全 文 ：桫椤与荷叶铁线蕨的孢子繁殖技术研究
张祖荣 1 ,张绍彬1, 2　(1.重庆文理学院 ,重庆 402168;2.重庆高校园林花卉工程研究中心 ,重庆 402160)
摘要　[目的 ]探索桫椤与荷叶铁线蕨的孢子繁殖技术 ,以便对该物种进行更好地保护和开发利用。 [方法 ]野外采集桫椤与荷叶铁线
蕨孢子 ,经过消毒处理后 ,分别播种于未经消毒和经过消毒处理的 3种培养土上。在保证水分条件的情况下 ,分别在自然环境和无菌的
人工环境条件下进行分组繁殖试验。 [结果] 2种植物对培养土和培养条件的要求比较一致 , 培养土以原生境土为最好 ,培养条件以人
工无菌环境的白天光照和自然变温为最好。 [结论 ]在保证水分条件的情况下 ,桫椤与荷叶铁线蕨孢子的人工繁殖是可以获得成功的。
关键词　桫椤;荷叶铁线蕨;孢子繁殖;分组试验
中图分类号　S682.35;S723.1　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2010)19-10007-03
ExploringonSporeBreedingTechniquesofAlsophilaspinulosaandAdiantumreniformevar.sinense
ZHANGZu-rongetal　(ChongqingUniversityofArtsandSciences, Chongqing402168)
Abstract　[ Objective] TheresearchaimedtoexplorethesporebreedingtechniqueofAlsophilaspinulosaandAdiantumreniformevar.
sinense, soastohaveabeterprotectionandexploitationofthespecies.[ Method] ThesporesofAlsophilaspinulosaandAdiantumreniforme
var.sinensewerecolectedfromthefields.Afterhavingbeendisinfected, thesporeswereplantedinthreekindsofcultivatingsoilwhichhad
beendisinfectedornot.Undertheconditionthattherewasenoughwater, groupingpropagatingexperimentswereconductedunderthenatural
environmentorgermfreeman-controledcondition.[ Result] Thecultivatingsoilandconditionforthetwoplantswerejustthesame.Theorigi-
nalsurroundingsoilwasthebestcultivatingsoil.Thedaylightandnaturalchangingtemperatureunderman-controledgermfreeenvironment
wasthebestforthecultivation.[ Conclusion] Undertheconditionthattherewasenoughwater, theman-controledsporebreedingofAlsophila
spinulosaandAdiantumreniformevar.sinensecouldbeconductedsuccessfuly.
Keywords　Alsophilaspinulosa;Adiantumreniformevar.sinense;Sporebreeding;Groupingexperiments
基金项目　重庆市教委科研资助项目(kj071204);重庆文理学院《植物
学 》重点建设课程资助项目(重文理 07052)。
作者简介　张祖荣(1966-),男 ,重庆人 ,硕士 , 副教授 , 从事经济植物
的教学与研究工作。
收稿日期　 2010-03-23
　　桫椤(Alsophilaspinulosa),又名 “树蕨 ”,在距今约 1.8亿
万年前曾是地球上最繁盛的植物之一 ,与恐龙一起成为地球
上 “爬行动物 ”时代的两大标志 ,后来成为第 4纪冰川的孑遗
植物 ,因此被称为植物界的活化石 ,被列入国家 1级保护植
物名录 [ 1] 。荷叶铁线蕨(Adiantumreniformevar.sinense),又
名 “荷叶金钱草 ”,是铁线蕨科最原始类型的代表之一 ,为我
国特有植物 ,不仅分布区狭窄 ,且数量稀少 ,被列入国家 2级
保护植物名录 [ 2] 。这 2种植物不仅在研究植物进化以及古
代自然地理环境方面有着极重要的地位 ,而且具有特定的药
用价值和独特的观赏价值 [ 3-4] ,是我国宝贵的珍稀濒危植物
资源。虽然有关这 2种植物的研究报道不少 ,但主要集中在
资源现状 、濒危机制和保护对策方面 [ 5] 。为了进一步保护和
合理利用这 2种植物资源 ,如何利用人工手段来迅速增加其
个体数量成为当务之急。根据前人经验 [ 6]对蕨类植物孢子
进行人工繁殖 ,具有繁殖系数大 、繁殖成本低 、变异性小等特
点 ,是快速繁殖育苗的有效途径。因此 ,笔者对桫椤和荷叶
铁线蕨的孢子进行人工繁殖 ,并取得一定成果。
1　材料与方法
1.1　材料
1.1.1　孢子的采集 。供试桫椤和荷叶铁线蕨的孢子分别采
自重庆江津的四面山和重庆石柱的西沱镇。采集孢子时 ,将
背面有成熟孢子囊的叶片剪下 ,装入干净的白色纸袋 ,放置
于室内通风干燥处 ,以便使孢子自然脱落。然后 ,把脱落的
孢子倒在孔径为 0.2mm金属筛上过筛 ,以去除其他杂质 ,过
筛后的孢子用棕色广口瓶保存备用 。
1.1.2　孢子的消毒处理。孢子在播种前最好进行消毒处
理 ,以避免有害微生物的污染。处理方法为:用滤纸将每份
为 2 mg的孢子包成一小包 ,先将孢子小包在浓度 70%酒精
中浸泡 3min左右 ,以使孢子表面完全被酒精浸润;然后 ,将
滤纸包放入浓度 5%NaClO溶液中浸泡 5 ～ 10 min,捞出后用
无菌水冲洗 4 ～ 5次;最后把滤纸包里的孢子用无菌水冲洗
到已消毒的培养皿中备用。
1.1.3　播种器皿。为了便于管理和降低成本 ,播种器皿为
具有良好排水性能 、口径 12 cm的白色塑料花盆 ,播种前清
洗干净 ,并且用沸水浸煮 5min左右进行消毒处理。
1.1.4　培养土。根据前人经验 [ 6] ,选用腐叶土 、混合土(腐
叶土 、田园土和河沙以体积比为 1∶1∶1均匀混合)以及从桫椤
和荷叶铁线蕨原生境地采掘来的表层土(以下简称原生境
土)等 3种培养土 。把这 3种培养土晾干后用较细的土壤筛
过筛。为了进行比较 ,过筛后的每种培养土平均分为 2组 ,
一组不作消毒处理 ,另一组放入干燥箱中 ,在 120 ℃高温下
干燥 6h左右进行消毒处理。
1.2　方法
1.2.1　播种 。把干燥的播种基质装入花盆并平整表面后 ,
采用盆浸法 [ 7]对其充分湿润 ,然后用经过灭菌处理的胶头滴
管将三角瓶中的孢子悬浮液均匀地喷洒到培养土表面。
1.2.2　培养条件。从已有的研究成果 [ 6]来看 ,在进行蕨类
植物孢子繁殖时 ,对水分条件的要求是一致的 ,但在土壤 、温
度和光照方面 ,因种类不同而差异较大。因此 ,在保证水分
条件的基础上 ,先把培养条件分为自然培养环境和人工无菌
环境(以下分别简称自然环境和人工环境)2组 ,再把人工无
菌环境分为白天光照和昼夜光照 2组 ,又把这 2组分别分为
自然变温 、昼夜变温和昼夜恒温 3组 ,具体分组见图 1。同
时 ,该试验的自然环境是指从当地自然环境中选择出来的 、
与原生境的光照和温度条件差别不大的培养环境;昼夜变温
为白天 25 ℃、夜间 15 ℃,恒温为 25 ℃,温度误差为 ±1.5
℃;人工光源为日光灯 ,光照强度约 4 000 lx。
安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2010, 38(19):10007-10009, 10056 责任编辑　刘月娟　责任校对　李岩
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2010.19.116
注:A、B、C分别代表 3种培养土;数字代表盆数。
Note:A, B, Cstandsfor3kindsofculturesoilrespectively;datameanpots.
图 1　2种黑桫椤孢子繁殖试验的分组示意
Fig.1　ReproductiontestoftwokindsofAlsophilaspinulosa
1.2.3　播种后的管理。培养土播种后立即按试验分组在相
应的培养条件进行培养和观察 ,应及时除去萌发的苔藓和杂
草 ,尽量清除出现的霉菌 ,严格保持培养室的无菌环境。
1.2.4　幼苗移栽 。当孢子体幼苗长出 3 ～ 4片真叶时即可
移栽。为了保险起见 ,移栽基质全部采用原生境土。幼苗移
栽后要经常检查培养土的含水量和近地面的空气湿度 ,尽量
使其保持在 60% ～ 85%。移栽 50 d后 ,平均成活率可达
72.2%。
1.2.5　数据处理。对可以进行量化统计的数据 ,采用 SAS9.0
进行统计。
2　结果与分析
2.1　不同培养土的繁殖效果　从表 1可以看出 , 2种植物在
3种培养土上都有一定的繁殖效果 ,但它们之间又存在明显
差异。多重比较(LSD法 ,下同)结果表明 , 3种培养土上配
子体数量 、孢子体数量和配子体到孢子体的转化率间都存在
0.01水平显著差异 ,其中以原生境土最好 ,腐叶土次之 ,混合
土最差 。这说明这 2种植物的孢子繁殖对它们的原生境土
具有较强的依赖性 ,而且对土壤条件的要求比较严格。这也
可能是导致它们自然种群难以扩大的因素之一。同时 ,这 2
种植物从配子体到孢子体的转化率都较低 ,最高只有
52.3%,说明在孢子繁殖过程中 ,从配子体到孢子体的转化
是一个关键环节。另外 ,在 3种培养土上 ,桫椤的繁殖效果
都明显好于荷叶铁线蕨。这也与二者自然繁殖能力的差异
相吻合 [ 8-9] 。
表 1　不同培养土的繁殖效果
Table1　Reproductioneficacyofdifferentculturesoil
培养土
Culturesoil
桫椤 Alsophilaspinulosa
配子体数量 孢子体数量 转化率∥%
荷叶铁线蕨Adiantumreniforme
配子体数量 孢子体数量 转化率∥%
腐叶土 Decayedleafsoil 22.6 9.1 40.3 16.7 5.5 32.9
混合土 Mixedsoil 10.5 2.4 22.9 8.8 1.7 19.3
原生境土Originalhabitatsoil 35.4 18.5 52.3 22.1 10.3 46.6
　注:表中数据为每盆培养土的平均值;转化率是指从配子体到孢子体的转化率 ,转化率 =(孢子体数量 ÷配子体数量)×100%。下同。
　Note:Datainthetablearemeanofculturesoil.Conversionrateisfromgametophytetosporophyte.Conversionrate=(Amountofsporophyte÷Amountofga-
metophyte)×100%.Thesameasfolows.
2.2　自然环境的繁殖效果　从表 2可以看出 ,在自然环境
条件下 ,对同一培养土而言 ,经过消毒处理和未经消毒处理
繁殖效果也存在明显差异。t检验结果表明 ,二者配子体数
量 、孢子体数量和配子体到孢子体的转化率间都存在 0.01
水平显著差异 ,未消毒的培养土明显好于经过消毒处理的培
养土。这一结果和赵秀芳研究结果 [ 10]存在矛盾 ,但和何圣
米等研究结果 [ 11]相吻合。这主要是由于尽管土壤消毒杀灭
了所有菌类 ,但在温暖潮湿而又不是无菌环境的自然培养条
件下 ,各种霉菌的出现在所难免 ,而霉菌的出现势必会严重
影响孢子繁殖的整个过程。与之相反的是 ,在未消毒的培养
土内 ,由于长时间的相互适应 ,土壤中各种微生物已经处于
相对平衡的状态 ,避免霉菌的出现 ,因此反而比经过消毒处
理的培养土更有利于孢子的繁殖。
表 2　2种植物在自然环境条件下的繁殖效果
Table2　Reproductionefficacyoftwoplantsundernaturalenvironment
培养土处理
Culturesoiltreatment
桫椤 Alsophilaspinulosa
配子体数量 孢子体数量 转化率∥%
荷叶铁线蕨Adiantumreniforme
配子体数量 孢子体数量 转化率∥%
消毒 Disinfection 16.7 3.7 22.2 8.8 1.4 15.9
未消毒 Notdisinfection 28.6 11.1 38.8 14.2 4.2 29.6
2.3　人工环境的繁殖效果
2.3.1　不同温度条件下的繁殖效果。从表 3可以看出 , 2种
植物的孢子繁殖对温度条件的反应比较一致。这与它们自
然生境温度条件的相似性有关 [ 8-9] 。多重比较结果表明 ,不
同温度条件下配子体数量 、孢子体数量和配子体到孢子体的
转化率间都存在 0.01水平显著差异 ,其中又以自然温度的
繁殖效果最好 ,昼夜变温次之 ,昼夜恒温最差。这一结果说
明作为古老的野生蕨类植物 ,它们已经对有规律变化的自然
温度形成了一定的依赖性 ,反而对没有变化的恒温适应起来
比较困难。
2.3.2　不同光照条件下的繁殖效果。从表 4可以看出 , 2种
植物的孢子繁殖对光照条件的反应较一致 ,说明它们在进行
孢子繁殖时 ,对光照条件的要求也具有很大的相似性。t检
验结果表明 , 2种植物在白天光照和昼夜光照 2种光照条件
下的配子体数量差异不明显 ,但孢子体数量和转化率却存在
0.01水平显著差异。这说明它们在由孢子萌发形成配子体
的过程中 ,并不要求光照条件的昼夜变化 ,但光照条件的昼
夜变化对孢子体的形成却是非常重要的环境条件之一。这
10008 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010年
也体现出桫椤和荷叶铁线蕨在孢子繁殖过程中对原生境昼 夜光照变化的适应性和依赖性。
表 3　不同温度条件下的繁殖效果
Table3　Reproductioneficacyunderdifferenttemperature
温度条件
Temperaturecondition
桫椤 Alsophilaspinulosa
配子体数量 孢子体数量 转化率∥%
荷叶铁线蕨Adiantumreniforme
配子体数量 孢子体数量 转化率∥%
自然变温Naturalchangingtemperature 32.7 20.4 62.4 25.6 11.2 43.8
昼夜变温Dayandnightchangingtemperature 22.8 10.1 44.3 16.5 5.8 35.2
昼夜恒温Dayandnightconstanttemperature 9.9 2.4 24.2 9.8 1.3 13.3
表 4　不同光照条件下的繁殖效果
Table4　Reproductiveeficacyunderdifferentlightconditions
光照条件
Lightcondition
桫椤 Alsophilaspinulosa
配子体数量 孢子体数量 转化率∥%
荷叶铁线蕨Adiantumreniforme
配子体数量 孢子体数量 转化率∥%
白天光照Daylight 23.6 14.9 63.1 18.4 7.9 42.9
昼夜光照Dayandnightlight 21.1 6.1 28.9 16.2 4.3 26.5
注:a.桫椤配子体(放大约 4倍);b.刚移栽的桫椤孢子体幼苗(放大约 3倍);c.移栽成活的桫椤孢子体小苗(放大约 2倍);d.荷叶铁线蕨配子
体(放大约 4倍);e.刚移栽的荷叶铁线蕨孢子体幼苗(放大约 3倍);f.移栽成活的荷叶铁线蕨孢子体小苗(未放大)。
Note:a.GametophyteofAlsophilaspinulosa(amplifiedabout4times);b.TransplantedsporophyteseedlingofAlsophilaspinulosa(amplifiedabout3
times);c.SurvivedsporophyteseedlingofAlsophilaspinulosa(amplifiedabout2times);d.GametophyteofAdiantumreniforme(amplifiedabout4
times);e.TransplantedsporophyteseedlingofAdiantumreniforme(amplifiedabout3times);f.SurvivedsporophyteseedlingofAdiantumreniforme
(notamplified).
图 2　2种植物配子体、孢子体幼苗、孢子体小苗
Fig.2　Gametophyte, sporophyteseedling, plantletoftwokindsofplants
3　结论与讨论
3.1　2种植物之间既有较多的相似性 ,又有明显的差异
性　研究表明 ,在孢子繁殖时 , 2种植物不仅对培养土和培养
环境的反应比较一致 ,而且配子体的大小 、颜色和形状也非
常相似 ,但孢子体的差别十分明显(图 2)。这是由于 2种植
物在分类地位上是同属水龙骨目的植物 ,且系统发育历史都
很悠久 ,所以二者的相似性较多;另一方面 ,因这 2种植物属
(下转第 10056页)
10009　38卷 19期　　　　　　　　　　　　　　　　张祖荣等　桫椤与荷叶铁线蕨的孢子繁殖技术研究
2.4　不同无性系银杏种子的聚类分析结果　从各指标分析
可以看出 ,任何一个种核形态指标的变化对于区分银杏种核
都有影响 ,将种核的各形态指标综合在一起来区分不同单株
银杏种核间的差别更为可靠 [ 2] 。以单粒质量 、单粒体积 、核
长 、核宽 、核厚和种壳厚为指标进行聚类分析 ,结果见图 1。
根据聚类图 ,可将供试的 33个无性系银杏划分为 4类 , 32号
为第 1类;1、2、6、7、8、10、14、16、18、19、20、21、25、26号为第 2
类;3、4、13、17、22、27、28、29、30、31、33号为第 3类;5、9、11、
12、15、23、24号为第 4类。其中第 1类表现特征为种核的质
量 、核长 、核宽 、核厚较大 ,其次为第 2类 、第 3类 ,而第 4类的
表现特征为各项指标均较小。
图 1　供试的 33个银杏无性系聚类结果
Fig.1　Theclusterdendrogramofthirty-threeclonesofGinkgo
biloba
3　讨论
银杏种核品质指标是一个综合性状 。其单核质量遗传
力较高(0.98)[ 4 , 6] 。张云跃等对 200多个单株种核的种核长
度 、宽度 、单核质量 、种壳厚度和出仁率进行测定 ,结果发现 ,
核长极显著地正向影响着核形和核质量 ,核宽正向影响着单
核质量 [ 7] 。汪贵斌对 32个古银杏种核特征进行研究发现 ,
单株种核的单粒质量 、单粒体积 、核长 、核宽 、核厚 、种壳厚度
均达极显著差异水平 ,与种核质量相关的指标变异系数稍
大 ,而与种核形态相关的指标较稳定 ,种核形态各指标间均
存在极显著的相关性 [ 2] 。桂仁意对 44个银杏品种(系)种子
性状进行了研究 ,结果表明 ,品种间表现的各性状变异量由
大到小依次为单核质量 、种形系数 、核系数 、核长 、核宽 、核
厚 [ 8] 。该研究对 33个银杏无性系种核特征进行研究 ,结果
表明 ,各无性系种核的核长 、核宽 、核厚 、长宽比和单核重均
达极显著差异水平 ,银杏种核形态特征核长 、核宽 、核厚 、长
宽比和单核重各参数之间存在极显著的相关性。
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京:南京林业大学, 2004.
(上接第 10009页)
于不同的科 ,所以在某些方面又有明显的区别。
3.2　2种植物孢子自然繁殖的主要限制因素是土壤和水分
条件　研究表明 , 2种植物孢子繁殖在土壤 、温度和光照 3个
方面都对原生境的自然条件产生了较强的依赖性。因此 ,这
2种植物孢子在自然状态下繁殖非常困难的主要原因有 2
个:一是孢子太轻 、太小 ,被风吹散后不易落到条件适宜的土
壤上;二是随着全球的气候变暖和森林植被的破坏 ,孢子繁
殖所要求的水分条件很难得到满足 。这为探索它们的濒危
机制提供了一条重要的信息。
3.3　最好在无菌条件下进行蕨类植物的孢子繁殖　研究表
明 ,尽管在自然培养环境中未消毒培养土的繁殖效果好于消
毒培养土 ,但与无菌条件下的人工光温优化培养环境相比 ,
繁殖效果明显较差。这是由于采用消毒培养土在无菌条件
下进行孢子繁殖 ,不仅可以避免霉菌的危害 ,而且可以消除
其他植物孢子或种子萌发的不利影响。这既方便管理 ,又能
在一定程度上提高孢子的繁殖率 ,所以是一个更为理想的繁
殖途径。
3.4　受精作用很关键　研究表明 , 2种植物从配子体到孢子
体的转化率都很低下 ,最高仅 63.1%。这说明从配子体的受
精到孢子体的形成是整个孢子繁殖的关键 ,给研究其配子体
的受精机制提出新的要求。
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