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铁线蕨属(Adiantum)为凤尾蕨科(Pteridaceae)植物,全属共有200多种,从寒温带到热带地区均有分布,南美洲分布最广,我国共有34种,其中特有种16个。关于凤尾蕨科的研究已发展到多领域多学科,但对铁线蕨属的研究大多集中在系统发育和生理生化方面,关于该属的生殖学研究还较少。近年该属先后多次发现新种和自然杂交种,尤其是在一回羽叶铁线蕨类群中。关于我国产一回羽叶铁线蕨类的生殖研究,目前只报道了假鞭叶铁线蕨(A.malesianum)的配子体发育,和少数几个种的孢子形态。本文选取一回羽叶铁线蕨类为研究材料,用5个叶绿体基因序列(rbcL,atpB,atpA,trnL-F,rps4-trnS)和三种建树方法(最大简约法、最大似然法及贝叶斯推理法)研究该类群系统发育关系,在明确种间亲缘关系的基础上,应用扫描电镜、孢子繁殖、流式细胞术等方法,对这一类群进行包括孢子形态演化、配子体发育过程和生殖方式在内的生殖生物学研究,得出结果如下:团羽铁线蕨(A.capillus-junonis)为一回羽叶铁线蕨类群的基部类群;半月形铁线蕨(A.philippense)和孟连铁线蕨(A.menglianense)互为姐妹群;翅柄铁线蕨(A.soboliferum)与孟连铁线蕨和半月形铁线蕨亲缘关系最近,比二者更进化;产于泰国的A.zollingeri与产于中国的鞭叶铁线蕨(A.caudatum)互为姐妹类群;白垩铁线蕨系(Ser.Gravesiana)与普通铁线蕨(A.edgewothii)亲缘关系最近。铁线蕨属孢子为四面体三裂缝、辐射对称,孢子纹饰由周壁形成,纹饰复杂多样。一回羽叶铁线蕨类孢子纹饰可分为光滑、粗糙、颗粒、瘤状和疣状5种类型。一回羽叶铁线蕨类群的祖先孢子形态是瘤状纹饰的可能性最大。本文观察了具有代表性的仙霞铁线蕨(A.juxtapositum)、白垩铁线蕨(A.gravesii)、半月形铁线蕨、假鞭叶铁线蕨、鞭叶铁线蕨及苍山铁线蕨(A.sinicum)6个物种的配子体发育。孢子萌发类型除假鞭叶铁线蕨为紫萁型外,其他均为书带蕨型;除了半月形铁线蕨原叶体发育过程较特殊以外,其他均为铁线蕨型。假鞭叶铁线蕨、仙霞铁线蕨及半月形铁线蕨在无菌培养下可进行发达的营养繁殖。一个配子体上可发育出十几个或更多的子代原叶体,子代原叶体也有性器的着生,并且仍可继续营养繁殖下去。假鞭叶铁线蕨和仙霞铁线蕨的子代原叶体,发育后期开始长出假根,子代可无损伤的脱离母体独立存活;半月形铁线蕨在丝状体阶段可发育成介于丝状体与片状体之间的群丛。配子体的营养繁殖可以看作为一种同植物孢子体类似的胎生现象。半月形铁线蕨和鞭叶铁线蕨为无配子生殖。鳞片先于叶发育出来,外层深红棕色鳞片发育为叶柄基部鳞片,内层绿色鳞片发育为叶柄和叶片的鳞片及毛。二者孢子体发育初期无胚根,半月形铁线蕨的幼孢子体旁偶尔生长有表面无毛的“轴刺结构”。孢子体发育顺序为鳞片—叶—根。确定物种是否为无配子生殖应结合形态、孢子计数和细胞倍性综合考虑。对铁线蕨属进行生殖生物学研究,不仅可以为讨论一些复杂科的系统演化提供必要佐证,而且可以为杂交物种的形成提供必要的资料及证据,为其保护和繁育提供理论依据和技术支持。