低温胁迫对极度濒危植物中华水韭生理特性的影响

以人工繁殖的极度濒危级（CR）植物中华水韭（Isoetes sinensis Palmer）为试验材料,研究了0 ℃低温环境下胁迫0~20 d,沉水叶片中保护酶系统（POD、SOD、CAT）、渗透调节物质（可溶性糖和可溶性蛋白）、叶绿素以及丙二醛（MDA）和相对电导率的变化。结果显示：随着低温（0 ℃）胁迫时间的延长,中华水韭沉水叶片的相对电导率、可溶性糖含量、CAT活性先升高后下降,SOD活性呈逐渐上升的趋势,POD活性、可溶性蛋白含量、叶绿素含量下降,MDA含量一直低于CK,且在一定范围内波动。研究表明,中华水韭沉水叶片在0 ℃低温胁迫中受到一定程度的伤害,但能通过调节自身的膜透性、渗透调节物质含量和保护酶活性系统来减轻低温伤害,维持其正常生理代谢功能,从而表现出一定的抗寒潜力。

4种蕨类植物的孢子繁殖研究

蕨类植物的资源开发越来越受到重视,但目前的孢子繁殖技术还不够成熟,已成为其市场扩大的制约因素。本研究对4种有代表性的资源型蕨类植物乌毛蕨（Blechnum orientale）、荚果蕨（Matteuccia struthiopteris）、假鞭叶铁线蕨（Adiantum malesianum）和水蕨（Ceratopteris thalictroides）进行了孢子繁殖研究,详细观察并记录了繁殖过程中配子体发育各阶段出现的特征和时间。其中以水蕨的发育周期最短,从播种到形成幼孢子体约33天;假鞭叶铁线蕨发育周期最长,约73天;乌毛蕨和荚果蕨的发育周期介于二者之间。结合过去已发表的相关观察资料,对4种蕨类的孢子萌发、原叶体、性器官以及幼孢子体形成等四个生长关键点所出现时间的培养条件进行了分析,结果表明：（1）光照时间越长,孢子萌发天数越短;（2）光照强度越大,原叶体发育天数越长;（3）配子体发育速率在20~25℃范围内与温度无显著相关性。本研究可为进一步探究蕨类植物适宜的繁殖技术体系和开发蕨类资源提供指导。

中国4种水韭植物叶片分类学特征的比较观察

我国共有5种水韭,全部被列为国家一级保护,均属极度濒危级(CR)野生植物。就营养器官而言,因水韭根、茎的简化,叶片特征成为最重要的分类学依据。本文针对形态特征相近的中华水韭、云贵水韭、台湾水韭和东方水韭,用显微镜观察了叶片发育的形态特征。结果表明:不同种水韭叶片在旋转角度、气孔分布等方面存在差异,而气孔器的种间一致性较高;同种水韭叶片在不同发育时期,其近远轴面的气孔指数、气孔分布及叶凸指数均有稳定的分类价值。本文检索讨论了我国4种水韭的分类学关系,并发现了叶表皮都存在异形条状细胞。

广东蕨类植物新记录

本文报道广东省蕨类植物分布新记录19种和1变种:双沟卷柏、楔基莲座蕨、广南蹄盖蕨、大叶双盖蕨、疏裂双盖蕨、单叉对囊蕨、南亚鳞毛蕨、陈氏耳蕨、华北耳蕨、红秆凤尾蕨、紫杆凤了蕨、无毛凤了蕨、金粉背蕨、阔叶鳞盖蕨、林下凸轴蕨、翠绿针毛蕨、滇越金星蕨、羽叶新月蕨、小叶茯蕨和星鳞瓦韦。本文对这些类群的生境和主要形态特征进行描述,并对其地理分布区进行了补充。引证标本保存于上海辰山植物标本馆(CSH)。

植物气孔原始形态—“前气孔”的发现

为探究植物气孔(stomata)的起源演化,本文以槲蕨(Drynaria roosii)原叶体及幼孢子体的第一枚叶片、满江红(Azolla pinnata)孢子体叶片为材料,用扫描电子显微镜观察了各自的气孔及类似气孔的超微立体精细结构特征。结果表明槲蕨幼孢子体气孔有2个保卫细胞,满江红孢子体气孔仅有1个保卫细胞,而槲蕨原叶体上发现的类似气孔结构,由1个保卫细胞和中间的狭缝组成,不具有真正的孔,本文将其命名为前气孔(prestoma),并对前气孔的特殊性进行了分析,旨在为探讨陆地植物气孔起源及系统演化提供溯祖形态依据。

植物转基因的整合特性及遗传分析

对转基因植物的外源基因整合到受体染色体上的整合机制,整合随机性与非随进性,整合位点及拷贝数等特性进行了综述。并对3种外源基因遗传规律的方式进行了分析,它们分别是:单基因位点(single-site)的孟德尔遗传方式、多基因位点(multi-site)的孟德尔遗传方式和非孟德尔(non-Mendel)的遗传方式。

极度濒危蕨类中华水韭对除草剂的生理响应

以人工繁殖获得的极度濒危蕨类中华水韭(Isoetes sinensis Palmer)第3代成熟植株为材料,采用盆栽方法考察了中华水韭原产地农耕区常用8种除草剂处理后,中华水韭膜系统、保护酶系统及光合系统的变化规律,探讨除草剂污染对中华水韭濒危的生理学机制。结果表明:(1)各除草剂处理下,中华水韭的叶片相对电导率、MDA含量、SOD活性和CAT活性在处理后15d时显著高于对照,随着除草剂处理后时间的延长,各处理的POD活性均先升高后降低,在15d时接近对照水平,说明中华水韭的叶片光合系统普遍受到严重影响。(2)各除草剂处理后15d时中华水韭的叶绿素含量显著低于对照,气孔导度和蒸腾速率急剧升高,净光合速率明显降低。研究发现,中华水韭对8种不同除草剂都十分敏感;乙氧氟草醚和2甲4氯钠对植株叶片净光合速率的伤害严重,精稳杀得、精恶唑禾草灵及苄嘧磺隆对膜系统的伤害严重;推测除草剂是造成中华水韭濒危的重要原因之一。

锌胁迫对长药景天光合特性和保护酶活性的影响

以园林植物长药景天(Hylotelephium spectabile)为研究对象,探讨了不同浓度Zn SO4胁迫对长药景天光合特性和保护酶活性的影响。结果表明:长药景天的质膜相对透性、丙二醛含量、过氧化物酶和过氧化氢酶活性随Zn SO4胁迫强度的增加而升高,净光合速率、胞间二氧化碳浓度、气孔导度和蒸腾速率则降低,叶绿素含量先升高后降低,超氧化物歧化酶活性变化不大。长药景天在抵御锌胁迫的过程中,通过保护酶活性的升高、气孔关闭降低水分流失等方式降低了锌的毒害作用,使其具有很强的抵抗锌胁迫的能力。

粗毛鳞盖蕨干旱胁迫下生理变化规律的研究

研究了粗毛鳞盖蕨(Microlepia strigosa)成熟孢子体在自然干旱胁迫处理下生理特性的变化。发现胁迫过程中其相对电导率、过氧化物酶(POD)活性、可溶性糖、脯氨酸含量上升;可溶性蛋白与丙二醛(MDA)含量先升高后降低再升高;超氧化物歧化酶(SOD)活性、叶绿素含量、总呼吸速率、净光合速率(Photo)、蒸腾速率(Trmmol)、气孔导度(Cond)呈下降趋势;CAT活性、胞间CO2浓度(Ci)呈先升后降的趋势。表明其膜系统并未受到严重伤害;渗透调节系统起到了较好的抗脱水作用;保护酶系统虽受到抑制,但仍能发挥清除自由基的作用;呼吸及光合系统受到影响显著下降,但主要表现为植物体的自主调节。说明在胁迫过程中粗毛鳞盖蕨生理上能够迅速作出相应的适应调节,表现出对干旱胁迫后较强的恢复能力和一定的忍耐能力。

中华水韭叶舌和缘膜的发生及其发育进程研究

采用石蜡切片技术,以人工培养的中华水韭幼苗的最初几枚叶至成熟植株的叶为实验材料,连续解剖观察其叶舌和缘膜的发生、发育进程,并分析其发育进程与孢子囊和叶片的关系。结果显示:(1)中华水韭叶舌与叶片在其个体发育早期来自于同一原基,但叶舌最初的发育速度快于叶片。(2)中华水韭的苗龄达到15枚叶时开始有孢子囊发生,此时的叶舌下方有明显的缘膜结构。(3)当中华水韭的孢子体达到30枚叶片以上时,早期产生于植株外围的孢子囊已经发育成熟,可以清楚地区分出大、小孢子囊,其中在已经成熟的大孢子叶上,叶舌相对于孢子囊的长度变短,下唇萎缩,缘膜消失;成熟小孢子叶的叶舌比大孢子叶的叶舌长,上翻程度大,下唇萎缩程度不如大孢子叶明显,缘膜也退化消失。研究认为,缘膜是水韭系统发育早期的普遍结构,而演化后期一些地区的缘膜则显著退化甚至消失;对于系统发育初期的中华水韭,其叶舌与叶片的差异并不像现代水韭那么明显。

中华水韭雌配子体及胚胎发育的初步研究

中华水韭(Isoetes sinensis Palmer)属水韭科(Isoetaceae)草本拟蕨类,是长江中下游特有的古老物种,对环境污染敏感,为国家一级重点保护的极度濒危的野生植物。本研究通过人工培养,按不同发育阶段,用常规石蜡切片法连续观察了雌配子体及胚胎发育的全过程。结果显示:大孢子培养15～20 d萌发,雌配子体为球状、属壁内发育型,每个雌配子体着生8～20个颈卵器。成熟的颈卵器发育有多种可能,但只有颈沟细胞和腹沟细胞都退化,卵才有受精的机会。合子首先进行横向分裂,培养约50 d发育成数十个细胞的球形胚胎,约80 d雌配子体的细胞萎缩,第一叶及其叶舌、第一根结构更明显,出现第二叶。文中还初步探讨了中华水韭濒危的生殖生物学机制。

锌胁迫对长药景天生理特性的影响

[目的]利用低浓度和高浓度的Zn SO4溶液对长药景天的长期胁迫,研究长药景天锌胁迫下的抗性能力。[方法]采用盆栽试验,锌以Zn SO4·7H2O的形式供给,浓度分别为0、160和1 600 mg·kg-1Zn SO4,分别于0、7、14、21、28、35 d采集长势健康,且个体相近的植株,在相同部位选取功能叶片,测定长药景天叶片生理指标的变化。[结果]表明:低浓度(160 mg·kg-1Zn SO4)锌胁迫下,长药景天叶片电导率和MDA含量增加不显著;SOD、POD和CAT等保护酶活性增加,脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量增加,高浓度(1 600 mg·kg-1Zn SO4)下电导率和MDA含量增加,保护酶活性增加,脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量变化较小。[结论]长药景天对锌胁迫表现出较强的抗性,低浓度锌胁迫下调节能力较强,高浓度下主要依赖于保护酶系统的调节作用抵抗锌胁迫。在持续锌胁迫过程中,长药景天生理上能迅速作出相应的适应性调节,对锌胁迫表现出一定的忍耐能力和较强的恢复能力。

中华水韭孢子囊发育研究

采用半薄切片法,连续观察了极度濒危级(CR)植物中华水韭大小孢子囊的发育过程,以期从无性生殖的角度,为探讨其濒危原因提供直观可靠的理论根据。结果显示:(1)中华水韭的大小孢子叶相间排列,无混生孢子囊。(2)隔丝为孢子供给营养,其体积直接影响孢子的大小、产量和育性。(3)大小孢子囊都近半数败育,小孢子囊为整齐发育,大孢子囊为不整齐发育。(4)大小孢子囊均无柄,且都不存在开裂结构,只有孢子囊壁腐烂后才能散播孢子。研究认为,中华水韭的濒危与孢子囊的发育特征密切相关,孢子囊的高频率败育、没有开裂结构以及对环境的依赖,是造成中华水韭濒危的重要因素之一;通过与近缘类群孢子囊的比较,发现仅水韭孢子的散播借助外力,对生境要求较高,即验证了水韭古老的系统学地位,同时说明水韭更具有监测生境地区环境指标的能力。

中国产3种水韭叶舌形态结构的比较研究

以中国产3种水韭的成熟叶片基部为实验材料,采用石蜡切片法,详细观察3种水韭的叶舌结构,建立各自叶舌的立体模型,探讨3种水韭间的亲缘关系,并比较了中国特产水韭与中亚及北美水韭的演化关系。结果显示:(1)3种水韭叶舌结构主要分为舌片、舌足和横带三部分。(2)中华水韭与东方水韭舌片均为三叉型,有主侧舌片之分,足角均为卵圆形,舌足与叶轴平行,而云贵水韭长鼻形,无主侧舌片之分,足角为三角形,舌足与叶轴有一定的角度。(3)中华水韭与云贵水韭的舌足侧面观为长椭圆形,东方水韭舌足侧面观为肾形。研究认为,中华水韭与东方水韭的亲缘关系较近,二者与云贵水韭亲缘关系较远;叶舌是水韭类的溯祖形态,其结构复杂,特征稳定,种间差异明显,应该作为水韭分类的重要依据。

栽培甜菜中央细胞受精前后的超微结构

应用透射电镜技术比较栽培甜菜(Beta vulgaris)中央细胞受精前后的超微结构特征,以完善甜菜生殖生物学研究,并为相关研究提供基本资料。结果表明,中央细胞在受精前后的超微结构变化主要表现于核及核周围胞质。中央细胞的2个极核融合较早,在花蕾时期即以次生核形式存在,具双相核仁,可明显分辨纤维区和颗粒区;有的有额外小核仁和核仁液泡。核周围的细胞质中具丰富的细胞器且功能活跃,包括线粒体、质体(含或不含淀粉粒)、高尔基体、核糖体和粗面内质网。受精后,形成初生胚乳核,核周围胞质中变化最大的是质体,形成众多变形质体,形态多样,且富含淀粉粒。初生胚乳核分裂过程中,核仁消失,核膜崩解为囊泡状结构,粗面内质网减少,滑面内质网增加。分裂形成2个胚乳游离核,核周围胞质与初生胚乳核相似。总之,中央细胞在受精前后的超微结构特征均呈现代谢活跃状态。

极危孑遗蕨类中华水韭有性生殖的形态学研究

通过人工培养,采用半薄切片和超薄切片法,对中华水韭（Isoetes sinensis Palmer）有性生殖全过程进行了连续观察。结果显示：（1）雌雄配子体均为壁内发育,雌配子着生有假根,发育出多个颈卵器;雄配子体无假根,每个雄配子可产生4个具有8-12条鞭毛的精细胞。（2）颈卵器只有2个颈沟细胞和1个卵细胞,腹壁细胞由配子体营养细胞转化而来。（3）合子初次分裂面与颈卵器长轴之间的夹角约为20°,2-4细胞胚胎易于停止分裂而老化,自数十个细胞后胚胎即出现明显的组织分化。（4）在球形胚时期第一叶还没分化的时候,在胚胎中出现第一叶的叶舌原始细胞,但直到第一叶顶端变绿具有光合能力时,第一叶的叶舌才开始发育。研究结果支持根叶优先发育的观点,认为雄配子体发生率极低、雌配子体存在较多的败育性结构等,是中华水韭生殖濒危的主要原因。

中华水韭根叶发育的解剖观察

中华水韭(Isoetes sinensis Palmer)为国家一级保护野生植物,被评价为极度濒危级(CR),仅分布在长江中下游,对环境污染敏感。本文以其人工苗为材料,用石蜡切片法,连续观察了根和叶的发育特征:叶原基横切面呈端部渐圆的三角形,由表皮原、皮层原和中柱原三部分组成;维管束中央首先出现的一个原生管胞,与其近轴面两侧后出现的两个后生管胞共同组成倒"V"字型的外始式初生木质部;成熟叶分化出表皮与皮层,表皮细胞间有嵌合,皮层部分细胞裂解成彼此不相通的4个通气道。根横切面呈圆形,成熟区分化出表皮、皮层(外皮层、中皮层、内皮层)和维管束三部分,中皮层部分细胞裂解呈一个完整的筒状通气道并与外皮层无连接,由内皮层包围的维管束横切面呈三角形。讨论了根和叶的形态结构、功能及系统学意义。

多羽实蕨胚胎发育的研究

利用人工培养和石蜡切片法研究了多羽实蕨(Bolbitis angustipinna(Hayata)H.Ito)胚胎发育过程。合子第一次分裂面垂直于原叶体纵轴且平行于颈卵器颈部;第二次分裂面平行于原叶体纵轴且垂直于颈卵器颈部;第三次分裂面同时平行于原叶体纵轴和颈卵器颈部。经多次分裂形成球形胚胎,球形胚胎的外上和外下区域几乎同时分别发育出第一叶顶端细胞和第一根顶端细胞,继而分别斜向分裂产生第一叶原基和第一根原基。随后,第一叶原基迅速分裂,最早突破帽状体形成第一幼叶;第一根原基的分裂速度稍慢,晚于第一叶突破帽状体形成第一根。并讨论了胚胎发育的系统学问题。

孑遗蕨类中华水韭根系发育的研究

以发育良好的中华水韭植株为材料,用常规半薄切片法,详细观察了根的发育及其根系的特征,并讨论了水韭根的内外两种起源途径、不同粗细根的结构功能、分支及横隔的生物学意义,为探讨古老维管植物的系统演化及濒危原因提供形态学依据。结果显示:(1)中华水韭成熟植株没有主根,有近百条浅棕色管状根,既有内起源根,也有外起源根,且每条根都有多回二歧分支。(2)二歧分支的发生一般频率密集且为不均等分裂,根越细分支越早,而且分支频率越密集;二歧分支处都有由2~3层细胞组成的永久性横隔,即使在老根内这种横隔也始终存在。(3)子根尖的部分皮层细胞能够直接转化成表皮,子根尖粗细不等。研究认为,中华水韭有茎起源根和根托起源根,皮层细胞具有特殊的分化能力,横隔是古生态的高能环境所造成的适应性结构,其根系具有旺盛的再生能力及高度的复杂性。

云贵水韭雌配子体发育及其濒危机制的研究

为了解云贵水韭(Isoetes yunguiensis)的生殖过程和濒危原因,采用人工培养获得其雌配子体,用半薄切片法观察雌配子体发育过程。结果表明,云贵水韭的大孢子萌发率约为26%;雌配子体异养,终生都在大孢子细胞壁内发育;颈卵器发育只有2枚颈沟细胞而无腹沟细胞。雌配子体发育停止在游离核时期、颈壁细胞数量偏少或排列紊乱、颈沟细胞异常、卵细胞凋亡等可能是导致生殖濒危的原因。同时,游离核是水韭生殖生物学研究和系统学研究的重要环节之一;缺失腹沟细胞可能是水韭类简化性进化的特征之一。