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金灰蘚配子體發生的實驗觀察
(H edw.)G ro u t為材料,觀察并詳細記錄了孢子萌發到配子體發生的全過程及其特點,取得了一些新的實驗數據。本結果將對金灰蘚的生活史研究給予補充和完善,同時,也為建立苔蘚植物人工快速繁殖體系提供初步的實踐經驗和一定的理論依據。
1 材料與方法
1.1 實驗材料
實驗材料金灰蘚Py la is ie llap oly an th a(H edw.)G ro u t標本上的成熟孢蒴。1.2 實驗方法實驗組含有K nop營養液的瓊脂培養基質。實驗步驟如下:
(1)培養基的制備:實驗組按表1的配方,在一定量的K nop營養液中加入適量瓊脂,使其濃度為2%,加熱熔化后,倒入60mm的培養皿中,凝固后即可使用。對照組為無營養成分的基本培養基,即只含有2%的瓊脂。
(2)孢子懸液的制備:取金灰蘚成熟孢蒴,將其浸入75%酒精中,5min后取出,用蒸餾水反復沖洗5次之后,在超凈工作臺上用鑷子和解剖針打開孢蒴,將孢子散入適量的蒸餾水中,制成適當濃度的孢子懸液。
(3)用移液管將稀釋后的孢子懸液分別接種于實驗組和對照組培養基質上。
(4)培養皿加蓋后放在250L光照培養箱中培養。溫度(18±2)°C,相對濕度大于80%,光照強度24Λm o l·m-2·s-1,光照時間12h?d。
(5)自接種培養后,每天定時鏡檢孢子萌發情況,對具代表性個體的萌發過程進行顯微照相及繪圖,并詳細記錄個體的發育特點。
2 實驗結果本實驗培養的金灰蘚孢子為單細胞孢子,屬外生孢子萌發類型[ 1 ]。孢子形狀為球形,具厚壁,大小為13(10～20)Λm,綠色,孢壁由內壁(in t ine)與外壁(ex ine)構成,內有若干不發達的葉綠體。光學顯微鏡下觀察表明,從孢子萌發到配子體的發生可分為三個階段:
①孢子萌發階段;②原絲體生長階段;③配子體發生階段。
2.1 孢子萌發階段孢子萌發階段可分兩個時期:
①實驗組和對照組孢子均吸水膨脹,隨后外壁破裂。孢子在外壁破裂后,內壁也隨即破裂,孢子在大量吸收水分的同時,孢子內部結構也發生顯著變化,葉綠體的數目不斷增多。兩組孢子萌發所需的時間均為5315h。
②孢子萌發的標志是原生質膜的凸出。隨著原生質膜的持續凸出,孢子萌發出綠絲體(ch lo ro nem a)原始細胞。當綠絲體達到25Λm以上時,分裂而產生第一個分隔。在10115h時,實驗組孢子萌發率為8514%,對照組孢子的萌發率為5411%。
在統計孢子萌發率時,隨機選取6個10倍物鏡下的視野,在顯微鏡下統計每個視野內孢子總數和單極、雙極萌發的孢子數目。取6次平均值計算萌發率。
2.2 原絲體生長階段實驗組:孢子萌發后綠絲體繼續伸長, 4d時,孢子從已突出的綠絲體基細胞相對的一側又開始破壁,產生第2極(圖版...: 3B, 4)。415d時,統計孢子的兩極萌發率已達50%左右。對照組孢子的兩極萌發率僅為3%,主要以單極相生長(圖版...: 5)。5d后,實驗組孢子開始出現三極萌發現象,綠絲體產生一級側枝,側枝和綠絲體接近垂直生長(圖版...: 7),形成軸絲體(cau lo nem a)。軸絲體細胞中的葉綠體數量比綠絲體細胞中的少。軸絲體有的伸向基質外,也有的沿基質表面生長(圖版...: 8A)。
在二級側枝形成后,有的深入到基質中生長,且細胞內部的葉綠體逐漸減少,特化成假根(rh izo id) (圖版...: 8B)。對照組孢子未出現三極生長型,主要以單極為主,生長速度也較慢,而兩極生長較少。9d時,實驗組的綠絲體繼續伸長,側枝增多,92%以上的孢子出現三極生長,四極生長的孢子也開始增多(圖版...: 8)。對照組的孢子生長趨向停止,綠絲體內的葉綠體收縮、變少,綠絲體細胞逐漸變得細長。14d時,實驗組綠絲體基部一個或多個原絲體細胞膨大,有的膨脹呈近圓球形。隨后,幾個球形細胞之間的連接處逐漸變細, 2d后,發生縊裂,各自獨立生長(圖版...: 9)。
隨著時間的推移,綠絲體生長逐漸趨于緩慢,軸絲體及其軸絲體上長出的側枝生長速度加快。此時的側枝比較粗壯,葉綠體含量較少,一般向培養基外生長。綠絲體與軸絲體的發生分別完成了蘚類原絲體發育的第一、二階段。由于配子體不在原絲體的頂端發生,因此,不影響原絲體的繼續生長。
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