黃士良 賈素巧 王曉蕊 李琳

摘 要 通過(guò)室內(nèi)人工培養(yǎng)的方式，在微米量級(jí)下觀察灰蘚科灰蘚屬（Hypnum）灰蘚（H.cupressiforme）、黃灰蘚（H.pallescens）、多蒴灰蘚（H.fertile），金灰蘚屬（Pylaisia）金灰蘚（P.polyantha） 4種蘚類植物孢子萌發(fā)和原絲體發(fā)育過(guò)程，詳細(xì)記錄其發(fā)育過(guò)程的性狀特征。結(jié)果顯示：（1）4種蘚類植物的孢子均為單細(xì)胞，直徑平均值為10～40? μm。（2）黃灰蘚孢子為壁內(nèi)萌發(fā)，灰蘚、多蒴灰蘚、金灰蘚孢子為壁外萌發(fā)。4種蘚類植物發(fā)育初期均未出現(xiàn)初生假根，有次生假根出現(xiàn)。4種蘚類植物在發(fā)育中出現(xiàn)了塊狀原絲體和絲狀原絲體兩種形態(tài)，其原絲體在發(fā)育初期均沒(méi)有產(chǎn)生初生軸絲體，均是在原絲體發(fā)育后期，軸絲體由綠絲體分化產(chǎn)生。（3）參照Nishida對(duì)蘚類植物孢子萌發(fā)和原絲體發(fā)育類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)灰蘚科4種蘚類植物的原絲體發(fā)育特征進(jìn)行歸類分析，灰蘚屬黃灰蘚原絲體發(fā)育類型為高領(lǐng)蘚型（Glyphmitrium-type）；灰蘚屬灰蘚、多蒴灰蘚，金灰蘚屬金灰蘚3種蘚類植物原絲體發(fā)育類型均為真蘚型（Bryum-type）。

關(guān)鍵詞 灰蘚科；孢子萌發(fā)；原絲體發(fā)育；孢子萌發(fā)型

蘚類植物孢子萌發(fā)、原絲體發(fā)育和配子體發(fā)生階段是其生活史中一段復(fù)雜的過(guò)程，其間呈現(xiàn)出的性狀特征成為種屬間形態(tài)分類的有力依據(jù)[1]。隨著研究的不斷深入，越來(lái)越多的蘚類植物原絲體發(fā)育階段被人們所熟悉，其發(fā)育過(guò)程性狀特點(diǎn)也成為蘚類植物分類學(xué)上的有益補(bǔ)充。Nishida[2]是對(duì)蘚類植物原絲體發(fā)育和孢子萌發(fā)型系統(tǒng)性研究比較早的國(guó)外專家。2009年，Pressel等[3]對(duì)不同種類苔蘚植物原絲體各個(gè)階段發(fā)育的特點(diǎn)進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)觀察。2020年，Sangeeta等[4]研究了植物激素在苔蘚原絲體分化中的相互作用，認(rèn)為生長(zhǎng)素、乙烯和環(huán)腺苷酸通過(guò)提高細(xì)胞內(nèi)鈣濃度而促進(jìn)原絲體的分化。Johri[5]研究了生長(zhǎng)素在苔蘚原絲體分化中的作用，認(rèn)為在固定懸浮培養(yǎng)中，原絲體細(xì)胞分化狀態(tài)受孢子接種密度和生長(zhǎng)素水平的調(diào)控。2016年，Natalia等[6]研究了藥用苔蘚原絲體懸浮培養(yǎng)體系的建立，并對(duì)培養(yǎng)基、營(yíng)養(yǎng)條件、初始pH、接種量等提高生物量的關(guān)鍵因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。國(guó)內(nèi)最早對(duì)苔蘚植物原絲體發(fā)育進(jìn)行系統(tǒng)研究的學(xué)者是高謙等，1986年，高謙等[7]研究蘚類植物孢子萌發(fā)和原絲體發(fā)育對(duì)苔蘚植物的各分類群之間的關(guān)系和種系發(fā)生及系統(tǒng)演化，此后，關(guān)于蘚類植物原絲體發(fā)育的研究較少，直到21世紀(jì)初，相關(guān)報(bào)道逐漸增多。自2002年以來(lái)，趙建成等[8]及黃士良等[9-11]系統(tǒng)研究了百余種側(cè)蒴蘚類和頂蒴蘚類植物孢子萌發(fā)和原絲體發(fā)育特征，他們的研究為中國(guó)蘚類植物發(fā)育學(xué)研究提供了重要的基礎(chǔ)資料。

灰蘚科（Hypnaceae）是側(cè)蒴蘚類植物中最具多樣化的一個(gè)類群，是蘚類植物中較大的科，分布世界各地，該科多數(shù)種類屬于旱生性蘚類植物，科內(nèi)屬間和種間差異甚微，灰蘚科是蘚類植物學(xué)家公認(rèn)的分類難度較大的科 ，在灰蘚屬中表現(xiàn)尤為突出[12]。由于灰蘚科灰蘚屬和金灰蘚屬中蘚類植物生態(tài)幅度寬廣，生境存在多樣性，種類存在多形，常產(chǎn)生變異類型的種，單憑配子體的形態(tài)顯微結(jié)構(gòu)較難區(qū)分，因此，通過(guò)研究?jī)蓪偬\類植物孢子萌發(fā)、原絲體發(fā)育及配子體發(fā)生特征，從發(fā)育學(xué)角度對(duì)灰蘚科植物分類提供直接或間接的佐證依據(jù)。同時(shí)，灰蘚屬部分蘚類植物具有藥用價(jià)值，通過(guò)對(duì)該屬蘚類植物配子體發(fā)育進(jìn)行基礎(chǔ)性研究，以期為深入開(kāi)展苔蘚的人工栽培、開(kāi)發(fā)和利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

目前，中國(guó)灰蘚科的相關(guān)研究多從灰蘚科分類與區(qū)系的角度開(kāi)展，關(guān)于灰蘚科植物原絲體發(fā)育的系統(tǒng)性研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究選擇中國(guó)產(chǎn)灰蘚科具有孢子體的2屬4種蘚類植物，詳細(xì)觀察了其孢子萌發(fā)、原絲體發(fā)育、配子體分化的過(guò)程，并系統(tǒng)分析了該科4種蘚類植物發(fā)育特征，旨在探索灰蘚科植物系統(tǒng)分類、生態(tài)學(xué)與發(fā)育學(xué)的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料取自灰蘚科4種蘚類植物標(biāo)本成熟孢蒴內(nèi)的孢子。

灰蘚Hypnum cupressiforme，李琳 N0064（HBNU），2016年8月11日，河北省平山縣駝梁山（38°43′14.64″N， 113°48′54.18″E），海拔1 200 m，土生。

黃灰蘚Hypnum pallescens，黃士良 N0045（HBNU），2018年8月10日，河北隆化縣茅荊壩林場(chǎng)（41°31′34.09″ N， 118°07′8.25″E），海拔1 100 m，腐木生。

多蒴灰蘚Hypnum fertile，黃士良 N0036（HBNU），2016年8月11日，河北省平山縣駝梁山（38°43′0.11″ N， 113°48′56.50″E），海拔1 100 m，腐木生。

金灰蘚Pylaisia polyantha，黃士良 N0029（HBNU），2019年8月6日，河北省鹿泉市封龍山（37°54′6.30″N， 114°18′53.15″E），海拔400? m，巖面薄土。憑證標(biāo)本存放于河北師范大學(xué)植物標(biāo)本館（HBNU）[12]。

1.2 試驗(yàn)方法

參照文獻(xiàn)［9］和［11］的試驗(yàn)方法進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)步驟

培養(yǎng)基的制備：在一定量的改良Knop營(yíng)養(yǎng)液中加入2%瓊脂，加熱熔化后，倒入60 mm的培養(yǎng)皿中，凝固后即可使用[9]。

孢子懸液的制備：把孢蒴浸入75%的酒精溶液中，20 s后取出，并在無(wú)菌蒸餾水中清洗5次；然后，用鑷子和解剖針將孢子取出并散入無(wú)菌蒸餾水中，制成適當(dāng)濃度的孢子懸液[9，11]。

孢子懸液轉(zhuǎn)移：用移液器將稀釋的孢子懸液接種于培養(yǎng)基上。

相關(guān)參數(shù)：培養(yǎng)皿加蓋后放在光照培養(yǎng)箱（產(chǎn)品型號(hào)為KRG-250A）中培養(yǎng)。溫度23 ℃±2 ℃，相對(duì)濕度大于80%，光照強(qiáng)度24? ?μmol/（m2·s），光照時(shí)間12? h/d。

鏡檢要求：自接種培養(yǎng)之日起，每隔24 h鏡檢孢子發(fā)育情況，每次鏡檢標(biāo)本量為15～20個(gè)孢子的發(fā)育情況，詳細(xì)記錄個(gè)體的發(fā)育狀況，并進(jìn)行顯微照相及繪圖。

2 結(jié)果與分析

通過(guò)顯微鏡下觀察灰蘚科4種蘚類植物孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育過(guò)程，記錄每種孢子萌發(fā)特點(diǎn)及原絲體發(fā)育過(guò)程的性狀特征（圖1），對(duì)發(fā)育特征進(jìn)行歸類統(tǒng)計(jì)（表1）。

2.1 孢子特征

4種蘚類植物的孢子均為單細(xì)胞，體積較小，大小不均勻，直徑平均值為10～40? μm。根據(jù)表1的孢子特征歸類可以看出，孢子形狀均為球形或近球形，近極面觀多為圓形或近圓形（圖1-1、1-2、1-3、1-4）。孢子表面紋飾大體相近，一般為細(xì)疣狀或瘤狀。

2.2 孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育特征

2.2.1 孢子萌發(fā)特征 由圖1和表1可知，4種蘚類植物中黃灰蘚為壁內(nèi)萌發(fā)（圖1-6），灰蘚、多蒴灰蘚、金灰蘚為壁外萌發(fā)（圖1-5、1-7、1-8）?；姨\與金灰蘚為多極萌發(fā)，多蒴灰蘚與黃灰蘚為1～3極萌發(fā)。

2.2.2 初生假根與次生假根 4種灰蘚科蘚類植物在培養(yǎng)期內(nèi)均未出現(xiàn)初生假根，其中黃灰蘚和灰蘚均在原絲體發(fā)育中期由綠絲體分化形成次生假根。4種蘚類植物在配子體發(fā)育形成后，在配子體基部產(chǎn)生假根。

2.2.3 原絲體與軸絲體的分化 4種蘚類植物在發(fā)育中出現(xiàn)了塊狀原絲體和絲狀原絲體兩種形態(tài)。黃灰蘚孢子為單細(xì)胞孢子，屬于內(nèi)生孢子萌發(fā)類型，在培養(yǎng)36 h后開(kāi)始壁內(nèi)萌發(fā)，產(chǎn)生2個(gè)相等細(xì)胞的塊狀原絲體；隨后，其中一個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)膜突破外壁開(kāi)始凸出孢外，形成綠絲體原始細(xì)胞，并不斷伸長(zhǎng)；綠絲體原始細(xì)胞在伸長(zhǎng)的同時(shí)，產(chǎn)生的2個(gè)相等細(xì)胞繼續(xù)分裂，形成由4～6個(gè)細(xì)胞組成的塊狀原絲體（圖1-6）。塊狀原絲體的每個(gè)細(xì)胞都開(kāi)始分化產(chǎn)生綠絲體原始細(xì)胞，測(cè)量塊狀原絲體的直徑約為53? ?μm。7? d時(shí)，60％的塊狀原絲體出現(xiàn)1～3極萌發(fā)現(xiàn)象（圖1-10），20％的塊狀原絲體上產(chǎn)生的綠絲體已經(jīng)分化產(chǎn)生1～4個(gè)細(xì)胞，綠絲體長(zhǎng)達(dá)到170? ?μm，綠絲體細(xì)胞長(zhǎng)50? ?μm，直徑12? ?μm。第20天時(shí)，原絲體的密度逐漸增大，軸絲體大量產(chǎn)生，交互生長(zhǎng)，特別是在綠絲體基部，密度最大（圖1-13）。在綠絲體頂端細(xì)胞或側(cè)枝開(kāi)始分化出次生假根。

灰蘚、多蒴灰蘚和金灰蘚3種蘚類植物屬于外生孢子萌發(fā)類型，在發(fā)育過(guò)程中僅出現(xiàn)絲狀原絲體（圖1-7，1-8）。其中多蒴灰蘚和金灰蘚孢子均在培養(yǎng)60 h后，開(kāi)始壁外萌發(fā)。多蒴灰蘚在培養(yǎng)7 d后，80%的孢子已經(jīng)萌發(fā)，萌發(fā)極向?yàn)?～4極萌發(fā)；14 d后，多蒴灰蘚以綠絲體基部細(xì)胞為中心出現(xiàn)大量綠絲體分枝（圖1-11）；19 d后，在綠絲體頂端分化出現(xiàn)氣生綠絲體，伸向基質(zhì)外部空間生長(zhǎng)。在培養(yǎng)5 d后，金灰蘚孢子開(kāi)始出現(xiàn)3極萌發(fā)現(xiàn)象，絲狀綠絲體產(chǎn)生側(cè)枝，側(cè)枝和綠絲體接近垂直生長(zhǎng)（圖1-14）；在綠絲體二級(jí)側(cè)枝形成后，部分深入到基質(zhì)中分化形成假根。灰蘚在培養(yǎng)90 h后孢子開(kāi)始壁外萌發(fā)；第7天時(shí)，95%以上的孢子已經(jīng)萌發(fā)，萌發(fā)極向?yàn)?～4極；第15天時(shí)，綠絲體產(chǎn)生大量二級(jí)側(cè)枝，分化出現(xiàn)次生假根（圖1-9、1-12）。

4種蘚類植物原絲體在發(fā)育初期均沒(méi)有產(chǎn)生初生軸絲體，均是在原絲體發(fā)育后期，軸絲體由綠絲體上分化產(chǎn)生。黃灰蘚在培養(yǎng)至第17天時(shí)，綠絲體頂端細(xì)胞開(kāi)始分化產(chǎn)生軸絲體細(xì)胞。金灰蘚在培養(yǎng)至第23天時(shí)，綠絲體頂端細(xì)胞開(kāi)始分化產(chǎn)生斜壁細(xì)胞，分化成軸絲體?；姨\在培養(yǎng)至第26天時(shí)，綠絲體前端開(kāi)始分化產(chǎn)生軸絲體。多蒴灰蘚在培養(yǎng)至第30天時(shí)，綠絲體頂端細(xì)胞開(kāi)始分化產(chǎn)生軸絲體細(xì)胞。

2.2.4 配子體發(fā)生方式 4種蘚類植物的配子體發(fā)生存在2種方式：第1種是配子體原始細(xì)胞在綠絲體基部細(xì)胞上分化產(chǎn)生，如金灰蘚培養(yǎng)至第35天時(shí)、灰蘚培養(yǎng)至第26天時(shí)和多蒴灰蘚培養(yǎng)至第45天時(shí)，3種蘚類植物均在綠絲體基部細(xì)胞上分化產(chǎn)生芽體，即配子體原始細(xì)胞（圖1-16、1-18、1-19）；第2種是配子體原始細(xì)胞在綠絲體和軸絲體上同時(shí)產(chǎn)生，如黃灰蘚培養(yǎng)至第24天時(shí)，在綠絲體和軸絲體上開(kāi)始分化產(chǎn)生配子體原始細(xì)胞（圖1-17）。金灰蘚培養(yǎng)至第40天、灰蘚培養(yǎng)至第32天、多蒴灰蘚培養(yǎng)至第50天和黃灰蘚培養(yǎng)至第31天時(shí)記錄觀察，4種蘚類植物配子體均已經(jīng)出現(xiàn)4～10片幼葉（圖1-20、1-21、1-22、1-23）。

2.2.5 原絲體細(xì)胞異形和斷裂 金灰蘚在培養(yǎng)至第9天，部分綠絲體細(xì)胞內(nèi)的葉綠體數(shù)量開(kāi)始逐漸減少，同時(shí)葉綠體形狀出現(xiàn)萎縮，綠絲體細(xì)胞長(zhǎng)度拉伸，形狀變成細(xì)長(zhǎng)型；14 d后，金灰蘚綠絲體基部細(xì)胞體積逐漸變大，形狀呈近圓球形，隨后，綠絲體基部細(xì)胞之間的細(xì)胞壁逐漸消失；16 d后，金灰蘚原絲體細(xì)胞發(fā)生縊裂，形成細(xì)胞數(shù)目不等的多個(gè)斷裂原絲體段，各自獨(dú)立生長(zhǎng)（圖1-15）。黃灰蘚、多蒴灰蘚和灰蘚3種蘚類植物原絲體在發(fā)育過(guò)程中均未發(fā)現(xiàn)有原絲體細(xì)胞斷裂現(xiàn)象。

金灰蘚、多蒴灰蘚和灰蘚3種蘚類植物原絲體細(xì)胞均為絲狀長(zhǎng)圓柱形細(xì)胞（圖1-11、1-12、1-14），而黃灰蘚在培養(yǎng)至第18天時(shí)，綠絲體的分枝繼續(xù)增多，從綠絲體基部細(xì)胞到頂端細(xì)胞上的分枝數(shù)逐漸減少，原絲體細(xì)胞多數(shù)發(fā)育成橢圓形細(xì)胞，整個(gè)原絲體系統(tǒng)呈現(xiàn)一個(gè)不規(guī)則圓形，原絲體由中間向四周散射生長(zhǎng)（圖1-17）。

2.3 孢子萌發(fā)型

根據(jù)灰蘚科4種蘚類植物孢子萌發(fā)、原絲體發(fā)育和配子體細(xì)胞分化特點(diǎn)，將孢子萌發(fā)型劃分成真蘚型和高領(lǐng)蘚型2種類型。其中灰蘚屬灰蘚、多蒴灰蘚和金灰蘚屬金灰蘚3種蘚類植物孢子萌發(fā)型為真蘚型。真蘚型發(fā)育主要特征為絲狀原絲體由長(zhǎng)圓柱形細(xì)胞組成，原絲體系統(tǒng)包含綠絲體和軸絲體，配子體的原始細(xì)胞由綠絲體分枝的基部細(xì)胞產(chǎn)生?；姨\屬黃灰蘚孢子萌發(fā)型為高領(lǐng)蘚型。高領(lǐng)蘚型發(fā)育主要特征為原絲體系統(tǒng)缺乏軸絲體，塊狀原絲體的所有細(xì)胞在伸長(zhǎng)的壁內(nèi)形成，假根由塊狀原絲體或配子體基部發(fā)育而來(lái)。

3 結(jié)論與討論

3.1 孢子萌發(fā)型與灰蘚科植物系統(tǒng)發(fā)育

由于植物發(fā)育過(guò)程所表現(xiàn)出的性狀特征具有穩(wěn)定性，因此，蘚類植物原絲體發(fā)育過(guò)程所表現(xiàn)出來(lái)的特征、規(guī)律也與其分類關(guān)系具有密切的相關(guān)性[1]。灰蘚科被認(rèn)為是蘚類植物分類難度較大的科，將原絲體發(fā)育性狀作為該科植物分類的依據(jù)，具有重要的意義。王利松等[12]遵循Frey和Stech的系統(tǒng)，將金灰蘚屬?gòu)幕姨\科移除，置于金灰蘚科（Pylasiaceae）中。本研究中，金灰蘚［Pylaisia polyantha （Hedw.） Bruth & Schimp.，賈渝等，2013，2018］孢子萌發(fā)方式、假根的產(chǎn)生、原絲體形態(tài)、綠絲體與軸絲體的分化、配子體發(fā)生方式及原絲體細(xì)胞形態(tài)等特征均與灰蘚、多蒴灰蘚具有共性，只有原絲體細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中發(fā)生縊裂這一特征與灰蘚屬3種植物產(chǎn)生差異，關(guān)于金灰蘚在2倍孢子體發(fā)育階段，是否存在更多差異性，還需要進(jìn)一步探索。

4種蘚類植物僅存在真蘚型和高領(lǐng)蘚型2種孢子萌發(fā)型，其中以真蘚型為主。日本學(xué)者Nishida[2]研究過(guò)的南亞灰蘚（Hypnum oldhamii）和大灰蘚（Hypnum plumaeforme）孢子萌發(fā)型均為真蘚型，2種蘚類植物孢子均為壁外萌發(fā)，產(chǎn)生絲狀原絲體，配子體原始細(xì)胞在綠絲體或軸絲體上分化產(chǎn)生，2種蘚類植物原絲體發(fā)育過(guò)程特征和本研究中的4種蘚類植物發(fā)育過(guò)程特征具有共性，不同之處在于原絲體發(fā)育過(guò)程沒(méi)有出現(xiàn)縊裂現(xiàn)象，這一點(diǎn)和金灰蘚原絲體發(fā)育中的縊裂現(xiàn)象依然有區(qū)別。灰蘚屬中孢子萌發(fā)類型以真蘚型為主，這為本屬蘚類植物原絲體發(fā)育特征具有較為進(jìn)化的特性提供了有力依據(jù)[2，9-11]。

在原絲體的性狀演化順序上，塊狀原絲體與絲狀原絲體相比，塊狀原絲體特征是相對(duì)低等的，絲狀原絲體是原絲體發(fā)育形態(tài)中的較為進(jìn)化的性狀特征[1-2]。在本研究的4種灰蘚科蘚類植物中，黃灰蘚原絲體發(fā)育過(guò)程中出現(xiàn)相對(duì)低等的塊狀原絲體特征。4種灰蘚科植物在原絲體發(fā)育過(guò)程中都是以絲狀原絲體為主體，說(shuō)明絲狀原絲體為其單倍體發(fā)育階段的重要特征[13]。

3.2 孢子萌發(fā)型與灰蘚科植物的生態(tài)適應(yīng)

蘚類植物孢子萌發(fā)型與其生存環(huán)境存在密切相關(guān)性，如泥炭蘚型的片狀原絲體是對(duì)多水環(huán)境的適應(yīng)，而黑蘚類的塊狀原絲體是與極干旱環(huán)境相適應(yīng)。塊狀原絲體是在孢壁內(nèi)萌發(fā)形成，原絲體與外界接觸面積減少，也就相應(yīng)減少了植物體內(nèi)水分的蒸發(fā)和流失，因此，干旱少雨的極端環(huán)境促使部分蘚類植物在孢子萌發(fā)和原絲體發(fā)育階段出現(xiàn)塊狀原絲體性狀[2，11]。

本研究中灰蘚科2個(gè)屬的蘚類植物多生于腐木、樹(shù)干、土層、林下巖面等，具有多種多樣的生境特征，發(fā)育過(guò)程只存在真蘚型和高領(lǐng)蘚型兩種萌發(fā)類型。萌發(fā)型為高領(lǐng)蘚型的黃灰蘚發(fā)育過(guò)程中出現(xiàn)塊狀原絲體，但塊狀原絲體狀態(tài)僅存在于孢子萌發(fā)初期，存在時(shí)間較短，而絲狀原絲體存在狀態(tài)時(shí)間較長(zhǎng)，說(shuō)明其生存環(huán)境并不是極端干旱環(huán)境，這與采集時(shí)的環(huán)境特點(diǎn)相符。與塊狀原絲體相比，黃灰蘚的絲狀原絲體細(xì)胞多為短圓柱型和橢圓形細(xì)胞，這也進(jìn)一步說(shuō)明其生存環(huán)境相對(duì)比較干旱的特點(diǎn)。本研究中孢子萌發(fā)型以真蘚型的蘚類占多數(shù)，且發(fā)育過(guò)程中只出現(xiàn)絲狀原絲體，這種性狀與筆者早期所研究的真蘚科（Bryaceae）、叢蘚科（Pottiaceae）蘚類植物原絲體發(fā)育類型有著共性特點(diǎn)[7-8，11]，由此推斷，絲狀原絲體是生存發(fā)育共性選擇，是對(duì)環(huán)境適應(yīng)較為進(jìn)化的性狀特征。進(jìn)化的標(biāo)志特征是為適應(yīng)大環(huán)境所產(chǎn)生的共性的適應(yīng)性狀，孢子萌發(fā)型選擇真蘚型的蘚類植物，在發(fā)育過(guò)程中也恰恰呈現(xiàn)出這種共性特征[11]。

3.3 孢子萌發(fā)型與灰蘚科植物生殖策略

3.3.1 原絲體發(fā)育特征與生殖策略 從蘚類植物生境的多樣性可以看出生殖策略的多樣性，面對(duì)高大的被子植物，蘚類植物的生境選擇存在壓力，因此，身體矮小的蘚類植物為了擴(kuò)大種群數(shù)量，保持生殖策略的多樣性，從而擁有更強(qiáng)大的適應(yīng)性。

4種灰蘚科植物在試驗(yàn)條件下，均完成從孢子萌發(fā)到原絲體發(fā)育，再到配子體產(chǎn)生的過(guò)程（圖1-20，1-21，1-22，1-23）。因?qū)嶒?yàn)室培養(yǎng)條件優(yōu)越，水分充足，很少蘚類植物在試驗(yàn)條件下產(chǎn)生孢子體。說(shuō)明在外界環(huán)境優(yōu)越，尤其是水分充足的條件下，蘚類植物生殖策略選擇了r型生態(tài)對(duì)策，選擇通過(guò)無(wú)性生殖達(dá)到擴(kuò)大種群目的，避免發(fā)生有性生殖帶來(lái)的生物能量過(guò)度消耗[1-2，10]。

金灰蘚原絲體細(xì)胞在發(fā)育中，部分發(fā)生細(xì)胞縊裂，產(chǎn)生獨(dú)立于原絲體系統(tǒng)的段狀原絲體，這些斷裂下來(lái)的原絲體依然保持生命力，繼續(xù)生長(zhǎng)，在適宜的環(huán)境中可以繼續(xù)分化生長(zhǎng)，發(fā)育成新的原絲體系統(tǒng)（圖1-15），這種細(xì)胞縊裂現(xiàn)象在劉保東等[14]研究過(guò)的波葉仙鶴蘚原絲體發(fā)育過(guò)程中也出現(xiàn)過(guò)，波葉仙鶴蘚軸絲體細(xì)胞在橫向壁連接處，發(fā)生膨脹，兩個(gè)細(xì)胞的接觸面積逐漸減小，最后形成“球面接觸”而易于斷裂（即本文中提到的原絲體細(xì)胞的縊裂），脫落后的軸絲體小段則很快逆轉(zhuǎn)為綠絲體繼續(xù)生長(zhǎng)。因此，推測(cè)這種現(xiàn)象與原絲體無(wú)性繁殖相關(guān)，進(jìn)一步說(shuō)明金灰蘚和波葉仙鶴蘚在原絲體發(fā)育階段，只要生長(zhǎng)發(fā)育環(huán)境條件優(yōu)越，隨時(shí)可以采取選擇無(wú)性繁殖的生殖策略，達(dá)到快速擴(kuò)大種群數(shù)量的目的。由此也可以看出，在蘚類植物生活史中，只要條件允許，可以隨時(shí)選擇無(wú)性繁殖的生物學(xué)特征[1，11]。原絲體的溢裂現(xiàn)象，也是植物體面對(duì)優(yōu)越的生長(zhǎng)條件，進(jìn)行快速繁殖，達(dá)到擴(kuò)大種群目的的無(wú)性繁殖策略。這種現(xiàn)象在叢蘚科蘚類植物發(fā)育過(guò)程中也出現(xiàn)過(guò)，且種類更多，說(shuō)明植物面對(duì)極端干旱環(huán)境，調(diào)整生殖策略的靈活性[11]。在野外采集時(shí)，4種蘚類植物均生長(zhǎng)有孢子體，采集生境為林下腐土、腐木或巖面，生境相對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)環(huán)境干旱很多，因此，植物體面對(duì)相對(duì)干旱的環(huán)境，選擇了有性生殖策略，及時(shí)完成生活史，產(chǎn)生孢子體以度過(guò)惡劣環(huán)境?？梢钥闯?，對(duì)于同一種蘚類植物，孢子體產(chǎn)生的時(shí)間受制于生境水分的滿足度。

4種灰蘚科植物中，除了黃灰蘚配子體原始細(xì)胞分化產(chǎn)生的位置在綠絲體和軸絲體的產(chǎn)生（圖1-17），其他的3種蘚類植物均在綠絲體上產(chǎn)生（圖1-16，1-18，1-19），說(shuō)明4種蘚類植物配子體產(chǎn)生方式的單一性。黃灰蘚產(chǎn)生塊狀原絲體是對(duì)干旱生境的適應(yīng)，在生活史中的生殖階段，配子體原始細(xì)胞分化產(chǎn)生時(shí)間為24 d，為4種蘚類植物中時(shí)間最短的一個(gè)種類，其配子體原始細(xì)胞發(fā)生位置也采用了兩種方式，既在綠絲體上產(chǎn)生也在軸絲體上產(chǎn)生，這與該種蘚類植物面對(duì)干旱環(huán)境，采用豐富的生殖策略有著高度相關(guān)性。

3.3.2 雌雄同株與生殖策略 分析蘚類植物演化史，雌雄異株的蘚類植物和雌雄同株的蘚類植物生殖特征有較多差異性。但蘚類植物生殖條件中最重要的因素是水，生存在陰濕環(huán)境，形體比較矮小，伏地生長(zhǎng)等特征都是適應(yīng)借助水媒介完成有性生殖作用，這和其處在進(jìn)化上的位置有重要的相關(guān)性[2，7，10]。如叢蘚科蘚類植物原絲體發(fā)育特征研究證實(shí)，對(duì)于生長(zhǎng)在干旱環(huán)境中的蘚類植物，雌雄異株的數(shù)量明顯高于雌雄同株，這是蘚類植物進(jìn)化中，生殖逐步擺脫水的制約，具備更高級(jí)性狀的表現(xiàn)[11，14-15]。本研究中4種灰蘚科植物均為雌雄同株[12]，其野外生境多為腐木生或土生，說(shuō)明灰蘚科灰蘚屬和金灰蘚屬蘚類植物生殖策略選擇上存在差異，雌雄同株的蘚類植物對(duì)環(huán)境的適合度比雌雄異株的蘚類植物要低，生活史中對(duì)環(huán)境水分依賴度強(qiáng)，無(wú)性生殖階段時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)性繁殖對(duì)種群數(shù)量擴(kuò)增貢獻(xiàn)度大[2-6]。要得出更科學(xué)的灰蘚科蘚類植物發(fā)育特征與該科進(jìn)化的相關(guān)性，還需對(duì)該科不同種蘚類植物的發(fā)育特征進(jìn)行細(xì)致入微的研究。

參考文獻(xiàn) Reference：

［1］ 胡人亮.苔蘚植物學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，1987：144-159.

HU? R L.Bryophyte Botany［M］.Beijing：Higher Education Press，1987：144-159.

［2］ NISHIDA Y.Studies on the sporeling types in mosses［J］.Journal of the Hattori Botanical Laboratory，1978，44：371-454.

［3］ PRESSEL，DUCKETT.Studies of protonemal morphogenesis in mosses.XII.Ephemeropsis，the zenith of morphological differentiation［J］. Journal of Bryology，2009，31：67-75.

［4］ SANGEETA K，BHATLA S C.Phytohormone interaction in protonema differentiation in the wild strain and auxin mutants of the moss Funaria hygrometrica［J］.The Journal of the Hattori Botanical Laboratory，2020，80：297-305.

［5］ JOHRI M.Caulonema differentiation in Funaria protonema［J］. The International Journal of Developmental Biology，2020，64（1-2-3）：21-28.

［6］ NATALIA R M，MIGUEL V L，et al.Protonema suspension cultures of the medicinal moss Polytrichum juniperinum［J］.In Vitro Cellular & Developmental Biology.Plant，2016，52（4）：419-426.

［7］ 高 謙，張 鉞.中國(guó)蘚類植物孢子萌發(fā)和原絲體發(fā)育的初步研究［J］.武漢植物學(xué)研究，1986，4（2）：123-133.

GAO Q，ZHANG Y.A preliminary study on spore germination and protonema development of the moss in China［J］.Journal of Wuhan Botanical Research，1986，4（2）：123-132.

［8］ 趙建成，李秀芹，張慧中.10種蘚類植物孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育的初步研究［J］.干旱區(qū)研究，2002，19（1）：32-38.

ZHAO J CH，LI X Q，ZHANG H ZH.A preliminary study on spore germination and protonema development of ten species of mosses［J］. Arid Zone Research，2002，19（1）：32-38.

［9］ 黃士良，顏 麗，金紅霞，等.墻蘚屬（Tortula Hedw.）2種蘚類植物孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育特征研究［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2021，30（2）：271-277.

HUANG SH L，YAN L，JIN H X，et al.Studies on the characteristics of spore germination and? protonema development of two bryophytes in Tortula? Hedw［J］. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica，2021，30（2）：271-277.

［10］ 黃士良.側(cè)蒴蘚類植物孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育研究［D］.石家莊：河北師范大學(xué)，2009：10-20.

HUANG SH L.Study on the spore germination and protonema development of pleurocarpous mosses［D］.Shijiazhuang：Hebei Normal University，2009：10-20.

［11］ 黃士良，王曉蕊，金紅霞，等.叢蘚科18種蘚類植物孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育特征研究［J］.河北師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，39（1）：71-78.

HUANG SH L，WANG X R，JIN H X，et al.Studies on the characteristics of spore germination and protonema development of eighteen species in family Pottiaceae［J］.Journal of Hebei Normal University，2015，39（1）：71-78.

［12］ 王利松，賈 渝，張憲春，等.中國(guó)生物物種名錄（第一卷 植物總目錄）［M］.北京：科學(xué)出版社，2018：9-11.

WANG L S，JIA Y，ZHANG X CH，et al.Species Catalogue of China，Vol.1 Plants［M］.Beijing：Science Press，2018：9-11.

［13］ HORTON D G.A revision of the Encalyptaceae （Musci），with particular reference to the North American Taxa? Part Ⅰ［J］. Journal of the Hattori Botanical Laboratory，1982，53：365-418.

［14］ 劉保東，叢迎芝.波葉仙鶴蘚的孢子培養(yǎng)及發(fā)育生物學(xué)研究［J］.植物研究，2003，23（2）：159-163.

LIU B D，CONG Y ZH.Studies on spores culture and developmental biology of Atrichum undulatum［J］.Bulletin of Botanical Research，2003，23（2）：159-163.

［15］ 于淑玲.北方美姿蘚（Timmia bavarica）原絲體發(fā)育特征研究［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào).2009，18（5）：350-353.

YU SH L.Experimental studies on the characteritics of? protonema development in Timmia bavarica［J］.Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica，2009，18（5）：350-353.

Abstract In order to explore spore germination of? Hypnaceae? family， the spore germination and protonema development of four species in? Hypnaceae， H.cupressiforme， H.fertile， H.pallescens of genus Hypnum and P.polyantha of genus Pylaisia were observed and described at the micron level by means of indoor artificial cultivation. The results indicated that：（1） the spores of the four mosses were composed of single cells， with an average diameter of 10-40? μm; （2） the spores germinated on inside of the wall in H.pallescens and on outside of the wall in the other three species; （3） the four species had common features during their development，which inculded the appearance of no primary rhizoids ，but apearance of secondary rhizoids at the early stage.The appearance of the two forms of massive protonema and filiform protonema produced no primary axonema at the early stage and differentiated caulonema from chloronema at the late stage of protonema development; （4）? Nishidas? classification standard for moss spore germination， spore germination of the four hypnaceae species were analyzed and determined， the H.pallescens belonged to Glyphmitrium-type and H.cupressiforme， H.fertile and P.polyantha belonged to Bryum-type.

Key words Hypnaceae; Spore germination;Protonema development; Sporeling type