基本蕨类解剖学

为了理解蕨类植物的繁殖，了解蕨类植物的各个部分是很有帮助的。复叶是多叶的“分枝”，由称为羽片的小叶组成。在一些羽片的下面是含有孢子的斑点。并非所有的复叶和羽片都有孢子。有它们的复叶称为可育复叶。

孢子是包含生长新蕨类植物所需遗传物质的微小结构。它们可能是绿色、黄色、黑色、棕色、橙色或红色。孢子被包裹在称为孢子囊的结构中，孢子囊有时聚集在一起形成孢子囊（复数孢子囊）。在一些蕨类植物中，孢子囊被称为毛被的膜保护。在其他蕨类植物中，孢子囊暴露在空气中。

世代交替

蕨类植物的生命周期需要两代植物才能完成。这被称为世代交替。

一代是二倍体，这意味着它在每个细胞中携带两套相同的染色体或完整的基因补体（就像人类细胞一样）。带孢子的多叶蕨类植物是二倍体的一部分，称为孢子体。

蕨类植物的孢子不会长成多叶孢子体。它们不像开花植物的种子。相反，它们产生了单倍体世代。在单倍体植物中，每个细胞包含一组染色体或一半的遗传补体（如人类精子或卵细胞）。这种植物看起来像一个心形的小植株。它被称为原叶体或配子体。

蕨类植物生命周期的细节

从我们认识的“蕨类植物”（孢子体）开始，生命周期遵循以下步骤：

1. 二倍体孢子体通过减数分裂产生单倍体孢子，这一过程与动物和开花植物产生卵子和精子的过程相同。
2. 每个孢子通过有丝分裂生长为一个光合原叶体（配子体）。因为有丝分裂维持着染色体的数量，所以原叶细胞中的每个细胞都是单倍体。这种植物比孢子体蕨类植物小得多。
3. 每个原叶体通过有丝分裂产生配子。减数分裂是不需要的，因为细胞已经是单倍体。通常，原叶体在同一植株上同时产生精子和卵子。孢子体由复叶和根茎组成，配子体有小叶和类根茎。在配子体中，精子是在一个叫做花药囊的结构中产生的。卵子是在一个叫做颈卵器的类似结构中产生的。
4. 当有水存在时，精子利用鞭毛游向卵子并​给它施肥。
5. 受精卵仍然附着在原叶上。卵子是由卵子和精子的DNA结合而成的二倍体合子。合子通过有丝分裂进入二倍体孢子体，完成生命周期。

在科学家们了解遗传学之前，蕨类植物的繁殖是一个谜。似乎成蕨类植物是由孢子形成的。从某种意义上说，这是真的，但从孢子中生长出来的小植株在基因上与成年蕨类植物不同。

请注意，精子和卵子可能在同一配子体上产生，因此蕨类植物可能会自我受精。自受精的优点是孢子浪费少，不需要外部配子载体，适应环境的生物可以保持其性状。交叉受精的好处是，当它发生时，新的性状可能会被引入物种。

蕨类植物繁殖的其他方式

蕨类植物的“生命周期”是指有性繁殖。然而，蕨类植物也使用无性繁殖的方法。

• 在无配子生殖中，孢子体在没有受精的情况下生长为配子体。蕨类植物在过于干燥而无法受精的情况下使用这种繁殖方法。
• 蕨类植物可以在繁茂的叶尖上生长出小蕨类植物。随着小蕨类植物的生长，它的重量会使叶子向地面下垂。一旦幼小的蕨类植物自己生根，它就可以独立于母体植物存活下来。这种多产的幼植物在基因上与亲本完全相同。蕨类植物将此作为快速繁殖的方法。
• 根状茎（类似于根的纤维结构）可以在土壤中蔓延，从而长出新的蕨类植物。根茎生长的蕨类植物也和它们的亲本相同。这是另一种允许快速复制的方法。

蕨类植物

• 蕨类植物使用有性繁殖和无性繁殖两种方法。
• 在有性生殖中，单倍体孢子生长为单倍体配子体。如果有足够的水分，配子体就会受精并发育成二倍体孢子体。孢子体产生孢子，完成生命周期。
• 无性繁殖的方法包括无配子生殖、多头叶尖生殖和根茎扩展。