光照、温度和pH值对4种桫椤科植物孢子萌发及早期配子体发育的影响

【摘要】： 我国的蕨类植物资源十分丰富,约有2600多种,占全世界12000种的1/5强,其中很多种为中国特有。近年来,由于自然生态环境的破坏,不合理的开发利用,一些珍贵、稀有的野生蕨类植物资源(如桫椤科植物)已经濒临灭绝。加强相关的基础研究、繁殖技术和外界环境因子对蕨类植物影响的研究,对蕨类植物种质资源的利用和保护具有重要现实意义。作者在近3年的研究生学习过程中,对桫椤科4植物孢子的外部形态进行扫描电镜分析,并且研究了桫椤(Alsophila spinulosa)、黑桫椤(Alsophilapodophylla)、小黑桫椤(Alsophila metteniana)和大叶黑桫椤(Alsophila gigantea)的孢子繁殖,观察记录了以上蕨类植物的孢子萌发及配子体发育过程。在此基础上,主要研究了光照强度、光质、温度和pH值对上述4种桫椤科植物孢子萌发和早期配子体发育的影响,以期为该物种的保护提供理论依据,从而制定科学的保护措施。主要结果如下: (1)对中国产桫椤、黑桫椤、小黑桫椤和大叶黑桫椤的孢子进行了扫描电镜的观察。结果表明:孢子全部为辐射对称,三裂缝,极面观三角形;赤道面观为半圆形或扇形。桫椤孢子周壁形成条纹状的表面纹饰;黑桫椤,小黑桫椤和大叶黑桫椤的表面纹饰为刺条状。 (2)采用无菌培养的方式,观察并拍照记录了桫椤、黑桫椤、小黑桫椤和大叶黑桫椤孢子萌发和配子体发育的整个过程,研究了上述蕨类植物孢子萌发的类型、配子体发育各阶段的形态特征。研究结果表明:桫椤科4个种的孢子萌发类型均为桫椤型,配子体发育方式为水蕨型;黑桫椤、小黑桫椤和大叶黑桫椤配子体发育过程中丝状体细胞纵裂可以形成双列丝状体,而桫椤只形成单列丝状体;在萌发时间上也存在差异,其中桫椤孢子萌发比较快,接种后约1周即能萌发,而黑桫椤、小黑桫椤和大叶黑桫椤孢子分别需要18d、14d和11d左右才能萌发。以上结果不仅为蕨类植物的繁殖技术提供了科学的依据,同时为蕨类植物系统进化和形态分类学提供了重要的基础资料。 (3)研究了光照强度、光质、温度和pH值对桫椤、黑桫椤、小黑桫椤和大叶黑桫椤孢子萌发及配子体发育的影响。结果表明:光照是桫椤、黑桫椤、小黑桫椤和大叶黑桫椤孢子萌发的必需条件,在实验所采用的光照强度梯度中,适宜孢子萌发和配子体发育的光照强度为40-80μmol·m~(-2)·s~(-1);光质(红光,黄光,蓝光和白光)对桫椤和黑桫椤孢子萌发率没有显著性影响,但对小黑桫椤和大叶黑桫椤大叶黑桫椤孢子萌发率有显著性影响。光质对小黑桫椤和大叶黑桫椤孢子萌发的影响程度为:红光＞黄光＞蓝光,蓝光对孢子的萌发有明显的抑制作用;光质对以上四种蕨类植物配子体发育的影响表现在:白光和蓝光下配子体发育由一维的丝状体阶段能正常进入二维的片状体阶段,红光和黄光下配子体发育一直停留在一维的丝状体阶段;孢子萌发和配子体发育适宜温度为20-30℃;孢子萌发需要在酸性土壤进行(pH值在3.7-6.7)。