密花石斛等六种兰科植物菌根的显微结构研究

" 结果与讨论
兰根的基本结构特征见表 *。根被由厚壁死细胞组成。地生型的建兰和西藏虎头兰 的根较粗大， 根被相对较薄 （图版! + *， ， 建兰的部分根被已完全解体。其余 , 种附生 ,） 兰的根被较厚 （图版" + *， ， 这与附生兰根常全部或部分暴露于空气中需要较 -； .） # + *， 厚的保护层有关， 可减少皮层内部水分的丧失， 增加根被内水分的吸收和贮存， 有研究表 明， 附生兰根被细胞的层数及厚度受环境相对湿度变化的影响， 当附生兰的根附着或被埋 。 于基物中时， 根被将变薄 （/01123，*445）
万带兰 6+-&+ +#/2%+-+ .+( , + . 层细胞 厚 *?( + *$5 $ % * 层细胞 有通道细胞 *$ + *, 层细胞 厚 4( + **$ $ % 一层细胞 厚壁、 薄壁 细胞相间 一层细胞 厚壁、 薄壁 细胞相间 木质 ** 个， 部与韧皮部 交替分布 薄壁细胞
无
同根被细胞一样， 外皮层细胞也均是死细胞， 有木质化加厚的细胞壁， 仅通道细胞是 活细胞， 薄壁， 具细胞核。在所研究的六种兰科植物中， 除建兰外， 根的外皮层都有通道细 胞 （图版! + ,； 。在西藏虎头兰、 密花石斛、 鼓槌石斛和长茎羊耳蒜的通道 " + 5； # + .） 细胞中有真菌菌丝定殖 （图版! + ,； ； ； ） ， 进一步向皮层细胞扩展 （图版 " + "+* ( #+"
!62#-0,#
9.6 :;<6=>?@):0 :0 @.6 A)B=:<@=/B@/=6 :C <)D :=B.)E< E6A:0<@=?@6E @.?@ @.6F .?>6 @.6 @FG)1
B?H :=B.)E?B6:/< =::@< I)@. >6H?A60 ?0E @.)BJ B:=@)B?H @)<</6 K LFB:==.)M?H C/03) )0>?E6E @.6 B:=@)B?H @)<</6 @.=:/3. @.6 6D:E6=A?H G?<<?36 B6HH< := E6<@=:F6E G?=@ :C @.6 >6H?A60 @)<</6 ?0E 6D:E6=A?H B6HH< ，?0E @.60 C:=A6E 60E:AFB:=.)M? I)@. @.6 :=B.)E =::@ K 7*& 8’-%2 LFB:==.)M?H A)B=:<@=/B@/=6，,=B.)E< 兰科植物的根为典型的单子叶植物类型， 它的皮层细胞较为发达， 内有共生的真菌 。本世纪 O" 年代后， 有关兰科植物营养器官的解剖特征研 — — —菌根真菌 （吴应祥， !##N） 究逐 渐 开 展 起 来， 主要集中在兰科植物的贮水结构方面 （ L:.?0? 和 P.?<)A，!#QO ） 。 （!#O$） 强调应将这些解剖特征用于兰科植物的系统分类， 此后出现了许多类似的 R)HH)?A< 工作 （如 L:==)<，!##S；P/=MI6)H 等， 。我国仅 !##T； 5=)E36:0 和 U.?<6，!##T；-@6=0 等， !##N） 有梁天干和郑伸坤 （!#Q$） 及张振珏等 （!##V） 对少数几种兰花的营养体结构特征进行了研 究。本研究着重对兰科植物的地下营养器官— — —根的形态解剖特征和菌根真菌在根内的 分布进行比较观察， 以期为引种驯化野生兰科药用植物和花卉资源的开发利用等方面提 供资料。
植物学通报 V"""，9: （!） ： ON W O# !"#$%&% ’())%*#$ +, ’+*-$.
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
9 材料和方法
9K9 材料 、 鼓槌石斛 （ 0 ? ,5=7#($(@&3 ） 、 西藏虎头兰 （ 473>%+%A 密花石斛 （ 0’"+=(>%&3 +’"#%).(=&3 ） ） 、 万带兰 （ ） 均于 年 月采自云南西双版纳。建兰 （4? &3 $=-,7-"&3 B-"+- -3’#%-"!##$ !" 、 长茎羊耳蒜 （ C%2-=%# 1%=%+%).(=- ） 于 !##$ 年 O 月采自福建省。 ’"#%)(.%&3 ）
密花石斛等六种兰科植物菌根的显微结构研究 !
! 范黎 "
摘要
郭顺星 肖培根
北京 !"""#$）
（中国医学科学院中国协和医科大学药用植物研究所
本文对密花石斛等六种兰科植物根的显微结构进行了比较观察。结果表明， 它们具有典型的兰
科植物根， 具根被和发达的皮层组织， 皮层细胞内分布有针状结晶和菌根真菌形成的菌丝结， 发现菌根 真菌通过外皮层薄壁通道细胞或破坏根被组织和外皮层细胞侵入皮层细胞， 形成内生菌根。 关键词 兰科植物， 菌根， 显微结构
! " 国家自然科学基金资助项目 （N#NO"T"!） 。 首都师范大学生物系， 北京 !"""NO 收稿日期： !###1"V1!! 接受日期： !###1!"1!!
责任编辑： 王春茂
(,
植物学通报
*( 卷
!!"
方法
将兰花根在流水下冲洗干净， 选取形成菌根的新生营养根， 切成 " # $ %% 长的小段， 迅速固定于 &’’ 固定液中， 常规石蜡切片法包埋， 切片， 番红固绿对染， 加拿大树胶封片， 光学显微镜下观察并照相。由于兰根粗大， 表面具多层死细胞形成的根被， 维管柱坚韧， 为了获得较好的切片效果， 将浸蜡时间延长为 (" )。
菌根结构 67189781: 直径 （%%） ;2<%:7:1 根被 =:><%:% 外皮层 @A0B:1%23 皮层 C017:A 内皮层 @DB0B:1%23 中柱鞘 =<398><1 E8DB>: 3):<7) 维管束 =<398><1 E8DB>: 髓 F27) 根毛 G007 )<21
密花石斛 ./-&*0$%’# &/-2%780*’# "+$ $ + , 层细胞 厚 (? + *,? $ % * 层细胞 有通道细胞 *$ + *, 层细胞 厚 (? + **? $ % 一层细胞 厚壁、 薄壁 细胞相间 一层细胞 厚壁、 薄壁 细胞相间 木质 "? 个， 部与韧皮部 交替分布 多角形厚壁 细胞和等镜 薄壁细胞 有
兰科植物菌根的结构
附 生 兰 鼓槌石斛 长茎羊耳蒜 . ( ,1*"20)03’# 4%5+*%2 9%*%&%780*+ "+$ "+$ - + *$ 层细胞 厚 (? + 4" $ % * 层细胞 有通道细胞 *$ + *, 层细胞 厚 ,. + 5? $ % 一层细胞 厚壁、 薄壁 细胞相间 一层细胞 厚壁、 薄壁 细胞相间 木质 - 个， 部与韧皮部 交替分布 多角形厚壁 细胞 无 $ + , 层细胞 厚 *? + *5 $ % * 层细胞 有通道细胞 *$ + *, 层细胞 厚 ,. + .. $ % 一层细胞 厚壁、 薄壁 细胞相间 一层细胞 厚壁、 薄壁 细胞相间 木质 ** 个， 部与韧皮部 交替分布 多角形厚壁 细胞 有
! "#$%& ’( #)* +&,’--)./01 +.,-’2#-$,#$-* ’3 ".4 5-,).%2Hale Waihona Puke Baidu
!
%&’ ()
*+, -./012)03
24&, 56)1*60
（ !"#$%$&$’ () *’+%,%"-. /.-"$ 0’1’.(23’"$ ， 45%"’#’ 6,-+’37 () *’+%,-. 8,%’",’# 9 /’:%"; <"%(" *’+%,-. 4(..’;’ ，76)8)03 !"""#$）
表*
地 生 建兰 !"#$%&%’# /-2%708%’# ,+5 $ + , 层细胞 厚 "? + $? $ % * 层细胞 无通道细胞 *$ + *, 层细胞 厚 "". + "$. $ % 一层细胞 厚壁、 薄壁 细胞相间 一层细胞 厚壁、 薄壁 细胞相间 木质 *, 个， 部与韧皮部 交替分布 等镜薄壁 细胞 无 兰 西藏虎头兰 ! ( )*+,"+-’# .+( , + . 层细胞 厚 $. + ,? $ % * 层细胞 有通道细胞 *$ + *, 层细胞 厚 *"( + *-? $ % 一层细胞 厚壁、 薄壁 细胞相间 一层细胞 厚壁、 薄壁 细胞相间 木质 *" 个， 部与韧皮部 交替分布 等镜薄壁 细胞 无
)期
范黎等： 密花石斛等六种兰科植物菌根的显微结构研究
68
， 说明通道细胞是菌根真菌侵入兰根的皮层细胞的通道， （)**+） 也曾观察到同 !） "#$%&’( 等 样现象。在具通道细胞的兰科植物中， 菌丝侵入时常不破坏根被， 仅见地生型的西藏虎头 兰有少量根被细胞被破坏， 根被细胞中分布有大量菌丝 （图版 ! , )； ， 菌丝进一步 " , -） 穿过根被细胞进入通道细胞 （图版! , +） 。而在没有通道细胞的建兰根中， 菌丝侵入点附 近的根被细胞被破坏， 相邻的外皮层细胞出现不同程度的异常和解体， 菌丝直接进入皮层 细胞并进一步向内扩展 （图版! , )） ， 墨兰 （ !"#$%&%’# (%)*)(* ） 根中也观察到同样现象 （待 发表） 。由此可见， 不破坏根被细胞， 自通道细胞侵入皮层细胞和破坏部分根被细胞、 外皮 层细胞， 直接侵入皮层细胞是兰科植物菌根真菌侵入兰根的两种主要途径， 其中的机制有 待进一步研究。 皮层细胞在兰根中占有最大的比例， 薄壁， 可消化侵入的菌丝为兰花的生长提供营养 （.%/’01 和 23’’%4#5$，)*6-） ， 菌根真菌在皮层细胞内形成菌丝结 （图版 ! , !， 7； !， # , )， 。密花石斛和长茎羊耳蒜的皮层细胞内有大量新定殖的菌丝和正在被消化的 8； 7） " , -， 菌丝 （图版! , )， 菌根处于旺盛的生理活性状态， 建兰和长茎羊耳蒜中可观察到 !； " , -） 正在穿过细胞壁的菌丝 （! , )； 。此外， 真菌菌丝在细胞中的分布不是在整个横截 " , -） 面均匀存在， 而是常集中在某一区域 （图版 # , 8） ， （)*6-） 曾在地生兰 .%/’01 和 23’’3%4#5$ 认为菌根真菌的菌丝被限制并定位在一定 +,-./0120..%( ,2%3-.- 9’ : 的根中观察到同样现象， 的皮层细胞群中。 针状结晶常分布于与外皮层相邻的几层皮层细胞中 （图版 ! , )， 。 ;%#< +； 6） # , -， （)**=） 用甲苯胺蓝对兰科植物原球茎中的针状结晶的研究表明， 这些针状结晶是 4&##0$ 植酸钙镁， 皮层细胞中的这种结晶可能也是这类物质， 这有待于进一步证实。 染菌皮层细胞的细胞核常膨大， 菌丝常向细胞核靠近 （图版! , )， 。 ;%#< +； 6） # , -， （)**=） 用甲苯胺蓝对兰科植物原球茎中的针状结晶的研究表明， 这些针状结晶是 4&##0$ 植酸钙镁， 皮层中的这种结晶可能也是这类物质， 这有待于进一步证实。 染菌皮层细胞的细胞核常膨大， 菌丝常向细胞核靠近 （图版 ! , 7； ， 这类似于 # , -） 在其他兰科植物中观察到的现象 （ .%/’01 和 23’’%4#5$，)*6-） 。作者在对天麻 > 菌根真菌 共生体发育的研究中发现随着菌丝的侵入， 原球茎细胞膨大， 可能与调控皮层细胞对菌丝 的消化有关。 所研究的六种兰科植物的内皮层和中柱的结构为典型的兰根结构， 它们之间的差别 主要在于维管束数和髓部的细胞结构。梁天干和郑伸坤 （)*?+） 在对金线莲 （ 4)0*3.03/%2’( 等三种兰科植物的根结构进行研究时指出， 维管束的束数似乎与它们对 506#0(-)’( .%@ : ） 环境条件的适应性有一定的正相关。维管束多的， 对土壤的水湿条件要求不严格， 引种易 于成活， 维管束少的， 要求的条件较苛刻。髓部细胞在附生兰和地生兰中分别由厚壁细胞 和薄壁细胞组成， 也是与环境条件相适应的结果。 根毛的有无似乎与兰花的生活习性没有密切的关系。.%/’01 和 23’’%4#5$ （)*6-） 曾在 根毛中观察到有真菌分布， 认为真菌可自根毛进入根被细胞， 进一步向通道细胞和皮层细 胞侵染， 我们在密花石斛和长茎羊耳蒜的根毛中未观察到类似现象。显然， 根毛是否是真 菌侵入兰根的通道及其侵入机制是值得作深入研究的。