全 文 ：第 42 卷第 3 期 华中师范大学学报(自然科学版) Vo l.42 No.3
2008年 9月 JOURNAL OF HUAZHONG NORMAL UNIVERSITY(Nat.Sci.) Sept.2008
收稿日期:2008-04-01.
基金项目:河北省科技厅自然科学基金项目(06230156—1).
＊E-mail:yushuling6333@126.com.
文章编号:1000-1190(2008)03-0440-04
短叶扭口藓原丝体发育特征的实验研究
于 淑玲＊
(邢台学院 生化系 , 河北 邢台 054001)
摘　要:在人工培养短叶扭口藓(Barbula tectorum C.Muell.)孢子的基础上 ,对其孢子萌发 、原丝
体发育及配子体发生的全过程进行了观察和照相.结果表明:孢子第 3 天开始萌发 , 10 d 时的孢子
萌发率达到 90%.孢子萌发后直接产生块状原丝体;块状原丝体上产生轴丝体 、绿丝体和次生假
根.同时 , 对短叶扭口藓原丝体发育的特征进行了分析和讨论 , 并参照 Nishida(1978)对藓类植物孢
子萌发类型的划分 ,确定扭短叶口藓孢子萌发类型应属于虎尾藓型(Hedw ig ia type).
关键词:原丝体;绿丝体;轴丝体;假根;配子枝原始细胞
中图分类号:Q944 文献标识码:A
　　苔藓植物是一门最简单最原始的高等植物 ,是
高等植物中唯一没有维管束的一类.在它的生活史
中 ,孢子萌发后要经过原丝体阶段才能发育成配子
体阶段 ,这是植物界中独一无二的现象.不同的苔
藓植物的孢子萌发和原丝体发育的特征有着明显
的差异.所以该实验研究对苔藓植物分类 、种系发
生和系统演化等具有重要意义[ 1-2] .
短叶扭口藓(Barbula tectorum C.Muell.)系
丛藓科(Pot tiaceae)扭口藓属(Barbula Hedw),分
布于我国吉林 、河北 、河南 、陕西 、甘肃 、四川 、贵
州等省.生于高山灌木 、岩面薄土 ,石缝中 ,林缘
及沟边土壁上.短叶扭口藓是我国特有种[ 3] ,丛
藓科是河北省南部山地藓类植被的重要组成部
分.丛藓科共有 87 属 ,我国有 34属[ 4] .有关该科
苔藓植物孢子萌发和原丝体的发育的研究有过
报道[ 5-6] .但短叶扭口藓的孢子萌发和原丝体的
研究未见报道.
1 材料与方法
1.1 实验材料
实验材料短叶扭口藓于 2006年 10月 26日采
自河北省邢台县白岸乡紫金山景区三条梁沟.海拔
680 m ,岩面薄土 ,凭证标本存邢台学院标本室.
1.2 实验方法
(1)培养基质　含有改良的 Knop 营养液的琼
脂培养基质.其中改良的 Knop营养液配方见表1 ,
琼脂为 SIGMA公司产品[ 7-12] .其浓度为 0.7%;加
热熔化后 ,调节 pH 值至 6.5 ～ 7.0 ,分别装入培养
瓶中.配制好的培养基 、蒸馏水一并放入高压灭菌
锅中灭菌(0.15 MPa ,15 min).将配制好的培养基
分装倒入 60 mm 的培养皿中 ,凝固后即可使用.
表 1　改良的 Knop 营养液配方(pH=6.5 ～ 7.0)
Tab.1　Modified recipe of konp so lution
试剂 浓度/mg · L-1
Ca(NO 3)2 · 4H2O 1000
KNO 3 250
KH2PO4 250
MgSO4 · 7H2O 250
ZnSO 4 · 7H 2O 3
FeSO 4 ·7H 2O 12.5
NaNO3 0.01
蒸馏水 1
　　(2)孢子悬液的制备:取下成熟孢蒴后 ,将整个
孢蒴浸入 75%的酒精溶液中 , 2 min 后取出 ,并在
无菌水中冲洗 5次 ,在超净台工作上用镊子和解剖
针将孢蒴中的孢子挤出并散入无菌蒸馏水中 ,制成
适当浓度的孢子悬液.
(3)接种:在超净工作台上 ,用微量移液器将稀
释后的孢子悬液接种在培养基质的表面 ,使孢子均
匀散布.
(4)培养皿加盖后放在 250-D型光照培养箱中
　第 3期 于淑玲:短叶扭口藓原丝体发育特征的实验研究 441　
进行培养 ,温度 25±2℃,相对湿度大于 80%,光照
强度 1000lux ,光照时间 12 h ·d-1 .
(5)自接种培养后 ,每天定时镜检孢子的萌发
情况 ,在装有摄像头的显微镜(AC 200 V IN)下对
典型个体的萌发过程进行拍照 ,并详细记录各阶段
发育特征.
2 实验结果
2.1 孢子形态及其萌发
短叶扭口藓孢子近球形 ,棕色 ,不透明 ,壁厚.
外壁密被细疣 ,孢子直径 22(15 ～ 30)μm ,孢子内
有油滴(图 1-1),为单细胞型孢子 ,属内生孢子萌
发(endo spore germination)类型..孢子萌发首先
吸水膨胀.孢子不仅大量吸收水分 ,其内部结构也
发生显著变化 ,主要表现为叶绿体的数目不断增
多 ,并开始向孢子中部集中.孢子吸水膨胀后直径
可达 50 ～ 60 μm.(图 1-2)孢子内叶绿体变大 、数目
增多 ,使整个孢子在显微镜下呈鲜黄绿色.孢子萌
发时间为 3 d.孢子的第一次分裂发生在壁内 ,壁的
表面有缢裂的痕迹(图 1-3),它的分裂形成了 4个
近乎相等的细胞(图 1-3),即形成了最初的块状原
丝体.6 d时 ,孢子的萌发在膨胀的外孢壁内进行 ,
形成由 8 ～ 20个球形细胞组成的块状原丝体 ,细胞
在外孢壁持续地横分裂和纵分裂 ,从而形成球状细
胞组成的块状原丝体.并可通过分裂不断增加细胞
数目 ,许多不同形状的块状原丝体.(图 1-7 ～ 11).
孢子的萌发率=萌发孢子数/观察的孢子总
数.在 10×10 倍的视野下 ,随机选取 6个视野 ,统
计其中孢子的萌发状况 ,然后取平均值计算萌发
率 ,结果表明:接种 8 d后 ,短叶扭口藓孢子萌发率
为 40%,10 d时的孢子的萌发率已经达到 90%.
2.2 原丝体发育
不同形状的块状原丝体的每个细胞都开始分
化产生轴丝体原始细胞.轴丝体原始细胞发育时先
形成一个芽状的结构 ,上方有一个透明的帽状结构
(图 1-9).块状原丝体上产生轴丝体(图 1-5 ～ 10)
和假根(图 1-10).当轴丝体长至约 80 μm 时 ,分裂
产生第一个分隔(图 1-6).块状原丝体上产生轴丝
体有的和块状原丝体在一个平面 ,有的就不在一个
平面(图 1-12).15 ～ 20 d 时 ,轴丝体上产生 2 ～ 8
个细胞组成的次生块状原丝体(图版 1-12).产生
次生块状原丝体的同时还分化出绿丝体 、(图 1-13
～ 15).绿丝体产生的位置⑴轴丝体上分化的次生
块状原丝体上产生(图版 1-13 、14);⑵轴丝体上的
细胞直接分化出绿丝体(图 1-15).30 d 时 ,有的绿
丝体再分化成轴丝体(图 1-17),轴丝体再形成次
生块状原丝体(图 1-19).在轴丝体上还分化出假
根(图 1-16),同时 , 部分轴丝体发生褐化(图 1-
18).
2.3 配子体发生
50 d时 ,次生块状原丝体的球状细胞出现一
种特殊的细胞其叶绿体含量丰富且体积增大 ,在形
态上区别于其它细胞 ,此细胞为配子体原始细胞.5
～ 6 h 后 ,细胞变大 ,叶绿体增多 ,并且开始分裂成
多细胞的桑葚状结构 ,随后继续进行横向 、纵向 、斜
向等多方向的不对称分裂(A symmert ric divi-
sion),即从两维空间向三维空间发育 ,形成分生细
胞团(Meristem)并开始伸向基质外侧.桑葚状的
分生细胞团顶部开始分化出 1 ～ 3片幼叶 ,形成肉
眼可见的叶状体 ,幼配子体基部分化出大量无色透
明假根(图 1-20),假根细长 ,细胞间壁为斜壁 ,其
内不含叶绿体.60 d时 ,配子体已有 3 ～ 5片幼叶形
成(图 1-21).
从配子体原始细胞长到肉眼可见的配子体 ,
所需时间较短 ,这可能是一方面由于分生细胞团
分泌的内源性植物激素能促进细胞分裂生长;另
一方面由于次生假根的形成能够吸收满足配子
体生长需要的营养物质所致 ,配子体形成以后原
丝体仍然存在 ,行使光合作用或营养物质的吸收
作用.
3 分析与讨论
3.1 短叶扭口藓的孢子萌发和原丝体发育特征
(1)孢子第一次分裂发生在壁内 ,属壁内萌发;
(2)孢子分裂首先形成块状原丝体 ,块状原丝体产
生轴丝体 ,轴丝体分化出绿丝体及假根 ,轴丝体上
形成次生块状原丝体;(3)配子体原始细胞仅产生
于次生块状原丝体上.
3.2 短叶扭口藓的孢子萌发型
根据短叶扭口藓的孢子萌发和原丝体发育特
征 ,并参照 Nishida 对孢子萌发类型的划分标准 ,
确定短叶扭口藓孢子萌发类型应属于虎尾藓型
(Hedw igia type).但在本实验中发现 ,短叶扭口藓
在原丝体发育过程中产生绿丝体 ,轴丝体分化次生
假根;配子体原始细胞仅产生于次生块状原丝体
上.这 2个特征在 Nishida 有关虎尾藓型描述中没
有发现 ,在其他学者的相关研究中也未见报道.这
两个特征究竟是本实验过程中的个别现象[ 13-16] ,
还是对虎尾藓型孢子萌发类型的有益补充 ,有待进
一步实验研究.
442　 华中师范大学学报(自然科学版) 　　第 42 卷
图 1　短叶扭口藓原丝体发育过程照片
Fig.1　The picture of Barbula tectorum C.g row th pro ce ss
　　 　1.孢子;2-3.孢子在壁内萌发;4.8个细胞组成的块状原丝体;5.块状原丝体产生管状结构;6轴丝体上
产生第一个分隔;7-11.块状原丝体上形成轴丝体;12.轴丝体上产生次生块状原丝体;13-15.轴丝体
上产生绿丝体;16.轴丝体上产生假根;17.绿丝体分化成轴丝体;18.轴丝体发生褐化;19.原丝体系统;
20.块状原丝体上配子体原始细胞;21.幼配子体.
3.3 孢子萌发型和生态环境的关系
苔藓植物的萌发孢子型与其生态环境有一定
的相关性.本实验中正常培养基条件下 ,萌发率很
高 ,可达到 90%以上 ,从孢子萌发到配子体的形成
60 d左右 ,生活周期长.孢子的萌发及原丝体阶段
耐汗性较强.短叶扭口藓具有较为发达的块状原丝
体系统 ,原丝体表面积明显减小 ,从而减少水分的
过度蒸发和流失.这与短叶扭口藓的生态环境有
关.此种主要生于岩石表面 ,生长环境干旱.所以 ,
块状原丝体系统是旱生藓类对干旱环境的一种特
殊适应形式.
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Study on the characteristics of protonema development
in Barbula tectorum C.Muell
YU Shuling
(Depar tment o f Bio lo ge and Chemistry , Xuntai Collg eg , Xuntai , Hebei 054001)
Abstract:Based on the cultiv ation of spore germination , pro tonema g row th and gameto-
pho re development of Barbula tectorum C.Muell are obse rved , described and pho to-
garphed.The result show s that spo re ge rminat ion starts on the third day and spo re ge r-
mination reaches 90% on the tenth day .The production of massive pro tonema immedi-
ately fo llow s and then caulonema , chloronema and secondary rhizoides.There is an anal-
y sis and discussion on the characteristics of pro tonema g row th.With the referfence of
the classification o f the variations of spore germination by Nishida(1978), spore germi-
nation type of Barbula tectorum C.Muell belong s to hedwigia type.
Key words:protonema;chlo ronema;caulonema;rhizoides;gametopho re primo rdium