宝华玉兰菌根的显微结构观察

摘要：采用酸性品红染色法对江苏句容不同生长地的宝华玉兰（Magnolia zenii）根系染色压片，观察其菌根显微结构及菌根侵染情况，结果表明，宝华玉兰菌根结构复杂，根外被密集的菌丝包被形成菌丝鞘，无根毛，既具有AM类菌根特有的典型结构，也有穿梭于细胞间的有隔菌丝和束状菌丝结构；野生植株菌根侵染率较高，不同生长地域的菌根侵染指标差异显著，侵染率排名为自然林>纯林>混合林。

关键词：宝华玉兰菌根；显微结构；侵染率

中图分类号： S685.150.1文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）09-0310-02

收稿日期：2013-12-18

基金项目：江苏省自然科学基金（编号：BK2011498、BK2010345）；江苏农林职业技术学院课题。

作者简介：宋微（1978—），女，博士，副教授，主要从事微生物学和植物病理学研究。E-mail：13360790@qq.com。宝华玉兰（Magnolia zenii）属木兰科木兰属植物，野生种仅分布于江苏镇江宝华山国家森林公园，为我国特有树种，在1999年《国家重点保护野生植物名录（第一批）》中被列为Ⅱ级濒危种，在2004年《中国植物红色名录》中被列为极危种[1]。宝华玉兰的树干挺拔通直，是良好的木材，其花大芳香，是珍贵的园林观赏树木，且花果可入药[2]。徐惠强等对宝华玉兰在江苏的自然分布状况及其群落学特征进行了调查[3]；蒋国梅等利用 Hegyi单木竞争指数模型对江苏镇江宝华山国家森林公园宝华玉兰种内、种间竞争强度进行定量分析，发现宝华玉兰竞争压力主要来自种间[4]。

菌根是土壤中的菌根真菌菌丝与植物营养根系形成的一种联合体，是自然界中一种普遍的植物共生现象。菌根不仅参与宿主植物的各种生理活动和生化过程，而且还通过外延菌丝在土壤中生长蔓延，改善土壤理化性质，增强土壤的透气性，促进植物生长[5-7]。迄今为止，对宝华玉兰的研究仅见于对其花粉形态、自然分布状况和群落学的简要描述[3-4，8-9]，而关于其根际微生物当前无人研究。目前，国内外就菌根植物共生体对土壤、环境及生态有益作用的研究力度日趋增大，研究宝华玉兰是否存在菌根、菌根存在的结构、侵染模式等，可以为菌根真菌对宝华玉兰的生长发育、种源保护研究提供理论依据，并以期解决宝华玉兰自然繁衍能力退化的问题。

1材料与方法

1.1宝华玉兰根的采集

采样地位于江苏省句容市，属北亚热带季风气候，四季分明，气候温和，雨水充沛，日照充足；全年平均气温为 15.1 ℃，年平均相对湿度为78%，年平均降水量为1 018.6 mm，年平均风速为3.2 m/s，无霜期为229 d，年日照为2 116 h。宝华山地带植被保存完好，现仅存野生宝华玉兰成株28棵。笔者分别在宝华山（自然林）、句容陈武园区（人工纯林）、江苏农林职业技术学院树木园（人工混交林）分别取根样进行研究。根样收集时避免破坏主根，选取须根，每处采样点选取样本数为10株，将根样与其周围土壤一同装入无菌袋中，带回实验室，将根样清洗，放入FAA固定液中固定，4 ℃冰箱中保存备用。

1.2宝华玉兰菌根结构观察

采用透明压片染色镜检法对样根进行观察，以确定其是否存在菌根结构。将采样根系用自来水洗净，剪成1.0 cm长的小段，置于10 mL试管中，加入10% KOH置于90 ℃水浴锅中加热20 min；取出样品，用无菌水冲洗去碱液，样根放入2% HCl中酸化5 min，洗净，用0.01%的酸性品红溶液对根进行染色；取100根根段置于载玻片上，盖片镜检，并拍照记录，计算菌根侵染率：侵染率F=受侵染的根段数/观察的根总段数×100%[10]。

1.3数据处理

试验数据采用SPSS 11.0软件统计分析。

2结果与分析

2.1不同林分宝华玉兰菌根侵染率比较

从图1可以看出，镇江句容宝华山（自然林）宝华玉兰根际共生真菌侵染率最高，为90%，样根多数可见成片的真菌侵染；其次为陈武园区人工纯林，侵染率为52.5%，与宝华山的菌根显微图相比，样根可见真菌少于自然林；侵染率最低的为江苏农林职业技术学院树木园中的人工混交林，侵染率为25%，依旧存有共生的菌根真菌。由此推测，在自然生长情况下宝华玉兰长势良好，这与菌根侵染率高有一定关系，同时，也说明宝华玉兰根际普遍存在菌根的共生结构。

2.2宝华玉兰VA菌根菌形态结构

以0.01%酸性品红染色液可将根系中菌根真菌菌丝、丛枝、泡囊等染成红色，没有被侵染的细胞则不会被染色，中柱一般不着色。从图2可以看出，宝华玉兰具有典型丛枝菌根结构，既有胞间、胞内菌丝，也有菌丝进入细胞形成的丛枝和泡囊结构及典型的孢子果；被真菌侵染的菌根细胞无增大现象，根表肉眼观察无明显变化，本身结构并未改变；菌根表皮细胞及皮层细胞内可见不同颜色深浅的菌丝，可见特殊结构的菌丝结（又称菌丝团或菌丝卷，图2-b、c、f），菌丝结大多在皮层细胞中央分布，有些几乎充满整个细胞（图2-a、b、c），有些菌根的菌丝结只单独在1个细胞内分布，有的真菌菌丝体会穿过细胞进入另1个细胞内；菌丝复合体形态为菌丝群随意聚集、打结、延伸、反曲（图2-j、k、l）；个别根的皮层内观察到泡囊结构（图2-d），存在穿梭于细胞间的有隔菌丝（图2-j，箭头示隔）和束状菌丝（图2-j）。另外，在同一个菌根上观察到分布于细胞内、细胞间和细胞外的菌丝结构（图2-l）。

3结论与讨论

通过染色观察可见，宝华玉兰根系普遍存在内生菌根结构，野生林中宝华玉兰根际侵染率最高，人工纯林次之，人工混交林较少。自宝华玉兰根系显微结构可清楚观察到泡囊、菌丝结、孢子果、根内菌丝、根外菌丝、孢子等多种复杂菌根结构，说明宝华玉兰属于典型的丛枝菌根植物。endprint

众多研究已证明，菌根真菌的侵染受到地域环境的综合影响，菌根多样性与地上部分生物的多样性有相关性[11]。Grime等试验发现，由于菌丝网络作用，人工小群落中的亚优势种能够在优势种的存在下得以生存，接种后的植物群落比不接种的对照组具有更高的植物多样性[12]。分布于宝华山森林公园的野生宝华玉兰菌根侵染率高，侵染强度大，原因可能与地上部分植被丰富有关，通过森林菌根网络在同种或不同种植物间实现资源的重新分配和共享[13]。

对于宝华玉兰菌根鉴定及根际土壤种群微生物的调查研究仍处于初步阶段，其有益菌的分离鉴定等工作需进一步探索研究。

参考文献：

[1]汪松，解炎. 中国物种红色名录[M]. 北京：高等教育出版社，2004：309-468.

[2]刘玉壶，罗献瑞，吴容芬，等. 中国植物志[M]. 北京：科学出版社，1996：133.

[3]徐惠强，郝日明，姚志刚，等. 珍稀树种小叶银缕梅和宝华玉兰自然现状及其就地保护研究[J]. 江苏林业科技，2001，28（5）：19-21.

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[5]Aloui A，Recorbet G，Robert F，et al. Arbuscular mycorrhizal symbiosis elicits shoot proteome changes that are modified during cadmium stress alleviation in Medicago truncatula[J]. BMC Plant Biology，2011，11（1）：75-81.

[6]Bedini S，Turrine A，Rigo C，et al. Molecular characterization and glomalin production of arbuscular mycorrhizal fungi colonizing a heavy metal polluted ash disposal island，downtown Venice[J]. Soil Biology and Biochemistry，2010，42（5）：758-765.

[7]宋微，吴小芹，叶建仁. 6种外生菌根真菌对895杨矿质营养吸收的影响[J]. 南京林业大学学报：自然科学版，2011，35（2）：35-38.

[8]林新春，俞志雄. 9种木兰科植物的花粉形态观察[J]. 浙江林学院学报，2003，20（4）：353-356.

[9]王剑伟，张光富，陈会艳. 特有珍稀植物宝华玉兰种群分布格局和群落特征[J]. 广西植物，2008，26（4）：489-494.

[10]Komanik P P，Bryon W C，Schultz R C. Procedures and equipment for staining large numbers of plant root samples for endomycorrhizal assay[J]. Canadian Journal of Microbiology，1980，26（4）：536-538.

[11]Peterson T A，Mueller W C，Englander L. Anatomy and ultrastructure of a rhododendron root-fungus association[J]. Canadian Journal of Botany，1980，58（23）：2421-2433.

[12]Grime J P，Mackey J M L，Hillier S H，et al. Floristic diversity in a model system using experimental microcosms[J]. Nature，1987，328：420-422.

[13]梁宇，郭良栋，马克平. 菌根真菌在生态系统中的作用[J]. 植物生态学报，2002，26（6）：739-745.

李媛媛，张怡康. 徐州采煤塌陷区复垦土壤的细菌群落多样性[J]. 江苏农业科学，2014，42（9）：312-315.endprint

众多研究已证明，菌根真菌的侵染受到地域环境的综合影响，菌根多样性与地上部分生物的多样性有相关性[11]。Grime等试验发现，由于菌丝网络作用，人工小群落中的亚优势种能够在优势种的存在下得以生存，接种后的植物群落比不接种的对照组具有更高的植物多样性[12]。分布于宝华山森林公园的野生宝华玉兰菌根侵染率高，侵染强度大，原因可能与地上部分植被丰富有关，通过森林菌根网络在同种或不同种植物间实现资源的重新分配和共享[13]。

对于宝华玉兰菌根鉴定及根际土壤种群微生物的调查研究仍处于初步阶段，其有益菌的分离鉴定等工作需进一步探索研究。

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