全 文 ：基因组学与应用生物学，2009年，第 28卷，第 5期，第 961-964页
Genomics and Applied Biology, 2009, Vol.28, No.5, 961-964
研究报告
Research Report
药用植物乌蕨配子体发育的观察
郭治友 *
黔南民族师范学院生命科学系,都匀, 558000
*通讯作者, guozhiyou8888@126.com
摘 要 药用植物乌蕨(Stenoloma chusanum (L.) Ching)配子体发育周期短而迅速，是一种研究蕨类配子体
世代的生理生态和分子生物学等特征的理想试验材料。本文采用原生境腐殖土培养方法对乌蕨的孢子进
行人工培养，观察并记录其孢子萌发和配子体发育的过程。结果表明：乌蕨孢子呈黄色，单裂缝，二面体形；
孢子萌发为书带蕨型(Vittaria-type)。丝状体 4~6个细胞，有时具二叉分枝。片状体为长楔形，达 6~8个细胞
宽。成熟的原叶体为对称心形，裸露，发育为槲蕨型(Drynaria-type)，并且具备一定的营养繁殖能力。原叶体
上的假根为单细胞且不含叶绿体。精子器为盖裂开放，颈卵器短而直立。利用孢子培养的方法对乌蕨种苗
进行人工繁殖，将为保护性开发利用这一重要药用资源奠定基础。
关键词 药用蕨类,乌蕨,孢子萌发,孢子繁殖,配子体发育
Observation on the Gametophyte Development of Fairy Fern (Stenoloma
chusanum)
Guo Zhiyou *
Department of Life Science, Qiannan Normal College for Nationalities, Duyun, 558000
* Corresponding author, guozhiyou8888@126.com
DOI: 10.3969/gab.028.000961
Abstract Fairy fern (Stenoloma chusanum (L.) Ching), a kind of medical plant, called Wujue in Chinese, is regard-
ed as one of the ideal experimental materials for studying pteridophyte gametophytic generation in physiological e-
cology and molecular biology due to shortly and rapidly developmental cycle of gametophyte. In this research we
observed and recorded spore germination and developmental stages of fairy fern gametophyte via artificial cultivat-
ing the fairy fern spore in humus soil from original habitat. The results showed that the spores present yellow like
and monolete dihedron-shape and their spore germination is like Vittaria-type. Germ filament is genenally formed
by 4~6 cells or with dichotomous branching. The prothallial plate is formed to be as wedge shape with the thick of
6 to 8 cells. The mature prothallus is a kind of Drynaria-type in the shape of symmetry cordiform, and gym-
notremoid that has acquired potential of vegetative reproduction. The pseudorhizes on the prothallium are unicel-
lular and without chloroplasts. The antheridium has a dehiscent lid as well as the archegonium is short and upright.
The spores can successfully artificial propagation to young seedlings in the humus soil of wild pro-habitat, It might
provide a platform to conserve and sustainably utilize this important medicinal plant germplasms by artificial culti-
vating the spore to multiply the fairy fern seedlings.
Keywords Medicinal fern, Fairy fern (Stenoloma chusanum (L.) Ching), Spore germination, Spore propagation,
Gametophyte development
www.genoapplbiol.org/doi/10.3969/gab.028.000961
基金项目：本研究由贵州省科技厅自然科学基金项目((2008)2102)资助
乌蕨(Stenoloma chusanum (L.) Ching)隶属鳞始
蕨科(Lindsaeaceae)乌蕨属(Stenoloma)。根状茎粗短而
横走，叶近生，叶柄褐禾杆色，叶片呈三角状长圆形，
四回羽状复叶，羽片 15~20对，互生，密接，有短柄，
基因组学与应用生物学
Genomics and Applied Biology
斜展。叶坚草质，干后棕褐色，通体光滑。孢子囊群边
缘着生，每裂片上 1或 2枚，顶生 1~2条细脉上，囊
群盖灰棕色，革质，半杯形，宿存(秦仁昌, 1959)。乌蕨
的叶片具裂片，是一种具较好观赏性的蕨类，已经被
用作切花(任冰如等, 2008)。
乌蕨是一类重要的民间药用植物，素有“万能解
毒药”之称(秦仁昌, 1959;王培善和王筱英, 2001)。在
云南红水河流域，乌蕨的土名为“蜢蚱参”，据说有
“起死回生”之效。乌蕨含有黄酮类化合物、酚性酸以
及其他挥发性生物活性物质等，具有抑菌作用(张春
椿等 , 2008; 陶晨等 , 2006; 吴晓宁和张春椿 , 2008;
Ren et al., 2009)，对乐果、砷和铵的中毒也有良好解
毒效果(胡晓等, 1998），对影响损伤小鼠脂质过氧化
反应等有一定作用(周青等, 2006)。乌蕨为酸性土壤
指示植物，在我国分布虽广泛，但如果仅靠采集野生
资源来开发利用，会严重破坏其资源数量，同时也会
对环境造成较大的破坏作用。
Nayar和 Devi (1971)曾经对鳞始蕨科的配子体发
育(如孢子萌发,原叶体的形态特征等)进行了综合性
的描述报道，其中包括了乌蕨属植物，任冰如等(2008)
对乌蕨的孢子萌发进行了较全面地试验和观察。但就
配子体发育而言，尚无专门对乌蕨植物的详细报道。
另一方面，Nayar和 Dev (1971)采用的是墨线图表述，
所以有必要对其配子体发育过程进行详细地观察和
拍摄。本文利用原生境土壤对乌蕨孢子进行人工培
养，观察孢子萌发和配子体发育过程，以期为乌蕨的
孢子繁殖、配子体发育以及种苗繁殖积累资料的同
时，为保护性开发这一重要的药用资源，对其开展相
关的生理生态和分子生物学研究奠定基础。
1材料与方法
1.1 供试材料的采集
2008年 1月 1日，在贵州都匀市七星山采集乌
蕨孢子，用硫酸纸袋将带成熟孢子的叶片装好，带回
实验室后置于通风处，让其孢子自然脱落。一周后收
集去杂，装入小牛皮纸袋，4℃冰箱保存备用。
1.2 培养与观察
采用原生境腐殖土培养方法(郭治友, 2009)：将播
孢的花盆放置于实验室窗台上培养，温度为
23~27℃，自然光，光强约 3.6~17 μmol·m-2·s-1，土壤浸
液 pH 5.6。培养至丝状体阶段之前，临时制片观察
1次/d，丝状体之后观察 1次/3 d。利用 Olmypus CH20
型显微镜和Motic AE31摄像系统观察、拍照和记录。
描述颜色为肉眼观察色，选取任意 20个样品的平均
值统计孢子大小。
2 结果与分析
2.1 孢子及孢子萌发
孢子黄色，单裂缝，侧面观如豆形(图 1A)，极面
观椭圆形(图 1B)，缝长达孢子纵轴的 4/5，大小约为
38.5 μm×52.8 μm。孢子播种 2 d后萌发，假根先由裂缝
处长出(图 1C)，原叶体细胞后从裂缝伸出，与假根垂直
(图 1D)，孢子萌发类型为书带蕨型(Vittaria-type) (Nayar
andKaur, 1971)。
图 1孢子及孢子萌发
注: A:孢子侧面; B:单裂缝孢子; C:假根长出; D:原叶体细胞长出
Figure 1 Spore and sporal germination
Note: A: Equator view of spore; B: Spore of monolete aperture;
C: Pseudorhize erupt; D: Prothallium cell growths
2.2 丝状体和片状体
播孢 4 d后，第 1原叶体细胞不断横裂，形成单
列细胞的丝状(图 2A)，达 4~6个细胞长，丝状体有分
叉现象(图 2B)，通常仅其中的一支继续发育，偶有两
支均能发育的。播孢 9 d后，丝状体前端细胞开始纵
裂，分裂面和丝状体均与长轴垂直(图 2C)，形成纵列
6~8细胞宽的长楔形片状结构，无毛状体，假根随细
胞的数量增多而增加。
图 2丝状体和片状体
注: A:丝状体; B:分枝的丝状体; C:片状体
Figure 2 Filament and prothallial plate
Note: A: Filament; B: Filament with dichotomous branching; C:
Prothallial plate
www.genoapplbiol.org
DOI: 10.3969/gab.028.000961962
药用植物乌蕨配子体发育的观察
Observation on the Gametophyte Development of Fairy Fern (Stenoloma chusanum)
2.3 原叶体和假根
播孢 15 d后，片状体前端的边缘细胞开始斜向
分裂，产生倒三角形的楔形分生细胞(图 3A; 3B)，由
此细胞不断分裂，向前形成两个侧翼细胞，向后形成
中肋，厚 4~5层细胞，分生细胞保持旺盛的分裂能
力，内凹为其生长点。原叶体裸露，无毛状体。播孢
25 d后，可在原叶体上见到精子器，位于腹面的假根
丛生处及其边缘。播孢 29 d后，出现颈卵器，位于原
叶体腹面近生长点处的假根丛边缘。成熟原叶体为
对称心形(图 3C)，原叶体的发育类型为槲蕨型(Dry－
naria-type) (Nayar and Kaur, 1971)。生长点的两侧翼
分离(图 3C)或相交(图 3D)，在播种密度较高时，原叶
体上的生长点又重新发育为新的原叶体(图 3E)。原
叶体两侧翼平展，边缘具褶皱(图 3F)。生长点处细胞
排列紧密，具有较为持久的分裂能力(图 3G)。
乌蕨的假根最早出现于孢子萌发时，初生假根
不含叶绿体。成熟原叶体上的假根分布于腹面，数量
随原叶体的增大而增多，假根单细胞，无分叉，径粗
26.7 μm，假根尖具螺旋(图 3H)。
2.4 性器官和胚的发育
播孢 25 d后开始出现精子器，分布于原叶体腹
面假根丛中及其边缘(图 4A)，数量多。精子器为具柄
的短棒状，精囊由 3 个细胞构成，高 56.5 μm，顶径
37.2 μm，成熟时盖裂(图 4B)，裂孔径 29.2 μm，精子
原始细胞从裂孔溢出，几秒钟后旋转，膜破脱后，形成
具多条鞭毛的成熟游动精子，螺旋形带状，十分活跃。
颈卵器晚出现于精子器约 4 d，分布于原叶体腹面近
生长点的边缘以及假根丛，雌雄生殖器长于同一原叶
体上，播孢过密时发育出的原叶体上仅出现精子器。
图 3原叶体和假根
注: A, B:幼原叶体; C, D, E, F:成熟的原叶体; G:生长点; H:假根
Figure 3 Prothallium and pseudorhizes
Note: A,B: Immature prothallium; C,D,E,F: Maturate prothalli-
um; G: Growing point; H: Pseudorhize
图 5乌蕨的幼苗
Figure 5 Young seedlings of fairy fern
颈卵器短而直立，侧面观呈瓶状，颈部 4纵列，高为
84.7 μm，5~6层细胞，颈沟宽 34.5 μm，顶面观为铜钱
状(图 4C)，顶径 48.2 μm，孔径 28.3 μm。成熟时，颈卵
器纵列，但顶部细胞均不分离，未受精的颈卵器腹部
变深褐色(图 4D)。播孢 1.5个月，可观察到原叶体上
的颈卵器腹部膨胀(图 4E)。每个原叶体上仅一个颈卵
器受精发育。播孢 50 d后，胚从颈卵器伸出，逐渐发
育成具假根的单叶幼胚(图 4F;图 4G)。播孢 2个月即
能见到具两枚小叶的幼孢子体(图 4H)，播孢 3个月
后幼孢子体发育出现羽裂的幼孢子体。
2.5 孢子繁殖
采用原生境土培养乌蕨孢子，到幼孢子体出现
后，每天喷水管理，产生的幼孢子体数量会不断增
加。至播孢 6个月，培养盆内能长满幼苗(图 5)。此
时，可逐步把盆口的覆膜打开，打开大小以防止幼苗
缺水萎蔫为准，这样有利于幼苗逐渐适应外界干燥
环境；待盆口膜全部敞开，继续培养 1~2周后，幼苗
的移栽成活率可达 98%以上。
图 4性器官和幼胚
注: A,B:精子器; C,D:颈卵器; E:具胚的颈卵器; F,G,H:幼孢
体局部
Figure 4 Sexual organ and rataria
Note: A,B: Antheridium; C,D: Archegonium; E: Embryo in
archegonium; F,G,H: Part of young sporophyte
963
基因组学与应用生物学
Genomics and Applied Biology
3 讨论
乌蕨的孢子黄色，单裂缝，二面体型，萌发类型
为书带蕨型(Vittaria-type)。丝状体 4~6个细胞，有时
具二叉分枝，原叶体对称心形，发育类型为槲蕨型
(Drynaria-type)。成熟原叶体裸露，无毛状体，精子器
孔裂，颈卵器短而直立。丝状体有时具分叉，成熟原
叶体具一定的营养繁殖能力，假根不含叶绿体且尖
部具螺旋等特征，表现出较为进化的系统分类学特
征(吴兆洪和秦仁昌, 1991)。
Nayar和 Devi (1971)观察认为乌蕨原叶体的发
育类型为铁线蕨型(Adiantum-type)，其最大特点为倒
三角形的分生细胞出现较早，在片状体发育的初期
即出现。根据作者的观察，片状体初期时未见有倒三
角形的分生细胞，而是到片状体发育末期才出现倒
三角形的分生细胞。因此，认为原叶体的发育类型应
为槲蕨型(Drynaria-type) (图 3A; 3B)。
乌蕨的孢子培养和配子体发育迅速，乌蕨孢子
培养 2个月就能培养出较多的幼孢子体。因此，乌蕨
是对蕨类植物配子体世代在生理生态和分子生物学
等方面研究的理想选材之一，也是中学生物学乃至
大学植物学实验课程较为理想的实验选材之一。根
据作者对乌蕨的孢子培养和种苗繁殖，尚未发现有
病虫害；同时注意使幼孢子体逐步适应湿度较低的
盆外环境，幼苗的移栽成活率极高，可达 98%以上。
因此，利用孢子原生境土培养方法生产种苗简便、迅
速且省时省力，不失为一种保护性开发利用药用乌
蕨植物资源的一种手段。
参考文献
Ching R.C., ed., 1959, Flora of reipublicae popularis sinicae (vol-
ume 2), Science Press, Beijing, China, pp.275-278 (秦仁昌,
主编, 1959,中国植物志(第 2卷),科学出版社,北京,中国,
pp.275-278)
Guo Z.Y., 2009, Study on gametophytes development and spore
propagation of endangered plant Cibotium baraneiz (Linn.)
J. sm., Zhongzi (Seed), 28(5):67-70 (郭治友, 2009,濒危植
物金毛狗的配子体发育 观察及孢子繁殖研究,种子, 28
(5): 67-70)
Hu X., Yang J.G., Zhou Q., Zhou L., Zeng J., and Huang X.H.,
1998, A study of detoxifying efects of Onychium Japonicum
(Thunb.) Kunze against rogor, Gannan Yixueyuan Xuebao
(Journal of Gannan Medical College), 18(4): 277-278 (胡晓,
杨敬格,周青,周俐,曾靖,黄贤华, 1998,乌蕨对乐果的解
毒作用,赣南医学院学报, 18(4): 277-278)
Nayar B.K., and Kaur S., 1971, Gametophytes of homosporous
ferns, The Botanical Review, 37 (3): 295-396
Ren B.R., Xia B., Li W.L., Wu J.L., and Zhang H.Q., 2009, Two
novel phenolic compounds from Stenoloma chusanum and
their antifungal activity, Chemistry of Natural Compounds,
45(2): 182-186
Ren B.R., Xia B., LiW.L., Wu J.L., and Zhao Y.Y., 2008, Investiga-
tion on spore germination of Sphenomeris chinensis (Lind-
saeaceae), Yunnan Zhiwu Yanjiu (Acta Botanica Yunnanica),
30(6): 713-717 (任冰如,夏冰,李维林,吴菊兰,赵友谊, 2008,
乌蕨孢子萌发研究,云南植物研究, 30(6): 713-717)
Tao C., Yang X.S., Rong J.Q., Chen M., Deng X.K., and Chen J.X.,
2006, Analysis of chemical constituents of the volatile oils
from Stenoloma chusanum (L.) Ching and their antibacterial
activity, Yunan Daxue Xuebao (Journal of Yunnan University
(Natural Sciences Edition)), 28(3): 245-246, 250 (陶晨, 杨小
生, 戎聚全, 陈明, 邓先扩, 陈金秀, 2006, 乌蕨挥发油成
分分析及其抗菌活性,云南大学学报(自然科学版), 28(3):
245-246, 250)
Wang P.S., and Wang X.Y., eds., 2001, Pteridophyte flora of
guizhou, Guizhou Science and Technology Publishing House,
Guiyang, China, PP.647-649 (王培善,王筱英,主编, 2001,贵
州蕨类植物志,贵州科技出版社,中国,贵阳, pp. 647-649)
Wu Z.H., and ching R.C., eds, 1991, Fern families and genera of
china, Science Press, Beijing, China, pp.427-429 (吴兆洪,秦
仁昌, 1991,中国蕨类植物科属志,科学出版社,中国,北京,
pp.427-429)
Wu X.N., and Zhang C.C., 2008, Study on bacteriostatic test of
the different extracts from Stenolomoa chusanum (L.) Ching,
Zhonghua Zhongyiyao Xuekan (Chinese Archives of Tradi-
tional Chinese Medicine), 26(6): 1267-1268 (吴晓宁, 张春
椿, 2008,乌蕨不同提取物体外抑菌作用比较研究,中华
中医药学刊, 26 (6): 1267-1268)
Zhang C.C., Xiong Y.K., Gu F.F., Hei X.M., and Zhang L.,
2008, Study on extracting process of total flavones contents
from Stenolom chusanum (L.) Ching, Zhongguo Yaoye (China
Pharmaceuticals), 17(2): 42-43 (张春椿, 熊耀康, 顾芳芳,
黑秀明,张龙, 2008, 乌蕨总黄酮提取工艺研究, 中国药业,
17(2): 42-43)
Zhou Q., Xiong X.Q., Zhou L., Wang X.R., Zhao H.Y., and Cao
X.L., 2006, Influence of Stenoloma chusana (L.) Ching on
mice lipid-peroxidation of liver-damaged rats induced by
CCl4, Sichuan Zhongyi (Journal of Sichuan of Traditional
Medicine), 24(1): 19-20 (周青,熊小琴,周俐,汪秀荣,赵海
燕,曹性玲, 2006,乌蕨对四氯化碳诱导肝损伤小鼠脂质
过氧化反应的影响,四川中医, 24(1): 19-20)
www.genoapplbiol.org
DOI: 10.3969/gab.028.000961964