（微生物学专业论文）三种杜鹃属植物菌根真菌的研究.pdf

贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 摘要 杜鹃花是杜鹃花属( r h o d o d e n d r o nl ) 植物的总称，是杜鹃花科( e r i c a c e a e ) 的一个大属。其是当今世界上最著名的花卉之一，被列为中国十大名花，有较高 的观赏价值，还有一定的药用价值，其主要次生代谢产物是药物和化工原料的重 要来源。此外，许多种杜鹃的木材色美，纹理细密，可作工艺品材料，浆果供食 用；有些杜鹃花具有净化空气，改良与保护环境的作用。 随着花卉产业和中药现代化及其环保的快速发展，人民对杜鹃花科植物的需 求迅速增长。但杜鹃花科植物是浅根系植物，无大的主根，根系不发达，根纤细， 根毛非常少。在自然状态下，只有在真菌与其根形成共生的菌根关系后，尤其是幼 苗才能正常生长发育。由于幼苗生长困难，导致杜鹃花科植物的人工栽培相当困 难。绝大部分杜鹃花科植物( 如马缨杜鹃、露珠杜鹃、大白杜鹃等) 繁育主要靠 迁地保护、种子繁殖、扦插和种苗迁移驯化。但迁地保护方式难于快繁，种子繁 育时间长，扦插生根困难，迁移驯化方式常受到资源与季节的限制，也不利于野 生珍稀种质资源的保护等。同时由于人为的乱采滥挖，使其生境遭到严重破坏， 资源日趋濒危。对杜鹃类菌根茵进行研究有非常重要的意义。 本文对马缨杜鹃、露珠杜鹃和大白杜鹃三种植物的菌根真菌进行显微结构观 察、分离培养和菌种鉴定；且对上述三种杜鹃植物的组织培养、茵根真菌单菌剂 与复合菌剂对其无菌幼苗和自然幼苗促生等方面进行了初步的研究。 对于这三种杜鹃植物菌根真菌的分离方法，采用7 5 酒精与0 1 升汞相结合 的表面消毒方法。用升汞的消毒时间1 - - - l o m i n 均可，以1 - - 4 m i n 为宜。菌根真菌 在三种杜鹃植物根中的分布，主要是在表皮细胞中。本实验共分离到2 0 3 个菌株， 其中马缨杜鹃7 2 株，露珠杜鹃7 4 株，大白杜鹃5 7 株a 经初步形态鉴定，2 0 3 个菌株分别隶属于子囊菌亚门、担子菌亚门和半知菌亚 门，其中，子囊菌类占绝大部分，其次为半知菌，担子菌类较少。在分离到的上 述三种杜鹃植物菌根真菌中，优势菌群主要为同一种子囊菌类真菌。 在杜鹃植物组培试验中，种子萌发和芽诱导增殖的基本培养基均以w p m 培养 基作为较好；其中马缨杜鹃和露珠杜鹃种子萌发的激素配比分别以z t4 o m g l + n a a o 2m g l 和z t6 o m g l + n a a o 0 5m g l 诱导效果较好；较适合马缨杜鹃芽与 露珠杜鹃芽的诱导增殖的激素配比分别为k t4 o m g l + n a a0 1 m g l 和 6 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 z t 4 o m g l + n h h0 1 m g l ；大白杜鹃芽诱导的激素配比z t4 o m g l + n a a0 1 m g l 的诱导较佳，芽增殖的激素配比以z t6 o m g l + n a a0 0 5 m g 几较好，增殖率达 6 6 7 。 1 2 种菌根真菌的单菌株菌液与2 3 种混合菌菌液对两种杜鹃植物无菌幼苗和 自然幼苗促生的结果表明，2 7 、2 8 、2 9 号单菌株菌液与4 号混合菌菌液为马缨无 菌幼苗促生培养的较佳菌液，其次是9 号混合菌菌液；上述3 2 种单菌株菌液与混 合菌菌液对露珠自然幼苗促生效果：2 6 、2 7 、2 8 、2 9 号单菌株菌液较适合露珠自 然幼苗的生长，8 号混合菌菌液对露珠自然幼苗的促生效果最好，其次是6 号与7 号混合菌菌液的，再次是1 5 与1 6 号混合菌菌液的。 关键词：杜鹃花科菌根真菌显微观察分离与鉴定组织培养单菌株菌液与 混合菌菌液促生作用 7 贵州文学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 s u m m a r y r h o d o d e n d r o ni st h ec o n g r e g a t i o no fr h o d o d e n d r o nl # a n t s ，w h i c hi sab r a n c h o fe r i c a c e a e r h o d o d e n d r o ni so n eo ft h em o s tf a m o u sf l o w e r si nt h ew o r l d ，r a n k e da s o n eo fc h i n a 。st o p10f a m o u sf l o w e r s m o r e o v e r , r h o d o d e n d r o np l a y sar o l ei n p h a r m a c y t h es e c o n d a r ym e t a b o l i t e so fm a n yp l a n t si nr h o d o d e n d r o na r et h e i m p o r t a n ts o u r c e so fd r u g sa n dc h e m i c a lr a wm a t e r i a l s i na d d i t i o n , t h ew o o do fm a n y r h o d o d e n d r o n sc a nb eu s e df o rc r a f tm a t e r i a l sw i t hb e a u t i f u lc o l o r sa n df i n e rt e x t u r e a n dt h eb e r r i e sf o rf o o d m e a n w h i l e ，s o m eo ft h er h o d o d e n d r o n sc a np u r i f ya i ra n d i m p r o v et h eq u a l i t yo fe n v i r o n m e n t t h u s ，丽t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ef l o w e ri n d u s t r y , t h em o d e r n i z a t i o no f t r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n ea n de n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n , t h ed e m a n d f o r r h o d o d e n d r o np l a n t sa l s og r o w sr a p i d l y n e v e r t h e l e s s ，t h er h o d o d e n d r o np l a n t sa r eo f s h a l l o wr o o t sw i t h o u tt h el a r g e rm a i no n e s t h e s er o o t s - a r ee i t h e rt h i no r u n d e r d e v e l o p e dw i t hf e wh a i r sa n ds m a l ls e e d s i nt h en a t u r a ls t a t e ，t h ef u n g i ， e s p e c i a l l ys e e d l i n g s ，c a ng r o wa n dd e v e l o pn o r m a l l y ，o n l yw h e n l e yf o r mt h e s y m b i o t i cm y c o r r h i z ac o r r e l a t i n gw i t hr h o d o d e n d r o np l a n t s t h e r e f o r e , t h ed i f f i c u l t g r o w t ho fs e e d l i n g sl e a d st ot h ed i f f i c u l t i e so fa r t i f i c i a lc u l t i v a t i o nf o rr h o d o d e n d r o n p l a n t s t h ep r o l i f e r a t i o no f m o s tr h o d o d e n d r o np l a n t s ( s u c ha sr h o d o d e n d r o nd e l a v a y i f r a n c h ，r h o d o d e n d r o ni r r o r a t u mf r a n c h ，r h o d o d e n d r o nd e c o r u mf r a n c h ，e t c ) r e l i e s m a i n l yo ne x - s i t uc o n s e r v a t i o n , s e e db r e e d i n g , m i g r a t i o nc u t t i n g s a n ds e e d l i n g s b r e e d i n gd o m e s t i c a t i o n h o w e v e r , t h er a p i dp r o p a g a t i o n i sd i f f i c u l tf o re x s i t u c o n s e r v a t i o n ，l o n gt i m en e e d sf o rs e e db r e e d i n g , r o o f i n gc u t t i n g si sc o n s t r a i n e db y r e s o u l c , e sa n ds e a s o n s , a n dm i g r a t i o nd o m e s t i c a t i o ni sn o tb e n e f i c i a lf o rt h ep r o t e c t i o n o fr a r ew i l dg e r m p l a s m 列：s o u r ：e s a tt h es a m et i m e , h a b i t a t so fr h o d o d e n d r o na r e t h r e a t e n e db yh u m a nb e i n g s t h e r e f o r e , i ti ss i g n i f i c a n tt os t u d ye r i e o i dm y e o r r h i z a s f o rr h o d o d e n d r o np l a n t s ( r h o d o d e n d r o n d e l a v a y if r a n c l t ，r h o d o d e n d r o n i r r o r a t u mf r a n e k ，a n dr h o d o d e n d r o nd e c o r u mf r a n e h ) ，t h i sp a p e ri n v e s t i g a t e st h e m i c r o s t r u c t u r e s ，i s o l a t i o na n dc u l t i v a t i o n , a n ds t r a i ni d e n t i f i c a t i o no ft h e i re r i e o i d m y c o r r h i z a s ；t h e i rt i s s u ec u l t i v a t i o no fr h o d o d e n d r o np l a n t s , a n dt h eg r o w t h - p r o m o t i n g 8 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 o fs i n g l ea n dc o m b i n e de r i c o i dm y c o r r h i z a sr e a g e n t so nt h e i rs t e r i l ea n dn a t u r a l s e e d l i n gp l a n t s t h ec o m b i n e ds u r f a c ed i s i n f e c t i o nm e t h o do f7 5 * , a l c o h o la n do 1 m e r c u r i c c h l o r i d ew a su s e dt oi s o l a t et h e s ee r i c o i dm y c o r r h i z a s 砀ed i s i n f e c t i o nd u r a t i o nl a s t e d l 1 0m i nf o rm e r c u r i cc h l o r i d em e t h o d , s u i t a b l y1 - 4m i l l 1 1 1 ee r i c o i dm y c o r r h i z a s m a i n l yd i s t r i b u t e di nt h ee p i d e r m a lc e l l so fr o o t s t h ee x p e r i m e n t si s o l a t e d2 0 3s t r a i n s , w h e r e i n7 2s 仃a i n sf o rr h o d o d e n d r o nd e l a v a y if r a n c h ，7 4f o rr h o d o d e n d r o ni r r o r a t u m f r a n e k a n d5 7f o rr h o d o d e n d r o nd e c o r u mf r a n c h ，r e s p e c t i v e l y b a s e do nt h ep r e l i m i n a r ym o r p h o l o g i c a li d e n t i f i c a t i o n , t h e s ef u n g ib e l o n g e dt o a s e o m y e e t e s ，b a s i d i o m y c e t e sa n dd e u t e r o m y e e t e s , o fw h i c ha s c o m y c e t e sa c c o u n t e d f o r t h ev a s tm a j o r i t y , f o l l o w e db yd e u t e r o m y c e t e sa n db a s i d i o m y c e t e s m o r e o v e r , t h e p r e p o n d e r a n tf u n g ia l m o s to r i g i n a t e df r o mt h es a n l ea s c o m y c e t e ss p e c i e s t h er e s u l t so ft i s s u ec u l t i v a t i o ni n d i c a t e dt h a t ：a sab a s i cm e d i u m ，w p mm e d i u m w a st h em o r es u i t a b l ef o rs e e dg e r m i n a t i o na n ds h o o ti n d u c t i o na n dp r o l i f e r a t i o n ；t h e h o r m o n er a t i o so fz t4 0m g l + n a a0 2m g la n dz t6 0m g l + n a ao 0 5m g l w e r et h em o r es u i t a b l ef o rs e e dg e r m i n a t i o no fr h o d o d e n d r o nd e l a v a y if r a n e h a n d r h o d o d e n d r o ni r r o r a t u mf r a n c l t ，r e s p e c t i v e l y ；w h i l et h eh o r m o n er a t i o so fk t4 0 m g l + n a a0 1m g la n dz t4 0m g l + n a a0 1m g lw e r es u i t a b l ef o rs h o o t i n d u c t i o na n dp r o l i f e r a t i o no fr h o d o d e n d r o nd e l a v a y if r a n c h ，a n dr h o d o d e n d r o n i r r o r a t u mf r a n c h ，r e s p e c t i v e l y a d d i t i o n a l l y , t h eh o r m o n er a t i o so fz t4 0m g l + n a ao 1m g la n dz t6 0m g l + n a a0 0 5m g lw e r er e s p e c t i v e l yt h em o s ts u i t a b l e f o rs h o o ti n d u c t i o na n dp r o l i f e r a t i o n ( p r o l i f e r a t i o nr a t eo f6 6 7 ) o fr h o d o d e n d r o n d e c o r u mf r a n c h g r o w t h - p r o m o t i n go fs i n g l e ( 9s p e c i e s ) a n dc o m b i n e d ( 2 3s p e c i e s ) e r i e o i d m y c o r r h i z a sr e a g e n t so nt h es t e r i l ea n dn a t u r a ls e e d l i n gp l a n t ss h o w e dt h a t ：n o s 2 7 ，2 8 a n d2 9s i n g l e - r e a g e n t sa n dn o 4c o m b i n e d - r e a g e n tw e l - et h em o s ts u i t a b l ef o r r h o d o d e n d r o nd e l a v a y if r a n e h ，f o l l o w e db yn o 9c o m b i n e d r e a g e n t ；w h i l eb o t hn o s 2 6 ，2 7 ，2 8a n d2 9s i n g l e r e a g e n t sa n dn o 4c o m b i n e d - r e a g e n tw e r e m o s ts u i t a b l ef o rt h e n a t u r a l s e e d l i n g s o fr h o d o d e n d r o ni r r o r a t u mf r a n c h ，f o l l o w e d b y6a n d7 c o m b i n e d r e a g e n t s ，a n d15a n d16c o m b i n e d - r e a g e n t sw e r el e s ts u i t a b l e q 贵州太学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 k e y w o r d s ：r h o d o d e n d r o nl ；e r i c o i dm y c o r r h i z a s ；i s o l a t i o na n di d e n t i f i c a t i o n ；t i s s u e c u l t i v a t i o n ；g r o w t h - p r o m o t i n g ；f u n g a ll i q u i dw i t hs i n g l eo rm i x e ds t r a i l l s 1 0 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的 究在做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者盛名：痉丝日期：至q q 垒生墨旦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 文被查阅和借阅；本人授权贵州大学可以将本学位论文的全部或部 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：盈叠塾导师签名：怠：幽! 塞 日期：2 q q 璺生墨旦 贵州史学2 0 0 8 届硕士研究生掌位论文 第一章前言 l 杜鹃植物简介 杜鹃花是当今世界上最著名的花卉之一，被列入中国十大名花中，每年春 季盛开，其花色彩缤纷、鲜艳美丽、姿态优美、花型众多，花期长，素有“花中西 施 之美誉，有非常高的观赏价值n 1 ( 版图l ：图l 4 ) 。 杜鹃花是杜鹃花属( r h o d o d e n d r o n l ) 植物的总称，其是杜鹃花科( e r i c a c e a e ) 的 一个大属。其俗称映山红、马樱花、山石榴、山枇杷等。杜鹃花科是双子叶植物 纲五桠果亚纲中较大的一科。本科为木本植物，大多常绿，少数落叶，陆生或附 生。叶互生或轮生，不具托叶。花两性，辐射对称或略微两侧对称，单生或通常 组成总状花序、圆锥花序或伞形花序；花萼通常5 裂，宿存；花冠通常鲜艳合瓣 ( 稀离瓣) ，5 裂或4 - 6 - - - 8 裂；雄蕊为花冠裂片数的2 倍，稀同数或更多，内向 顶孔开裂，稀纵长缝裂，子房上位或下位，4 5 室，稀6 - - - , 2 0 室。蒴果、浆果或 核果。本科所含属、种数各分类学家划分的差异甚大，有划分为5 0 属1 3 5 0 种； 也有划分为7 5 属1 3 5 0 种以及划分为1 2 5 属3 5 0 0 种都有。7 广布于南、北半球的温 带，也生于热带山区，少数环北极或北极分布，极少分布在非洲和大洋洲。以7 5 属1 3 5 0 种的方式划分，中国约有2 1 属7 0 0 余种，全国均有分布，尤以西南( 云 南、四川、西藏) 最为丰富。贵州9 属，1 0 7 种，7 变种。中国无特有属，但多 特有种。该科植物多生于山地森林，兼有陆生和附生，相当多的种类分布树线以 上，形成高山植被，少数种类在低海拔地区，有些生于近海地方或附生于红树林。 适合在ph 值4 0 - - - 6 0 的酸性土壤中生长，忌强光，怕暑热和干燥。其全世界约 5 0 属1 3 5 0 种，主要分布于北温带，约9 0 的种集中在亚洲，我国既是杜鹃花的重要 发源地，也是世界杜鹃花分布中心口1 。中国约有1 7 属6 5 0 多种，分布于全国各地， 但以云南、四川、西藏，贵州( 现在贵州产杜鹃花8 6 种) 最为丰富。根据花期和 引种来源分为毛鹃、夏鹃、东鹃、西鹃4 类。 该科中有不少属是著名的观赏植物，如杜鹃花属、树萝卜属、吊钟花属等； 许多杜鹃花植物除供观赏外，还有一定的药用价值，其主要次生代谢产物是药物 和化工原料的重要来源碍一1 。花、叶和根均可入药。花含花色甙和黄酮醇类，有活 血、调经、祛风湿的功能。叶和嫩枝中含黄酮类、香萜类、有机酸、氨基酸、鞣 质、酚类、甾醇、强心甙、挥发油等；黄酮类中有红花杜鹃甲和乙，杜鹃花醇和 l l 贵州文学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 杜鹃花醇甙。叶中含熊果酸和木毒素；甘、酸、平：清热解毒，化痰止咳，止血、 治痈肿疔疮、外伤出血、支气管炎、荨麻疹。根含鞣质；酸、涩、温；活血，止 血，祛风，止痛。此外，许多种杜鹃的木材色美，纹理细密，可作工艺品材料， 浆果供食用；同时，有些杜鹃花具有净化空气，改良与保护环境的作用盯】。 2 杜鹃类菌根真菌的研究进展 2 1 菌根研究的发展史及研究意义 菌根( m y c o r r h i z a e ) 是自然界中一种普遍存在的共生现象，是植物在长期的生 存演化过程中与真菌共同进化而形成的一种共生组织，与植物的根共生的不引起 明显病症的真菌称为菌根真菌( m y c o r r h i z a lf u n g u s ) 。菌根这个俗语是希腊文m u k c s 和r h i z a 两个字合成，m u k e s 是真菌，在英文俗语中翻译为m y c o ，r h i z a s 是根，在 英文俗语中保留原字。这个俗语是1 8 8 5 年，f r a n k 在描述一些树种的根与一些真 菌的联合体时首先采用的，一直被沿用到今天。在1 8 4 2 年，v i t t a d i n i 就报导了树 木的小根可从在其表面形成菌套的真菌中获得营养。f r a n k 发展和完善了v i t t a d i n i 的看法，并将之上升到一种互利共生的理论。在1 9 1 0 年，c o v i l l c 首先观察到高丛 越橘根系中有菌根真菌寄生，并推测菌根真菌的侵染可能对越橘有益。到了1 9 2 8 年，d o a k 第一个报道从杜鹃花科的根中分离出内生真菌，并且通过反接种确定这 种菌根的身份嘲。从此，揭开了杜鹃花科菌根真菌研究的序幕。 1 8 8 5 年，f r a n k 根据菌根真菌菌丝体侵入根的位置与构成的形态、结构等特 征，将菌根分为外生菌根和内生菌根两种类型。随着研究的深入，又根据菌根真 菌的菌丝体在寄主根部形成的形态结构以及它们与寄主之间的营养关系，菌根又 分为三种类型：外生菌根、内生菌根和内外生菌根一1 。另外还有一些菌根的变型， 混合菌根、假菌根和外围菌根等。直到1 9 8 3 年，h a r l e y 和s m i t h 将菌根分为7 种 类型( h a r l e ya n ds m i t h ，1 9 8 3 ) ，即外生菌根( e c t o m y c o r r h i z e ) 、内外生菌根 ( e c t e n d o m y c o r r h i z a s ) 、泡囊丛枝菌根( v e i c u l a r - a r b u s c u l a rm y c o r r h i z a s ) 、杜鹃花 科菌根( e r i c o i dm y c o r r h i z a s ) 、水晶兰类菌根( m o n o t r o p o i dm y c o r r h i z a s ) 、浆果鹃类 菌根( a r b u t o i dm y c o r r h i z a s ) 和兰科菌根( o r c h i dm y c o r r h i z a s ) 。相应的菌根真菌 也分为7 种类型，与杜鹃花科植物的根形成菌根的真菌称为杜鹃花科菌根真菌 ( e r i c o i dm i c o r r h i z a lf u n g u s ) n 。 菌根真菌长期生活在植物体内的特殊环境中，并与宿主协同演化 1 2 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生掌位论文 ( c o - e v o l u t i o n ) ，在演化过程中二者形成了互惠共生关系，一方面菌根真菌从宿主 中吸收营养供自己生长需要，另一方面菌根真菌在宿主的生长发育、系统演化和 防御体系中起着重要的作用。菌根共生体是陆地生态系统中的主要成员之一，能 通过一种复杂的不可预料的方法来改变植物群落的结构和功能叭j 幻。菌根真菌群落 的任何变动都会导致植物群落组成的改变，包括植物的生存、竞争和多样性，引 起自然界生态系统生物学上的变化n 帕。 2 2 杜鹃类菌根的形成与特点 杜鹃类菌根的形成是菌根真菌对成长新根的侵染。主要发生在杜鹃花科杜鹃 属( r h o d o d e n d r o n ) 、欧石楠属( e r i c a ) 、帚石楠属( c a l l u n a ) 、越橘属( v a c c i n i u m ) 、 马醉木属( p i e r i s ) 、山月桂属( k a l m i a ) 、喇叭茶属( l e d u m ) 、木犁栌属( l e u c o t h o e ) 、 自树属( g a u l t h e r i a ) 和梅樱属( p h y l l o d o c e ) 等的吸收根上。这些树种是生长在酸性 草碳土壤上的小乔木或小灌木，具有很细的须根。普通帚石楠属的须根没有表皮， 只有l 层皮层细胞围绕在中柱的周围。而菌根真菌的感染就是发生在这种纤细的 须根上u 5 1 。 杜鹃类菌根真菌在土壤中分布较为广泛，当它们与杜鹃类植物根系接近时， 在根系分泌物的影响下在根外形成疏散的菌丝网。因此，在根的周围和根表可以 看到疏松的菌丝网，这些根外菌丝粗大具隔。可能是产生果胶的作用，菌丝可以穿 过杜鹃类植物根系表面的一层黏液，长出较细的薄壁菌丝，在距根冠组织的几毫 米的地方侵入。最初，在根表面粘质层上的菌丝顶端膨大，从中长出较细的薄壁 菌丝，在离根冠后的几毫米处穿过根的皮层细胞壁，而在根冠区一般不侵染。寄 主细胞内的细胞质受到薄壁菌丝的压力，在细胞壁的内侧和原生质之间形成一层 质膜，包围在穿入的菌丝周围，随着细胞腔内的菌丝不断的生长，这层原生质膜 也向细胞内凹陷，但它始终象一层衬垫，包围着菌丝圈，阻隔在菌丝与原生质之 间。在菌丝生长压力的作用下，这层质膜好象是由果胶物质组成，但也不会被菌 丝消解。即使细胞腔内几乎都充满了菌丝圈，这层质膜仍然完好无损。寄主植物 细胞与菌丝就是通过这层质膜相互交换各自所需的营养物质n 钉。菌丝复合体生命 期短，随着表皮细胞成熟和死亡而消解。r e a d 等人的研究表明，在帚石楠的根细胞 中，菌丝进入细胞的第4 周就开始衰退，到第7 周时完全消解。它们的菌丝圈的 消解过程与v a 明显不同，当菌丝圈衰老时，根细胞质膜的完整性丧失，质膜破裂， 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 细胞内含物开始分解。而真菌的菌丝圈仍可以保持一段时间的存活，以加强物质 循环n 引。 每个细胞上都有一个甚至多个菌丝侵入点。每个细胞内的菌丝圈都直接同根 表面的根外菌丝相联n 钉。c u r r a h 等( 1 9 9 3 ) 看到一种树粉孢菌( o i d i o d e n d r o n p e r i c o n i o i d e s ) 形成的杜鹃类菌根其形态和超微结构与前人研究的另一种树粉孢 ( o m a i u s ) ，欧石楠盘菌( h y m e n o s c y p h u se r i c a e ) 和一些杜鹃真菌形成的杜鹃类菌根 相似。侵入细胞内的菌丝都由根外菌丝直接侵入，但是细胞内的菌丝是否分枝与 是否侵入邻近的细胞，以及每个细胞是否是一个独立的侵染单位，这些一直是研 究的热点。 值得注意的是杜鹃类植物菌根的形态结构具有多样性n 刀。同一植物有的是内 生菌根，有的则是外生菌根，或是内外生菌根。即使是同一种植物的不同植株，菌根 形态也不尽相同。然而这种菌根的形态变异性有助于人们了解菌根结构的发展和 演变。菌根形态结构的发生发展能增加菌根真菌与寄主植物的接触交换表面：共生 体质膜上酶和电生理特征、以及交换表面透性的变化均会影响到菌根的功能n 引。 2 3 杜鹃类菌根真菌的生理学特性 许多学者从杜鹃类植物的根系中分离到最典型的杜鹃类菌根真菌h e r i c a e ，属 子囊茵纲，盘菌亚纲，柔膜菌目，并在人工培养条件下研究了其生理学特性。 这种真菌的生长最适合温度为2 0 - - - , 3 0 ；在5 以下或在3 0 c 以上生长速度非常 缓慢。最适宜的p h 为6 7 ；在自制培养基上最低p h 为4 ，在麦芽培养基上可在 p h 为4 - - 8 之间生长。 实验发现，在以牛血清蛋白作为唯一的氮源和碳源的培养基上的该菌生长良 好，而对难溶性植物蛋白的利用能力较差吼1 。这与菌根真菌能分泌胞外蛋白水解 酶密切相关。还有研究表明，菌根真菌能分泌胞外蛋白水解酶的活性也与p h 值 有关，当p h 值为2 2 时活性最强，p h 值在5 0 以上其活性最弱。h e r i c a e 还可以 利用多肽作为碳源，虽然肽链长吸收会变慢，但三肽、谷胱甘肽等均能被同化利 用。此真菌对氮源的利用广泛，可利用单糖( 戊糖、木糖) 、双糖( 麦芽糖、蔗 糖) 和多糖( 淀粉、果胶等) 。在磷源方面，可利用正磷酸盐，也可以利用有机 磷，如肌醇磷酸盐等。在低无机磷培养基上其磷酸酶活性最耐制。 进一步研究发现，纯培养的h e r i c a e 在不同的p h 、不同的氮源条件下，合成 1 4 责州文学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 氧肟酸铁载体的能力歪同。p h 值在3 5 - 5 5 之间均能产生，以4 5 为最适宜p h 值。而在氮源的利用上，在培养基中补充l - 鸟氨酸作为前体比充l 脯氨酸更有利 于氧肟酸铁载体的生物合成1 。p e a r s o n 和r e a d 还测定了杜鹃类菌根真菌的菌丝 对营养物质的的运输能力。在纯培养条件下，菌丝运输养分的距离不远，用含h c 的葡萄糖和娩p 的磷酸盐测出它们在菌丝内只移动了6 毫米；但在菌根共生的条件 下，菌丝运输养分的能力大大的提高，最远能达到2 5 毫米。这可能是因为在共生 体中细胞液流和质流的作用都能加速菌丝内营养物质的流动嘞】。 n i e u d o r p 从杜鹃植物中的三种乌饭树菌根上分离了菌根菌丝m y c e l i u mr a d i c i s m y t i l i s 的q 和1 3 两个菌株，并测定了它们对降解果胶钠溶液粘度的作用。这两个 菌根丝孢菌菌株在果胶酸钠溶液中培养2 - - - , 5 小时，粘度很快就下降，在羧甲基纤 维素中2 l 小时粘度显著下降。这两个菌株能降低果胶质的粘度，说明它们能产生 果胶酶，分解利用根表面的粘质层。这两个菌株可能产生纤维素酶，具有纤维素 水解活性，这对菌丝穿入细胞壁起到一定的作用瞵1 。 2 4 杜鹃类茵根真菌与寄主植物的关系 已有研究表明，菌根真菌的寄生对杜鹃类植物的生长发育是有益的啪1 。特别 是幼苗，若没有与菌根真菌共生，幼苗就不能正常生长发育。这类菌根真菌对杜 鹃植物有效的吸收所需养分、水分与矿物质等发挥了很大的作用。 2 4 1 杜鹃类植物菌根中的碳素循环 n i e u d o r p 的研究证明杜鹃类菌根的菌株可能具有产生果胶与纤维素酶的能 力。这对菌丝穿过根表粘胶层进入细胞内起到重要的作用。p e a r s o n 和r e a d 1 测定 了杜鹃类菌根真菌的菌丝对营养物质的的运输能力，证明菌丝在共生条件比非共 生条件下运送养料的能力大大的提高。对乌饭树用1 4 c 0 2 进行试验，在无菌根真菌 的乌饭树的根系和茎部很快就聚集了可溶性的含1 l c 的化合物，如葡萄糖、蔗糖、 果糖等；而在有菌根的乌饭树上，茵根的菌丝体也很快出现有1 的甘露醇、海藻 糖、聚葡萄糖和甘露糖。该实验证明了菌丝中氮源均是来自寄主植物光合作用的 产物。菌根真菌的菌丝从根细胞内吸取了可溶性的碳水化合物，并将它们转变成 不溶性的甘露糖，因而保持了寄主植物细胞和菌丝体之问的可溶性碳水化合物的 浓度差，使得寄主细胞内糖类能不断地向真菌运输。还有他们进行的菌根共生体 中碳素的反方向运输试验发现，对乌饭树的茵根部分施加含1 的葡萄糖和氨基酸， 1 5 贵州文学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 则寄主体内放射性1 4 c 的活性也明显的增强，但在无菌根的乌饭树根系施加相同同 位素养分则植株体内1 i c 活性增加极其有限。当光合作用恢复时，无菌根植物中标 记c 活性增加也不明显。同时，该试验还证明了菌根真菌能向寄主输送氨基酸或 酰胺，因为真菌吸收的氨不会在菌丝内积累，而是立即合成酰胺类物质，而合成 有机酸需要有碳水化合物，这些碳水化合物是取自于寄主。菌根真菌利用这些碳 水化合物合成各种氨基酸或谷酰胺等物质又返回给寄主。这样在菌根植物中形成 了一个碳素循环。 2 4 2 菌根菌对杜鹃花科植物营养吸收的促进作用 在自然条件下，杜鹃花科植物生长的p h 是4 0 5 5 ，在酸性有机质土壤中被 根系吸收的n 含量较低，而有机含量很高。s t r i b l e y 和r e a d 对蔓越橘接种菌根真 菌，并向土壤中施入标记1 5 n ( n h 4 ) 2 s q ，结果表明，接种处理比未接种处理植株 中n 含量明显增加，铀的原子数比未接种的低。经土壤分析，只有少部分1 5 n 与土 壤中的有机质结合，说明菌根菌促进了越橘根系对土壤中的有机n 吸收冽。进一 步采用沙培试验，并用氨基酸作为n 源，发现蔓越橘接种后可以利用大多数的氨 基酸作为n 源，而未接种的植株利用氨基酸作为n 源的能力很差囱1 。 茵根菌可以促进杜鹃花科植物对无机n 的吸收。r e a d 将接种和未接种菌根真 菌的的杜鹃花科植物( e r i c ab a u r e r a ) 的幼苗在n 供应过量的土壤条件下生长，一 段时间后移栽到沙中并供应缺乏n 素的营养液4 周，每隔一周收获一次并测定植 株中的n 含量，发现未接种的植株中n 的含量在移栽后持续下降，而接种的植株 中n 含量在4 周内维持在原有水平。经对根系分析，接种植株中根系n 含量在移 栽后继续下降，说明在高n 供应时，菌根可以获取并储存n ，在寄主植物缺乏n 素时释放出来并向枝条运输嗍。 菌根菌可以促进杜鹃花科植物对难容性p ，尤其是有机p 的吸收。m i c h ell 和 r e a d 用人工合成的有机p 和无机p 发现，菌根菌不仅可以促进越橘对无机p 的吸 收，而且还可以促进越橘对有机p 的吸收，在沙培中供应l m g 1 有机p 时，接种 菌根菌的蔓越橘生长和植株产量比未接种的高脚1 。 除了p 和n 外，菌根茵可以促进杜鹃花科植物对其它元素的吸收。p o w e l l 等 研究证明，接种菌根菌的高丛越橘比未接种的枝条中s 和c a 含量分别增加了4 7 和1 4 3 2 oj o h n 等用矮丛越橘接种h y m e n o s c y p h u se r i c a e ，增加了枝条中c u 和 1 6 贵州史学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 z n 的含量m 1 。 2 4 3 菌根菌对过量重金属的抵抗作用 菌根菌对寄主植物的元素吸收有促进作用，并在金属元素如：f e ，p b ，c u ，z n 等供应过量时能起抵制作用。杜鹃花科植物生长土壤的酸性都非常底，在这种酸 性土壤上，对于非杜鹃花科植物，接种后菌根菌促进对金属元素的吸收对寄主的 生理伤害作用大于所起的有益作用；而杜鹃花科植物却能够在高水平的金属元素 供应条件下正常生长，开花和结果。b r a d l e y 从菌根的角度探讨了这一生命现象。 关于菌根对重金属元素的吸收的抵抗机理，l e v i t t 认为可能是由于接种菌根菌 后寄主具有了抵抗重金属元素在植物体内积累或排除重金属元素的能力咖 2 4 4 菌根真菌对杜鹃花科植物生长的影响 菌根真菌对杜鹃花科植物养分的吸收的影响最终反映在植株生长，开花和结果 上。s t r i b l e y 采用沙培试验进行研究证明，接种菌根菌的杜鹃花植物植株的干重比 未接种菌根菌的植株增加很多洲。j o h n 等用h e r i c a e 和s v a c c i n i i 矮丛越橘接种后， 植株生长旺盛，分枝增加，枝条长度明显增加。p o w e l l 用h e r i c a e 接种高丛越橘 促进了植株生长，植株干重增加了嘲。因此，菌根菌对杜鹃花科植物生长的影响 具有非常重要的意义。 2 4 5 影响杜鹃花类菌根菌发育的因素 杜鹃花科植物菌根真菌在影响寄主的同时，其发育受多种因素的影响。杜鹃 花科植物生长的环境条件是影响菌根侵染发育的重要因素。经j a c o b s ，b l a z i n ga n d c z e s n i k 调查研究和e y n a r da n dh a y n e s d 的研究证明，不同地区的不同土壤类型上 栽培出的杜鹃花品种，其菌根菌侵染率明显不同。植株的年龄也影响到菌根菌的 侵染。随着植株的年龄的增长，菌根菌的侵染率越高。土壤肥力也是一个重要因 素。不同的土壤肥力导致菌根菌的侵染率也不一样吼1 。 2 5 杜鹃类菌根菌分类与分离培养研究状况 1 9 1 0 年，c o v i l l e 首先观察到高丛越橘根系中有菌根真菌寄生，并推测菌根真 菌的侵染可能对越橘有益。到了1 9 2 8 年，d o a k 第一个报道从杜鹃花科的根中分 离出内生真菌，并且通过反接种确定这种菌根的身份嘲。以后b a i n ( 1 9 3 7 ) 重复北 美杜鹃花科中一个属的这种