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铁皮石斛(Dendrobiumofficinale)为兰科植物石斛属多年生的附生草本植物(吉占和,1999)。是一种珍稀的药用植物和室内观赏植物(王云等,2008)。功能与主治为益胃生津,滋阴清热。用于阴伤津亏,口干烦渴,食少干呕,病后虚热,目暗不明(中华人民共和国药典委员会,2005)。其含有石斛碱、石斛次碱和石斛宁等多种生物碱,具有清音明目、养胃清热、增强免疫和抗肿瘤等功效(丁亚辛等,1998;莫昭展等,2008;邵华等,2004)。利用铁皮石斛为原料开发了广西名牌产品“金嗓子喉宝”、“复方鲜石斛颗粒”、“石斛夜光丸”等产品。因铁皮石斛被人为过度采伐以及繁殖率低等原因,致使野生资源濒临绝种、石斛药材供需关系紧张,已被国家列为重点保护药用植物。铁皮石斛生长对环境要求苛刻,除对气候和土壤等有较高要求外,同时要有真菌的参与。菌根(Myeorrhiza)是共生真菌生存于健康的陆生植物根组织上而形成的联合吸收器官,是植物在长期的生存过程中与菌根真菌共同进化的结果(高倩等,2009)。经相关研究证实,真菌对石斛的生长发育有促进的作用(杨有联等,2005;李明等,2000)。在人工栽培过程中为了提高石斛栽培的成活率,科研人员多采用对石斛组培苗进行基部放置菌种的手段来提高幼苗的成活率。本文对广西铁皮石斛内生菌根在不同生长阶段显微结构变化的进行了研究,为铁皮石斛大面积人工栽培、品种优选提供资料依锯。
说明,本文经过了删减,如需未经删减的原文内容,请阅读:铁皮石斛的栽培繁育及其开发利用资料,网址:http://www.nyzlw.com/pl/02/pl020305.htm。
1 材料与方法
1.1材料
材料采集于广西大新聚龙铁皮石斛种植有限公司种植基地各生长阶段的铁皮石斛。选用铁皮石斛的无菌组培苗根、茎上部分孽生苗长达6 cm以上的未接触栽培基质的气生根、炼苗60 d植株根、生长8个月发育不良的植株根、正常生长5个月的植株根、生长一年至采收期的植株根的中部进行试验。
1.2方法
将根中部切成0.2 cm小段,用(FAA)固定,按常规石蜡切片法制作供显微观察的切片。切片厚10μm,番红-固绿染色,置于MPS-60型生物显微镜及Qwin图像分析系统(德国莱卡)进行观察分折。
2 结果
2.1铁皮石斛根的外形特征
铁皮石斛不同生长阶段的根形态有所不同,组培苗(无菌苗或称瓶培苗)有3~4条根,直径约1 mm,长3~8 cm,浅绿色。经过炼苗60 d后,新增须根2~3条,长度可达到15 cm,颜色为乳白色或黄白色。到采收期铁皮石斛的根系非常发达,根可长达28 cm,直径1~2 mm,颜色为白色或浅黄白色。
2.2铁皮石斛根横切面特征
铁皮石斛根由根被,皮层及中柱构成(图版I略去)。根被细胞较小为近圆形或椭圆形,向内依次茎向延长,细胞较大,呈多角形,细胞壁薄,具纤维素细网络状增厚;皮层壁薄组织的外层和内层分化为外皮层和内皮层,外皮层为一层径向延长的多角形细胞,细胞壁较厚和木质化,间隔分布有壁薄的通道细胞,这是真菌从根被细胞向内皮层侵入的入口。紧邻的外皮层薄壁细胞较小,有的含有草酸钙针晶束,向内为6~7层近圆形或椭圆形的薄壁细胞,真菌侵染后菌丝在细胞内繁殖,被真菌侵染的细胞较大。内皮层为一层排列整齐近方形细胞,包围着为中柱。无菌苗根、未接触基质的气生根、生长期植株根、采收期植株的根的结构都具有上述特征。有些学者认为只有成熟的根被细胞,壁具有纤维素的细网络加厚(刑晓科等,2005),而我们从无菌根苗也观察到纤维素的细网络细胞(图版I:1,根被组织)。
2.3不同生长期的根中真菌繁殖情况
通过组织解剖和显微镜的观察,在皮层薄壁细胞中菌丝的存在,从无到少量至复杂的菌丝团;而无菌组培苗的根和未接触栽培基质的气生根均未观察到菌丝(图版I:1,2)。经过60 d炼苗期后发现有呈线状菌丝生成(图版I:3)。生长发育不良植株的根中菌丝及菌丝团较少(图版I:4)。菌丝进入细胞后,逐渐发展成为菌丝团。这期间为真菌感染的最高峰,同时是植株生长最茂盛的花前期(采收期),根系最发达,根呈白色,皮层中有大量的共生菌菌丝和菌丝团,有的细胞腔内充满菌丝及菌丝团(图版I:5,6)。
3 结论与讨论
(1)在自然条件下,铁皮石斛与真菌共生成菌根的现象非常普遍(刑晓科等,2005),一般根尖及伸长区很少有菌丝。被真菌侵染的区域越大,菌丝及菌丝团越多,植株生长越茂盛。成年兰科植物与真菌共生形成内生菌根是自然界的一种普遍现象,菌根真菌为兰科植物提供生长、繁殖所必需的营养物质(伍建榕等,2006)。但真菌入侵铁皮石斛的条件和机理有待进一步研究。
(2)无菌铁皮石斛组培苗的根和未接触栽培基质的气生根均没有菌丝。铁皮石斛根内共生菌不是本身原来带有的,可能是在自然条件下栽培基质中具有铁皮石斛所需的共生菌,真菌传予铁皮石斛的根内形成共生。在栽培实践中今后如何通过将菌种按一定比例混合于基质,提高铁皮石斛的产量还有待进一步研究。
(3)有学者认为老根的根被才有纤维素的细网络细胞(李明等,2000;刑晓科等,2005),而根据我们的观察,无菌苗根也有纤维素的细网络细胞存在。