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本文选取自建立以来其分属问题一直争议不断的金星蕨科(Thelypteridaceae)和蕨类植物中最大类群之一的铁角蕨科(Aspleniaceae)的两个代表种,即秦蕨(Chinglaferox(BL.) Holttum)和对开蕨(Phyllitis japonica Kom)为实验材料,采用水培、土培以及Knops固体培养基三种方法,通过人工培养,全面比较观察二者的生活史发育特征和人工有性育苗,揭示各自稳定的生殖生物学规律,为探讨蕨类系统演化积累详实的基础资料;通过形态发育的多样性比较,讨论生殖生物学所蕴含的系统学依据。 在有性世代方面,通过水培、土培以及Knops固体培养基等方法进行培养和观察,连续选取典型材料制成临时水装片,在光学显微镜(OLYMPUS-BX53)下观察并拍照,并利用石蜡切片法对二者的性器以及胚胎进行了连续的切片观察以及比较研究。 实验结果表明,秦蕨与对开蕨在孢子萌发、丝状体发育、毛状体特征、生长点的形成以及假根的发生和发育等,都具有丰富的多样性和稳定的规律性;且在性器方面,本文发现秦蕨和对开蕨颈卵器的发育及其相似,可归纳总结为颈卵器最初由原叶体表面的某个原始细胞发育而来,原始细胞进行平周分裂,形成初生盖细胞,中央细胞和腹壁原始细胞、初生盖细胞再次进行分裂形成颈细胞和颈壁细胞,中央细胞分裂成初生沟细胞和初生腹细胞,初生沟细胞分裂成两个颈沟细胞,初生腹细胞分裂成腹沟细胞和卵细胞,腹壁原始细胞分裂成腹壁细胞。秦蕨和对开蕨精子器也基本相似,均由基细胞、环细胞、盖细胞构成。 胚胎发育方面,迄今为止,秦蕨和对开蕨都至今尚未报到,因此本文通过人工大量培养两种蕨类的原叶体,根据胚胎发育的节律,采用石蜡切片法进行连续切片,观察了两种蕨类胚胎发育中的特征。秦蕨和对开蕨胚胎发育基本相同,合子第一次分裂沿X面,形成两个子细胞,再次分裂沿着Y面和Z面,形成8细胞球形胚,再持续分裂,开始形成第一叶顶端细胞和第一根顶端细胞。 在营养器官方面,本文通过半薄切片法观察了两种蕨类的根、叶、以及叶柄、并对其气孔、鳞片都进行了详尽的观察,为植物类群的系统分类和相关研究提供了详实的基础资料。 此外,本文通过石蜡切片法详实的观察了秦蕨孢子囊的发育过程,秦蕨孢子囊群成群聚生在孢子叶叶脉的两侧,孢子囊呈圆形且无囊群盖,秦蕨孢子囊的发育属于较普遍的薄囊蕨型发育,囊壁仅由一层细胞构成,囊壁较薄,囊柄则是由两列细胞组成,孢子囊分化完全时,主要由3部分组成:孢子囊囊壁、内外绒毡层和造孢细胞团,当孢子成熟时,仅存囊壁和外层绒毡层。同时本文还对秦蕨幼孢苗经过分株移栽、复壮培养、最后进行定植。 根据上述研究结果,本文讨论了有性世代、胚胎发育的模式及其系统学意义,为探讨两种蕨科的生殖规律及系统演化关系提供了佐证,还从微观的角度了解了不同生境的植物体的最初发育起源,为探讨维管植物根、茎、叶的系统起源顺序及其相互关系提供系统学依据,同时也对秦蕨从热带地区到寒温带地区强大的环境适应性提供胚胎学证据,并成功尝试了批量人工有性育苗,大量繁殖对开蕨与秦蕨,为中国开发秦蕨与对开蕨园艺方面提供技术支持。