寶華玉蘭菌根的顯微結構觀察

摘要：采用酸性品紅染色法對江蘇句容不同生長地的寶華玉蘭（Magnolia zenii）根系染色壓片，觀察其菌根顯微結構及菌根侵染情況，結果表明，寶華玉蘭菌根結構復雜，根外被密集的菌絲包被形成菌絲鞘，無根毛，既具有AM類菌根特有的典型結構，也有穿梭于細胞間的有隔菌絲和束狀菌絲結構；野生植株菌根侵染率較高，不同生長地域的菌根侵染指標差異顯著，侵染率排名為自然林>純林>混合林。

關鍵詞：寶華玉蘭菌根；顯微結構；侵染率

中圖分類號： S685.150.1文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）09-0310-02

收稿日期：2013-12-18

基金項目：江蘇省自然科學基金（編號：BK2011498、BK2010345）；江蘇農林職業技術學院課題。

作者簡介：宋微（1978—），女，博士，副教授，主要從事微生物學和植物病理學研究。E-mail：13360790@qq.com。寶華玉蘭（Magnolia zenii）屬木蘭科木蘭屬植物，野生種僅分布于江蘇鎮江寶華山國家森林公園，為我國特有樹種，在1999年《國家重點保護野生植物名錄（第一批）》中被列為Ⅱ級瀕危種，在2004年《中國植物紅色名錄》中被列為極危種[1]。寶華玉蘭的樹干挺拔通直，是良好的木材，其花大芳香，是珍貴的園林觀賞樹木，且花果可入藥[2]。徐惠強等對寶華玉蘭在江蘇的自然分布狀況及其群落學特征進行了調查[3]；蔣國梅等利用 Hegyi單木競爭指數模型對江蘇鎮江寶華山國家森林公園寶華玉蘭種內、種間競爭強度進行定量分析，發現寶華玉蘭競爭壓力主要來自種間[4]。

菌根是土壤中的菌根真菌菌絲與植物營養根系形成的一種聯合體，是自然界中一種普遍的植物共生現象。菌根不僅參與宿主植物的各種生理活動和生化過程，而且還通過外延菌絲在土壤中生長蔓延，改善土壤理化性質，增強土壤的透氣性，促進植物生長[5-7]。迄今為止，對寶華玉蘭的研究僅見于對其花粉形態、自然分布狀況和群落學的簡要描述[3-4，8-9]，而關于其根際微生物當前無人研究。目前，國內外就菌根植物共生體對土壤、環境及生態有益作用的研究力度日趨增大，研究寶華玉蘭是否存在菌根、菌根存在的結構、侵染模式等，可以為菌根真菌對寶華玉蘭的生長發育、種源保護研究提供理論依據，并以期解決寶華玉蘭自然繁衍能力退化的問題。

1材料與方法

1.1寶華玉蘭根的采集

采樣地位于江蘇省句容市，屬北亞熱帶季風氣候，四季分明，氣候溫和，雨水充沛，日照充足；全年平均氣溫為 15.1 ℃，年平均相對濕度為78%，年平均降水量為1 018.6 mm，年平均風速為3.2 m/s，無霜期為229 d，年日照為2 116 h。寶華山地帶植被保存完好，現僅存野生寶華玉蘭成株28棵。筆者分別在寶華山（自然林）、句容陳武園區（人工純林）、江蘇農林職業技術學院樹木園（人工混交林）分別取根樣進行研究。根樣收集時避免破壞主根，選取須根，每處采樣點選取樣本數為10株，將根樣與其周圍土壤一同裝入無菌袋中，帶回實驗室，將根樣清洗，放入FAA固定液中固定，4 ℃冰箱中保存備用。

1.2寶華玉蘭菌根結構觀察

采用透明壓片染色鏡檢法對樣根進行觀察，以確定其是否存在菌根結構。將采樣根系用自來水洗凈，剪成1.0 cm長的小段，置于10 mL試管中，加入10% KOH置于90 ℃水浴鍋中加熱20 min；取出樣品，用無菌水沖洗去堿液，樣根放入2% HCl中酸化5 min，洗凈，用0.01%的酸性品紅溶液對根進行染色；取100根根段置于載玻片上，蓋片鏡檢，并拍照記錄，計算菌根侵染率：侵染率F=受侵染的根段數/觀察的根總段數×100%[10]。

1.3數據處理

試驗數據采用SPSS 11.0軟件統計分析。

2結果與分析

2.1不同林分寶華玉蘭菌根侵染率比較

從圖1可以看出，鎮江句容寶華山（自然林）寶華玉蘭根際共生真菌侵染率最高，為90%，樣根多數可見成片的真菌侵染；其次為陳武園區人工純林，侵染率為52.5%，與寶華山的菌根顯微圖相比，樣根可見真菌少于自然林；侵染率最低的為江蘇農林職業技術學院樹木園中的人工混交林，侵染率為25%，依舊存有共生的菌根真菌。由此推測，在自然生長情況下寶華玉蘭長勢良好，這與菌根侵染率高有一定關系，同時，也說明寶華玉蘭根際普遍存在菌根的共生結構。

2.2寶華玉蘭VA菌根菌形態結構

以0.01%酸性品紅染色液可將根系中菌根真菌菌絲、叢枝、泡囊等染成紅色，沒有被侵染的細胞則不會被染色，中柱一般不著色。從圖2可以看出，寶華玉蘭具有典型叢枝菌根結構，既有胞間、胞內菌絲，也有菌絲進入細胞形成的叢枝和泡囊結構及典型的孢子果；被真菌侵染的菌根細胞無增大現象，根表肉眼觀察無明顯變化，本身結構并未改變；菌根表皮細胞及皮層細胞內可見不同顏色深淺的菌絲，可見特殊結構的菌絲結（又稱菌絲團或菌絲卷，圖2-b、c、f），菌絲結大多在皮層細胞中央分布，有些幾乎充滿整個細胞（圖2-a、b、c），有些菌根的菌絲結只單獨在1個細胞內分布，有的真菌菌絲體會穿過細胞進入另1個細胞內；菌絲復合體形態為菌絲群隨意聚集、打結、延伸、反曲（圖2-j、k、l）；個別根的皮層內觀察到泡囊結構（圖2-d），存在穿梭于細胞間的有隔菌絲（圖2-j，箭頭示隔）和束狀菌絲（圖2-j）。另外，在同一個菌根上觀察到分布于細胞內、細胞間和細胞外的菌絲結構（圖2-l）。

3結論與討論

通過染色觀察可見，寶華玉蘭根系普遍存在內生菌根結構，野生林中寶華玉蘭根際侵染率最高，人工純林次之，人工混交林較少。自寶華玉蘭根系顯微結構可清楚觀察到泡囊、菌絲結、孢子果、根內菌絲、根外菌絲、孢子等多種復雜菌根結構，說明寶華玉蘭屬于典型的叢枝菌根植物。endprint

眾多研究已證明，菌根真菌的侵染受到地域環境的綜合影響，菌根多樣性與地上部分生物的多樣性有相關性[11]。Grime等試驗發現，由于菌絲網絡作用，人工小群落中的亞優勢種能夠在優勢種的存在下得以生存，接種后的植物群落比不接種的對照組具有更高的植物多樣性[12]。分布于寶華山森林公園的野生寶華玉蘭菌根侵染率高，侵染強度大，原因可能與地上部分植被豐富有關，通過森林菌根網絡在同種或不同種植物間實現資源的重新分配和共享[13]。

對于寶華玉蘭菌根鑒定及根際土壤種群微生物的調查研究仍處于初步階段，其有益菌的分離鑒定等工作需進一步探索研究。

參考文獻：

[1]汪松，解炎. 中國物種紅色名錄[M]. 北京：高等教育出版社，2004：309-468.

[2]劉玉壺，羅獻瑞，吳容芬，等. 中國植物志[M]. 北京：科學出版社，1996：133.

[3]徐惠強，郝日明，姚志剛，等. 珍稀樹種小葉銀縷梅和寶華玉蘭自然現狀及其就地保護研究[J]. 江蘇林業科技，2001，28（5）：19-21.

[4]蔣國梅，孫國，張光富，等. 瀕危植物寶華玉蘭種內與種間競爭[J]. 生態學雜志，2010，29（2）：201-206.

[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，吳小芹，葉建仁. 6種外生菌根真菌對895楊礦質營養吸收的影響[J]. 南京林業大學學報：自然科學版，2011，35（2）：35-38.

[8]林新春，俞志雄. 9種木蘭科植物的花粉形態觀察[J]. 浙江林學院學報，2003，20（4）：353-356.

[9]王劍偉，張光富，陳會艷. 特有珍稀植物寶華玉蘭種群分布格局和群落特征[J]. 廣西植物，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，郭良棟，馬克平. 菌根真菌在生態系統中的作用[J]. 植物生態學報，2002，26（6）：739-745.

李媛媛，張怡康. 徐州采煤塌陷區復墾土壤的細菌群落多樣性[J]. 江蘇農業科學，2014，42（9）：312-315.endprint

眾多研究已證明，菌根真菌的侵染受到地域環境的綜合影響，菌根多樣性與地上部分生物的多樣性有相關性[11]。Grime等試驗發現，由于菌絲網絡作用，人工小群落中的亞優勢種能夠在優勢種的存在下得以生存，接種后的植物群落比不接種的對照組具有更高的植物多樣性[12]。分布于寶華山森林公園的野生寶華玉蘭菌根侵染率高，侵染強度大，原因可能與地上部分植被豐富有關，通過森林菌根網絡在同種或不同種植物間實現資源的重新分配和共享[13]。

對于寶華玉蘭菌根鑒定及根際土壤種群微生物的調查研究仍處于初步階段，其有益菌的分離鑒定等工作需進一步探索研究。

參考文獻：

[1]汪松，解炎. 中國物種紅色名錄[M]. 北京：高等教育出版社，2004：309-468.

[2]劉玉壺，羅獻瑞，吳容芬，等. 中國植物志[M]. 北京：科學出版社，1996：133.

[3]徐惠強，郝日明，姚志剛，等. 珍稀樹種小葉銀縷梅和寶華玉蘭自然現狀及其就地保護研究[J]. 江蘇林業科技，2001，28（5）：19-21.

[4]蔣國梅，孫國，張光富，等. 瀕危植物寶華玉蘭種內與種間競爭[J]. 生態學雜志，2010，29（2）：201-206.

[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，吳小芹，葉建仁. 6種外生菌根真菌對895楊礦質營養吸收的影響[J]. 南京林業大學學報：自然科學版，2011，35（2）：35-38.

[8]林新春，俞志雄. 9種木蘭科植物的花粉形態觀察[J]. 浙江林學院學報，2003，20（4）：353-356.

[9]王劍偉，張光富，陳會艷. 特有珍稀植物寶華玉蘭種群分布格局和群落特征[J]. 廣西植物，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，郭良棟，馬克平. 菌根真菌在生態系統中的作用[J]. 植物生態學報，2002，26（6）：739-745.

李媛媛，張怡康. 徐州采煤塌陷區復墾土壤的細菌群落多樣性[J]. 江蘇農業科學，2014，42（9）：312-315.endprint

眾多研究已證明，菌根真菌的侵染受到地域環境的綜合影響，菌根多樣性與地上部分生物的多樣性有相關性[11]。Grime等試驗發現，由于菌絲網絡作用，人工小群落中的亞優勢種能夠在優勢種的存在下得以生存，接種后的植物群落比不接種的對照組具有更高的植物多樣性[12]。分布于寶華山森林公園的野生寶華玉蘭菌根侵染率高，侵染強度大，原因可能與地上部分植被豐富有關，通過森林菌根網絡在同種或不同種植物間實現資源的重新分配和共享[13]。

對于寶華玉蘭菌根鑒定及根際土壤種群微生物的調查研究仍處于初步階段，其有益菌的分離鑒定等工作需進一步探索研究。

參考文獻：

[1]汪松，解炎. 中國物種紅色名錄[M]. 北京：高等教育出版社，2004：309-468.

[2]劉玉壺，羅獻瑞，吳容芬，等. 中國植物志[M]. 北京：科學出版社，1996：133.

[3]徐惠強，郝日明，姚志剛，等. 珍稀樹種小葉銀縷梅和寶華玉蘭自然現狀及其就地保護研究[J]. 江蘇林業科技，2001，28（5）：19-21.

[4]蔣國梅，孫國，張光富，等. 瀕危植物寶華玉蘭種內與種間競爭[J]. 生態學雜志，2010，29（2）：201-206.

[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，吳小芹，葉建仁. 6種外生菌根真菌對895楊礦質營養吸收的影響[J]. 南京林業大學學報：自然科學版，2011，35（2）：35-38.

[8]林新春，俞志雄. 9種木蘭科植物的花粉形態觀察[J]. 浙江林學院學報，2003，20（4）：353-356.

[9]王劍偉，張光富，陳會艷. 特有珍稀植物寶華玉蘭種群分布格局和群落特征[J]. 廣西植物，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，郭良棟，馬克平. 菌根真菌在生態系統中的作用[J]. 植物生態學報，2002，26（6）：739-745.

李媛媛，張怡康. 徐州采煤塌陷區復墾土壤的細菌群落多樣性[J]. 江蘇農業科學，2014，42（9）：312-315.endprint