全 文 ：园 艺 学 报 2005, 32 (4) : 658～662
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2004 - 09 - 27; 修回日期 : 2004 - 11 - 15
基金项目 : 科技部国家科技基础条件平台工作项目 (2004DKA30430) ; 中国科学院农办项目 (NK十五 2C213)3 通讯作者 Author for correspondence
致谢 : 感谢杭州铁路林场蒋寿松先生提供孢子材料。
白玉凤尾蕨孢子繁殖技术的研究
徐 艳 1, 2 石 雷 13 刘 燕 2 李 东 1
(1 中国科学院植物研究所 , 北京 100093; 2 北京林业大学园林学院 , 北京 100083)
摘 要 : 研究了白玉凤尾蕨 ( Pteris cretica ‘A lbo2lineata’) 孢子的无菌培养和常规繁殖方法。结果表
明 : 孢子萌发为书带蕨型 , 配子体发育为水蕨型。1 /2 MS培养基中萌发率最高 , 可达 8213% ; 低于 2%的
蔗糖浓度较适于孢子的萌发 ; MS培养基中配子体成苗率最高 , 可达 5314% ; 试管苗移栽成活率可达 80%
以上。草炭土 +河沙 (体积比 1∶1) 是播种孢子的理想基质 , 配子体成苗率达 8912% ; 当幼孢子体苗的第
1片子叶长至 1～2 cm长时分苗 , 移栽到草炭土 +蛭石 +素砂 +有机肥 (体积比 4∶2∶2∶1) 的栽培基质上 ,
移栽成活率最高 , 可达 9811%。幼孢子体苗长至 10 cm左右时已经具有一定的观赏价值。
关键词 : 凤尾蕨 ; 孢子 ; 无菌培养 ; 常规繁殖
中图分类号 : S 682135 文献标识码 : A 文章编号 : 05132353X (2005) 0420658205
Stud ies on Spore Propaga tion of P teris c re tica ‘A lbo2linea ta’
Xu Yan1, 2 , Shi Lei13 , L iu Yan2 , and L i Dong1
(1 Institu te of B otany, the Chinese A cadem y of Science, B eijng 100093, Ch ina; 2 College of L andscape A rchitecture, B eijing For2
estry U niversity, B eijing 100083, Ch ina)
Abstract: The spore sterile culture and routine p ropagation of Pteris cretica‘A lbo2lineata’were studied
respectively. The results showed that the spore germ ination was of the V ittaria2type while the gametophyte de2
velopment was of the Ceratop teris2type. The maximum germ ination rate was obtained in 1 /2MS medium,
which reached 8213% ; the medium with sucrose concentration being less than 2% was app rop riate for spore
germ ination; the highest rate of gametophyte to sporophyte was achieved in MS medium, which reached
5314% ; the transp lant survival rate of sporophyte in vitro reached above 80%. The m ixed soil ( the turf and
the sand blend in the volume ratio of 1 to 1) was the op timal growing medium for spore routine p ropagation, in
which the rate of gametophyte to the sporophyte was up to 8912%. W hen the first cotyledon of the sporophyte
seedling grew to 1 - 2 cm , the sporophyte seedlings should be rep lanted in the growing medium which was
composed of turf, verm iculite, sand and organic fertilizers. The highest survival rate reached 9811%. The
young gametophyte seedlings of 10 cm height had already possessed ornamental values.
Key words: P teris cretica; Spore; Routine p ropagation; Sterile culture
白玉凤尾蕨 ( P teris cretica ‘A lbo2lineata’) 是凤尾蕨科 ( Pteridaceae) 凤尾蕨属大叶凤尾蕨
( P teris cretica L. ) 的一个栽培品种 , 其小叶片中脉处有一纵走的条形白斑〔1, 2〕, 叶色幽雅 , 株形美
观 , 既适于室内盆栽 , 又可以作切叶 , 是一种极具观赏价值的小型陆生蕨〔1〕。目前国外观赏蕨类的
主要商品化种类的繁殖已经采用孢子常规繁殖技术 , 技术也较成熟 , 而在国内商业上的观赏蕨类主要
还是依靠野外采挖或从国外进口幼孢子体苗进行分株繁殖。野外采挖将对野生蕨类资源和环境造成严
重破坏 , 分株繁殖的繁殖系数很低 , 生产成本增加 , 且观赏性状差。而孢子繁殖的繁殖系数大 , 所需
材料少 , 是快速繁育种苗的有效途径〔3〕。孢子繁殖主要有常规繁殖和无菌培养两种方式。目前国内
4期 徐 艳等 : 白玉凤尾蕨孢子繁殖技术的研究
外学者主要研究了大叶凤尾蕨的孢子萌发、配子体发育及幼孢子体形成的发育过程〔4〕和精子器与颈
卵器的显微结构〔5〕, 尚未见其变种白玉凤尾蕨繁殖方面的报道。作者对白玉凤尾蕨的孢子繁殖技术
进行了研究。
1 材料与方法
111 孢子的采集
白玉凤尾蕨的孢子采自浙江杭州铁路林场。将具有成熟孢子的叶片自植物体上剪下 , 放入洁净、
密封的纸袋中 , 置于通风干燥处 , 5～7 d后孢子自然散落 , 收集于硫酸纸袋中 , 立即接种或置 4℃冰
箱保存。
112 孢子的消毒
取成熟孢子 5 mg置于 115 mL离心管内 , 加入 5% NaOCl水溶液 1 mL, 4 000 r/m in离心 , 灭菌 4
m in, 无菌水冲洗 4～5遍 , 最后再加入 015 mL无菌水得无菌孢子悬浊液。血球计数板计数 , 计算该
孢子悬浊液的密度约为 6115 ×105 个 /mL。
113 孢子的繁殖
11311 无菌培养 试验 1分别以 MS、1 /2MS、1 /5MS、1 /10MS (上述培养基均使用 MS培养基全量
的铁盐和有机成分 )、改良 Knoppis固体培养基〔6〕、重蒸馏水为基本培养基 , 琼脂浓度 110% , pH 518。
灭菌后立即分装至直径为 315 cm的培养皿中 , 待冷却后 , 用滴管将无菌孢子悬浊液均匀接种在培养
基上 (每个培养皿中接 011 mL) , 接种孢子密度约为 4 300个 / cm2。培养皿用封口膜封口 , 置黑暗条
件下培养 24 h后移至光下培养 , 光照强度 2 000～2 300 lx (光源为荧光灯 ) , 光照时间 12 h /d, 培养
室温度 25 ℃。接种 20 d后 , 显微镜下统计孢子萌发率。待原叶体长至 011～012 cm时 , 转接至锥形
瓶 (容积为 100 mL) 中培养 , 培养基及培养条件不变。每个平行处理接种 5个培养皿。
试验 2以 1 /2MS为基本培养基 , 附加不同浓度的蔗糖 (0、1%、2%、3%、4%、5% ) , 其它培
养条件同试验 1。
11312 常规繁殖 分别以蛭石、河沙、草炭土 (过细筛 )、混合土 (过细筛草炭土和河沙以体积比
为 1∶1均匀混合 ) 为培养基质 , 以 1 /2MS无机溶液为营养液。将各处理的基质放入底部有孔的塑料
盘 (25 cm ×20 cm ×5 cm) 内整平、压实 (基质厚度 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。将孢子配成悬浊液 , 均匀地喷洒在基质表面 (接种密度同试验 1) , 用
保鲜膜封盘口保湿。待原叶体长至 011 cm左右时 , 将保鲜膜换为玻璃板。培养条件同试验 1。
114 孢子萌发及配子体形态发育的观察
从接种后第 2天开始 , 用光学显微镜定期观察并拍摄孢子萌发及配子体的形态发育过程 , 直至形
成幼孢子体。记录不同处理中孢子萌发的时间、萌发率、原叶体形成的时间、第 1株幼孢子体苗出现
的时间及配子体发育成孢子体的百分率。
2 结果与分析
211 白玉凤尾蕨孢子萌发及配子体的形态发育
白玉凤尾蕨成熟孢子为四面体形 , 三裂缝 , 外壁具颗粒状纹饰 (图版 , a)。孢子萌发后 , 逐渐
发育形成丝状体、片状体和原叶体。孢子萌发为书带蕨型 (V ittaria2type)〔7〕, 丝状体具 3～8个细胞 ,
原叶体发育为水蕨型 (Ceratop teris2type)〔7〕, 幼原叶体为不对称的心脏形 (图版 , b)。
212 孢子无菌培养结果
21211 培养基中无机盐浓度对孢子萌发和配子体发育及成苗的影响 接种在 MS、1 /2MS、1 /5MS、
1 /10MS (含 MS全量铁盐和有机成分 )、改良 Knoppis固体培养基、重蒸馏水等不同含盐量培养基上的
孢子萌发率不同。从表 1可以看出 , 培养基中无机盐浓度适中时孢子萌发较好 , 过高和过低的无机盐
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浓度不仅延长了孢子萌发的时间 , 而且降低了孢子的萌发率。1 /2MS和 Knoppis培养基中孢子萌发较
快 , 分别于接种 6 d和 7 d后开始萌发 , 萌发率分别达 8213%和 8016%。然而 , 重蒸馏水中的孢子接
种 12 d后才开始萌发 , 萌发率为 6111%。
从表 1可以看出 , 培养基中无机盐浓度适中时配子体发育速度快 , 而无机盐浓度较高时有利于配
子体受精形成孢子体。MS培养基中配子体发育成孢子体的百分率最高 , 可达 5314% , 而含盐量最低
的重蒸馏水中 , 配子体在培养过程中逐渐死亡 , 不能受精形成孢子体。
表 1 白玉凤尾蕨孢子在不同培养基中的萌发与发育状况
Table 1 The germ ina tion and developm en t of spores in var ious culture m ed ia
培养基
Culture
medium
萌发时间
Days of spore
germ ination ( d)
萌发率
Germ ination
rate ( % )
配子体大量出现的时间
Days of most gametophytes
appearance ( d)
第 1株幼孢子体苗出现的
时间 Days of the first
sporophyte appearance ( d)
配子体发育成孢子体的
百分率 The rate of sporophyte
to gametophyte ( % )
MS 10 7712 23 58 5314
1 /2MS 6 8213 21 56 3911
1 /5MS 7 6417 27 62 2613
1 /10MS 10 6215 28 75 2514
Knoppis 7 8016 15 51 4919
重蒸馏水
Double distilled water
12
6111
28
死亡 D ie
—
21212 培养基中蔗糖浓度对孢子萌发的影响 孢
子接种在蔗糖浓度分别为 0、 1%、 2%、 3%、
4%、5%的 1 /2MS培养基上 , 萌发率不同 (表
2)。蔗糖浓度在 0、1%、2%时孢子萌发率都在
80%以上 , 而在 3%、4%、5%时 , 萌发率仅为
50% ～60% , 表明低于 2%的蔗糖浓度较适于白
玉凤尾蕨孢子的萌发 , 而高于 3%的蔗糖浓度抑
制萌发。
表 2 蔗糖浓度对白玉凤尾蕨孢子萌发的影响
Table 2 The effect of sucrose concen tra tion on spore germ ina tion
蔗糖浓度
Sucrose concentration
( % )
萌发时间
Days of spore germ ination
( d)
萌发率
Germ ination
rate ( % )
0 6 8213
1 6 8310
2 9 8216
3 10 6015
4 10 5417
5 12 5011
21213 试管苗的移栽 孢子体长出 2片叶子 (叶长约为 1～2 cm ) 时 (图版 , c) , 将三角瓶放在自
然光照下炼苗 7 d, 再打开瓶盖炼苗 7 d。用镊子轻轻夹出试管苗 , 洗净根部的培养基 , 移栽至素砂中
(经 1%多菌灵灭菌 4 h) , 保持空气湿度大于 60% , 1个月后便可定植到穴盘中 (以草炭土 ∶蛭石 ∶素
砂 ∶有机肥体积比为 4∶2∶2∶1为基质 ) , 移栽成活率可达 80%以上。
213 孢子的常规繁殖结果
21311 不同栽培基质对孢子萌发及配子体发育的影响 采用蛭石、河沙、草炭土、混合土 (草炭土与
河沙体积比为 1∶1) 为基质 , 都可以实现孢子繁殖目的。表 3结果表明 , 白玉凤尾蕨孢子的萌发对培养
基质要求并不严格 , 各基质表面均在播种后 8～9 d显绿。综合配子体大量出现、第 1株幼孢子体苗出现
时间及配子体的成苗率等指标分析 , 混合土较适宜白玉凤尾蕨孢子的常规繁殖。配子体在混和土基质中
生长速度快 , 成苗时间短 , 所形成的幼孢子体苗的根系发达 , 根量丰富 , 根系长 , 移栽成活率高。
表 3 白玉凤尾蕨孢子在不同培养基质中的萌发与发育状况
Table 3 The germ ina tion and developm en t of spores
基质
Growing medium
基质表面显绿时间
Days of appearance
of green on medium
surface ( d)
配子体大量出现的时间
Days of most gametophytes
appearance ( d)
第 1株幼孢子体苗出现
的时间
Days of the first sporophyte
appearance ( d)
配子体发育成孢子
体的百分率 The
rate of sporophyte to
gametophyte ( % )
幼孢子体苗移栽
成活率 The survival
rate of sporophytepis
transp lantation ( % )
蛭石 Verm iculite 8 23 56 6215 8918
河沙 Sand 8 21 56 6010 8810
草炭土 Turf 9 27 52 8417 9617
混合土 M ixed soil 8 28 50 8912 9811
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4期 徐 艳等 : 白玉凤尾蕨孢子繁殖技术的研究
21312 配子体发育时期的日常管理 配子体形成后 , 每日揭开覆盖的玻璃板喷雾 1次 , 以增加空气
湿度及原叶体表面的水分 , 提高受精率。同时每天揭开玻璃板通风 1～2 h, 防止高温高湿条件下基质
滋生藻类或苔藓。
此外 , 若局部播种密度过大 , 原叶体须进行移植。待原叶体长至 013～015 cm时 , 将原叶体分成
1 cm ×1 cm大小的苗丛 , 丛间距 2 cm, 栽培基质同试管苗移栽所用基质。2周后统计成活率达 70%
以上。
21313 幼孢子体苗的移植及管理 当幼孢子体苗的第 1片子叶长至 1～2 cm长时 , 将密集生长的幼
孢子体苗分成 1 cm ×1 cm大小的苗丛 , 移植到 72孔的穴盘中。栽培基质同试管苗移栽所用基质。幼
苗栽培环境为单面大棚 , 夏秋季遮荫 , 春冬季棚内温度保持在白天 22～25℃, 夜间 13～15℃, 相对
湿度 60%以上。移栽成活率最高达 9811%。
待幼孢子体苗长至 3～5 cm高且根系发达时 , 可结合分株进行上盆 , 栽培基质同试管苗移栽所用
基质。常规栽培管理 3个月后 , 小叶片上开始出现白斑纹 , 6个月后株高可达 10 cm左右 , 表现出一
定的观赏效果 (图版 , d)。
3 结论与讨论
培养基中无机盐含量适中时有利于白玉凤尾蕨孢子的萌发 , 这与 Khoo等〔8〕报道的无机盐浓度较
高时 , 抑制 A dian tum radd ianum ‘Tassel’孢子萌发的结果一致。然而 , Fernández等〔9〕报道了全量
MS液体培养基最适宜穗乌毛蕨 〔B lechnum spican t (L. ) Roth〕孢子的萌发。由于蕨类植物的孢子类
似种子植物的种子 , 其体内贮存的营养物质可以满足孢子早期生长发育的需要 , 因此 , 在孢子发育初
期低无机盐浓度的 MS培养基更利于孢子萌发。
本文研究结果表明培养基中不添加或添加低浓度 (低于 2% ) 的蔗糖利于孢子萌发 , 当蔗糖浓度
高于 3%时 , 孢子的萌发率下降。袁艺等〔10〕也发现 , 紫萁 (O sm unda japon ica Thunb. ) 孢子萌发对糖
的浓度要求较严格 , 在 2% ～3%时较适宜 , 当低于 2%或高于 4%时 , 孢子萌发率明显降低。然而
Sheffield等〔11〕研究发现 , 随着蔗糖浓度的提高 ( 0, 117% , 618% ) , 欧洲蕨 〔Pterid ium aquilinum
(L. ) Kuhn〕等 4种孢子的萌发率也随之提高。本文只研究了蔗糖对白玉凤尾蕨孢子萌发的影响 , 而
未涉及蔗糖与配子体后期的生长发育之间的关系。Cam loh〔12〕发现蔗糖可以促进 P la tycerium 配子体的
生长 (从细胞的数量上比较 )。然而 , Douglas〔13〕发现蔗糖可以抑制 A nem ia和 P terid ium 配子体的生长
(从达到二维生长的孢子的数目上比较 ) ; Fernández等〔14〕也报道了蔗糖抑制了欧紫萁 (O sm unda rega2
lis L. ) 配子体的生长 (从鲜质量及形成孢芽的数量上比较 )。目前 , 蔗糖对蕨类植物孢子萌发及配子
体的生长发育的影响机理尚不清楚 , 有待进一步探讨。
本研究完成了对白玉凤尾蕨生活史的详细观察 , 建立了孢子的人工繁殖方法。试验结果表明 , 白
玉凤尾蕨从孢子播种至形成具观赏价值的孢子体 , 需 10～12个月。因此 , 利用孢子的无菌和常规繁
殖方法进行白玉凤尾蕨的规模化生产具有可行性。
蕨类植物孢子的常规繁殖具有操作简便、成本较低、繁殖系数大、幼苗成活率高等优点。因此 ,
进行蕨类植物孢子体苗的规模化生产时 , 应选择孢子的常规繁殖途径 , 以期创造可观的经济效益 , 而
孢子的无菌繁殖又不失为一种长期保存物种的有效途径。
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图版说明 : a. 孢子萌发 ( ×714) ; b. 幼原叶体 ( ×178) ; c. 无菌条件下的幼孢子体苗 ; d. 幼孢子体苗。
Explana tion of pla tes: a. Spore germ ination ( ×714) ; b. Young gametophyte ( ×178) ; c. Young sporophytes in vitro; d. Young sporo2
phytes.
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