濒危植物光叶蕨配子体发育

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2026.01.007

摘要/Abstract

摘要：

配子体作为衔接孢子萌发和孢子体形成的关键节点，其发育对蕨类植物的繁衍与存续至关重要，是蕨类植物生命周期的核心枢纽。该研究以国家一级重点保护野生植物光叶蕨（Cystopteris chinensis）为对象，通过对光叶蕨孢子的无菌培养，观察记录其孢子萌发及配子体发育过程。结果表明：光叶蕨孢子大小平均值为32.83 μm×27.37 μm，极面观椭圆形，赤道面观半圆形，单裂缝长度几乎达到赤道线，周壁纹饰为刺状纹饰，表面还存在一些小疣状或瘤状突起。孢子播种12 d后开始萌发，15 d后进入丝状体阶段，30 d后出现原叶体，50 d后分化出性器官。孢子萌发类型为向心型，原叶体发育为三叉蕨型；成熟原叶体为对称的广宽圆状心脏形，平均大小为2.9 mm×1.8 mm；原叶体的边缘和背、腹面具备稀疏毛状体。颈卵器和精子器分别位于不同的原叶体上，雌雄原叶体比例约为5∶1。颈卵器由4列细胞构成，高约75 μm，直径约45 μm；精子器为圆球形，高约49 μm，直径约44 μm，受精后颈卵器为褐色。光叶蕨配子体发育特征与冷蕨属（Cystopteris）珠芽冷蕨类（bulbifera clade）植物相似，表明二者亲缘关系更为密切。

关键词: 蕨类植物, 光叶蕨, 配子体发育

Abstract:

As a critical node connecting spore germination and sporophyte formation， the gametophyte plays a vital role in the reproduction and survival of ferns， serving as the central hub of the fern life cycle. In this study， aseptic culture of Cystopteris chinensis spores was conducted to observe and document the entire process of spore germination and gametophyte development under a light microscope. The results showed that the spores of C. chinensis had an average size of 32.83 μm×27.37 μm， appearing elliptical in polar view and semicircular in equatorial view； the length of the single laesura nearly extended to the equatorial line， the perispore ornamentation was spinose， and additional small verrucous or tuberculate protrusions were present on the spore surface. Spores began to germinate 12 days after sowing， enter the filamentous stage after 15 days， develop into prothalli after 30 days， and differentiate into sex organs after 50 days. The spore germination type was centripetal， and the prothallus development followed the Aspidium-type. The mature prothallus was symmetrically broad and rounded cordate， with an average size of 2.9 mm×1.8 mm； sparse trichomes were present on the margin， dorsal and ventral surfaces of the prothallus. The archegonia and antheridia were borne on separate prothalli， with a ratio of female to male prothalli being approximately 5∶1.The archegonia were composed of four rows of cells， with a height of approximately 75 μm and a diameter of approximately 45 μm； the antheridia were spherical， with a height of approximately 49 μm and a diameter of approximately 44 μm. The archegonia were brown after fertilization. The gametophyte developmental characteristics of C. chinensis resembled those of the bulbifera clade within the genus Cystopteris， suggesting a close genetic relationship.

Key words: fern, Cystopteris chinensis, gametophyte development

中图分类号:

Q944.5

孟文瑞, 刘思怡, 黄雄, 陈小红. 濒危植物光叶蕨配子体发育[J]. 植物研究, 2026, 46(1): 83-90.

Wenrui MENG, Siyi LIU, Xiong HUANG, Xiaohong CHEN. Gametophyte Development of the Endangered Plant Cystopteris chinensis[J]. Bulletin of Botanical Research, 2026, 46(1): 83-90.

图/表 4

参考文献 21

[1]	季艳秋，秦召远，王全喜，等.下延叉蕨和芽胞叉蕨配子体发育的研究［J］.西北植物学报，2014，34（4）：689-694.
	JI Y Q， QIN Z Y， WANG Q X，et al.Development of gametophytes of Tectaria decurrens and Tectaria fauriei ［J］.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2014，34（4）：689-694.
[2]	KRIEG C P， CHAMBERS S M.The ecology and physiology of fern gametophytes：a methodological synthesis［J］.Applications in Plant Sciences，2022，10（2）：e11464.
[3]	张开梅，方炎明，万劲.日本蹄盖蕨配子体发育的研究［J］.植物研究，2010，30（5）：513-516.
	ZHANG K M， FANG Y M， WAN J.Gametophyte development of Athyrium niponicum ［J］.Bulletin of Botanical Research，2010，30（5）：513-516.
[4]	高晓雯，周施雨，卞竹箐，等.不同水分条件对3种蕨类植物配子体形态发育的影响［J］.上海师范大学学报（自然科学版），2018，47（6）：726-733.
	GAO X W， ZHOU S Y， BIAN Z J，et al.Effects on morphological development of gametophytes of three fern species under different moisture conditions［J］.Journal of Shanghai Normal University （Natural Sciences），2018，47（6）：726-733.
[5]	梅红雪，顾钰峰，李婧，等.槲蕨配子体形态发育的扫描电镜观察［J］.西北植物学报，2020，40（7）：1164-1170.
	MEI H X， GU Y F， LI J，et al.Observations on the morphological gametophyte development of Drynaria roosii Nakaike by SEM［J］.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2020，40（7）：1164-1170.
[6]	李小杰，李策宏，卫然，等.濒危植物光叶蕨在四川峨眉山的地理分布新记录［J］.亚热带植物科学，2021，50（1）：72-74.
	LI X J， LI C H， WEI R，et al.A new distribution record of the endangered species Cystopteris chinensis （Cystopteridaceae） in Mountain Emei of Sichuan Province，China［J］.Subtropical Plant Science，2021，50（1）：72-74.
[7]	陈洪连，余凌帆，文智猷，等.光叶蕨孢子繁殖技术研究［J］.四川林业科技，2016，37（4）：97-99.
	CHEN H L， YU L F， WEN Z Y，et al.Propagation technique of Cystoathyrium chinense spores［J］.Journal of Sichuan Forestry Science and Technology，2016，37（4）：97-99.
[8]	蔡煜，余凌帆，文智猷，等.濒危植物光叶蕨孢子离体培养与萌发研究［J］.四川林业科技，2016，37（6）：76-79.
	CAI Y， YU L F， WEN Z Y，et al.A study of the method of isolated culture of Cystoathyrium chinense spores［J］.Journal of Sichuan Forestry Science and Technology，2016， 37（6）：76-79.
[9]	林孝辉，王全喜，包文美，等.东北蕨类植物配子体发育的研究：Ⅸ蹄盖蕨科［J］.植物研究，1996，16（3）：323-335.
	LIN X H， WANG Q X， BAO W M，et al.Studies on the development of gametophytes of ferns from northeastern China：Ⅸ Athyriaceae［J］.Bulletin of Botanical Research，1996，16（3）：323-335.
[10]	廖曾慧，王玛丽.中国冷蕨属孢子形态研究［J］.西北植物学报，2014，34（6）：1138-1142.
	LIAO Z H， WANG M L.Study on the spore morphology of Cystopteris Bernh.in China［J］.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2014，34（6）：1138-1142.
[11]	PARKS J C， DYER A F， LINDSAY S.Allozyme，spore and frond variation in some Scottish populations of the ferns Cystopteris dickieana and Cystopteris fragilis ［J］.Edinburgh Journal of Botany，2000，57（1）：83-105.
[12]	ROTHFELS C J， WINDHAM M D， PRYER K M.A plastid phylogeny of the cosmopolitan fern family Cystopteridaceae （Polypodiopsida）［J］.Systematic Botany，2013，38（2）：295-306.
[13]	BLASDELL R F.A monographic study of the fern genus Cystopteris ［J］.Memoirs of the Torrey Botanical Club，1963，21（4）：1-102.
[14]	WEI R， ZHANG X C.Rediscovery of Cystoathyrium chinense Ching （Cystopteridaceae）：phylogenetic placement of the critically endangered fern species endemic to China［J］.Journal of Systematics and Evolution，2014，52（4）：450-457.
[15]	陈小红，郭泽娟，赵霞，等.濒危植物光叶蕨的珠芽形成与特征［J］.植物研究，2024，44（5）：655-661.
	CHEN X H， GUO Z J， ZHAO X，et al.Gemmae formation and characteristics of the endangered plant Cystopteris chinensis ［J］.Bulletin of Botanical Research，2024，44（5）：655-661.
[16]	NAYAR B K， KAUR S.Gametophytes of homosporous ferns［J］.The Botanical Review，1971，37（3）：295-396.
[17]	戴锡玲，王全喜，曹建国.蕨类植物贯众原叶体的毛状体观察［J］.生物学通报，2007，42（5）：49.
	DAI X L， WANG Q X， CAO J G.Observation on trichomes of prothallus of fern Cyrtomium fortunei ［J］.Bulletin of Biology，2007，42（5）：49.
[18]	HAUFLER C H， RANKER T A.Differential antheridiogen response and evolutionary mechanisms in Cystopteris ［J］.American Journal of Botany，1985，72（5）：659-665.
[19]	曾汉元，丁炳扬.蕨类植物配子体发育的研究［J］.植物研究，2003，23（2）：154-158.
	ZENG H Y， DING B Y.Studies on the gametophyte development in ferns［J］.Bulletin of Botanical Research，2003，23（2）：154-158.
[20]	刘建武，刘宁.蕨类植物配子体发育及其性器官分化的研究进展［J］.植物学通报，2001，18（2）：149-157.
	LIU J W， LIU N.The progress in study on development of fern gametophytes and differentiation of sex organ［J］.Chinese Bulletin of Botany，2001，18（2）：149-157.
[21]	PECK C J.Reproductive biology of isolated fern gametophytes［D］.Ames：Iowa State University，1985.