全 文 ：热带亚热带植物学报 2006，l4(6)：517-521
Journal ofTropicol and SubtropicolBotany
肾蕨配子体发育的研究
罗顺元，王任翔
(广西师范大学生命科学学院，广西 桂林 541004)
摘要：利用光学显微镜观察。肾蕨(Nephrolepis auriculata)孢子的萌发及配子体发育过程。结果表明：成熟的孢子棕黄色，
不透明，极面观圆球形，赤道面观豆形，单裂缝，表面光滑。孢子萌发类型为书带蕨型，播种后 15 d左右萌发，形成 5一l2
个细胞长的丝状体。原叶体发育为三叉蕨型。30 d左右发育为片状体，45 d左右形成幼原叶体，幼原叶体不对称，成熟
原叶体心脏形对称。原叶体边缘及背腹面都具毛状体，毛状体由单细胞构成。60d左右精子器开始出现，精子器近圆球
形，由3个细胞构成。70 d左右颈卵器出现，成熟颈卵器颈部由4列细胞构成，3-5层细胞高。原叶体受精后 1个月内
可看到幼胚生成。
关键词：。肾蕨：孢子萌发：配子体
中图分类号：Q944．4 文献标识码：A 文章编号：1005—3395(2006)06—0517—05
Gametophyte Development in Nephrolepis auriculata(L．)Trimen
LU0 Shun—yuan， WANG Ren—X i ang
(Colege of Science，Gtumgxi Normal University，Gui]in 54]004，China)
Abstract：The spore germination and the gametophyte development in Nephrolepis auriculata were observed by
light microscope．The mature spores are yellow—brown，monolete
， opaque，bean．shaped in equatorial view and
elliptical in polar view with a smooth surface．The spore germ ination pattern is of the Vittaria—type
． It Occurs about
15 days after sowing and form s a filament of 5—12 cells in length
． The gametophyte development is of the
Aspidiumtype， coming into being the prothallus cells about 30 days after sowing followed by young asymmetrical
prothalli at the 45 day．The mature prothalli are symmetrically heart—shaped
． Unicellular hairs spread on the upper
and lower surfaces an d along the margin of the prothalli
． The antheridium is visible 60 days after sowing，
peletlike，consisting of three cels．W ithin the following ten days
，
archegonium is available．The neck of mature
archegonium is composed of 4 rows of cells and 3-5 layers of cells high
． Youn g embryos are present within one
month after fertilization．
Key words：Nephrolepis auriculata；Spore germination；Gametophyte
肾蕨(Nephrolepis auriculata(L．)Trimen)别名蜈
蚣草、蓖子草、石黄皮等【”，为肾蕨科(Nephrolepi—
daceae)肾蕨属(Nephrolepis)多年生常绿草本植物，
叶高 30—70 cm[2]。原产于热带亚热带地区，我国的福
建、广东、广西、云南等南方诸省区都有野生分布[2】，
常见于溪边林中或岩石缝内或附生于树木上【”。它
是世界各地普遍栽培的观赏蕨[2]，除盆栽或吊盆栽
收稿日期：2006．04．03 接受日期：2006．07．04
通讯作者 Coresponding author
培观赏以外，叶片广泛用于插花配叶，块茎富含淀
粉，可供药用和食用[21。
对于肾蕨科植物的繁殖过程，国内外都进行过
大量的研究。Higuchi研究了肾蕨根状茎尖的离体
培养，诱导出GGB(Geen globe body)，提出了新的工
厂化生产途径[3】。王彭伟[4】，曹轩峰【5】，张 叼等对肾蕨
科植物的组织培养及栽培管理进行过报道。冯莉啊
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等用电镜观察了肾蕨根状茎尖的诱导发育过程。但
对于肾蕨配子体的发育过程却未见报道。
本文对肾蕨配子体的发育过程进行研究，为完
善观赏蕨类植物的孢子繁殖技术和开发利用提供
科学依据，也为肾蕨的分子生物学、遗传学和系统
演化研究提供基础资料。
1材料和方法
1．1孢子的采集
肾蕨的成熟孢子于 2005年 12月采 自桂林七
星公园。将成熟孢子囊、孢子从肾蕨叶的背面刮下
来，搓动孢子囊，使孢子散落，用毫米筛除去杂质，
然后把孢子装于硫酸纸袋中，置于4~C冰箱中保存。
1．2培养方法
采用培养基培养或水培养。培养基有 MS、
1／2MS、1／4MS和 1／8MS，琼脂均为 0．7％，蔗糖3％，
pH6．0(1／2MS等培养基指大量元素为MS的1／2，其
余元素与 MS相同)。培养基经 121 oC高温、高压灭
菌 20 min左右。用滤纸包好成熟 的孢子，折成
2 cm ，75％酒精消毒 30 S，无菌水漂洗 1次 ，5％
NaC10消毒 15 min，无菌水漂洗 3次，然后在超净
工作台上接种于各培养基上。每种培养基 4个重
复，包括 2支试管和 2个三角瓶，各培养基上单位
面积的接种量基本一致，孢子较稀疏地布满培养基
表面 。
水培养是在培养皿中放数层滤纸，然后用蒸馏
水浸润滤纸，再把肾蕨孢子撒于湿润的滤纸上。孢
子较稀疏地分布于滤纸表面，约 200个 cm。。
各种培养方式均置于相同条件下培养。培养箱
温度 25℃，日光灯光源，每天光照 12 h，黑暗 12 h，
光照强度为2500 Lx。
1．3 观察统计
用 光学显微镜进 行活 体观察记 录 ，并 用
OLYMPUS DP70显微拍照机拍摄照片。研究方法
和所用术语参考张开梅等 [8-9]、徐艳等Il 0】、包文美
等⋯2】，方法上略有变化。
2结果和分析
2．1孢子及孢子萌发
肾蕨孢子呈棕黄色，左右对称，赤道侧面观豆
形，极面观圆球形 ，孢子较小，大小为 15 txmx20 txm
(10个孢子的平均值)，单裂缝，无周壁，外壁表面微
微有波纹状起伏，表面光滑(图版 I：1，2)。
孢子播种后 15 d左右开始萌发，萌发时裂缝处
开裂，长出绿色细胞，萌发类型为书带蕨型 (Vitaria—
type)I3 (图版 I：3—5)。可以明显观察到，在孢子萌
发及丝状体细胞中有圆形橙黄色透明的油粒，细胞
中央的一颗较大，周围的一些较小(图版 I：4，5)。随
着丝状体的发育，这些油粒渐渐消失。
2．2丝状体
原叶体原始细胞经过连续横分裂 ，形成 5—12
个细胞长的单列丝状体(图版 I：6)。有些丝状体在
3细胞长时，顶端细胞斜分裂成 2个或多个顶端细
胞，各自向前生长，成为 2分枝或多分枝丝状体f图
版 I：7，8)。另外还有一些在单列丝状体的基部或中
部横生出一个或多个顶端细胞，并由此发育为双分
枝或多分枝丝状体。分枝丝状体在培养基培养中很
常见，尤其是 MS和 1／2MS培养基中。这些分枝有
些各 自独立发育成片状体和原叶体，在孢子比较密
集的地方，会继续不断分枝，形成绿色球状体f图版
I：21)。丝状体细胞呈圆筒状，高度稍大于宽度，有
些细胞侧壁向外鼓出，形成椭球状。丝状体前端细
胞内的叶绿体数量较多，呈鲜绿色，基部细胞的叶
绿体也多，往往是丝状体中部细胞由于分裂较快，
叶绿体较稀疏，不过后来也会变得很稠密。丝状体
内的叶绿体多呈圆饼状。丝状体在发育过程中，常
会见到一些乳头状突起，内有叶绿体，这些突起将
会发育成假根。
水培的丝状体则普遍比较瘦弱，细胞高度与宽
度的比值比培养基培养的更加大一些，而且未见到
有分枝现象。水培养的配子体发育到片状体阶段后
逐渐死亡，不能形成正常的原叶体。
2．3片状体
播种 30 d左右，可见有部分丝状体发育成片状
体。丝状体的顶端细胞纵向分裂，然后再左右交替
斜向分裂，发育由一维变成了二维，形成片状体f图
版 I：9)。片状体较长、较大，长度为 0．5—1 mm，宽度
为0．2—0．4 rnrn左右，呈广阔的芭蕉扇状(图版 I：10，
12)。若丝状体为分枝状，则各分枝都能发育为片状
体，形成分枝片状体(图版 I：12)。片状体仅在边缘
及前缘长有毛状体 (图版 I：10)。片状体的基腹部及
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第 6期 罗顺元等：。肾蕨配子体发育的研究 5l9
丝状体上都长有大量的假根(图版 I：lo)。在幼片状
体中，可以看到由于细胞分裂很快，而叶绿体的分
裂较慢，造成片状体前中部细胞叶绿体很少或没
有，后部细胞叶绿体集中的现象。不过，随着发育叶
绿体布满整个片状体细胞。片状体内的叶绿体多为
椭球形。
2．4原 叶体
播种 45 d左右，可见幼原叶体形成。当片状体
的前端凹陷形成分生组织，分生组织的分裂活动替
代顶端细胞进行分裂活动时，片状体便进入了幼原
叶体阶段。。肾蕨的幼原叶体大多数不对称，在原叶
体的背腹面及周围都有毛状体生长。幼原叶体后
期，逐渐发育成对称形(图版 I：13，14)。
成熟的原叶体墨绿色，坚韧挺拔，原叶体发育
为三又蕨型(Aspidium—type)C” (图版 I：15)。细胞壁
厚，细胞内叶绿体较大，成椭球形。原叶体形状较
大，宽度大于长度，一 般在 2—4 mmx4—7 mnl之问，
基本上心脏形对称，也有其它形状如圆状倒宽卵
形、蝴蝶形和不规则形状等。生长点内的细胞呈楔
形排列紧密，与周围细胞明显不同(图版 l：19)。原
叶体背腹面及四周边缘都有毛状体分布，表面的毛
状体较稀疏。在原叶体的基部及近基部都长有大量
假根(图版 I：1 1，14)。
2．5毛状体
毛状体由 1个细胞构成，最早见于片状体顶
端，极少数见于丝状体侧缘。毛状体最初呈棒状，基
部宽于顶部，成熟后毛状体顶端有帽状附属结构。
成熟的毛状体呈长棒状，大小一般在长 50—100 Ixm，
宽 10 Ixm左右。在片状体阶段，毛状体只出现于边
缘，从幼原叶体开始，毛状体开始出现于背腹面，分布
较稀疏。毛状体内始终含有叶绿体(图版 l：10，20)。
2．6假根
最初的假根在孢子萌发时产生，棒状，大多数
含有少量叶绿体，假根的壁无颜色(图版 I：5)。随着
生长发育，假根不断长出(图版 I：10)。幼原叶体的
假根一般长于基部，也有少量叶绿体，假根的壁起
初也无色，当生长一段时问后，约 10 d左右，多呈黄
棕色(图版 I：13，14)。到原叶体成熟时，基部和近基
部的背腹而都有假根，多而且稠密，呈棕黄色，短的
棒状直立，长的发生弯曲。每个成熟的原叶体的假
根可达 100条左右，假根直径 15 Ixm左右，长短不
一
，最长的可达 1 500 m 左右(图版 I：4)。
2．7绿色球状体
在 MS、1／2MS培养基上，。肾蕨配子体无一发育
成正常的原叶体，孢子萌发后，逐渐形成绿色球状
体(图版 I：21)。在 1／4MS和 1／8MS培养基上，一部
分孢子发育成绿色球状体，另一部分发育成正常的
原叶体。将绿色小球解剖后置于显微镜下观察，可见
绿色小球是由多分枝丝状体缠绕而成(图版 I：22)。
2．8性器官
接种后 60 d左右，可见精子器形成。精子器混
生于假根丛中，每个原叶体上约有十到数十个精子
器(图版 I：17)。精子器近圆球形，由3个细胞 (基细
胞、环细胞、盖细胞)组成，直径 40 ixm左右，高约
45 Ixm(图版 I：16)。精子器成熟时，盖细胞破裂，精
子自精子器中溢出，精子近球形，借助原叶体表面
的水分游动至颈卵器完成受精作用。若不能 与卵细
胞结合，15 min左右即死亡，旋即解体消失。
颈卵器在接种后 70 d左右出现，生长于生长点
到假根基部，一般长于腹面，每个原叶体上一般有
颈卵器 6个左右。成熟的颈卵器圆柱形，基部直径
略大于顶部，由 4列细胞构成，3—5层细胞高，直径
50 Ixm左右，高约 60 Ixm(图版 I：18)。颈卵器在受
精后，腹部逐渐变为褐色。
2．9胚的发育
。肾蕨颈卵器受精后，1个月町见幼孢子体从原
叶体上长出。幼孢子体长出后，原叶体仍能继续发
育。幼孢子体生长一个月左右，已长出2—3片叶_了
时，原叶体才逐渐枯死。将观察到性器官的原叶体
从培养容器中取出，洗净后密植于经高温灭菌的河
沙培养皿中，喷水加盖保持湿润，其他条件 与前相
同。孢子体幼苗形成率可达 90％以上。
3讨论
肾蕨科是一类极具观赏价值的蕨类植物，虽然
对其不少种的繁殖和栽培有过广泛的研究报道[I-41，
但是有关该科配子体发育的研究至今未见报道。本
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520 热带亚热带植物学报 第 14卷
文通过对该科代表植物一肾蕨配子体发育过程的
研究，能从发育学上为肾蕨系统分类提供参考。
我们观察到肾蕨孢子左右对称，单裂缝，孢子
萌发为书带蕨型，原叶体发育为三叉蕨型，原叶体
表具毛状体，精子器较小，颈卵器也较小，这些都说
明了肾蕨在蕨类植物中处于进化较高的地位。
在 肾蕨孢子萌发时及丝状体阶段 ，细胞内
具有油粒 。包文美等[1-12]在研究无粉银粉背蕨
leuritopteris argentea (Gme1．) Fea vat．obscuya
(Christ) China)和 过 山蕨 (Camptosorus sibiricus
Rupr．)的配子体发育时也发现油粒；徐艳【l0】在研究
阔鳞瘤蕨(Phymatosorus hainanensis(Noot．)S．G．1
的配子体发育时也发现有油粒。无粉银粉背蕨、过
山蕨、阔鳞瘤蕨、肾蕨分别属于中国蕨科、铁角蕨
科、水龙骨科和肾蕨科，油粒的出现，是否预示着这
几个科在进化上有某种亲缘关系。另外油粒的作用
是什么，还有待进一步研究。
本研究详细观察并记录了肾蕨配子体的生活
史，成功获得了用孢子人工繁殖肾蕨的方法。在控
光和恒温的条件下，配子体受精率可达 90％以上，
并发育出孢子体。可尝试用此种方法批量繁殖肾蕨，
为赏叶植物肾蕨的种植开发提供了新的资料。
参考文献
【l】中国科学院植物研究所主编、Iconographia Cormophytornm Sini．
corumTomus l ．Beijing：SciencePress,1972．146．(inChinese)
【2】Wu z H(吴兆洪)，Wang C H(t铸豪)．Flora Reipublicae Popularis
Sinicae Tomus 6(1)【M】．Beijing：Science Press，1999、146-148．
(in Chinese)
【3】Higuchi H，Amaki W，Suzuki S．In vitro propagation ofNephrolepis
cordifoliaPrsel【J】_Sci Hort，1987，32：105一ll3．
【4】Wang P w(王彭伟)．Studies on propagation ofNephrolepis cordifolia
in vitro【J】．J Beijing For Univ(北京林业大学学报)，1998，(2)：
107—109、(in Chinese)
【5】曹轩峰，陈红武、肾蕨栽培管理技术 叨、北方园艺，2004,(4)-48_4
【6】 张弓，刘玉娟，韩利、切叶。肾蕨栽培技术简介 【J】、吉林蔬菜，
1999，(2)：34-35．
【7】 冯莉，田兴山，李庚午，等．。肾蕨离体培养过程中形态发生的扫
描电镜观察【J】、电子显微学报，1994，(5)：375．
【8】 Zhang K M(张开梅)，Shi L(石雷)，Lj D(李东)．Observation on the
gametophyte development of B~chnum orientale【J】、J Trop
Subgop Bot(热带亚热带 植物学报 )，2005，13(5)：419—422．
(in Chinese)
【9】Zhang K M(张开梅)，Shi L(石雷)．Gametophy development of
Pter／s fauriet【J】．Chin Bull Bot(植物学通报)，2005，22(Supp1．)：
50-60．(in Chinese)
【10】Xu Y(徐艳)，Shi L(石雷)、Lju B D(~IJ保东)，et a1．Observation on
the gametophyte development ofPhymatosorus hainanensis(Poly—
podiaceae)【J】．Bul Bot Res(植物研究)，2005，(1)：34-38．(in
Chinese)
【ll】 Bao W M(包文美)，Wang Q x(t全喜)，Ao z W(敖志文)．
Studies on the development of gametophytes of ferns from
North·Eastern ChinaⅧ．Aspleniaceae【J】．Bull Bot Res(植物研
究)，1995，l5(1)：61-64．(in Chinese)
【12】 Bao W M(包文美)，Wang Q X(王全喜)，Ao z W(敖志文)．
Studies on the development of gametophytes of ferns from
North·Eastern China VI．Sinopteridaceae【J】．Bul Bot Res(植物
研究)，1995，l5(3)：373—378．(in Chinese)
【13】Nayar B Kaur S．Gametophytes ofhomosporous ferns【J】．Bot
I v，197l，37(3)：295—396．
图版说明
图版 I
1．孢子赤道面观；2．孢子极面观；3．孢子萌发时裂开：4．孢子萌
发(箭头示油粒)；5．孢子萌发及假根(箭头示油粒)；6．单列丝状体；7．
二分枝丝状体；8．多分枝丝状体；9．丝状体向片状体发育：10．片状
体；l1．原叶体上的假根；12．二分枝片状体；13．星状幼原叶体：14．
对称幼原叶体；15．成熟的原叶体；16．混生于假根丛中的精子器(箭
头所示)；17．精子器(箭头所示)；18．颈卵器 (箭头所示)；19．原叶体
的生长点；20．毛状体及其附属结构；21．绿色小球；22．绿色小球内
部结构。
Explanation ofplate
Platel
1．Spore in equatorial view；2．Spore in polar view；3．Spore
opening up in germination process：4、Germinating spore with tryphine
(in the direction of arow)；5．Germinating spore with rhizoid and
tryphine(in the direction of arow)；6．Filament of single rOW of cels；
7．Two·branched filament；8、Multi·branched filament；9．Filam ent
developing into prothallial plate；10、Prothallial plate；1 1
． Rhizoid of
prothallium；12、Two—branched prothallial plate；1 3．Young star-shaped
prothallium；14．Youngsymmetricalprothallium ；15．Matureprothallium；
16、Antheridium in rhizoid cluster；17．Antheridium；18
．
Archegonium；
19．The growi ng point of prothalium；20、Hairs an d appendant；21
．
Green globe body；22．Inner structure ofgreen globe body．
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