观察异型孢子蕨类植物的好材料——槐叶苹*

戴锡玲 高晓雯 曹建国

（上海师范大学生命科学学院 上海 200234）

蕨类植物是起源古老、历史悠久、演化地位特殊的类群，因其具维管系统但仍藉由孢子脱离母体后进行繁殖，孢子体和配子体均能独立生活，长期以来被认为是高等植物中一个自然的门类［1-2］。大多数蕨类植物产生的孢子形态、大小相同，称为同型孢子，少数蕨类例如水生真蕨类（例如，苹目和槐叶苹目）的孢子大小不同，与种子植物一样，即有大孢子和小孢子的区别，称为异型孢子；产生大孢子的囊状结构称为大孢子囊，产生小孢子的称为小孢子囊；大孢子萌发后形成雌配子体，小孢子萌发后形成雄配子体［3-4］。

在最新的蕨类植物分类系统中［5-6］，只有槐叶苹目（Salviniales）为异型孢子蕨类，包括苹科（Marsileaceae）、槐叶苹科（Salviniaceae）和满江红科（Azollaceae）3 个科。它们均为水生蕨类，有大、小孢子之分，且大、小孢子同果或异果；苹科孢子果壁是由羽片变态形成，槐叶苹科和满江红科孢子果壁由特化的囊群盖形成，包裹着囊群；孢子在孢子壁内发育为配子体，配子体结构简单［1-3］，以此区别于具同型孢子的陆生蕨类植物。

槐叶苹［Salvinia natans（L.） All.］隶属于槐叶苹目槐叶苹科槐叶苹属（Salvinia），为小型水生漂浮植物。槐叶苹茎细长而横走；三叶轮生，上面二叶漂浮水面，形如槐叶，长圆形或椭圆形，长0.8～1.4 cm，宽5～8 mm，顶端钝圆，基部圆形或稍呈心形，全缘；叶柄长1 mm 或近无柄；叶草质，上面深绿色，下面密被棕色茸毛；下面一叶悬垂水中，细裂成线状，被细毛，形如须根，起着根的作用（图1和图2，本文附图见封四）。全草可入药［7］，亦可做绿肥［4］。本文中槐叶苹于2018年10月采自上海松江广富林，置于实验室室温下培养，并利用光镜和扫描电镜的常规方法观察槐叶苹的大小孢子果、大小孢子囊及大小孢子的形态特点。

槐叶苹因叶内含有大量红色花青素，秋天转为红色（图1），与满江红［Azolla imbricata（Roxb.）Nakai］类似。槐叶苹的产孢结构为特殊的孢子果，孢子果簇生于沉水叶的基部，有大、小孢子果之分，且大、小孢子异果，二者共同生长在沉水叶的基部（图2）。大孢子果球形，外面有2 层由变态的囊群盖形成的果壁，外层果壁细胞纵行条状，表面具单列多细胞长刺状毛（图3）；大孢子果内生10～28 个大孢子囊，大孢子囊椭圆形，囊柄多列细胞，囊壁单层4～5 边形细胞，且无开裂结构（图4和图5）；大孢子囊内的大孢子母细胞经减数分裂最终只发育成 1 枚大孢子，大孢子具三裂缝（图6，箭头所示），卵形，表面具瘤状突起（图7）。小孢子果球形，果壁来源、果壁细胞形状及表面的毛状体与大孢子果相似（图8）；小孢子果内生300～500 个小孢子囊（图9），小孢子囊圆形，囊柄单列细胞，囊壁单层4～5 边形细胞，亦无开裂结构（图10和图11）；小孢子囊内可发育出64 个小孢子，小孢子具三裂缝（图12，箭头所示），近球形，表面浅皱状（图13）。当孢子囊发育成熟时，孢子果外面的壁衰老退化，从而大、小孢子囊清晰可见（图14），随后孢子囊各自分散在水中，其中的孢子等待来年萌发为配子体。

通过对槐叶苹植物体的观察，总结出以其为材料观察蕨类植物异型孢子的如下优点：

1）方便采集。槐叶苹是常见的水生植物，广泛分布于长江流域和华北、东北及远到新疆的水田中、沟塘和静水溪河内［7］，其克服不利环境的能力是独一无二的，因此，传播范围很广［8］，且秋季叶片变红更容易识别和采集。

2）容易培养。槐叶苹是一种能快速生长的自由漂浮的蕨类植物［6］，可通过营养繁殖和有性生殖2 种途径繁殖，具有非常高的增长率［9］。在夏季旺盛生长季节，槐叶萍的茎极易折断，断体会形成新的植株，这是其强烈的营养繁殖方式；在秋末冬初，还可通过产生孢子囊和孢子，待翌年春天温度适宜之时，大、小孢子萌发于孢子囊中，经过精卵结合发育为胚，形成新个体，这是槐叶萍的有性生殖方式［9］。

3）便于观察。槐叶苹虽然是大、小孢子异果类型，但二者共同生长在沉水叶的基部，于每个沉水叶的基部可见多数孢子果（图2），方便取材。当孢子囊发育成熟后，孢子果外面的2 层壁退化消失，使大、小孢子囊直接显露出来，大孢子囊大而数量少，小孢子囊小而数量多（图14），因此，极易分辨，有利于观察。

在植物学实验课程的教学过程中，关于蕨类植物的讲授通常以陆生同型孢子蕨类为主，如果能通过采集或培养槐叶苹获得活体材料，既可丰富不同类型蕨类的实验内容，也可提高学生的学习兴趣，使学生对蕨类植物的多样性有更完整的认识。