全 文 ：园 艺 学 报 2010，37（10）：1679–1684
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期：2010–01–04；修回日期：2010–07–26
基金项目：国家‘863’项目（2007AA021405）；中国科学院项目（KZCX2-YW-414）；哈尔滨师范大学科技创新基金项目
﹡ 通信作者 Author for correspondence（E-mail：99bd@163.com）
笔筒树的孢子繁殖及其复壮研究
马洪娜 1，李 杨 2，檀龙颜 1，刘保东 1,*
（1 哈尔滨师范大学生命科学与技术学院，哈尔滨 150025；2 中国科学院植物研究所，北京 100093）
摘 要：研究了笔筒树（Sphaeropteris lepifera）的孢子繁殖及幼苗的复壮。结果表明：光照强度 60 ~
80 μmol · m-2 · s-1，温度 25 ℃，pH 6.7 为配子体发育较适宜的条件；从孢子体形成开始，幼苗经 7 个月的
复壮生长，叶面高达 50 cm，成活率 95%以上。
关键词：笔筒树；孢子；有性繁殖；复壮
中图分类号：S 682.35 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2010）10-1679-06

Spore Propagation and Rejuvenation of Sphaeropteris lepifera
MA Hong-na1，LI Yang2，TAN Long-yan1，and LIU Bao-dong1,*
（1College of Life Science and Technology，Harbin Normal University，Harbin 150025，China；2Institute of Botany，the
Chinese Academy of Sciences，Beijing 100093，China）
Abstract：Young sporophytes of Sphaeropteris lepifera were reproduced from spores，and which were
rejuvenated artificially. The results indicated that light intensity between 60–80 μmol · m-2 · s-1，
temperature at 25 ℃，pH 6.7 were better conditions for gametophyte development of S. lepifera. From the
first sporophyte formed，the sporophytes were rejuvenated for seven months，when the height between
pinna and ground could reach 50 cm，and the survival rate was above 95%.
Key words：Sphaeropteris lepifera；spore；sexual propagation；rejuvenation

笔筒树（Sphaeropteris lepifera）为桫椤科（Cyatheaceae）白桫椤属（Sphaeropteris）植物（张
宪春和张丽兵，2004）。它不仅在物种的形成、古生物学和古气候研究等方面具有重要价值，且在研
究中国大陆与台湾植物区系的关系方面也具有重要的意义（福建省林业厅，2003）。笔筒树树冠为大
伞状，树干上叶痕奇特优美，在蕨类植物中是稀有的种类，具有极高的园艺观赏价值（石雷，2002）。
由于笔筒树主要以孢子进行繁殖，而孢子具寿命短、繁殖周期长等缺陷，限制了自然增长；又因笔
筒树茎干可做为兰花的栽培基质，常遭到破坏性砍伐，自然资源严重枯竭，所以被列入我国第一批
二级重点保护植物（国家环境保护局环境保护司保护区与物种管理处，1991）。学者们在笔筒树形态
发育（Huang et al.，2000；陈霞，2008）、系统分类（夏群，1989）和种质保存（徐燕，2006）等方
面进行了较为深入的研究，但在其繁殖，尤其是培育种苗方面仅有陈珍传等（2008）有科普性的报
道。园艺实践中，我国仅厦门、广州、深圳及香港有少量引种栽培，且均为野外采挖的成体植株。
作者研究了笔筒树孢子繁殖及其幼苗复壮的技术，以期为其资源保护和园艺应用提供理论依据和技
术支持。

1680 园 艺 学 报 37 卷
1 材料与方法
1.1 材料
笔筒树（Sphaeropteris lepifera）孢子于 2007 年 12 月 3 日采自深圳仙湖植物园，参照刘保东和
檀龙颜（2009）的方法采集。
1.2 方法
依杜红红等（2009）的方法，观察光照、温度和 pH 对孢子萌发和早期配子体发育的影响。采
用 1/2MS 培养基，大量和微量元素为 MS 培养基的 1/2，铁盐和有机物的含量与 MS 培养基相同，
每个处理接种 5 个培养皿。
接种 5 d 后每天用体视显微镜观察孢子萌发和配子体发育情况，直至形成心形原叶体。待多数
配子体达到 3 个细胞时，用 OLYMPUS-BH2 显微镜观察，每个培养皿随机选择 3 个视野，每视野孢
子数不低于 100 个，计算孢子的萌发率。
数据用统计软件 SPSS 14.0 在 P = 0.05 水平上进行单因素方差分析（One-Way ANOVA），差异
显著性用 Tukey HSD 检测进行多重比较。
参照刘保东和檀龙颜（2009）常规繁殖方法进行配子体的大量培养。以采自黑龙江省亚布力北
山针阔混交林下的腐殖暗棕壤为基质。用网孔直径为 2 mm 的细筛筛取细壤，120 ℃灭菌 40 min。
以改良 Knop’s 无机溶液为培养液。在底部有孔的塑料盘（40 cm × 30 cm × 10 cm）中放入 8 mm 厚
的海绵，将灭菌后的基质放入盘内整平、压实（基质厚度为 3 cm 左右）。然后放在装有营养液的容
器内浸水直至基质表面湿润后取出。将孢子均匀地播在基质表面，用玻璃盖住盘口。光照强度 100 ~
180 μmol · m-2 · s-1，光照时间 12 h · d-1，温度 25 ℃。
在原叶体形成后定期喷水，每日早晚各 1 次，保持相对湿度在 70%以上，以保证配子体的受精
率。将培养器皿放在非阳光直射的位置，每天上午通风 1 次。因低温不利于配子体的正常生长，高
温则易滋生藻类植物，所以温度保持在（24 ± 2）℃。
待配子体产生的孢子体幼苗具 3 ~ 5 个叶片时，移栽至体积为 60 cm × 40 cm × 15 cm 的育苗盘
中，行距、株距均为 5 cm，基质同前。育苗盘上用玻璃板覆盖以保持良好的透光率，置于非直射光
下，光照强度为 50 μmol · m-2 · s-1，相对湿度保持在 70%以上，温度为（24 ± 2）℃，定期通风。
当苗的高度接近玻璃板时再移栽到直径为 20 cm 的花盆中。花盆底部基质为草炭土︰蛭石︰河沙︰
陶粒 = 4︰1︰1︰1，以利排水，上部铺上一层粗土，土层厚约 5 cm，最后铺上厚 7 ~ 8 cm 的细土。
随后将花盆底部浸入水中，待花盆上部土表湿润后将苗栽入中央，每盆一株。移栽过程中，覆盖根
部的土层宜薄，以防中心处的幼叶被土层覆盖。在花盆上用塑料布制成拱形的棚盖，做保湿处理，
白天 25 ~ 28 ℃，夜晚 18 ~ 22 ℃。每天早晚各 1 次开盖通风炼苗，第 1 周开盖每次 30 min，第 2
周每次 60 min，依此类推，第 4 周开始撤去塑料棚盖。待苗高约 50 cm 时，即可按上述基质移栽定
植。
2 结果与分析
2.1 孢子萌发和配子体发育适宜的光照强度
笔筒树孢子在全黑暗条件下不萌发。从表 1 中可以看出光照强度在 40 ~ 80 μmol · m-2 · s-1 之间
10 期 马洪娜等：笔筒树的孢子繁殖及其复壮研究 1681

时，孢子的萌发率随着光照强度的升高而升高；当光照强度进一步升高时，萌发率反而降低；但最
低萌发率出现在光照强度为 20 μmol · m-2 · s-1 时。
光照强度为 20 ~ 100 μmol · m-2 · s-1 时，对配子体的发育影响较小。光照强度在 100 μmol · m-2 · s-1
与 60、80 μmol · m-2 · s-1 相比，虽然在原叶体出现时间方面相差不大，但萌发率明显较低。因此，
60 ~ 80 μmol · m-2 · s-1 为最适于笔筒树配子体生长发育的光照强度范围。

表 1 光照强度对孢子萌发和配子体发育的影响
Table 1 Influence of light intensity on spore germination and gametophyte development
光照强度/
(μmol · m-2 · s-1)
Light intensity
萌发率/%
Germination
萌发时间/d
Germination
time
丝状体出现时间/d
Time of filament
appearance
片状体出现时间/d
Time of prothallial
plate appearance
原叶体出现时间/d
Time of prothallus
appearance
20 87.30 ± 0.28a 8.2 ± 0.15c 20.4 ± 0.23d 38.6 ± 0.09d 60.5 ± 0.29d
40 88.67 ± 0.07b 6.6 ± 0.18a 19.5 ± 0.18c 35.7 ± 0.15c 49.7 ± 0.09c
60 90.18 ± 0.33c 7.2 ± 0.15b 12.8 ± 0.15a 22.2 ± 0.15b 36.7 ± 0.09ab
80 91.87 ± 0.23d 7.6 ± 0.06bc 13.2 ± 0.17a 20.8 ± 0.15a 36.2 ± 0.09a
100 88.80 ± 0.18b 7.9 ± 0.09c 14.7 ± 0.17b 22.6 ± 0.28b 37.5 ± 0.32b
注：同一列数据后不同小写字母表示在 P = 0.05 水平的差异显著（平均值 ± 标准差，n = 5）。
Note：Different letters followed the data in the same column show significant different at P = 0.05 level（mean ± SE，n = 5）.
2.2 孢子萌发和配子体发育适宜的温度条件
从表 2 可以看到 15 ℃和 30 ℃时孢子的萌发率较低，20 ℃和 25 ℃时孢子萌发率较高。15 ℃
时孢子萌发时间最长，为 19 d，25 ℃时所需时间最短，约为 6 d。
15 ℃时配子体的发育常停滞在丝状体阶段，而在 20 ℃以上时配子体发育较正常。

表 2 温度对孢子萌发和配子体发育的影响
Table 2 Influence of temperature quality on spore germination and gametophyte development
温度/℃
Temperature
萌发率/%
Germination
萌发时间/d
Germination
time
丝状体出现时间/d
Time of filament
appearance
片状体出现时间/d
Time of prothallial
plate appearance
原叶体出现时间/d
Time of prothallus
appearance
15 87.64 ± 0.36a 18.6 ± 0.21c 30.9 ± 0.38c – –
20 90.63 ± 0.19b 13.6 ± 0.23b 22.3 ± 0.50b 40.7 ± 0.15b 62.8 ± 0.15b
25 91.29 ± 0.32b 6.2 ± 0.15a 13.1 ± 0.23a 23.0 ± 0.29a 36.4 ± 0.35a
30 88.47 ± 0.33a 6.7 ± 0.15a 12.9 ± 0.23a 24.1 ± 0.38a 36.4 ± 0.23a
注：– 表示无法形成片状体或原叶体；同一列数据后不同小写字母表示在 P = 0.05 水平的差异显著（平均值 ± 标准差，n = 5）。
Note：– Without generation of prothallial or prothallus；Different letters followed the data in the same column show significant different at P =
0.05 level（mean ± SE，n = 5）.
2.3 孢子萌发和配子体发育适宜的 pH 条件
pH 在 3.7 ~ 4.7 之间，孢子萌发率相似，没有显著性差异。pH 6.7 时孢子的萌发率最高，为
90.88%，而 pH 8.7 时孢子则不能萌发。配子体发育的最适 pH 也是在 6.5 ~ 7.0 之间。
2.4 配子体的批量培养
采用育苗盘培养配子体，尽管比常规研究用的培养皿培养略显粗放，但从园艺生产实际来看，
更具有实用价值，而且配子体的密度在 100 ~ 800 株 · dm-2 的范围内，都能正常生长，尤以＜300
株 · dm-2 生长最佳。＞500 株 · dm-2 时，长势较弱且容易污染。
本试验中发现有杂菌和藻类两种污染，前者的有效处理方法是每日早晚各喷施 50%甲基托布津
1682 园 艺 学 报 37 卷
可湿性粉剂 1 500 倍液 1 次，连续 3 ~ 5 d 即可；后者往往是颤藻（Osscillatoria spp.）等蓝藻类污染，
只要适量通风，降低湿度，污染就能很快自行消失。
2.5 播种密度对孢子体形成的影响
当配子体较稀疏，即每平方分米的配子体数≤100 株时，配子体之间距离较大（图 1，a），配子
体充分发育，即使其性器早已发育成熟，仍很难产生幼孢子体。
当配子体密度合适，即每平方分米的配子体数为 300 ~ 400 株时（图 1，b），尽管配子体的大小
远不及播种稀疏者，但很容易形成幼孢子体。
2.6 幼苗的复壮
孢子体形成后约 2 个月，其叶数可增至 3 ~ 5 片，叶面高约 5 cm，孢子体苗深绿色，长势良好
（图 1，c）。此时将幼孢苗移栽至大小为 60 cm × 40 cm × 15 cm 的育苗盘中，株行距均为 5 cm（图
1，d）。
继续培养约 2 个月，一级羽片数增至 10 ~ 12 片，叶面高约 15 cm，孢子体长势强劲（图 1，e）。
此时将孢苗上盆，3 个月后，叶面高度可达 40 ~ 50 cm（图 1，f），移栽成活率为 100%。
图 1 孢子繁殖过程
a. 配子体；b. 幼孢子体产生（箭头所示）；c. 孢子体；d. 孢子体移栽苗；e. 孢子体复壮苗；f. 孢子体成株。
Fig. 1 Spore propagation process
a. Gametophytes；b. Young sporophyte formed（the arrows show）；c. Sporophyte；d. Transplant sporophyte；
e. Rejuvenated sporophyte；f. Mature sporophyte.

10 期 马洪娜等：笔筒树的孢子繁殖及其复壮研究 1683

3 讨论
3.1 光照、温度和 pH 对孢子萌发的影响
全黑暗条件下笔筒树孢子不萌发，表明光照为其孢子萌发的必要条件，但从试验结果来看，不
同光照强度下配子体均能完成各发育阶段，且对形态特征并无明显的影响。因此，光照强度并不是
限制笔筒树孢子繁殖的主要原因。
在 15 ~ 30 ℃范围内，孢子萌发率和萌发时间均有一个先上升后下降的趋势。这样的现象也符
合生物体内酶的作用规律，即酶在一定温度范围内有一个最适温度，高于或低于此温度，酶的活性
都会降低。
韩见宇和王用平（1991）发现，桫椤的人工繁殖可直接将孢子播种于腐质土加酸性田土的基质
上产生孢子体植株。本研究中发现在 3.7≤pH≤7.7 的条件下，笔筒树孢子基本都能正常萌发，且对
萌发率的影响较小，可以看出孢子萌发需在偏酸性的土壤中。这与韩见宇和王用平（1991）的研究
结果较为一致。杜红红等（2009）对小黑桫椤的研究也得到了相似的结论。以上研究结果可以表明
桫椤科中的一些植物在一定程度上能够指示所在环境土壤的酸碱度。
3.2 孢子有性繁殖的障碍
David（1987）认为孢子接种过密不利于成苗，但从本文试验结果来看，孢子接种过于稀疏也不
利于成苗，因此需反复试验掌握最佳播种密度。在自然条件下尽管孢子产量较大，但孢子的散落完
全是随机的，绝大多数的孢子不能达到最佳的分布密度，极易造成密度过高或过低，进而影响受精
率。
作者认为，笔筒树的配子体发育对水分条件要求较高，且要求相应的温度和光照，自然条件下
很难满足笔筒树配子体对各生理条件的要求。另外，热带地区雨水较大，可将土表固着力较差的配
子体冲刷殆尽；对杂菌侵染和较高温度引起的藻类侵染均没有较强的抵抗力，这些因素均不利于配
子体发育。
3.3 人工繁殖的必要性和可行性
笔筒树由于其独特的形态特征而具有极高的观赏价值，但因其对环境适应的能力较差，加之人
为砍伐，以致处于濒危状态。陈珍传等（2008）认为保护珍稀濒危物种的核心工作在于弄清濒危机
理的基础上，通过繁育大量的健康个体，最终实现种群的恢复。作者对此持相同的观点，且认为加
快笔筒树的人工繁殖尤显重要、紧迫。
进行人工有性繁殖，可以对孢子的播种密度和配子体发育各时期生理条件进行调控，进而有效
地控制受精率和孢子体的成苗率。而对于幼孢苗的人工复壮则能更好的提高其成活率，从而达到大
量繁育健康个体的目的。

References
Chen Xia. 2008. Gametophyte and embryo development of Sphaeropteris lepifera [M. D. Dissertation]. Guangzhou：South China Agricultural
University. (in Chinese)
陈 霞. 2008. 笔筒树配子体及胚的发育 [硕士论文]. 广州：华南农业大学.
Chen Zhen-chuan，Li Yong，Liu Bao-dong. 2008. Studies on artificial sexual breeding and seedling care of Sphaeropteris lepifera. Joural of Fairlake
Botanical Garden，7 (4)：5–6. (in Chinese)
陈珍传，李 勇，刘保东. 2008. 笔筒树的人工有性繁殖及幼苗管护的研究. 仙湖，7 (4)：5–6.
1684 园 艺 学 报 37 卷
Du Hong-hong，Li Yang，Li Dong，Dai Shao-jun，Jiang Chuang-dao，Shi Lei. 2009. Effects of light，temperature and pH on spore germination and
early gametophytic development of Alsophila metteniana. Biodiversity Science，17 (2)：182–187. (in Chinese)
杜红红，李 扬，李 东，戴绍军，姜闯道，石 雷. 2009. 光照、温度和 pH 值对小黑桫椤孢子萌发及早期配子体发育的影响. 生物
多样性，17 (2)：182–187.
David L J. 1987. Encyclopaedia of ferns. Oregon：Timber Press：149.
Fujian provincial forestry department. 2003. Sphaeropteris lepifera. Forestry of China，11 (B)：29. (in Chinese)
福建省林业厅. 2003. 笔筒树. 中国林业，11 (B)：29.
国家环境保护局环境保护司保护区与物种管理处. 1991. 珍稀濒危植物保护与研究. 北京：中国环境科学出版社：147.
Han Jian-yu，Wang Yong-ping. 1991. Spore propagation of Alsophila spinulosa. Guizhou Science，9 (1)：61–64. (in Chinese)
韩见宇，王用平. 1991. 桫椤孢子繁殖. 贵州科学，9 (1)：61–64.
Huang Y M，Ying S S，Chiou W L. 2000. Morphology of gametophytes and young sporophytes of Sphaeropteris lepifera. American Fern Journal，
90 (4)：127–137.
Liu Bao-dong，Tan Long-yan. 2009. Studies on gametophyte development and spore propagation of Nephrolepis auriculata and N. falcata. Acta
Horticulturae Sinica，36 (4)：545–552. (in Chinese)
刘保东，檀龙颜. 2009. 肾蕨和镰叶肾蕨配子体发育及孢子繁殖研究. 园艺学报，36 (4)：545–552.
Shi Lei. 2002. Ornamental ferns of China. Beijing：China Forestry Publishing House：87. (in Chinese)
石 雷. 2002. 观赏蕨类. 北京：中国林业出版社：87.
Xia Qun.1989. The classification of the Chinese Cyatheaceace. Acta Phytotaxon Sin，27 (1)：1–16. (in Chinese)
夏 群. 1989. 中国桫椤科植物的分类. 植物分类学报，27 (1)：1–16.
Xu Yan. 2006. Cryopreservation of germplasm of ornamental ferns [Ph. D. Dissertation]. Beijing：Beijing Forestry University. (in Chinese)
徐 燕. 2006. 观赏蕨类植物种质超低温保存[博士论文]. 北京：北京林业大学.
Zhang Xian-chun，Zhang Li-bing. 2004. Flora of China. Beijing：Science Press：6 (3)：252. (in Chinese)
张宪春，张丽兵. 2004. 中国植物志. 北京：科学出版社：6 (3)：252.

欢迎订阅 2011 年《植物遗传资源学报》
《植物遗传资源学报》是中国农业科学院作物科学研究所和中国农学会主办的学术期刊，为全国中文核心期刊、
中国科技核心期刊、全国优秀农业期刊。该刊为中国科技论文统计源期刊、中国科学引文数据库来源期刊（核心期
刊）、中国核心期刊（遴选）数据库收录期刊、中国学术期刊综合评价数据库统计源期刊，又被《中国生物学文摘》
和中国生物学文献数据库、中文科技期刊数据库收录。报道内容为大田、园艺作物，观赏、药用植物，林用植物、
草类植物及其一切经济植物的有关植物遗传资源基础理论研究、应用研究方面的研究成果、创新性学术论文和高水
平综述或评论。双月刊，大 16 开本，128 页。定价 20 元，全年 120 元。各地邮局发行，邮发代号：82–643。国内
刊号 CN11-4996/S，国际统一刊号 ISSN1672-1810。本刊编辑部常年办理订阅手续，如需邮挂每期另加 3 元。
地 址：北京市中关村南大街 12 号 中国农业科学院《植物遗传资源学报》编辑部
邮 编：100081 电话：010-82105794 010-82105796（兼传真）
网 址：www.zwyczy.cn；E-mail：zwyczyxb2003@163.com；zwyczyxb2003@sina.com