骨碎补原植物槲蕨的配子体发育及调控研究

本研究在骨碎补原料植物槲蕨配子体形态发育观察的基础上，利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜和组织培养技术，通过对槲蕨配子体发育过程中精子器和颈卵器形态发生，精子和卵发生，卵受精、受精卵发育以及孢子体发育过程的超微结构观察，了解槲蕨配子体发育的关键过程；通过对槲蕨卵受精、受精卵发育以及孢子体发育的环境因子调控研究，探讨槲蕨原叶体由营养生长转为生殖生长的适宜条件，为骨碎补原料植物槲蕨的GAP规模化快繁提供技术支持。本项目的实施将丰富药用蕨类植物的基础生物学研究，也对解决目前具有自主知识产权的槲蕨中药现代化生产的瓶颈问题、中药资源的可持续利用以及生态环境的保护有重要意义。

槲蕨是我国传统中药材，是骨碎补商品的重要来源，由于需求量大而人工栽培繁殖技术相对落后，导致了野生槲蕨资源日益枯竭。因此，槲蕨的栽培繁殖技术已经成为中药骨碎补产业化发展的瓶颈。本项目通过系统地研究槲蕨配子体发育过程及不同培养条件对配子体发育的影响，建立了槲蕨最佳培养条件；通过研究播种密度对槲蕨配子体性别分化的作用，为实现有性繁殖过程可控化，提高槲蕨繁殖效率提供技术支持；通过研究栽培环境及基质对幼苗生长发育的影响，建立了槲蕨栽培繁殖技术体系，为槲蕨的规范化栽培提供技术支持。本项目取得的主要成果有以下几方面：（1）项目通过显微镜、扫描电镜观察并掌握了槲蕨孢子萌发及配子体形态发育过程、生殖器官发育过程及有性生殖过程；（2）采用不同消毒方式、不同无机盐浓度、蔗糖浓度及不同光照强度条件培养槲蕨孢子并观察不同处理对槲蕨孢子萌发和配子体发育的影响，建立了孢子萌发和配子体发育最佳条件为：NaClO消毒5.5 min，1/2MS培养基，30%的糖浓度，40 µmol•m-2•s-1光照；（3）通过研究不同播种密度下雌雄性器官发生规律掌握了颈卵器和精子器发生的条件，获得单一性别配子体的条件以及调节配子体性别分化比例的方法。播种密度与槲蕨性器官发生之间的关系为：配子体随着生长密度的不同呈现不同的性别比率，雌配子体随着生长密度的上升呈现比例递减的趋势，雄配子体反之。当生存空间足够充足时，大部分配子体发育为雌配子体，雌性配子体在两种条件下可转化为雌雄同体配子体，一种是在较高生长密度下，可分配到的生存空间和资源不断下降，雌配子体即转化为雌雄同体配子体；另一种是在较低密度下，当一直生长着的雌配子体长期未受精时，开始生成精子器，从而提高受精率。（4）通过研究槲蕨孢子的常规播种、移栽、管理以及环境因素调控和栽培基质对槲蕨幼苗生长发育的影响建立了槲蕨孢子常规繁殖技术体系，为实现槲蕨的GAP规模化生产奠定基础，也为槲蕨资源的可持续利用开辟新途径。