金灰藓配子体发生的实验观察

(H edw.)G ro u t为材料,观察并详细记录了孢子萌发到配子体发生的全过程及其特点,取得了一些新的实验数据。本结果将对金灰藓的生活史研究给予补充和完善,同时,也为建立苔藓植物人工快速繁殖体系提供初步的实践经验和一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验材料金灰藓Py la is ie llap oly an th a(H edw.)G ro u t标本上的成熟孢蒴。1.2 实验方法实验组含有K nop营养液的琼脂培养基质。实验步骤如下:

(1)培养基的制备:实验组按表1的配方,在一定量的K nop营养液中加入适量琼脂,使其浓度为2%,加热熔化后,倒入60mm的培养皿中,凝固后即可使用。对照组为无营养成分的基本培养基,即只含有2%的琼脂。

(2)孢子悬液的制备:取金灰藓成熟孢蒴,将其浸入75%酒精中,5min后取出,用蒸馏水反复冲洗5次之后,在超净工作台上用镊子和解剖针打开孢蒴,将孢子散入适量的蒸馏水中,制成适当浓度的孢子悬液。

(3)用移液管将稀释后的孢子悬液分别接种于实验组和对照组培养基质上。

(4)培养皿加盖后放在250L光照培养箱中培养。温度(18±2)°C,相对湿度大于80%,光照强度24Λm o l·m-2·s-1,光照时间12hˆd。

(5)自接种培养后,每天定时镜检孢子萌发情况,对具代表性个体的萌发过程进行显微照相及绘图,并详细记录个体的发育特点。

2 实验结果本实验培养的金灰藓孢子为单细胞孢子,属外生孢子萌发类型[ 1 ]。孢子形状为球形,具厚壁,大小为13(10～20)Λm,绿色,孢壁由内壁(in t ine)与外壁(ex ine)构成,内有若干不发达的叶绿体。光学显微镜下观察表明,从孢子萌发到配子体的发生可分为三个阶段:

①孢子萌发阶段;②原丝体生长阶段;③配子体发生阶段。

2.1 孢子萌发阶段孢子萌发阶段可分两个时期:

①实验组和对照组孢子均吸水膨胀,随后外壁破裂。孢子在外壁破裂后,内壁也随即破裂,孢子在大量吸收水分的同时,孢子内部结构也发生显著变化,叶绿体的数目不断增多。两组孢子萌发所需的时间均为5315h。

②孢子萌发的标志是原生质膜的凸出。随着原生质膜的持续凸出,孢子萌发出绿丝体(ch lo ro nem a)原始细胞。当绿丝体达到25Λm以上时,分裂而产生第一个分隔。在10115h时,实验组孢子萌发率为8514%,对照组孢子的萌发率为5411%。

在统计孢子萌发率时,随机选取6个10倍物镜下的视野,在显微镜下统计每个视野内孢子总数和单极、双极萌发的孢子数目。取6次平均值计算萌发率。

2.2 原丝体生长阶段实验组:孢子萌发后绿丝体继续伸长, 4d时,孢子从已突出的绿丝体基细胞相对的一侧又开始破壁,产生第2极(图版...: 3B, 4)。415d时,统计孢子的两极萌发率已达50%左右。对照组孢子的两极萌发率仅为3%,主要以单极相生长(图版...: 5)。5d后,实验组孢子开始出现三极萌发现象,绿丝体产生一级侧枝,侧枝和绿丝体接近垂直生长(图版...: 7),形成轴丝体(cau lo nem a)。轴丝体细胞中的叶绿体数量比绿丝体细胞中的少。轴丝体有的伸向基质外,也有的沿基质表面生长(图版...: 8A)。

在二级侧枝形成后,有的深入到基质中生长,且细胞内部的叶绿体逐渐减少,特化成假根(rh izo id) (图版...: 8B)。对照组孢子未出现三极生长型,主要以单极为主,生长速度也较慢,而两极生长较少。9d时,实验组的绿丝体继续伸长,侧枝增多,92%以上的孢子出现三极生长,四极生长的孢子也开始增多(图版...: 8)。对照组的孢子生长趋向停止,绿丝体内的叶绿体收缩、变少,绿丝体细胞逐渐变得细长。14d时,实验组绿丝体基部一个或多个原丝体细胞膨大,有的膨胀呈近圆球形。随后,几个球形细胞之间的连接处逐渐变细, 2d后,发生缢裂,各自独立生长(图版...: 9)。

随着时间的推移,绿丝体生长逐渐趋于缓慢,轴丝体及其轴丝体上长出的侧枝生长速度加快。此时的侧枝比较粗壮,叶绿体含量较少,一般向培养基外生长。绿丝体与轴丝体的发生分别完成了藓类原丝体发育的第一、二阶段。由于配子体不在原丝体的顶端发生,因此,不影响原丝体的继续生长。

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