基本信息
- 项目名称：
- 笔筒树的孢子繁殖及其复壮研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 通过无菌培养技术和常规繁殖技术对笔筒树的配子体发育进行观察，并测定光照、温度和pH等对孢子萌发和早期配子体发育的影响。获得配子体发育的最佳培养条件。利用园艺相关技术对孢子体苗进行复壮栽培，待苗高50cm定植于苗圃中。最终获得人工繁殖笔筒树的技术流程。
- 详细介绍：
- 依杜红红等（2009）的方法，观察光照、温度和pH 对孢子萌发和早期配子体发育的影响。采 用1/2MS 培养基，大量和微量元素为MS 培养基的1/2，铁盐和有机物的含量与MS 培养基相同， 每个处理接种5 个培养皿。 接种5 d 后每天用体视显微镜观察孢子萌发和配子体发育情况，直至形成心形原叶体。待多数 配子体达到3 个细胞时，用OLYMPUS-BH2 显微镜观察，每个培养皿随机选择3 个视野，每视野孢 子数不低于100 个，计算孢子的萌发率。 数据用统计软件SPSS 14.0 在P = 0.05 水平上进行单因素方差分析（One-Way ANOVA），差异 显著性用 Tukey HSD 检测进行多重比较。 参照刘保东和檀龙颜（2009）常规繁殖方法进行配子体的大量培养。以采自黑龙江省亚布力北 山针阔混交林下的腐殖暗棕壤为基质。用网孔直径为2 mm 的细筛筛取细壤，120 ℃灭菌40 min。 以改良Knop’s 无机溶液为培养液。在底部有孔的塑料盘（40 cm × 30 cm × 10 cm）中放入8 mm 厚的海绵，将灭菌后的基质放入盘内整平、压实（基质厚度为3 cm 左右）。然后放在装有营养液的容器内浸水直至基质表面湿润后取出。将孢子均匀地播在基质表面，用玻璃盖住盘口。光照强度100 ~ 180 μmol · m-2 · s-1，光照时间12 h · d-1，温度25 ℃。 在原叶体形成后定期喷水，每日早晚各1 次，保持相对湿度在70%以上，以保证配子体的受精 率。将培养器皿放在非阳光直射的位置，每天上午通风1 次。因低温不利于配子体的正常生长，高 温则易滋生藻类植物，所以温度保持在（24 ± 2）℃。 待配子体产生的孢子体幼苗具3 ~ 5 个叶片时，移栽至体积为60 cm × 40 cm × 15 cm 的育苗盘中，行距、株距均为5 cm，基质同前。育苗盘上用玻璃板覆盖以保持良好的透光率，置于非直射光下，光照强度为50 μmol · m-2 · s-1，相对湿度保持在70%以上，温度为（24 ± 2）℃，定期通风。 当苗的高度接近玻璃板时再移栽到直径为20 cm 的花盆中。花盆底部基质为草炭土︰蛭石︰河沙︰陶粒 = 4︰1︰1︰1，以利排水，上部铺上一层粗土，土层厚约5 cm，最后铺上厚7 ~ 8 cm 的细土。随后将花盆底部浸入水中，待花盆上部土表湿润后将苗栽入中央，每盆一株。移栽过程中，覆盖根部的土层宜薄，以防中心处的幼叶被土层覆盖。在花盆上用塑料布制成拱形的棚盖，做保湿处理， 白天25 ~ 28 ℃，夜晚18 ~ 22 ℃。每天早晚各1 次开盖通风炼苗，第1 周开盖每次30 min，第2 周每次60 min，依此类推，第4 周开始撤去塑料棚盖。待苗高约50 cm 时，即可按上述基质移栽定 植。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的：1、培养科学思维和科研能力；2、探索笔筒树的人工繁殖技术流程；3、为笔筒树的资源保护和园艺应用提供理论依据和技术支持。 基本思路：1、查阅相关资料，确认该方向研究较薄弱，确定选题；2、通过无菌培养法和常规培养法对笔筒树配子体发育观察，以及利用园艺技术对孢子体苗进行复壮；3、参阅相关书籍和专家意见，整理试验数据，进行数理统计；4、获得笔筒树人工繁殖的技术流程。
科学性、先进性及独特之处
- 根据中国期刊全文数据库检索结果显示，1989-2010年间，全国在笔筒树种苗繁殖方面尚无与笔筒树繁殖有关的专业学术论文发表，本文在该方向上的研究具有独一性。作者研究使用了无菌培养和常规培养相结合的方式，并利用园艺相关技术。在数据分析中使用SPSS软件进行分析，使得作品科学严谨。此外，作品将植物生殖生物学研究和园艺开发利用紧密联系到一起，使得该作品应用前景较好。
应用价值和现实意义
- 通过本文研究能为笔筒树的资源保护和园艺应用提供理论依据和技术支持，因此具有较高的实际应用价值。本文研究确定了孢子萌发的最佳光照，温度和pH条件，摸清了幼苗复壮过程中的各项生理指标，并获得了笔筒树孢子繁殖及其幼苗复壮的技术流程；同时，为恢复笔筒树的种群提供了可能性，使得该文有较高的现实意义。
学术论文摘要
- 研究了笔筒树（Sphaeropteris lepifera）的孢子繁殖及幼苗的复壮。结果表明：光照强度60～80 μmol • m-2 • s-1，温度25 ℃，pH 6.7 为配子体发育较适宜的条件；从孢子体形成开始，幼苗经7个月的复壮生长，叶面高达50 cm，成活率95%以上。
获奖情况
- 马洪娜，李 杨，檀龙颜，刘保东.笔筒树的孢子繁殖及其复壮研究.园 艺 学 报，2010，37（10）：1679–1684. 获得2011年哈尔滨师范大学首届大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1.陈 霞. 2008. 笔筒树配子体及胚的发育 [硕士论文]. 广州：华南农业大学. 2.陈珍传，李 勇，刘保东. 2008. 笔筒树的人工有性繁殖及幼苗管护的研究. 仙湖，7 (4)：5–6. 3.杜红红，李 扬，李 东，戴绍军，姜闯道，石 雷. 2009. 光照、温度和pH 值对小黑桫椤孢子萌发及早期配子体发育的影响. 生物多样性，17 (2)：182–187. 4.福建省林业厅. 2003. 笔筒树. 中国林业，11 (B)：29. 5.国家环境保护局环境保护司保护区与物种管理处. 1991. 珍稀濒危植物保护与研究. 北京：中国环境科学出版社：147. 6.韩见宇，王用平. 1991. 桫椤孢子繁殖. 贵州科学，9 (1)：61–64. 7.石 雷. 2002. 观赏蕨类. 北京：中国林业出版社：87. 8.夏 群. 1989. 中国桫椤科植物的分类. 植物分类学报，27 (1)：1–16. 9.张宪春，张丽兵. 2004. 中国植物志. 北京：科学出版社：6 (3)：252.
同类课题研究水平概述
- 笔筒树（Sphaeropteris lepifera）为桫椤科（Cyatheaceae）白桫椤属（Sphaeropteris）植物（张宪春和张丽兵，2004）。它不仅在物种的形成、古生物学和古气候研究等方面具有重要价值，且在研究中国大陆与台湾植物区系的关系方面也具有重要的意义（福建省林业厅，2003）。笔筒树树冠为大伞状，树干上叶痕奇特优美，在蕨类植物中是稀有的种类，具有极高的园艺观赏价值（石雷，2002）。由于笔筒树主要以孢子进行繁殖，而孢子具寿命短、繁殖周期长等缺陷，限制了自然增长；又因笔筒树茎干可做为兰花的栽培基质，常遭到破坏性砍伐，自然资源严重枯竭，所以被列入我国第一批二级重点保护植物（国家环境保护局环境保护司保护区与物种管理处，1991）。学者们在笔筒树形态发育（陈霞，2008）、系统分类（夏群，1989）和种质保存（徐燕，2006）等方面进行了较为深入的研究，但在其繁殖，尤其是培育种苗方面仅有陈珍传等（2008）有科普性的报道。园艺实践中，我国仅厦门、广州、深圳及香港有少量引种栽培，且均为野外采挖的成体植株。通过本文研究获得了笔筒树孢子繁殖及其幼苗复壮的技术，不仅能为其种群的恢复提供参考数据，而且能为笔筒树资源保护和园艺应用提供理论依据和技术支持。 通过研究珍惜濒危植物的生殖生物学，不仅能揭示其繁殖过程中的机制，同时能为恢复濒危植物的种群提供可靠的技术依据。此外，利用笔筒树交结的气生根可以制成蛇木盆、蛇木柱、蛇木板、蛇木屑等园艺用品；笔筒树干可制成花纹天成、美观耐用的笔筒；笔筒树茎干末端幼嫩的髓心可以吃，嫩芽及嫩叶也可食用；笔筒树可当中药材，将木质部切细，用蜜炒再煎服，可以止咳并促进血液循环，同时幼芽捣碎还能外敷瘫疽。因此，对笔筒树的生殖生物学研究不仅具有很高的学术重要性，更重要的是获得繁殖笔筒树的成熟技术将会带来巨大的经济效益，可谓投入产出比极高。因此，对珍惜濒危植物的生殖生物学研究将是今后的一个大的研究趋势，同时也是政府部门、园林部门和专业研究人员的重要研究热点。
