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兰科菌根的研究进展

花匠小妙招
2024-11-17 06:19

应用与环境生物学报2003,9(1):97101ChinJApplEnvironBiol=ISSN10062687X2003202225兰科菌根的研究进展陈瑞蕊林先贵施亚琴(中国科学院南京土壤研究所南京210008)关键词兰科菌根;兰科植物;生态作用(图1表1参26)CLCQ948.122.3tQ949.718.43RESEARCHADVANCESOFORCHIDMYCORRHIZAECHENRuirui3,LINXiangui&SHIYaqin(InstituteofSoilScience,ChineseAcademyofSciences,Nanjing210008,China)AbstractResearchesonorchidmycorrhizaearereviewedinthispaper.Thecharacteristicsoforchid,thefeaturesoforchidmycorrhizaeandthefutureprospectsforutilizationoforchidmycorrhizaeareelucidated;also,thedevelopmentoftaxologyoforchidmycorrhizalfungiaswellastheimportantfunctionoforchidmycorrhizaeintheecosystemareparticularlydiscussed.Fig1,Tab1,Ref26Keywordsorchidmycorrhizae;orchid;ecologicalfunctionCLCQ948.122.3tQ949.718.43兰科植物是一类很重要的植物资源,许多种是名贵花卉和药用植物,有些已有悠久的栽培历史.随着花卉产业和天然药物产业的快速发展,现在对兰科植物资源的需求越来越大.但是许多兰科植物繁殖能力弱,生长缓慢,这就使兰科植物的快速繁殖和快速生长技术的研究倍受重视.组培技术的应用实现了兰科植物的工业化育苗,但是兰科植物的快速生长技术尚待解决.兰科菌根是兰科植物与真菌形成的共生联合体,它们在兰科植物的生长和生命活动中具有重要的作用.深入了解兰科菌根的特点,筛选优良的兰科菌根真菌资源,则有可能将菌根技术应用于兰科植物工业化生产上,加快兰科植物的生长速度.然而当前国内对兰科菌根的研究相对缺乏,本文介绍了国内外有关兰科菌根研究的一些进展,以期引起对兰科菌根研究的重视.1兰科植物兰科(Orchidaceae),多年生草本,亚灌木.全世界约有500属近17000种以及大量的变种,主要分布于热带、亚热带和温带地区,尤以南美洲和亚洲的热带地区为多.中国约有150属1000种左右,主要分布于长江流域和华南、西南、台湾各省的山区.兰科植物因为生长环境的不同可分为两类:一类是陆生兰,一般生于有砾石和腐殖质的沙壤土中,极少数也可以生于沼泽和湿地;另一类是附生兰或气生兰,一般生于树上或岩石缝隙中,大多数依附在有苔藓、腐殖质和积土的树干、树叉或岩壁上.最常见的有天麻、石斛、建兰和白芨等[12].兰科植物有两个显著的特点:第一,种子十分细小,通常一个蒴果含有数十万粒轻如尘埃的种子,它们不像其它植物,它们的种子内不含胚乳,是分收稿日期:2002203218修回日期:2002205217接受日期:20022062053通讯作者Correspondingauthor化不完全的胚细胞,在幼叶进行光合作用之前不能提供萌发所需的物质.第二,原球茎分化成幼苗的过程中,依赖与真菌建立共生关系,或者在基质中添加特定的营养物质以代替真菌的作用[3].在自然条件下,兰科植物的根系与菌根真菌共生,形成兰科菌根(orchidmycorrhizae).2兰科菌根的特点菌根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过程中与菌根真菌共同进化的结果.菌根可分为内生菌根、外生菌根和内外生菌根,其中内生菌根主要包括丛枝菌根(arbuscularmycorrhizae,AM),兰科菌根(orchidmycorrhizae)和杜鹃类菌根(ericoidmycorrhizae).简单的说,兰科菌根的形成可分为两种情况:一是对兰科植物种子的侵染,二是对成长新根的侵染.兰科植物种子吸水后膨胀,种皮破裂生出胚根,真菌菌丝体穿过胚根的细胞壁,侵入根细胞腔内生长.对于以块茎越冬的兰科植物,越冬后发出的新根也会经历相同的过程,受真菌侵染形成菌根[4].兰科菌根真菌侵入兰科植物的营养根后,在皮层细胞内形成螺旋状的菌丝圈,或者与宿主的根细胞形成不规则的菌丝附着物,这种结构称为胞内菌丝团(pelotons)(图1).胞内菌丝团的寿命不长,几天之内就会被宿主根细胞消解,消解的菌丝残体逐渐被根细胞溶解和吸收,最后消失.国内外专家对于兰科菌根真菌入侵过程的研究很多.1990年,Rasmussen发现,Dactylorhizamajalis的种子萌发和菌根真菌的定殖需要14d.从d9开始,胚内蛋白质颗粒开始水解、淀粉颗粒开始积累;d11表皮细胞的细胞核增大并产生根状突起,此时菌根真菌菌丝侵入,形成胞内菌丝团,胞内菌丝与膨大的细胞核建立起密切的关系;d12,即菌丝侵入后仅1d,便可以观察到消解的胞内菌丝团残体[5].Senthilkumar和Krishnamurthy认为,宿主的根细胞内包含两种菌丝:菌丝团状的(pelotons)和非菌丝团状的(non2pelo2