水韭属是一类具有异形孢子的古老石松类植物,全属物种均被列入国家重点保护野生植物.该文报道了在浙江省长兴县新发现的一个四倍体水韭属居群.基于形态学、孢粉学和细胞学证据,将该物种命名为长兴水韭(Iso?tes changxingensis),并详细描述了其形态特征.长兴水韭与保东水韭(I.baodongii)在植株形态及孢子纹饰方面都较为相似,不同之处在于其染色体为44条,大孢子极面直径为317～411 μm(平均为360 μm)(vs.染色体22条,大孢子极面直径为390～510 μm,平均为450 μm).与同为四倍体的隆平水韭(I.longpingii)在孢子大小方面极为接近,不同之处在于其根状茎3裂,叶片中间宽为2～3 mm,大孢子表面具棘刺-脊条状纹饰(vs.根状茎2裂,叶片中间宽度为1 mm,大孢子表面具瘤状-脊条状纹饰).该种与中华水韭(I.sinensis)的区别在于其大孢子较小,表面纹饰不同,叶片长为20～60 cm(vs.大孢子极面直径为340～450 μm,平均为409 μm,具脊条状突起纹饰,叶片长为15～30 cm).长兴水韭目前仅分布于其模式产地的一处沟渠,由于其分布区狭窄,野生居群数量较少,栖息地环境受到人为干扰,因此根据IUCN红色名录评估标准可将长兴水韭暂定为濒危(EN)等级.由于该种面临生境破坏和野外人为刈割的风险,因此很有必要开展迁地保护及野外回归等相关工作.该文编制了中国已报道的水韭属物种的分种检索表,为该属物种的鉴定和保护工作提供了参考.

采用光镜、透射电镜和细胞化学技术,对紫萁孢子囊发育过程中孢壁的超微结构和孢子囊内多糖和脂滴的分布及其动态变化进行研究,以探讨紫萁孢子囊发育过程中多糖和脂滴的代谢特征,为蕨类孢子发生的研究提供基础资料.结果表明:(1)紫萁孢子囊由1层囊壁细胞、2层绒毡层和产孢组织构成.(2)紫萁孢子壁由发达而分2层的外壁(外壁内层和外壁外层)和薄的不连续的周壁构成,由外壁形成棒状纹饰的轮廓;孢子外壁内层由多糖类物质构成,外壁外层和周壁均含有脂类物质.(3)在紫萁孢原细胞中观察到少量脂滴;随着紫萁孢壁的形成,囊壁细胞中淀粉粒的大小逐渐变小、数目先增加后减少,它们转运到内层绒毡层原生质团并转化为孢粉素前体物质,再穿过原生质团内膜表面进入囊腔,成为孢粉素团块或以小球形式填加到孢子表面形成孢壁.(4)紫萁孢子囊将多糖类营养物质转化为脂类,以脂滴的形式储藏在孢子中.

采用透射电镜和细胞化学技术对红盖鳞毛蕨(Dryopteris erythrosora (Eaton)O.Ktze.)的孢子发育过程进行了研究,根据超微结构和细胞化学特征可将其孢子发育过程分为3个阶段:(1)孢子母细胞及其减数分裂阶段:孢子母细胞壳在孢原细胞末期开始形成,位于孢子母细胞及其减数分裂形成的四分体外侧,PAS反应显示其为多糖性质,与胼胝质壁为同功结构;在减数分裂形成的四分孢子之间产生孢子外壳,从功能、形成位置和时间上看与胼胝质壁相似,但苏丹黑B反应显示其可能含有脂类物质,与孢子母细胞壳和胼胝质壁不同.(2)孢子外壁形成阶段:外壁为乌毛蕨型(Blechnoidal-type),由薄的多糖性质的外壁内层和表面平滑的孢粉素外壁外层构成;小球参与外壁外层的形成,组织化学分析显示小球的中央区域和外壁外层内侧部分由红色(多糖)变为黄色,小球的表面区域和外壁外层部分始终被染成黑色(脂类),可知小球与外壁同步发育.(3)孢子周壁形成阶段:周壁为凹陷型(Cavate-type),包括2层,内层薄,紧贴外壁,外层隆起形成孢子脊状褶皱纹饰的轮廓,以少见的向心方向发育;苏丹黑B和PAS反应观察周壁被染成橙色,推测其可能由多糖等成分构成;孢子囊壁细胞参与周壁的形成.本研究为揭示蕨类植物孢子发生的细胞学机制提供了新资料.

蕨类植物无性生殖过程中有诸多重要的分类和演化特征,利用光镜和扫描电镜观察紫萁科(Osmundaceae)代表植物——紫萁(Osmunda japonica Thunb.)孢子囊的形态和孢子形态,以及表面纹饰的形成过程.结果显示,紫萁具有如下原始特征:①孢子囊大型,无囊群盖,具盾状环带,孢子叶上的孢子囊同时发育,孢子囊纵向开裂;②孢子囊中孢子数量多;③孢子同型,具三裂缝,为辐射对称的四面体型;④孢子表面由外壁构成的纹饰形成过程复杂.从无性生殖角度显示紫萁科在真蕨类植物中古老的演化地位.

为了解干热河谷区车桑子(Dodonaea viscosa)胚胎学特征及其结籽率低的原因,采用常规石蜡切片法和电镜扫描技术对车桑子小孢子发生、雄配子体发育和花粉的形态特征进行了观察.结果表明,车桑子花药具有4个花粉囊.完整的花药壁从外到内依次为表皮、药室内壁、2～3层中层细胞和绒毡层;绒毡层类型是腺质绒毡层.花药成熟期,中层、绒毡层均退化消失.小孢子母细胞进行同时型胞质分裂;四分体为四面体型结构.成熟的花粉为二细胞型.花粉近球形,外壁密布颗粒状纹饰,具有3条不构成合沟的萌发沟.雄性生殖发育过程出现的异常现象可能是干热河谷地区车桑子结籽率低的原因之一.

采用扫描电镜对山东分布的8种对囊蕨属(Deparia)植物进行孢粉学观察.研究结果表明:在中国对对囊蕨属(Deparia Hook.&Grev.)蹄盖蕨科(Athyriaceae)新分类系统首次进行孢子形态亚显微结构研究;该属孢子形态圆肾形,左右对称,具周壁,其周壁纹饰在种内稳定,种间区别显著;为建立假蹄盖蕨亚属(Subgen.1.Athyriopsis)和蛾眉蕨亚属(Subgen.2.Lunathyrium)提供孢粉学依据;依据山东蛾眉蕨和东北蛾眉蕨孢壁纹饰的显著差异,山东蛾眉蕨应为一个独立的物种,不宜并入东北蛾眉蕨,建议恢复山东蛾眉蕨在植物分类学上的种级地位,依照对囊蕨属新分类系统,山东蛾眉蕨(Lunathyrium shandongense)新组合为中华山东对囊蕨(D.sinoshandongensis).该研究不仅为对囊蕨属孢粉学积累了新的资料,也为近缘种的分类鉴定提供了孢粉学依据.因此对囊蕨属孢子形态研究,在该属孢粉学、分类学及系统演化上都具有重要意义.

蕨类植物孢子表面的纹饰形态复杂多样,在分类学和古生物学研究中具有重要意义,目前探索祖先性状演化常用形态学与系统发育学结合的方法.本文选取一回羽叶铁线蕨类植物为材料,用扫描电子显微镜观察其孢子形态,用5个叶绿体基因序列构建系统树,用最大似然法和最大简约法来分析孢子性状的演化.结果 表明:一回羽叶铁线蕨类的孢子纹饰有5种类型,即光滑、粗糙、颗粒、疣状及瘤状;这一类群的祖先孢子纹饰有很大的可能是瘤状纹饰;疣状纹饰可能是由瘤状纹饰演化而来;孢子纹饰由简单向复杂演化,越进化的物种其孢子纹饰越复杂.

物种是生物多样性的基本单元,生殖隔离被认为是物种形成的关键;然而物种并不是静止的而是处于不断的分化演变之中,已经稳定成型但尚未到达分化后期的物种可能存在不完全的生殖隔离.对于物种的认识不能单从某一侧面或局部特征来界定,而应通过“整合物种概念”来确定物种地位.Flora of China记载了中国产白桫椤属(Sphaeropteris)2种,即白桫椤(S.brunoniana)和笔筒树(S.lepifera),并认为原产中国海南的海南白桫椤(S.hainanensis)和白桫椤为同一物种而将其并入白桫椤;但海南白桫椤在形态上已出现了分化.为探讨白桫椤及其近缘物种的亲缘关系和物种多样性分化的情况,本文采集到9个居群共21个样本,通过GBS简化基因组测序技术获得单核苷酸变异位点(SNP),进行系统发育树的构建和主成分及遗传结构的分析,并结合叶片数量性状的统计分析和孢子形态的观察测量.结果 表明,海南白桫椤不仅与云南产白桫椤的基因型不同,且在叶片特征和孢子纹饰上有明显差异;但两个居群的生殖隔离较弱,在广西沿海地区形成杂交产物,其叶片特征为亲本的中间类型.因此,我们认为海南白桫椤是由于地理隔离而形成的一个处在分化路上的物种,建议恢复其物种地位;广西产白桫椤为自然杂交群体,应另处理为独立的自然杂交分类群——广西白桫椤(S.brunoniana×hainanensis).

该研究通过光学显微镜(LM)和扫描电镜(SEM)观察了曲尾藓属(Dicranum Hedw.)10种植物的蒴齿和孢子的形态特征.结果表明:(1)曲尾藓属10种植物的孢蒴均为圆柱形.(2)孢子球形、近球形、椭圆形或三角状卵形,颜色为黄色、棕色或黄褐色;近极面向内凹,纹饰为疣状、颗粒状或芽孢状.(3)曲尾藓属10种植物的蒴齿多为披针形,但也有阔披针形,颜色为杏黄色、深红色、褐黄色或红褐色;纹饰为条状或疣状,具穿孔成网状结构,一些种无穿孔成平滑结构,表面具细疣.该研究结果为曲尾藓属属下类群划分提供了分类依据,并为苔藓植物系统分类、演化研究提供基础资料.

为探讨生境对卷柏属(Sela ginella)植物微观形态的影响,利用扫描电子显微镜对海南七仙岭采集的7种卷柏属植物的侧叶、中叶、孢子叶的叶表皮形态以及小孢子形态进行全面观察分析,并计算气孔器大小、气孔密度、孢子大小等,比较分析其微观形态的区别及微形态与生境间的关系,为卷柏属植物的分类提供依据.结果 显示:(1)同种卷柏属植物的侧叶、中叶与孢子叶在叶表皮形态上具明显差异,尤其是孢子叶上的气孔与营养叶相对较小且稀疏,与孢子叶的繁殖功能相符合.(2)不同种卷柏属植物的叶表皮特征也明显不同,主要表现在叶缘刺、气孔和瘤状突起上,表明这些特征可以作为卷柏属植物种间区分的依据.(3)卷柏属植物的小孢子形态稳定,纹饰多样;部分种间的小孢子形态相似,但可通过纹饰类型、裂缝的曲直进行区分.(4)琼海卷柏的小孢子具有独特的网状纹饰,暗示其具有独特的演化途径.(5)卷柏属植物叶表皮的气孔特征、瘤状突起特征,小孢子的颜色、纹饰,与海拔、生境的湿度有一定的相关性,但其形成机理有待进一步研究.