全 文 ：书云南农业大学学报 Journal of Yunnan Agricultural University，2011，26 (3) :293 － 297，311 http:/ /xb. ynau. edu. cn
ISSN 1004 － 390X;CODEN YNDXAX E-mail:xb@ ynau. edu. cn
收稿日期:2010 － 07 － 23 修回日期:2010 － 12 － 01 网络出版时间:2011 － 05 － 13 10:25
作者简介:王卫清 (1982 －) ，女，山西朔州人，硕士，主要从事蕨类植物保育生物学研究。
E-mail:wwq1982r@ yahoo. com. cn
* 通讯作者 Corresponding author:成晓 (1953 －) ，男，云南昆明人，副研究员，主要从事蕨类植物系统演化和保育
生物学研究。E-mail:xcheng@ mail. kib. ac. cn
网络出版地址:http: / /www. cnki. net /kcms /detail /53. 1044. S. 20110513. 1025. 201103. 293_163. html
DOI:10. 3969 / j. issn. 1004 － 390X (n). 2011. 03. 001
鹿角蕨(鹿角蕨科)配子体发育及其濒危机制探讨
王卫清1，2，成 晓2* ，焦 瑜2
(1. 贵阳药用植物园，贵州 贵阳 550002;
2. 中国科学院 昆明植物研究所，云南 昆明 650204)
摘要:采用改良 Knops琼脂培养基和腐殖土分别培养鹿角蕨 (Platycerium wallichii)孢子，解剖镜及光学显微
镜下观察记录其孢子萌发及配子体发育的全部过程和有性繁殖情况，并在此基础上探讨了鹿角蕨的濒危原因。
结果表明:鹿角蕨的成熟孢子橙黄色，两侧对称，赤道面观豆形，极面观椭圆形，单裂缝;孢子萌发类型为
书带蕨型，原叶体发育为槲蕨型;成熟原叶体呈对称心脏形;毛状体在幼原叶体阶段开始出现;精子器和颈
卵器的发生时间间隔过长和自然状况下受精期湿度太低阻碍了精卵结合是鹿角蕨自身在配子体世代的主要濒
危原因;此外，分布区狭窄、个体数量少、分布地原生植被遭到破坏、适宜的温暖阴湿自然环境丧失及人为
滥采乱挖等都在一定程度上加剧了鹿角蕨的濒危。
关键词:鹿角蕨;配子体发育;有性繁殖;濒危机制
中图分类号:Q 945. 51 文献标识码:A 文章编号:1004 － 390X (2011)03 － 0293 － 05
The Gametophyte Development and Endangerment Mechanism of
Platycerium wallichii，A Tropical Epiphytic Fern
WANG Wei-qing1，2，CHENG Xiao2，JIAO Yu2
(1． Guiyang Medicinal Botanical Garden，Guiyang 550002，China;
2． Kunming Institute of Botany，Chinese Academy of Sciences，Kunming 650204，China)
Abstract:The spores of Platycerium wallichii were cultured in improved Knops agar medium and hu-
mus soil respectively． Spore germination，gametophyte development and sexual reproduction were ob-
served under anatomical lens and optical microscope． On this basis，the cause of its endangerment was
analyzed． The results showed that the mature spores are orange-yellow，monolete，bean-shaped in e-
quatorial view and elliptical in polar view． The spore germination is of the Vittaria-type and the game-
tophyte development is the Drynaria-type． The adult prothalli are symmetrical cordate． Trichomes oc-
curred in infant prothallus stage． The low humidity in fertilization period under natural conditions and
the long interval between the appearance of antheridia and archegonia are the main reasons for the en-
dangerment of P． wallichii in gametophyte generation． Moreover，the finity of distribution area，the
small population，the destruction of original vegetation，the loss of suitable habitat and the discretionar-
ily excavation by human aggravate the endangerment of P． wallichii．
Key words:Platycerium wallichii;gametophyte development;sexual reproduction;endangerment mecha-
nism
鹿角蕨属于水龙骨目 (Polypodiales)鹿角蕨
科 (Platyceriaceae )鹿角蕨属 (Platycerium) ，该
属植物叶形奇特，姿态优美，是著名的观赏蕨类，
被誉为“山国王子”。该属植物中，我国仅有的
一个原生种———鹿角蕨 (Platycerium wallichii) ，
又名瓦氏鹿角蕨、印度鹿角蕨，在泰国北部、缅
甸和印度北部都有分布，在我国其分布区非常狭
窄，仅在云南省盈江县那坝中缅边界海拔较低的
地方有分布，数量较少［1］。据调查，目前其野生
居群受到严重破坏，野外很难见到，已被列为国
家二级保护植物［2］。
蕨类配子体世代作为其整个生活史中的有性
世代，承载着植物体的遗传信息，在整个生活史
中起重要作用［3］。配子体个体较小，对环境的适
应性差，其生存及生长发育易受外界环境的冲击，
因而研究配子体发育对研究珍稀濒危蕨类植物濒
危机制具有重要意义。本文采用改良 Knops 琼脂
培养基和栽培腐殖土分别培养鹿角蕨孢子，在研
究其孢子萌发、配子体形态建成、性器官发生发
育及受精等的基础上探讨鹿角蕨濒危的原因，以
期为其保护及人工繁育提供科学依据。
1 材料与方法
1. 1 孢子的采集
鹿角蕨成熟孢子于 2007 年 11 月采自云南西
南部盈江县。将带有成熟孢子的叶片置对折的报
纸中，放于干燥通风处使孢子自然散落，约 1 周
后将孢子去杂并收集于硫酸纸袋中，置于 4 ℃冰
箱保存。
1. 2 方法
采用 2 种方法培养孢子，每种培养方法设 45
个培养皿作为重复对照，根据生长情况定期取材，
Olympus SZ61 解剖镜和 Olympus BX51 显微镜下观
察配子体发育和有性繁殖情况，并用 Cannon Pow-
ershot A640 相机拍照记录其稳定而典型的形态特
征;研究方法和所用术语参考包文美［4］、徐
艳［5 － 6］、戴锡玲［7］等。
1. 2. 1 改良 Knops琼脂培养基培养
用蒸馏水冲洗孢子后，3 500 r /min 离心
2 min，弃上清液，再用 4%的次氯酸钠溶液孢子
表面消毒 5 min 后离心，弃消毒液、无菌水冲洗
后离心，重复 5 次;最后加无菌水将孢子制成悬
浊液，均匀接种在直径为 6 cm的培养皿中，培养
基质为改良 Knops 琼脂培养基［8］，琼脂浓度为
1. 1%，pH 6. 0 ～ 6. 5。接种后将培养皿放入塑料
盒中，以玻璃覆盖，盒底部铺有一层脱脂棉，培
养过程中保持脱脂棉湿润。将接种后的培养皿黑
暗处放置 24 h，移至光照培养箱 (LRH － 250 －
G)内培养，光照强度为 160 ～ 200 μmol / (m·
s) ，光照时间 12 h /d，最高温度 (25 ± 1)℃，最
低温度 (11 ± 1)℃。
1. 2. 2 腐殖土培养
腐殖土取自昆明植物园，pH 4. 20 ～ 4. 26，有
机质含量 36. 02% ～ 36. 14%，过细筛，将土壤经
140 ～ 160 ℃ 干炒灭菌 40 min，冷却后分装到直径
为 12 cm的培养皿中，每皿土壤厚 0. 5 cm 左右，
用凉开水浸湿。孢子用凉开水冲洗 3 ～ 4 次，制成
悬浊液，均匀播孢在土壤基质上，每种基质分别
播孢 10 皿。播孢后黑暗处放置 24 h，然后放入培
养室培养，光照强度为 160 ～ 200 μmol / (m·s) ，
光照时间为 12 h /d，最高温度 (25 ± 1)℃，最低
温度 (11 ± 1)℃。培养过程中，前期每 2 d 用滴
管均匀滴水 1 次，以确保孢子萌发所需湿度;长
出原叶体后每隔 3 d 用喷雾器喷水 1 次，保持培
养皿内湿润即可，待配子体性器官出现后，每天
喷水 1 ～ 2 次。
2 结果与分析
2. 1 孢子及孢子萌发
孢子同型，橙黄色，两侧对称，赤道面观豆
形 (图版Ⅰ － 1) ，极面观椭圆形，单裂缝狭窄，
不具边缘，裂缝长度为孢子全长的 1 /2 ～ 2 /3 (图
版Ⅰ － 2) ，少数孢子具有间于三裂缝和单裂缝间
的变异形状的裂缝 (图版Ⅰ － 3)。孢子大小为
46 μm × 72 μm (12 个孢子的平均值) ，不具周
壁，外壁表面具较稀疏瘤状纹饰。
孢子播种约 1 周后开始萌发，多数从孢子壁
的单裂缝处长出突起，伸长为初生假根，另一端
为原叶体原始细胞 (图版Ⅰ － 5) ，也有少数孢子
原叶体原始细胞先于初生假根突破孢子壁，该细
492 云南农业大学学报 第 26 卷
胞中央有一个大而明显的圆球形淡黄色油滴 (图
版Ⅰ － 4) ，以后随叶绿体数量增多，油滴逐渐变
小直至消失。原叶体原始细胞的分裂面与形成假
根的分裂面垂直，表现为书带蕨型 (Vittaria-
type)［9］。
2. 2 丝状体
播种 11 ～ 13 d 后，原叶体原始细胞横裂为
二，前端细胞再经过连续多次横裂，形成 3 ～ 9 个
细胞的单列丝状体 (图版Ⅰ － 6，7) ;或原叶体
原始细胞横裂后前端纵裂成双列丝状体 (图版Ⅰ
－ 8，9)。细胞圆筒形，侧壁向外鼓出，长度稍
大于宽度。丝状体先端细胞叶绿体数目较多，呈
鲜绿色。
2. 3 片状体
播种 25 d左右，丝状体先端细胞经过分裂形
成一大一小两种子细胞，位于后端的大细胞一般
很少再分裂，而先端的小细胞分裂活动极为活跃，
不断分裂形成匙形片状体，片状体基部 2 ～ 3 列细
胞宽 (图版Ⅰ － 10，11)。
2. 4 原叶体
播种 40 d左右，幼原叶体形成，由于边缘分
生组织的活动，幼原叶体形状不对称 (图版Ⅰ －
12) ，以后随着生长不对称现象消失，逐渐长成
为对称的心形成熟原叶体 (图版Ⅰ － 13)。原叶
体发育类型为槲蕨型 (Drynaria-type)［8］。成熟原
叶体深绿色，细胞壁厚，叶绿体丰富，生长点附
近的细胞小而色深，两翼稍有褶皱，内侧呈 “V”
字形叉开。原叶体边缘有短的矮胖毛状体分布
(图版Ⅰ － 14)。
2. 5 毛状体
毛状体始见于幼原叶体阶段，由营养细胞外
突形成，在原叶体表面和边缘都有分布。可观察
到 2 种不同类型的毛状体形成:一种为多细胞毛
状体，由 3 ～ 5 个细胞直线或分叉排列形成，该类
型毛状体多分布在原叶体表面和幼态叶边缘 (图
版Ⅱ － 1，2，12) ;另一种为单细胞型，棒状或
二叉状 (图版Ⅰ － 15) ，主要分布于原叶体及幼
态叶边缘。毛状体宿存或脱落，内有叶绿体，顶
端有腺体，形成后期叶绿体逐渐解体，顶端腺体
产生褐色分泌物 (图版Ⅱ － 11)。
2. 6 假根
孢子萌发初期产生的初生假根，1 ～ 2 条，浅
褐色，幼时内含细胞核和叶绿体，但核和叶绿体
很快解体 (图版Ⅰ － 9)。随着发育的进行，在片
状体及原叶体的腹面基部及边缘，由营养细胞外
突延长分裂，产生大量次生假根 (图版Ⅰ － 12) ，
次生假根在原叶体中脉处也有分布 (图版Ⅰ －
13) ，着生位置不超过与顶端凹刻分生组织平齐
的位置，管状，直径约 15 ～ 25 μm，长短不一，
最长 2 mm，顶端多弯曲，初为浅褐色，后变为红
褐色。
2. 7 精子器和颈卵器
腐殖土上播种 70 d左右开始产生精子器，一
般生于原叶体腹面中下部假根丛中，每个原叶体
上约有几十个 (图版Ⅱ － 3)。精子器突出于原叶
体表面，近圆球形，高约 37 ～ 45 μm，直径 35 ～
48 μm，成熟时，盖细胞孔裂，精细胞释出 (图
版Ⅱ － 4)。颈卵器晚于精子器 20 d 左右出现，位
于心形原叶体腹面凹陷生长点之下中脉范围内，
并伴随中脉发育着生位置上延，呈离心式发育，
即远离生长点的颈卵器先成熟 (图版Ⅱ － 5)。每
个原叶体上着生的颈卵器数目随培养基质及原叶
体发育状况不同而不同:腐殖土上的原叶体一般
比改良 Knops琼脂培养基上的多，发育良好的原
叶体较发育不良的多。成熟颈卵器细长，颈部由
4 列细胞组成，每列 3 ～ 5 个细胞厚，高约 65 ～ 70
μm，直径约 48 ～ 56 μm (图版Ⅱ － 6，7)。当颈
卵器成熟后，顶端的 4 个盖细胞彼此分离，露出
颈沟 (图版Ⅱ － 7，9) ，利于精子游入与卵结合，
受精后的颈卵器变为深褐色。实验中也观察到，
有少数颈卵器盖细胞未分离即变为深褐色 (图版
Ⅱ － 8)。改良 Knops琼脂培养基上，精子器和颈
卵器出现时间相对腐殖土上早 15 d左右。
2. 8 幼孢子体
在水环境下，成熟精子与卵结合形成合子，
合子发育形成胚，胚逐渐发育进而形成幼孢子体。
腐殖土上播种后 171 d 首次观察到幼孢子体的第
一片真叶从原叶体上长出，此时原叶体仍继续发
育，直至幼孢子体发育出 3 ～ 4 片真叶后，才逐渐
枯死。幼孢子体上长出的真叶为幼态叶，匙形，
全缘，主脉二叉分支 (图版Ⅱ － 10) ，叶缘有单
或多细胞毛状体发生 (图版Ⅱ － 11，12)。原叶
体长出幼孢子体的比率在两种培养基质上差异很
592第 3 期 王卫清，等:鹿角蕨 (鹿角蕨科)配子体发育及其濒危机制探讨
大:改良 Knops琼脂培养基上只有极个别原叶体
上有幼孢子体长出，每皿 2 ～ 3 个，配子体发育为
幼孢子体的百分率不到 5%;腐殖土上近 90%的
原叶体上有幼孢子体长出。
3 讨论
研究中观察到，鹿角蕨少数孢子具有类似剑
蕨属中出现的间于三裂缝和单裂缝间的过渡裂缝
类型，这在鹿角蕨属中首次观察到，对其系统分
类有一定的意义，且在不同程度上反映了三裂缝
类型孢子和单裂缝类型孢子在历史演化上的
联系［11］。
本研究中鹿角蕨的孢子形态、毛状体类型及
着生部位、原叶体发育类型均与戴绍军等［12］对采
自比利时根特大学植物园的一种鹿角蕨 (Platyce-
rium sp. )的研究结果一致，支持国外一些学者
关于孢子萌发方式及配子体发育过程中毛状体的
类型、着生部位和原叶体发育类型等可以作为区
分蕨类植物各类群显著性的识别特征的观点［13］;
与戴绍军等［12］研究结果不同的是毛状体的出现时
间，他们的研究结果表明毛状体在片状体阶段即
开始产生，而本研究中毛状体的出现始于幼原叶
体阶段，这可能是同一属中不同种的种间差异
所致。
曾汉元和丁炳扬［14］基于对 21 种蕨类植物配
子体发育的研究，认为受精早晚与原叶体的相对
大小有关，本研究中受精早晚与配子体上精子器
和颈卵器产生和成熟的早晚关系密切，而与原叶
体大小没有直接关系。张开梅等［15 － 16］认为可以根
据颈卵器颜色变褐来判断其卵已受精，但是本研
究发现:培养于腐殖土上的原叶体上有些已变为
深褐色的颈卵器，其盖细胞并未分离，说明还未
受精，有可能是发育过程中颈卵器败育导致了颜
色的改变，所以我们认为张开梅等的说法不具有
普遍性。
研究发现，鹿角蕨配子体雌雄同株或异株，
同一个原叶体上颈卵器出现晚于精子器约 20 d，
当颈卵器成熟时，自身原叶体上的精子器早已成
熟并释放精子，而精子在外界存活的时间仅几十
分钟，因而只能依赖附近其它发育不同步的原叶
体上的精子器释放的精子进行受精，使鹿角蕨受
精过程对水有很大的依赖性。改良 Knops 琼脂培
养基上，孢子萌发和配子体的早期发育状况良好，
精子器和颈卵器的出现时间也早于腐殖土，然而
在配子体发育后期，颈卵器在受精前后均有大量
败育，只有极个别原叶体上有幼孢子体长出，配
子体发育为幼孢子体的百分率极低，不到 5%。
这是由于在无菌培养条件下，配子体发育后期局
部小环境的空气湿度较低 (经测定低于 60%) ，
不利于配子体的受精。此外，培养基质的物理性
质也会影响鹿角蕨配子体的发育，腐殖土保水性
和透气性好，有利于鹿角蕨配子体的发育及受精
形成孢子体。野外调查发现，在鹿角蕨颈卵器和
精子器成熟期，如雨量充沛，局部小环境湿度
在 80%以上，配子体发育为幼孢子体的百分率
较高，如湿度低于 50%则原叶体很少能长出幼
孢子体，因此，精卵结合要求较高的湿度是导
致鹿角蕨濒危的一大自身因素。再者，播种后
精子器和颈卵器出现较晚，从播种到原叶体首
次长出幼孢子体，需要长达近半年的时间，如
此长的配子体及幼孢子体发育周期，导致鹿角
蕨在自然环境中的适应性较差，易受暴雨和干
旱的影响而导致更新困难，这与邓亚妮等［10］
对扇蕨的研究结果一致。
在中国，适合鹿角蕨生长的气候带很狭窄，
仅限于云南省盈江县那坝中缅边界，而鹿角蕨的
附生习性使其对外界环境有极大的依赖性，又加
上分布区当地居民大量砍伐、毁林开荒，政府为
发展经济所进行的大规模工程建设如修路、治水、
建电站等活动，使原生热带雨林和季雨林遭到破
坏，进而导致其喜好依附树种减少，赖以生存的
温暖阴湿自然环境丧失，这都在一定程度上加剧
了鹿角蕨的濒危。此外，作为珍贵的观赏蕨类，
近年来只宣传其价值，而不强调保护的重要性，
滥采乱挖现象严重，进一步使其遭受了毁灭性的
摧残。
致谢:感谢昆明植物所陈渝先生、纪大干先生和
宋美金女士在孢子采集及培养基培养方面给予的
无私帮助!
(下转第 311 页)
692 云南农业大学学报 第 26 卷
792第 3 期 王卫清，等:鹿角蕨 (鹿角蕨科)配子体发育及其濒危机制探讨
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