西蕨类植物一新记录属——白桫椤属。该属植物以茎干直立,乔木状;叶大型,簇生于茎干顶端,叶柄平滑、有疣突或皮刺,基部鳞片的细胞一式;叶背灰白色;叶脉分叉,2～3叉;无囊群盖等为主要特征。目前该属植物在广西首次记录到白桫椤。根据原始文献及广西的标本对该种进行了描述,并提供了墨线图。     

鼎湖山桫椤的繁殖栽培

桫椤为国家一级保护植物,分布于我国台湾、福建、海南、广东、广西、贵州、四川、云南、西藏等省区（１）,在我国最北可达北纬３０°,海拔２５０—７５０ｍ的静风、高湿、荫蔽的生境中．鼎湖山自然生长的桫椤已人为砍伐殆尽,为保存植物的种质资源,恢复鼎湖山为华南植物种于基因库的作用,进行了桫椤的引种和孢子繁殖栽培,并模拟高湿、荫蔽的生境建立自然的生态群落进行就地保护．     

小扭口藓(Barbula indica)芽胞发育特征的实验研究

在光照培养箱中人工对照培养小扭口藓(Barbula indica(Hook.) Spreng)的芽胞,显微镜下观察并记录其发育成配子体的全过程。结果表明:小扭口藓芽胞在3~4 d即可萌发;10 d左右开始分化出绿丝体、轴丝体及假根;18 d,轴丝体上的侧枝顶端细胞以分生缢割的方式产生单细胞或多细胞芽胞;40 d,轴丝体上开始出现配子体原始细胞;之后,配子体原始细胞发育成桑椹状的幼小配子体。还对芽胞形态发育、生理生态及配子体发生过程的特点进行了分析和讨论。     

阔叶鳞盖蕨和粗毛鳞盖蕨(碗蕨科)配子体发育的研究

以腐殖土为基质,对阔叶鳞盖蕨Microlepia patyphylla（D．Don）J．Sm．和粗毛鳞盖蕨M.strigosa（Thunb．）Presl进行了孢子繁殖;利用光学显微镜观察和记录了它们的孢子萌发和配子体发育过程。结果表明,两者的孢子及配子体性状极为相似：孢子同型,三裂缝,萌发慢;孢子萌发需要光,萌发方式为书带蕨型Vittaria-type;配子体生长慢,发育类型为铁线蕨型Adiantum—type;原叶体心形或其他形状,无毛状体,多数为雌雄异株。性器类型为薄囊蕨型Leptosporangiate-type。它们既具有大量的原始性状,也具有少数进化性状。与阔叶鳞盖蕨相比,粗毛鳞盖蕨的配子体发育特征更为原始。说明粗己鳞盖蕨的系统位置更加低下。首次观察到阔叶鳞盖蕨中细胞自然死亡时的叶绿体聚集现象。粗毛鳞盖蕨原叶体老化时叶绿体呈现规则的、相互镶嵌的多边形的形状以及在正常光照下粗毛鳞盖蕨某些细胞中的部分叶绿体成链珠状排列等现象。     

单叶双盖蕨配子体发育的研究

在人工条件下对我国产单叶双盖蕨（Diplazium subsinuatum (Wall. ex Hook. et Grev.) Tagawa）配子体发育进行了观察。结果表明：单叶双盖蕨的孢子为两面体型,两侧对称,极面观为椭圆形,赤道面观为圆肾形,周壁具粗刺状或棒状突起;孢子萌发为书带蕨型;原叶体发育为铁线蕨型,成熟原叶体为心脏形。该研究试图为蕨类植物的系统分类积累资料。     

苏铁蕨配子体发育的研究

用无机培养基培养苏铁蕨(Brainea insignis (Hook.)J.Sm.)的孢子,显微镜下观察记录其孢子萌发及配子体形态发育过程.结果表明:孢子褐色,单裂缝,具周壁,稍褶皱.接种3 d左右孢子萌发,萌发类型为书带蕨型(VittariaType),原叶体发育类型为槲蕨型(Drynaria Type).接种15 d左右发育为片状体.接种25 d左右发育为成熟原叶体,呈心形,其翼面和翼缘均分布有毛状体.精子器由3细胞构成,成熟颈卵器颈部由4列细胞组成,4～5层细胞高.     

Jasmonic acid promotes division of fern protoplasts, elongation of rhizoids and early development of gametophytes

The effects of jasmonic acid (JA) on spore germination, early gametophyte development and sporophytic protoplast culture of the fern Platycerium bifurcalum (Cav.) C. Chr. were investigated. JA and no influence on spore germination and primary rhizoid initiation, but significantly promoted early gametophyte development, which was evident from the longer primary rhizoids as well as the higher number of rhizoids and cells per gametophyte. Jasmonic acid (1 μ M ) also promoted the transition of gametophytes from a filamentous to a planar growth. Optimal primary rhizoid elongation and highest cell division activities in the gametophytes were observed at 0.01–1 μ M JA, while the highest number of rhizoids on gametophytes was obtained at 0.1–1 μ M JA. Jasmonic acid (0.01 μ M ) also stimulated initial protoplast divisions. Except for the experiment in which the effect of JA on germination was tested. JA concentrations exceeding 1 μ M did not promote cell elongation or cell division but were instead inhibitory. On the basis of these findings, we propose that JA may be involved in early stages of P. bifurcatum development.     

RELATIONSHIP BETWEEN MALE AND FEMALE GAMETOPHYTE DEVELOPMENT IN RYE

The development of male gametophyte and female gametophyte within a floret of rye (Secale cereale L.) was examined. Generally, meiosis in microsporocytes and in megasporocytes occurs simultaneously in most florets, but the period from zygotene to tetrad meiosis in the megasporocyte progresses more slowly than that in the microsporocyte. When the female gametophyte has one nucleus and no vacuoles, the male gametophyte has a single, eccentric nucleus. By the time the female gametophyte develops to the vacuolated one-, two-, four-, and eight-nucleate stages and to the growth and differentiation of the egg apparatus stage, the male gametophyte reaches the two-celled pollen stage. As the female gametophyte matures, the male gametophyte also reaches maturity. The duration of male gametophyte development from microspore mother cell and the duration of female gametophyte development from megaspore mother cell are the same in most florets. The relationship between sexual development of cross-pollinated rye is similar to that of self-pollinated wheat (Triticum aestivum L.). It seems that the relationship is not related to the breeding system.     

New species, newly used names and new ranges of tree ferns (Filicales: Cyatheaceae) in the Neotropics

Two new species are described for the Neotropics, four species are newly accepted, and four species and one variety are reported. The new species are: Cyathea grayumii A. Rojas and C. panamensis A. Rojas. Cyathea alfonsiana L. D. Gómez, C. holdridgeana Nisman & L. D. Gómez, C. onusta H. Christ and C. squarrosa (Rosenst.) Domin are recognized; Cnemidaria coclena Stolze, Cyathea andina (H. Karst.) Domin, C. caracasana var. meridensis (H. Karst.) R. M. Tryon, C. macrosora (Baker) Domin and C. pseudonanna (L. D. Gómez) Lellinger are reported from Costa Rica and Panama.