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(1.贵州师范大学生命科学院， 贵阳 550001； 2.贵州省野生动物和森林植物管理站， 贵阳 550001；3.贵州省独山县林业局， 贵州 独山 558200)

暖地泥炭藓(Sphagnum junhuhnianum)孢子形态及发育过程探讨

蒙文萍1，冉景丞2，何异杰3，文洁斌3

(1.贵州师范大学生命科学院， 贵阳 550001； 2.贵州省野生动物和森林植物管理站， 贵阳 550001；3.贵州省独山县林业局， 贵州 独山 558200)

描述了暖地泥炭藓(Sphagnumjunhuhnianum)孢蒴从翠绿色透明状球体历经黄绿色、淡褐色、褐色、具光泽的深咖啡色球体到最后喇叭状过程中孢子的形态特征。成熟孢蒴中孢子的数量(71 631±12 751)个。成熟孢子四面体结构清晰，极面观呈圆三角形，赤道面观呈近扇形，直径(23.27±1.05)μm，均出现三裂隙结构，唇状，稍细，长为极半径的2/3，裂隙表面布满疣状颗粒物，近极端三面凹陷无褶皱，分布少量疣状颗粒物，远端面不平整，布满疣状颗粒物。

暖地泥炭藓； 孢蒴； 孢子形态

泥炭藓(Sphagnum)是比较原始的一类苔藓植物，无根，喜生活在酸性基质上，自然条件下主要靠无性生殖维持种群数量。全世界共有300余种，中国47种1亚种，贵州有19种1亚种，暖地泥炭藓(Sphagnumjunhuhnianum)植物体较粗大，淡褐白色，或带淡紫色，茎直立，细长，表皮无色细胞特大，壁薄。在贵州主要分布于遵义的习水，黔东南的雷山，贵阳的惠水，黔南的都匀、贵定，铜仁江口、印江，安顺紫云等地的沼泽地、潮湿林地、潮湿岩石面、树干基部及腐木上[1]。大量野生泥炭藓被采集，生境受放牧、开垦等因素破坏严重，导致泥炭藓生长状况不佳，2年以上的泥炭藓难有机会存在。泥炭藓孢蒴的形成对环境条件要求苛刻，在贵州原生地已经很少发现暖地泥炭藓形成的孢蒴。孢子具有遗传稳定性，研究其形态变化对苔藓植物的分类、演化有重要意义。到目前为止，文献记载有了80余种泥炭藓的孢子形态特征，大部分为北美种和英国种[2]。国外学者对泥炭藓孢子研究较多，例如Sebastian Sundberg研究狭叶泥炭藓(S.cuspidatum)、柔叶泥炭藓(S.tenellum)、粗叶泥炭藓(S.squarrosum)、偏叶泥炭藓(S.subsecundum)、锈色泥炭藓(S.fuscum)等的孢子量，发现孢子数量从柔叶泥炭藓的18 500个到粗叶泥炭藓的243 000个之间，孢蒴大小与孢子大小之间存在一定的曲线关系，孢蒴大小存在种间差异[3]，孢子喷射速度最快为3.6 m/s，到达的最大高度为20 cm左右(平均15 cm)，孢子喷射形成孢子云的规模也与孢蒴大小相关，浅色孢子落地速度小于深色孢子[4]。国内对泥炭藓孢子的研究较少，只初步描述了粗叶泥炭藓，细叶泥炭藓(S.teres)[5]，狭叶泥炭藓，泥炭藓(S.palustre)，广舌泥炭藓(S.robustum)，尖叶泥炭藓(S.nemoreum)、白齿泥炭藓(S.girgensohnii)、暖地泥炭藓的成熟孢子形态特征[6]，并未见对整个孢蒴生长过程中不同时期孢子发育情况的描述。

1 材料和方法

所用样本为2016年3月30日采于贵州省习水县天鹅池边(106°8′16.86″E， 28°24′26.24″N，海拔985 m)，一块背靠山体几乎垂直的红色砂岩上，砂岩表面有1 mm左右的腐殖层并有流水。泥炭藓生长旺盛，厚度达10 cm，属未受人为影响自然生长的泥炭藓。2016年4月1日移植部分到实验室种植。

统计单位面积内配子体结孢蒴的数量，计算结蒴率。选取100个孢蒴为固定观察对象，每周记录1次孢蒴生长过程的颜色、大小、孢柄长度等，并用照相机(Canon EOS 7 D Mark Ⅱ)记录孢蒴的生长过程。不同时期观测孢子成熟对应情况。选取10个孢蒴在光学显微镜下用红血球计数板统计孢子数量和成熟孢子率。分别用光学显微镜和电子显微镜(JSM-6490)对孢子进行扫描照相，并选取30个孢子测量直径和极半径。用照度计(TES-1339 R)测量室内光照强度，温度计测室内温度，用SPSS 17.0分析作分析统计。

2 结 果

2.1 孢蒴发育情况

2016年4月末开始出现孢蒴，孢蒴在雌孢叶中由翠绿色透明状球体到黄绿色，淡褐色，褐色，具光泽的深咖啡色球体，最后呈深咖啡圆柱体和喇叭状，总共历时50 d。前4周孢蒴在雌孢叶中生长，孢蒴由翠绿色透明状球体到黄绿色孢子悬浮孢蒴内，再到淡褐色，蒴柄仅5 mm左右。第5周孢蒴伸出雌孢叶，蒴柄生长加快，1周时间长了1 cm，是前4周增长速度的8倍，说明前4周配子体的物质与能量主要用于孢蒴中的孢子母细胞的减数分裂与孢子发育，5～6周新形成的孢子个体进行自我完善，第7周孢子成熟，蒴盖打开，孢子飞出，孢蒴由球形变成圆柱形和喇叭形。

表1 暖地泥炭藓孢子的测量结果

序号直经(μm)长半径1(μm)长半径2(μm)半径3(μm)122．0013．3012．1511．15222．2014．5814．877．84322．6414．1914．0611．84424．1714．0814．1511．03522．3713．4211．3210．62626．7321．1021．1018．36723．9713．9714．0211．18823．3614．9515．9310．08922．0213．3012．1511．141022．2114．5814．877．841123．0414．2114．2511．861224．1914．0914．1611．041322．3113．4011．3010．601424．6315．1115．1611．361523．9113．9114．0011．161623．0314．7515．7310．011722．8714．0012．9011．251822．2014．5814．879．641923．1614．2114．0811．862023．9714．0414．1211．012123．4713．7511．5610．802224．8415．1015．1311．892323．6613．8614．0011．132423．4614．0515．0311．082522．0713．3312．1711．132623．2014．9814．789．992722．5614．2114．0911．882823．5814．3814．5411．232922．3113．4411．2310．413023．9316．1015．1011．36平均值(μm)23．27(±1．05)14．43(±1．41)14．09(±1．9)11．06(±1．7)

初始发育阶段的孢蒴内2/3以上部分为黄色，以下部分为透明状。通过解剖发现，在孢蒴形成早期，孢子只在孢蒴2/3以上发育，下部主要为液体物质，在后期成熟后在下部才有孢子。孢蒴中孢子的数量(71 631±12 751)个，孢蒴直径(1.89±0.08)mm，高度(2.90±0.08)mm。

注：1为第4周时电镜下孢子形态和一个有4个孢子体组成的表面光滑的结构；2为孢子与孢子间的连接物;3～4为第5周显微镜下(100倍)孢子形态；5为第7周电镜下成熟孢子形态，6为电镜下孢蒴壁结构形态。图版

2.2 孢子形态特征

孢子发育第3周，在显微镜下观察孢子形态，切开黄绿色孢蒴里面呈无色液态，孢子呈圆三角形，具周壁，大部分孢子无三裂隙结构，内部充满气泡状物质，少数有三裂隙结构的孢子内部充满颗粒物质。第4周，切开淡褐色孢蒴里面呈微黄色浆状，在电镜下，孢子四面体结构清晰可见，裂隙处于发育起始阶段，是半径的1/3，近极端的3个面无凹陷，整个孢子表面分布少量疣状颗粒(图版1)，孢子与孢子间存在连接物(图版2)。第5周，切开淡褐色孢蒴，现黄色粉末，在显微镜下，孢子近极端的3个表面凹陷，裂隙口有颗粒物(图版3、4)。第7周，切开深咖啡色孢蒴，出现橙黄色粉末，孢子个体间散乱分布，存在大小差异，四面体结构清晰，极面观呈圆三角形，赤道面观呈扇形。通过对30个成熟孢子进行测量，孢子平均直径为(23.27±1.05)μm，最大值为26.73μm，最小值为22μm。均出现三裂隙结构，唇状，稍细，长为极半径的2/3，裂隙表面布满疣状颗粒物，近极端的3个面凹陷无褶皱分布少量的疣状颗粒物，远端面不平整，布满疣状颗粒物(图版5)。在电镜下观察孢蒴壁，外部光滑，内部具多层褶皱，似大脑结构，剖面由许多小孔排列组成，似蜂窝(图版6)。在电镜下观察孢蒴壁，外部光滑，内部具多层褶皱，似大脑结构，剖面由许多小孔排列组成，似蜂窝。

3 讨 论

试验中测得暖地泥炭藓成熟孢子平均直径为(23.27±1.05)μm，实测结果为(22-)23.27(-26.73)，远端面不平整，布满疣状颗粒物，与张玉龙描述的暖地泥炭藓直径(29.6-)33.8(-41.8)μm表面光滑[6]，存在差异，这一现象可能与采集地和采集时间不同有关，或许证实了张玉龙提出的藓类孢子体积一般由大向小的方向演化的观点[7]。暖地泥炭藓孢子裂隙长为极半径的2/3,与高谦等研究的粗叶泥炭藓和细叶泥炭藓孢子裂隙占半径的比例相同[5]。试验中发现，暖地泥炭藓孢蒴起初呈透明状第3周孢蒴2/3以上出现黄色物质1/3以下透明，到最后通体深咖啡色，推测孢子可能在孢蒴内2/3以上部分发育，随着孢子逐渐成熟，孢蒴内水分消失，孢子充满孢蒴。Nawaschin认为，孢子释放是因为环境干燥，孢蒴壁细胞向内收缩，蒴盖受内部空气挤压而打开，孢子喷出孢蒴[8]。试验中暖地泥炭藓的水分条件恒定，湿度都在85%左右，所以孢蒴打开的机理是否是孢子成熟后从孢蒴上部落到下部的过程形成一定的气流，加之内外气压差，蒴盖被冲开，孢子喷射而出，孢子的释放机制还待进一步研究。

此外在电镜下发现，一个有4个孢子组成的外表面光滑的结构(图1)，这与Brown and Lemmon[9-10]提出的苔藓植物有性生殖过程中是由一个孢子母细胞分裂成4个孢子体的观念相符合，此结构分裂沟深裂，可能是孢子母细胞处于有性生殖的末期的形态。

孢子母细胞在减数分裂前期就形成分裂沟，孢蒴刚出露雌孢叶呈淡褐色时，孢蒴内呈浆状，孢子母细胞正处于减数分裂末期，分裂沟深裂，4个孢子体远端面光滑。大多数苔藓植物的孢子母细胞进入减数分裂前期，壁向内生长，细胞质中出现分裂沟，使得母细胞呈四分体裂片状，而且裂片环绕着母细胞远端面的质体，最终成为孢子明确的分裂界限[11,15]。刚形成的孢子表面光滑，极半径并无裂隙，随着孢子内细胞质与细胞器的发育，裂隙开裂，极点形成中央孔，孢子表面凹陷，疣状颗粒物形成。孢蒴发育前期一直处于雌孢叶间，基足深入配子体中吸取水分供孢蒴生长和孢子发育，孢子发育过程中水分起着重要作用为孢子母细胞的减数分裂和孢子内部细胞器与外表面形态的发育提供物质和能量。

[1]熊源新.贵州苔藓植物志[M].贵阳:贵州科技出版社,2014.

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[4]Sundberg S.The Sphagnum air-gun mechanism resurrected[J].New Phytologist,2010,185:886-889.

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[6]张玉龙,吴鹏程.几种国产泥炭藓孢子形态的研究[J].植物学报,1990,32(2):85-90.

[7]张玉龙.苔藓植物生物学(吴鹏程主编)[M].北京:科学出版社,1998:48-60.

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[14]Brown R C,Lemmon B E.Sporogenesis in bryophytes[J].Advances in bryology,1988,3:159-223.

(本栏目责任编辑：周介雄)

The Discussion of Spore Morphology and Development Process ofSphagnumjunhuhnianum

MENGWenping1，RANJingcheng2，HEYijie3，WENJiebin3

(1. College of Life Science, Guizhou Normal University, Guiyang 550001,China; 2. Provincial Administration of Wildlife and Forest Plants of Guizhou,Guiyang 550001,China3. The Forestry Bureau of Dushan County,Dushan Guizhou 558200,China)

This article describesSphagnumjunhuhnianumspore morphology of the development process of capsula,which from green transparent ball to yellow green, light brown, brown, shiny dark brown and end of the horn shape.The spore number of mature capsula is about 71 631±12 751.The characteristics of mature spore that is tetrahedral,rounded-triangular in polar view,nearly sector in equatorial view, three aperture and (23.27±1.05)μm in diameter.Trilete1is distinct, narrow accounting for 2/3 of the spore radius and distributed a lot of verrucous particulate matter.The surface in polar view is sunken,smooth and distributed litter verrucous particulate matter.The undersurface is uneven and distributed numerous verrucous particulate matter.

Sphagnumjunhuhnianum； capsula； spore morphology

2016-09-23

贵州省林业科研课题(黔林科合[2016] 12号)资助。

蒙文萍(1991—)，女，硕士研究生，主要从事泥炭藓及湿地生态恢复研究。

冉景丞，E-mail：rjc68cn@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.01.043

Q 949.35+2.1

A

1001-4705(2017)01-0043-04