多壁碳纳米管对水蕨配子体发育及孢子体产生的影响

探究多壁碳纳米管在水蕨配子体发育及孢子体产生中的作用,以期为濒危蕨类植物的保护和繁育奠定基础。以蕨类模式植物水蕨(Ceratopteris thalictroides)为供试材料,设置0(对照)、0.5、1.0、2.5、5.0 mg·L^(-1)多壁碳纳米管5个处理组,采用光学显微镜观察不同质量浓度多壁碳纳米管对水蕨配子体发育及孢子体产生的影响。结果显示:与对照组相比,0.5~2.5 mg·L^(-1)多壁碳纳米管处理可使水蕨孢子萌发提前约15 d,其中,0.5 mg·L^(-1)多壁碳纳米管对水蕨孢子萌发的促进效果最好,0.5~1.5 mg·L^(-1)多壁碳纳米管对丝状体和片状体产生的促进效果最好,2.5 mg·L^(-1)多壁碳纳米管对原叶体和孢子体产生的促进效果最好。高质量浓度(5.0 mg·L^(-1))多壁碳纳米管处理会导致部分配子体出现畸形,精子器退化,细胞中叶绿体出现失绿现象,部分发育出的孢子体上的细胞也出现叶绿体失绿等衰退现象。此外,多壁碳纳米管的加入促进了水蕨雄配子体的产生。综上所述,0.5~2.5 mg·L^(-1)多壁碳纳米管处理可以明显促进水蕨配子体发育和孢子体的产生,且精子器数量明显增多,有雌雄同株和雌雄异株配子体同时出现,高质量浓度多壁碳纳米管处理会使水蕨配子体发育出现“高浓度抑制”现象,在实际应用过程中应根据具体的需要选择相应的添加量。

水蕨(Ceratopteris thalictroides)查尔酮合成酶基因的克隆和表达(英文)

查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)是植物类黄酮化合物合成的关键酶,有关蕨类植物CHS基因的序列及功能信息尚不完善。本研究采用快速扩增c DNA末端(RACE)技术克隆获得了模式蕨类植物——水蕨(Ceratopteris thalictroides)Ct CHS基因(Gen Bank登录号:JX027616.1),其c DNA序列全长为1616 bp,具有3个外显子和2个内含子,开放阅读框(ORF)为1215 bp,编码404个氨基酸。进化树分析表明,Ct CHS与问荆(Equisetum arvense)、松叶蕨(Psilotum nudum)和3种薄囊蕨的查尔酮合成酶基因聚为一枝,说明这些蕨类植物亲缘关系较近且为单系起源。通过构建原核表达体系成功获得Ct CHS蛋白的多克隆抗体并用于免疫印迹分析,结果表明Ct CHS基因的表达明显受紫外光(UV)诱导。Ct CHS基因的克隆与表达分析为进一步研究水蕨类黄酮化合物的合成及其调控机制提供了依据。

水蕨(Ceratopteris thalictroides)两条MADS-box基因的克隆与分析

MADS-box转录因子,作为一个大的基因家族,在植物生长发育过程中起重要作用,尤其是作为开花植物花器官形成的主要调控者.该基因家族在揭示进化方面也有着重大意义.为了探究MADS-box基因的进化,需要更多的非开花植物中MADS-box基因的信息.选取水蕨(Ceratopteris thalictroides)作为材料,用RACE方法对其MADS-box基因进行克隆与分析.在水蕨中克隆得到两条MADS-box基因,分别命名为CtMADS1和CtMADS2.分析显示:CtMADS1属于MIKC*分支,而CtMADS2属于MIKCc分支,水蕨的这2条MADS-box基因与开花植物的MADS-box基因有着很近的亲缘关系,现在维管植物最近的共同祖先中至少存在2条不同的花同源异形基因,即MADS-box基因.

水蕨配子体发育的研究

研究了我国产水蕨(Ceratopteristhalictroides)配子体发育的全过程,水蕨孢子为四面体型,三裂缝,孢子萌发为向心型,丝状体4～8个细胞长,无明显的顶端细胞,丝状体顶部细胞同时分裂形成片状体,分生组织位于片状体一侧,使原叶体成为不对称的心脏形,原叶体发育为水蕨型,无毛状体,精子器和颈卵器较大,该配子体表现为较原始的性状。

杭州西湖水蕨种群的生境特征和群落基本结构

采用样方调查和α-多样性指数分析法研究了杭州西湖水蕨(Ceratopteris thalictroides)种群的生境特征和群落基本结构。结果表明,水蕨生长在浅水沟中,种群面积25～30 m2,植株数约15株,频度约53%,盖度1%左右,为小种群。与水蕨相伴生的物种主要有5科6属7种。水蕨群落的群丛名为千金子-空心莲子草,其群丛类型为湿生类。α-多样性指数分析结果显示,水蕨群落辛普森指数(D)、香农威纳指数(H′)和Pielou均匀度指数(J)分别为0.733 0、1.465 0和0.910 3。相关性分析表明,水蕨与莎草之间呈显著负相关(r=-0.529 7),千金子与莎草之间呈显著正相关(r=0.814 9),其他物种之间没有相关性。茶园管理和旅游等人类干扰是导致水蕨濒危的重要原因。建立保护点和迁地保护是保护该水蕨种群的有效措施。

狭眼凤尾蕨配子体发育及其成精子囊素对水蕨配子体发育的影响

对狭眼凤尾蕨(Pteris biaurita)配子体发育特征及其外源成精子囊素对模式植物水蕨(Ceratopteris thalic-troides)在黑暗和光照条件下孢子萌发和配子体发育的影响进行了研究。结果表明:(1)狭眼凤尾蕨孢子深褐色,三裂缝,孢子萌发为书带蕨型,原叶体发育为水蕨型,无毛状体产生;培养发现,其配子体能产生精子器,但不产生颈卵器,当接种密度适中时,可进行无配子生殖。(2)在光照和黑暗条件下狭眼凤尾蕨成精子囊素有促进和抑制水蕨孢子萌发的作用,但效果均不显著。(3)在光照条件下,狭眼凤尾蕨成精子囊素可以延迟水蕨心脏形配子体分生组织缺刻的形成,但对其配子体形态和性别分化无明显影响;而在黑暗条件下狭眼凤尾蕨成精囊素对水蕨长条形配子体的形态发育具有一定影响,与对照组相比其顶端分生组织发达,整体呈长楔形,对性别分化影响不显著。可见,狭眼凤尾蕨和水蕨不具有同种成精子囊素系统。

水蕨卵膜的形成及其超微结构的观察(英文)

蕨类植物成熟卵的周围有一层卵膜,但其细微结构和形成过程仍不清楚,本研究应用透射电镜技术对水蕨(Ceratopteris thalictroides)卵细胞发育过程中卵膜的形成及超微结构进行了观察。结果表明水蕨卵细胞在发育中期开始形成卵膜,卵上方的卵膜十分显著,是由多层嗜锇性内质网片层附着于质膜内表面形成的,成熟时卵上方的卵膜中心部分厚,向边缘逐渐变薄,在嗜锇性片层之间填充有嗜锇性物质。比较而言,卵下方及侧面的卵膜薄,由两层紧密连接的嗜锇性膜构成。首次阐明了蕨类植物卵膜形成的超微结构,并对卵膜的一些功能进行了探讨。

水蕨的生境及其遗传多样性分析

对分布在中国的24个现存水蕨种群和历史记载曾经分布但现已绝迹的22个水蕨种群原产地进行了广泛调查,发现绝迹种群所在地的原生境已遭到严重破坏,其水体pH值和电导率的平均值都高于现存种群所在地(p<0.05).结果表明水蕨的濒危与水生生境破坏和丧失密切相关.用inter-简单重复序列(ISSR)标记分析了13个水蕨种群遗传多样性.总的多态位点百分率(PPB)为65.19%.分子变异分析(AMOVA)表明种群间的遗传变异为33.91%.结果显示水蕨在物种水平具有一个中间水平的遗传多样性和种群间低的遗传变异.孢子扩散引起的高的基因流可能是导致水蕨种群间低的遗传变异的主要原因.

光照强度对水蕨孢子萌发及配子体性别分化的影响

研究了不同光照强度条件对水蕨孢子萌发以及配子体性别分化的影响。结果表明：2 000~4 000 lx的光照强度条件有利于水蕨孢子萌发,4 000 lx光照条件下孢子萌发最快。光照强度约为4 000 lx时最有利于使水蕨发育为两性配子体。光照强度约为1 000 lx时最有利于使水蕨发育为雄性配子体。为水蕨的人工栽培和分子生物学研究提供理论依据。

水蕨孢子壁的形成和发育

利用光镜、扫描电镜和透射电镜对水蕨科(Parkeriaceae)水蕨(Ceratopteris thalictroides(L.)Brongn.)孢子壁的形成和发育进行了研究。结果表明,水蕨孢子呈辐射对称,三裂缝,表面具肋条状纹饰。孢子壁由内壁、外壁和周壁三部分构成。在四分体阶段外壁已基本形成,其外壁显著,表面光滑,质地均匀,由孢粉素形成,外壁厚约3-5μm,脊高约5-7μm。周壁由绒毡层残余物在外壁表面沉积形成,较薄,厚度只有0.1μm,表面具有杆状突起。研究结果对揭示孢子纹饰和孢子壁各层的形成过程、来源和稳定性有一定的意义,并为蕨类植物孢粉学和系统学研究提供基础资料。

水蕨——温州新发现的国家二级重点保护野生植物

报道了温州新发现的国家二级重点保护野生植物——水蕨,并对其生境特点进行了描述,提出了保护的措施和建议。

水蕨配子体和孢子体发育的研究

为探讨水蕨的生活史及其发育机制,采用土壤培养法,对粤东产水蕨的配子体和孢子体发育进程进行研究.结果表明:水蕨孢子于3月和11月播种,在室内自然条件下培养12 d后萌发形成丝状体,接着发育形成原叶体;1个月后原叶体分化出精子器和颈卵器,第2个月形成胚,胚经过3～4个月的发育形成成熟植株,长出新的孢子叶;孢子发育成熟约需1个月;4～6月是水蕨营养生长的高峰期.水蕨以孢子繁殖为主,其原叶体上能长出新的原叶体或片状结构,形状大多不规则,雌雄同体.此外,水蕨具有1个原叶体上发育出多株孢子体的现象.

不同光照度下水蕨配子体叶绿素荧光特性的研究

以模式植物水蕨的两性配子体和雄配子体为材料,研究了不同光照度下蕨类植物配子体叶绿素荧光参数的差异,探讨水蕨配子体光系统Ⅱ(PSⅡ)对不同光照的响应规律。结果表明:同一光照度条件下,水蕨两性配子体的实际光化学效率(ФPSⅡ)和潜在光化学效率(Fv/Fm)均高于雄配子体,但无显著差异,此时两者间的光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(qN)值也无显著差异;在4000lx光照条件下,两性配子体PSⅡ驱动的电子传递速率(ETRPSⅡ)显著高于雄配子体。随着光照度的增加,水蕨两性配子体的ФPSⅡ、ETRPSⅡ和qP值逐渐增加,且在4000lx光照下显著增加,但Fv/Fm和qN值无显著变化;而雄配子体的ФPSⅡ、ETRPSⅡ、Fv/Fm、qP和qN值均呈先增后减趋势,但各光照处理间无显著差异。研究发现,水蕨两性配子体PSⅡ的活性相对比雄配子体高;两性配子体和雄配子体的光保护能力相似;光照度对水蕨雄配子体的光合能力没有显著影响,而4000lx的光照度对水蕨两性配子体的生长最有利。

植物激素对水蕨愈伤组织诱导与增殖的影响

用重量法对水蕨[Ceratopteris thalictroides (L.) Brongn.]愈伤组织生长进行了初步探索。结果表明,以MS培养基为基本培养基附加不同外源激素均可诱导产生水蕨的愈伤组织,但不同浓度植物激素对愈伤组织生长影响不同;生长素NAA对水蕨外植体的脱分化起促进作用;2,4-D却抑制愈伤组织的形成;细胞分裂素6-BA能与NAA组合促进愈伤组织的诱导。在光暗交替条件下,水蕨愈伤组织的最佳诱导和增殖条件是MS+6-BA1.0mg/L+NAA0.5mg/L。在此条件下,愈伤组织继代培养20d后,平均增殖率达1122.70%。

水蕨孢子囊早期发育的超微结构

利用透射电镜对模式植物水蕨(Ceratopteris thalictroides)孢子囊的早期发育进行研究.结果表明:水蕨的孢子囊是由叶片表皮的原始细胞发育而来,经过横向和纵向分裂形成外套层原始细胞和内部细胞,此过程中各个细胞内线粒体和叶绿体逐渐变大,变发达;之后外套层原始细胞继续纵分裂形成孢子囊壁细胞,内部细胞分裂形成内外两层绒毡层和孢子母细胞,此过程中电子密集物在分裂最为旺盛的细胞内体积最大,数量最多;最后孢子母细胞减数分裂形成四分孢子,此时可见孢子之间以及孢子与原生质团之间均存在着表面膜.内层绒毡层为周原质团绒毡层,外层绒毡层为腺质型绒毡层.水蕨孢子囊的早期发育属于薄囊蕨型发育.

生态因子对水蕨生长的影响

通过移植和孢子繁殖试验,研究了生态因子对粤东地区水蕨生长的影响,结果表明,水蕨生长具有季节性变化,4—6月是水蕨生长高峰期,6月和12月开始形成孢子;水蕨孢子萌发和孢子体的发育均需要光照;光照4～10h,水蕨孢子的成苗率显著提高,最高达82.4%;遮荫对水蕨叶柄基部直径、植株鲜重和干重有显著的抑制作用,导致叶柄纤细,易倒伏;光照显著促进水蕨叶的生长,使其抗伏性增强,并加速其孢子囊的成熟;基质(塘泥+河沙,其体积比为4∶1)培养能提高水蕨幼苗的成活率,促进水蕨孢子体的生长发育.

新记录的水蕨种群特征和群落的物种多样性

近几十年来,由于人类活动的影响,水蕨在我国的分布范围和种群数量正日趋减少,濒临灭绝,现被列为国家二级重点保护野生植物。根据标本记载和相关研究资料,于2003年8月至2006年10月,对分布在我国热带和亚热带的濒危植物水蕨进行广泛的野外调查。在每一调查点,用全球定位系统(GPS)测定了各样点的经纬度,记录了其生境特征和种群的生长状况,采集和鉴定水蕨及其主要伴生种,研究了其群落的结构特征。结果发现濒危植物水蕨的7个分布新记录。它们分别位于云南勐腊县郊区和勐仑、广东英德和阳春、浙江临安、海南三亚以及湖南郴州。新发现的水蕨种群主要生长在稻田或废弃稻田、水沟、菜地、旅游区。与水蕨相伴生的物种主要有11科15属17种,分别隶属于7个群丛。人类活动是导致水蕨濒危的主要原因。凭证标本均保存于武汉大学植物标本馆。

影响水蕨分布的两个水化学因子相关性分析

[目的]分析影响水蕨分布的两个主要水化学因子的相关性,为水蕨生境保护和种群恢复提供依据。[方法]对分布在我国热带和亚热带部分地区22个样点的22个水化学参数的平均值,计算其变异系数,对具显著性差异的两个化学因子采用最小显著差法和相关系数法分别进行多重比较分析和相关性分析。[结果]所测22个化学因子变异系数都有较大变化,但只有pH值和电导率在两种水体(type A和type B)中有显著性差异,相关分析显示二者呈正相关,但多重比较分析表明水质pH值的显著性差异高于电导率。[结论]具显著性差异的两个化学因子中,水质pH值对水蕨的分布影响更大。

影响水蕨分布的两个水化学因子相关性分析(英文)

1材料与方法 根据2003年夏秋两季分布在我国热带和亚热带部分地区22个样点（其中现存水蕨种群type A原产地12个，绝迹水蕨种群type B原产地10个）的22个水化学参数（Cu、Ca、Mg、Fe、Mn、总磷、pH值、溶解氧、硬度、酸度、碱度、Br、NH3-N、Cl、Cr^6＋、Mo、Ni、NO3-N、PO4^3-、Zn、溶解CO2、电导率）的平均值，计算其变异系数。对具显著性差异的两个化学因子分别采用最小显著差法和相关系数法进行多重比较分析和相关性分析。

培养基对不同性别水蕨配子体叶绿素荧光特性的影响

研究了MS和改良knop’s培养基条件下水蕨(Ceratopteris thalictroides)两性配子体和雄配子体叶绿素荧光参数的差异,结果表明:MS培养基中两性配子体PSⅡ线性电子传递的量子效率ФPSⅡ和PSⅡ驱动的电子传递速率ETRPSⅡ值显著高于MS培养基中的雄配子体以及改良knop’s培养基中的配子体;各组配子体光化学效率Fv/Fm值无显著差异;外源营养对各组配子体光化学荧光猝灭系数qP和非光化学荧光猝灭系数qN的影响不具明显规律性。综上所述,MS培养基中外源糖类的添加使水蕨配子体PSⅡ的光合活性增强,有利于大量快速生长的两性配子体的形成。