蕨类植物孢子长期高效保存技术研究

Spore preservation is one of the important ways to protect ferns resources, but the former study rarely involved in the effect of moisture content and temperatures on change of spore viability and gametophyte development during storage except for report of the spore longevity under ambient condition. So, this study will choose different non-green and green spores collected from cold temperate, temperate, sub-tropic and tropic climate zonesas and from different types of habitat as experiment materials. On the basis of testing the physiological characteristics of these spores, they will be desiccated to different moisture contents and stored at -196 ºC or other different temperatures (-80 ºC, -18 ºC, 4 ºC, room temperature). After being desiccated and stored for different periods, the ultra-structure of spores and their germination rates, speed, gametophyte development, sexual reproduction process will be tested under light microscope, scanning electron microscope in order to analyse the relationship between the habitat, types, moisture contents of spores, as well as storage temperatures and the storage effect. So we can find out the best way for long-term storage of different fern spores and establish an easy, high efficiency and low cost way to preserve fern spores and fern gemplasm resources.

孢子保存是保护蕨类资源的重要方式之一，但过去的研究除了报道孢子在自然状况下的寿命外，含水量和保存温度对孢子活力及配子体发育的影响极少有深入研究。因此，本研究将在对非绿色孢子桫椤和绿色孢子紫萁进行超低温保存的研究基础上，广泛选取生长于寒温带、温带、亚热带及热带的不同生境、不同科属的蕨类植物非绿色和绿色孢子进行实验。在对不同蕨类植物孢子生理特性进行对比的基础上，对孢子进行不同程度的干燥，并于超低温（-196 ºC）及其他不同温度（-80 ºC、-18 ºC、4 ºC、常温等）进行保存，利用光学显微镜、扫描电镜，对比不同孢子在干燥后以及保存不同时间后细胞超微结构、萌发率、萌发速率、配子体发育、有性繁殖过程的变化，以此探寻孢子生境、类型、含水量及保存温度与保存效果之间的联系，确定适合不同蕨类孢子长期保存的最佳方式，为建立野生蕨类孢子库，有效保存蕨类种质资源提供一条高效、简便易行且成本低廉的方法。

孢子保存是保护蕨类资源的重要方式之一，但过去的研究除了报道孢子在自然状况下的寿命外，含水量和保存温度对孢子活力及配子体发育的影响极少有深入研究。本研究选取生长于不同生境、不同科属的蕨类植物非绿色和绿色孢子，进行不同程度的干燥，分别于超低温及其他不同温度进行保存，通过对比不同孢子在干燥后以及保存不同时间后细胞形态结构、萌发率、萌发速率、配子体发育的变化，探寻孢子类型、含水量及保存温度与保存效果之间的联系。本研究首先构建了孢子无菌培养的体系，筛选出了500 mg·L-1纳米银溶液灭菌20分钟+ 5%次氯酸钠溶液灭菌5分钟的最佳灭菌方式，为快速准确检测孢子活力奠定基础。对非干燥孢子保存的研究结果表明，25 ℃和-18 ℃下保存的孢子在12个月内，大部分种类的活力几乎完全丧失；4 ℃、-80 ℃及-196 ℃是较为合适的保存温度，多数种类的孢子能在12个月内维持较高的活力。含水量较低(<8%)的孢子在4 ℃下活力维持得最好，所有孢子保存12个月后，萌发率降低的程度均不会超过20%，孢子在-80 ℃和-196 ℃下活力也维持得比较好；而含水量较高(>8%)的孢子在-196 ℃下保存时，萌发率维持得最好。配子体畸形率随孢子保存时间延长呈现增加趋势，25 ℃和-18 ℃最严重，4℃最好。对孢子进行降低含水量处理，孢子含水量的降低在一定的程度内对孢子活力的影响并不明显，而超过该范围孢子活力明显降低。孢子含水量和保存温度共同影响孢子保存的效果，孢子经过适当干燥且保存在低温条件下更加有利于长期保存。以上研究结果确定了适合不同蕨类孢子长期保存的最佳方式，为建立野生蕨类孢子库，有效保存蕨类种质资源奠定了基础。