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珍稀濒危蕨类植物金毛狗配子体发育及无配子生殖的观察

花匠小妙招
2024-11-07 22:58

植物生理学报

PlantPhysiologyJournal

2016,52(8):1305–1311doi:10.13592/j.cnki.ppj.2016.02681305收稿2016-06-28修定2016-07-25资助云南省应用基础研究计划(2014FD066)、云南省科技惠民计划(2014RA053)、国家观赏园艺工程技术研究中心(2012FU125X10)、云南省农业科学院创新团队(2014-CZYY019)和云南省生物多样性保护专项。*通讯作者(E-mail:gming-114@163.com)。

珍稀濒危蕨类植物金毛狗配子体发育及无配子生殖的观察余蓉培1,程薪宇2,张光飞3,李涵1,桂敏1,*1国家观赏园艺工程技术研究中心,云南省农业科学院花卉研究所,昆明650205;2黑龙江省科学院大庆分院,黑龙江大庆163319;3云南大学生态学与地植物学研究所,昆明650091摘要:金毛狗[Cibotiumbarometz(L.)J.Sm.]为国家二级重点保护野生植物,是珍稀濒危蕨类植物的重要类群。本研究通过孢子无菌培养,对金毛狗配子体发育及其无配子生殖现象进行观察。结果表明:金毛狗孢子为黄色,近四面体型,三裂缝,远极面具条状纹饰,萌发类型为书带蕨型(Vittaria-type),多数配子体的发育类型符合铁线蕨型(Adiantum-type)。孢子播种约40d后,原叶体开始产生精子器,颈卵器晚于精子器出现。金毛狗属于兼性无配子生殖,无配子生殖发生于增厚原叶体的两翼上缘。与同期有性生殖的组培植株相比,无配子生殖组培植株的特征在于:植株个体、复叶及小叶均小于有性生殖植株,三回羽状复叶特征较为明显,复叶叶柄的毛密而长,染色体倍性为有性生殖植株的一半。关键词:金毛狗;孢子萌发;配子体发育;无配子生殖金毛狗[Cibotiumbarometz(L.)J.Sm.],隶属于蚌壳蕨科(Dicksoniaceae)金毛狗属,为多年生大型树状蕨类植物。根状茎平卧、粗大,端部上翘,露出地面部分密被金色茸毛,状似伏地的金毛狗,形态独特,具有较高观赏价值(陆树刚2007;石雷2002)。在欧美地区,金毛狗作为“树蕨”(treeferns)的重要类群,广泛应用于庭院造景中(Jones1987)。此外,金毛狗亦有重要药用价值,具有消炎、镇痛、止血以及预防骨质疏松的功效(Cuong等2009;Wu和Yang2009;Zhao等2011)。由于野生资源的过度开发和自然生境的破坏,金毛狗的野外种群数量急剧减少,已列入《濒危野生动植物种国际贸易公约(附录II)》(CITES2016)。在中国大陆地区,蚌壳蕨科仅金毛狗1种,《国家重点保护野生植物名录(第一批)》已将金毛狗列为国家二级重点保护野生植物(陈水木等2007)。目前,对于金毛狗的研究主要集中于药用成分及其功效(Cuong等2009;Wu和Yang2009;Zhao等2011)、化感作用(张开梅等2008)等方面,在配子体发育方面,郭治友(2009)和邢建娇等(2012)进行了初步研究,但对孢子形态以及配子发育的深入观察还有待进一步完善。蕨类植物通常经有性生殖繁衍后代,但部分蕨类植物亦可通过无配子生殖产生后代(Fernández和Revilla2003)。蕨类植物无配子生殖是指不需要经过配子的结合,而直接产生孢子体的现象,它主要是由除卵细胞以外的配子体营养细胞分化形成(陆树刚2007;李杨等2012)。水蕨(Ceratopterisrich-ardiiBrongn.)(Cordle等2007,2010)、傅氏凤尾蕨(PterisfaurieiHieron.)(沈建等2009)、金粉蕨[Ony-chiumsiliculosum(Desv.)C.Chr.](代小菲等2010)、粉叶蕨(PityrogrammacalomelanosL.)(Martin等2006)和舟山碎米蕨(Cheilosoriachusana)(郭严冬等2014)等种类均被报道可以进行无配子生殖。目前,尚未见金毛狗无配子生殖的相关报道。本研究以金毛狗孢子为培养材料,对配子体发育及无配子生殖现象进行观察,探讨其配子体发育及无配子生殖后代特征,为珍稀濒危蕨类金毛狗野生资源的保护和合理开发利用提供基础资料。材料与方法1孢子收集金毛狗[Cibotiumbarometz(L.)J.Sm.]孢子于2013年11月采集于云南屏边地区。将带有成熟孢子的叶片装于信封中,置于干燥通风处待孢子自然散落。1周后将孢子除去杂质,收集于硫酸纸袋中,保存于4°C冰箱中备用。2孢子形态的扫描电镜观察将干燥的金毛狗孢子直接均匀撒在双面胶带上,并固定在样品台上,使用HitachiE-1010离子溅射仪镀钼靶合金膜,然后置于HitachiS-3000N扫描电镜下观察并拍照。