一种芒萁原叶体快速培育成成熟孢子体的方法与流程

1.本发明属于芒萁繁殖技术领域，具体涉及一种芒萁原叶体快速培育成成熟孢子体的方法。


背景技术：

2.芒萁(dicranopteris pedata)，属于里白科、芒萁属，蕨类克隆植物，亚热带热带酸性土指示植物，先锋蕨类植物。
3.芒萁常绿，直立或蔓生；根状茎细长，褐棕色，密被棕色鳞片，在表土层匍匐生长，不断分枝，芒萁种群根状茎交织网状，与根系即根系土壤、枯落物形成根毯层。顶芽卵形。叶疏生，纸质，表面黄绿色，背面灰白色，叶柄圆柱形，长短不一，褐棕色；叶片重复假两歧分叉，在每一交叉处均有羽片着生，在最后一分叉处有羽片两歧着生；孢子囊群圆形，着生于细脉中段；芒萁种群叶片层和根毯层形成双层片结构，具有较好的固碳功能，叶片层减少降雨对地表侵蚀，根毯层有较强固土功能。
4.芒萁还能够吸附土壤中的铅pb、锌zn、钨w、锰mn、镉cd等重金属镧la、铈ce、镨pr、钕nd等稀土元素，以及镭ra和钍th等放射性元素。
5.芒萁喜阳，耐酸，耐贫瘠，耐旱，适应性强，在湿润且肥沃的条件下生长较好，亦可在困难立地如稀土尾矿、高速公路边坡生长繁殖，有较好的重金属富集能力及水土保持能力。
6.芒萁作为先锋蕨类植物，在热带亚热带地区表土层因采矿、修路等生产活动破坏后，自然条件下，芒萁孢子飘落在地表，合适条件下孢子萌发，开始蕨类植物的发育世代。
7.成熟的孢子体定居后，根状茎匍匐地表克隆生长，形成种群，具有水土保持、生态修复、重金属富集、碳汇等生态功能。
8.芒萁在亚热带稀土尾矿形成后15年期间植被自然修复过程中，重要值在灌草蕨层中排第1。
9.现阶段芒萁种植采用孢子播种和根状茎移植。自然状态下，芒萁从孢子萌发成原叶体、原叶体形成孢子体后再形成植株需要2至3年的时间；而田间实验表明，利用芒萁根状茎进行无性繁殖，成活率较低，难以直接应用于矿山、尾矿生态修复；
10.应用芒萁的克隆植物种群生态功能及重金属富集功能，能很好的达到尾矿、矿山、边坡等困难立地生态修复的目的。首先需解决的是芒萁苗的培育，和人工促进根状茎快速生长、种群快速扩散等繁育和增殖的问题。


技术实现要素：

11.针对现有技术中的不足与难题，本发明旨在提供一种芒萁原叶体快速培育成成熟孢子体的方法，本发明提供一种人工诱导芒萁原叶体发育、人工栽培环境下加快原叶体成熟、人工促进孢子体形成和生长的芒萁植株培育方法。通过人工诱导、培育的方法，促进芒萁原叶体世代、孢子体世代的顺利进行，提高了每个世代的成活率，提高了原叶体转成孢子
体世代的成功率，并减短了两个世代发育时长，能有效提高其繁殖速度和效率，缩短其繁殖周期，为实现芒萁在尾矿等困难立地的栽培提供了技术支撑。
12.本发明通过以下技术方案予以实现：
13.一种芒萁原叶体快速培育成成熟孢子体的方法，其以芒萁原叶体材料作为繁育基础材料，培育过程采用组培和设施栽培相结合的形式，分成4个过程，分别是：原叶体发育萌动、原叶体发育成熟、原叶体生成幼孢子体、幼孢子体发育成成熟孢子体。
14.具体包括如下过程：
15.1、诱导芒萁原叶体发育萌动，包括如下步骤：
16.将芒萁孢子萌发形成的原叶体，或者进一步组织培养获得大量的原叶体绿色球状物(ggb)作为繁殖材料；
17.无菌环境下将芒萁原叶体绿色球状物分散成0.5mm至1.0mm的细小颗粒，即米粒状原叶体团；
18.无菌环境收集米粒状原叶体团，和无菌水混合，使之均在散在发育诱导培养基上，在无菌环境培养3～4周；培养光照强度为2000-3000lx，光照时间为12h/d，温度为23
±
3℃；
19.所述发育诱导培养基为1/8ms 蔗糖15g/l 琼脂5.6g/l，ph5.4-5.8；
20.所述培养产物为萌动的原叶体团，直径1cm左右，有富含叶绿体的细小层片；
21.2、促进萌动原叶体快速成熟，包括如下步骤：
22.无菌条件下转接萌动的原叶体团继续分散，转接至原叶体发育培养养基，在培养室中培养周；培养光照强度为2000-3000lx，光照时间为12h/d，温度为23
±
3℃；
23.原叶体发育培养基配方为：1/2ms 1mg/l naa 蔗糖15g/l 琼脂5.6g/l，ph5.4-5.8；
24.培养产物为：直径为1～3cm的成熟原叶体团，层片长大并长出褐色假根；
25.3、人工促进芒萁原叶体生成幼孢子体，包括如下步骤：
26.用手捻、手撕的方法将成熟原叶体团分散成单个成熟原叶体片或2至3个成熟原叶体组成的小团，撒播在特定的诱导培养基质上；
27.保温膜覆盖，保持温度培养2个星期，期间浇施特定营养水1次；
28.在培养期间，洒水壶浇水，保存培养基质的湿润，使培养基质上的原叶体上每3至5天有水滴或细小水流流动，环境为遮光50％，室温；
29.所述特定培养基质为v
草炭
∶v
蛭虫
∶v
腐殖土
＝1∶1∶1；
30.所述培养产物为芒萁幼孢子体；
31.所述特定营养水配方为：1/2ms 1mg/l naa 蔗糖30g/l，ph5.4-5.8。
32.4、人工加快芒萁幼孢子体发育成成熟孢子，包括如下步骤：
33.将芒萁幼孢子体通过设施栽培或大田栽培，采用特定培养基质；
34.依据孢子体生长势，施加野外芒萁根系和土壤浸出液；
35.每个月浇施一次特定芒萁根系混合水，遮光25％，同时依据孢子体生长势常规施肥。
36.所述特定培养基质为v
草炭
∶v
蛭虫
∶v
腐殖土
＝1∶1∶1；
37.所述特定芒萁根系混合水是指混合了野生芒萁根系土壤、芒萁根粉碎物的混合水；
38.所述野外芒萁根系和土壤浸出液是指野外生长良好的芒萁植株根系土壤、腐殖层和水的混合物。
39.与现有技术相比，本发明有益效果包括：
40.(1)本发明利用组培诱导技术，设施栽培，可在较短时间内获得大量抗逆性强、能在矿山等困难立地直接种植的芒萁苗，不受季节气候变化、自然灾害的影响，为芒萁工厂化育苗及其无性系的培育提供了技术支持。
41.(2)本发明促进了原叶体发育成功率，较短时间可获得大量成熟原叶体。
42.(3)本发明促进了成熟原叶体生成合子的成功率。
43.(4)本发明加快了合子发育成幼孢子体速率和幼孢子体发育成成熟孢子体的速率。
44.(5)本发明促进了成熟孢子体生长成可以移植的芒萁植株的速率。
45.(6)本发明缩短了芒萁植株培育的时间，节约了芒萁育苗的成本，可为矿山、边坡、尾矿弃土场、强酸性土壤等困难立地生态修复提供植物种植材料。
具体实施方式
46.实施例1
47.过程1，采用人工诱导芒萁原叶体发育的培育方法，包括如下步骤：培育繁殖材料为ggb，无菌环境下将ggb分散成细小颗粒，米粒大小，即米粒状原叶体团；无菌环境收集米粒状原叶体团，和无菌水混合，使之均在散在特定培养基上，在培养室中培养周；培养光照强度为2000-3000lx，光照时间为12h/d，温度为23
±
3℃；采用的发育诱导培养基为1/8ms 蔗糖15g/l 琼脂5.6g/l，ph5.4-5.8；原叶体发育成肉眼可见原叶体，0.5mm*0.5m左右，需0.5个月。
48.过程2，采用人工促进芒萁小原叶体快速成熟的培育方法。包括如下步骤：无菌条件下转接萌动原叶体团特定培养基，在培养室中培养周；培养光照强度为2000-3000lx，光照时间为12h/d，温度为23
±
3℃；特定培养基配方为：1/2ms 1mg/l naa 蔗糖15g/l 琼脂5.6g/l，ph5.4-5.8；原叶体发育成4mm*4mm左右，需1.0个月。
49.过程3，采用人工促进芒萁幼孢子体生成的培育方法，包括如下步骤：用手捻、手撕的方法将成熟原叶体团打散单个成熟原叶体片，用净水混合成熟原叶体，撒播在特定培养基质，洒水在培养基质上，使培养基上有水珠或小水流流动。保温膜覆盖，保持温度培养2个星期。采用的特定培养基质为v
草炭
：∶
蛭虫
∶v
腐殖土
＝1∶1∶1。4mm*4mm原叶体发育成幼孢子体，需0.5个月。
50.过程4，采用人工加快芒萁孢子体生长发育方法，包括如下步骤：特定幼孢子体培育基质培育，保温保湿施肥，特定混合水喷施，遮光25％；采用的幼孢子体培养基质为v
草炭
∶v
蛭石
∶v
腐殖土
＝1∶1∶1。幼孢子体发育成成熟孢子体，需6个月。
51.对比例1
52.采用模拟自然界孢子繁殖过程作为对比例：
53.过程1，步骤采用芒萁孢子作为直接培养材料；孢子撒播在室外自然腐殖层土壤上；将芒萁孢子萌发成可见肉眼原叶体需2个月；
54.过程2，无人工措施，采用自然水、肥、光、温的条件，原叶体自然生长；将芒萁原叶
体发育成大小为3mm*5mm原叶体需要5个月、大小为5mm*6mm原叶体需要9个月；
55.过程3，无人工措施，采用自然水、肥、光、温的条件，原叶体自然发育成幼孢子体；芒萁原叶体5mm*6mm发育成幼孢子体需1个月；
56.过程4，无人工措施，采用自然水、肥、光、温的条件，幼孢子体自然发育成成熟孢子体；幼孢子体发育成成熟幼孢子体需8个月。
57.如表1所示，与对比例1相比实施例1的操作下芒萁原叶体的诱导及发育时间大大缩减：
58.表1对比例1与实施例1各阶段耗时对比
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以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。