真菌在兰科植物种子萌发生长中的作用及相互关系

本文从真菌在兰科种子萌发中的应用、真菌侵染的过程、种子和根系消化真菌的途径及共生真菌的分布等方面,综述了真菌与兰科植物种子萌发及菌根关系的研究进展,讨论了该研究的有关问题及真菌在兰科种子萌发中应用的前景。     

兰科植物种子共生萌发真菌多样性及共生萌发机制研究进展

自然环境下,兰科植物种子细小无胚乳,需要和适宜的真菌共生才能萌发,因而与真菌有天然的共生关系。自身繁殖率低加之近年来栖息地环境破坏导致兰科植物资源更加濒危,而通过筛选适合的真菌进行种子的共生萌发可以有效地实现兰科植物的种质保育及濒危种类野生居群的生态恢复。本文对地生型、附生型以及腐生型等兰科植物已发现的萌发真菌的多样性进行了系统地梳理,发现担子菌门的胶膜菌科、角担菌科以及蜡壳耳目真菌为已报道共生萌发真菌的主要类群;同时对兰科植物种子的共生萌发机制,包括形态学机制、营养机制和分子机制等方面的相关研究进行了归纳论述,但是当前关于兰科植物和真菌互作机制方面的研究还相对较少,许多问题需要进一步明确。本文对共生萌发真菌在兰科植物保育和繁育中的应用以及共生萌发机制的研究等方面具有一定的参考价值。     

内生真菌对兰科药用植物种子萌发作用研究进展

兰科植物种子细小,无胚乳,自然条件下需与适宜的内生真菌共生才能萌发。近年来,大量研究结果表明,内生真菌能够为兰科药用植物种子萌发提供必要的碳源、氮源等多种营养物质。本文对内生真菌为兰科药用植物种子提供的营养物质进行总结,并对二者的营养关系进行了综述。     

共生真菌对兰科植物种间杂交后代种子萌发的效应

石斛属(Dendrobium)植物在种子共生萌发过程中与真菌有着较为专一的共生关系, 为探讨这种共生关系在种间杂交后代上的进化和适应, 深入理解兰科植物和真菌共生关系的形成机制, 该研究利用能有效促进铁皮石斛(Dendrobium officinale)和齿瓣石斛(D. devonianum)种子萌发形成幼苗, 并具有较强专一性的胶膜菌属(Tulasnella)真菌SSCDO-5和瘤菌根菌属(Epulorhiza)真菌FDd1, 开展真菌对铁皮石斛和D. tortile种间杂交种子萌发效应的研究。结果表明, 在真菌与种子共生培养68天时, SSCDO-5菌株和FDd1菌株都能有效地促进杂交种子形成原球茎和幼苗, 两个接菌处理之间无显著差异, 来源于铁皮石斛的SSCDO-5菌株不但没有表现出优势, 反而在杂交石斛幼苗形成率上低于来源于齿瓣石斛的FDd1菌株(SSCDO-5: (22.13 ± 6.62)%; FDd1: (29.53 ± 5.51)%); SSCDO-5菌株和铁皮石斛在幼苗形成和发育阶段的共生专一性并没有在杂交后代上得到遗传或表现, 或者说是杂交打破了这种专一性的共生关系, 使得杂交后代能够和不同的真菌建立新的共生关系。该结果不支持关于共生真菌专一性是石斛属植物杂交后代形成的重要限制因素的假设, 推测石斛属植物在幼苗分化和发育阶段与真菌这种专一性的共生关系是在适应特定生态环境的过程中形成和建立的。     

菌根真菌对白及种子萌发和幼苗生根的作用

自然条件下,兰科植物需要依赖菌根真菌获得营养才能萌发。本研究对白及根和原球茎中分离的4株菌根真菌（WQ17-33、WQ17-43、JST-3和SL15-7）进行分子鉴定,并评价光照和黑暗条件下不同菌株促白及种子萌发和幼苗生根的效果。结果表明,4个菌株分别隶属于鬼伞属Coprinus、胶膜菌属Tulasnella、腊壳菌属Sebacina和Serendipita。在种子萌发前期（未形成叶子）进行暗培养较光照对菌株JST-13和SL15-7处理组原球茎阶段萌发具有显著的促进作用。不同菌株共生萌发效果不同,菌株SL15-7较其他处理原球茎和幼苗发育阶段的萌发率高。菌株JST-13和SL15-7处理组形成的幼苗较其他处理组强壮,定殖的菌丝团也较多,其幼苗生根效果也较对照组好。该研究表明白及可与多种不同类群的菌根真菌菌株形成共生关系,这些真菌在促进白及种子萌发和生根能力方面存在差异。     

不同培养基对兰科药用植物手参原球茎共生真菌的分离效果

兰科植物手参Gymnadenia conopsea作为国家二级重点保护野生植物具有重要的药用价值。目前手参还未实现人工栽培,但其种子的真菌共生萌发已获成功。为明确除促萌发真菌外,还有哪些土著真菌参与了手参种子的萌发过程,本研究在自然条件下采用促萌发真菌伴播手参种子,获得了种子萌发形成的原球茎,进而对比了6种常见的培养基PDA (马铃薯葡萄糖琼脂培养基)、MMN (改良Melin-Norkrans培养基)、FIM (真菌分离培养基)、MEA (麦芽浸膏琼脂培养基)、CAM (胡萝卜葡萄糖琼脂培养基)和CMA (玉米粉琼脂培养基)对手参原球茎共生真菌分离效果的影响。共从6种培养基上分离获得了75个菌株,其中MMN、CAM、PDA、FIM、MEA、CMA培养基依次分离得到20株、16株、15株、11株、8株、5株菌。此外,真菌的多样性分析结果表明,MMN培养基的Chao 1、Shannon-Wiener和Simpson多样性指数最高,CAM和PDA培养基次之,CMA培养基最低。综上所述,真菌分离效果最好的是MMN培养基,其次是CAM和PDA培养基,而FIM和MEA培养基对真菌的分离效果影响不大,CMA培养基的分离效果最差。本研究结果可为其他兰科植物原球茎共生真菌的分离提供借鉴,所获得的菌株也有望进一步应用于功能菌剂的研发。     

兰科植物与菌根真菌的营养关系

兰科植物与真菌具有天然的菌根共生关系。兰科植物种子细小,无胚乳,自然条件下只有与适宜的真菌共生才能萌发;兰科植物作为有花植物中最大的科之一,有光合自养、混合营养及完全真菌异养等营养类型。近年研究表明,不同营养类型的兰科植物其菌根真菌常具有一定的差异性,表现出不同的营养作用关系。本文对不同营养类型兰科植物与菌根真菌的营养作用关系的研究进展进行综述,并对兰科植物菌根营养机理、营养关系的变化等进行讨论,以期为兰科菌根营养学研究及菌根技术应用于兰科植物快繁和保育工作等提供参考。     

兰科菌根真菌研究方法的概述

兰科植物资源在全球分布广泛,其中有许多是重要的药用植物和名贵的珍稀花卉,由于具有较高的商业价值,受到各界人士的广泛关注。兰科植物生长习性的特殊性导致其在自然状态下繁殖率极低,因此难以满足市场的广泛需求。近年研究表明,几乎所有兰科植物都能与相应的菌根真菌建立共生关系,并且必须依赖于这些内生真菌才能完成其整个生活史。因而对菌根真菌在提高兰科植物生长速度和繁殖能力过程中机制的研究以及将研究成果运用于工业化育苗中将是缓解兰科植物市场供求紧张问题的关键。通过对近几年有关天麻和铁皮石斛等兰科植物的问题研究中所采用的研究方法加以阐述,以期对今后兰科菌根真菌的研究提供一定的参考。     

兰科药用植物手参种子的真菌共生萌发

手参Gymnadenia conopsea是一种地生型兰科植物,是我国的传统中药,同时也是蒙药、藏药常用药,在西藏地区亦作食用。现代药理学研究表明手参具有非常好的药理活性,然而当前手参还不能进行人工栽培,市场需求完全依赖野生资源,因此资源短缺仍然是制约该种药用植物进一步开发利用的瓶颈。兰科植物种子萌发及早期的幼苗生长均需真菌参与,基于此,本文从手参根系中进行了真菌分离,并获得一株菌株,分子鉴定为角担菌属Ceratobasidium GS2。将GS2菌株与手参种子进行共培养,可明显促进手参种子的原球茎的形成并最终分化成幼苗。手参种子共生萌发的成功对于实现手参的种质保育、人工栽培和野生居群的生态恢复均具有重要的意义。     

硬叶兰种子的迁地共生萌发及有效共生真菌的分离和鉴定

兰科植物的种子原地和迁地共生萌发技术是近年发展起来的开展兰科植物种子和共生真菌研究的有效方法。该研究对兰属(Cymbidium)附生植物硬叶兰(C. mannii)开展了种子的迁地共生萌发研究, 试图获得其种子萌发的有效真菌。利用硬叶兰成年植株根部周围的树皮、苔藓、枯枝落叶、腐殖质等作为培养基质, 进行种子的共生培养。在培养133天后, 成功地获得了处于不同阶段的已萌发种子、原球茎和幼苗, 并从原球茎中分离得到一种瘤菌根菌属(Epulorhiza)真菌。用所分离到的FCb4菌株和一种从兜唇石斛(Dendrobium aphyllum)分离到的胶膜菌属(Tulasnella) FDaI7菌株和硬叶兰种子在燕麦琼脂培养基上进行共生萌发, 设置不接菌作为对照处理, 以检验FCb4菌株对硬叶兰种子萌发的有效性。经过58天的培养, 不接菌的对照处理中种子没有萌发, 接种FCb4和FDaI7菌株的处理都有很高的种子萌发率, 两种接菌处理在不同光照条件下的种子萌发率均无显著性差异。但暗培养条件下, 种子萌发形成原球茎后, 表现出生长停滞的趋势, 仅有很少的原球茎继续生长达到幼苗阶段, 说明原球茎发育后期与幼苗发育阶段需要光照。在光照条件下, 接种FCb4菌株处理中达到幼苗阶段种子的比例为(25.67 ± 9.27)%, 显著高于接种FDaI7菌株处理的(3.04 ± 2.27)% (W = 56, p = 0.026, Mann-Whitney U-test), 表明此研究中分离到的瘤菌根菌属真菌能有效地促使硬叶兰种子萌发并生长发育到幼苗阶段。     

天麻种子萌发过程与开唇兰小菇的相互作用*

实验表明开唇兰小菇Mycena anoectochila可与天麻Gastrodia elata种子共生促进其萌发形成原球茎。 菌丝自胚柄端的柄状细胞侵入天麻种子原胚,进一步在皮层细胞中扩展,在外皮层细胞中形成发育良好的菌丝结,菌丝完整而有活力; 在内皮层细胞中则被消化,菌丝衰败、扁化。菌丝在原球茎细胞内的分布被限制在原球茎基部的柄状细胞、外皮层细胞和内皮层细胞,菌丝均被电子透明物质包围, 外围环绕有原球茎细胞质膜, 该界面使侵入的菌丝与原球茎细胞质相隔离,也是两共生生物间进行物质交换的所在。上述菌丝侵入至被消化的过程在整个原球茎发育过程中可反复进行。     

促进天麻种子萌发的石斛小菇优良菌株特性及作用*

通过对不同菌株特性及作用研究,筛选出了适应性强、能显著提高天麻种子发芽率及产量的优良菌株石斛小菇（Mycena dendrobii）。该菌株伴播天麻种子后,种子发芽率高达84.18% 、播后1.5年天麻鲜产达16Kg / m2。其优良特性在实验室和天麻大面积栽培推广中得到了证实。     

伊贝母种子萌发和籽苗建立

在子叶出土萌发的植物类型中,伊贝母种子萌发过程是罕见的。萌发初期,子叶优先生长。首先伸长而突破种皮,接着长出地面,此后,胚根才开始生长并产生不定根。种子萌发后形成特殊籽苗。在地上部分,子叶变绿,成为第一生长季唯一的同化叶;在地下部分,上胚轴扁平化,芽鳞肉质化,于是形成小鳞茎。籽苗形态属于最简化的类型。伊贝母的籽苗与其营养更新苗相比,是很弱小的。     

沙埋和种子大小对固沙禾草沙鞭的种子萌发与幼苗出土的影响

该文研究了野外条件下不同深度的沙埋对沙鞭(Psammochloa villosa)种子萌发和幼苗出土的影响,以及温室条件下种子大小对不同深度沙埋后的种子萌发和幼苗出土的影响。结果表明,沙埋深度显著影响沙鞭的种子萌发率、幼苗出土率和种子休眠率。沙子表面的种子不能萌发。2 cm的浅层沙埋时的种子萌发率和幼苗出土率最高,1 cm 沙埋的种子萌发率和幼苗出土率次之。沙埋深度超过2 cm之后,沙鞭的种子萌发率和幼苗出土率与沙埋深度呈负相关。2 cm的种子休眠率最低。从2 ~12 cm,种子休眠率随着沙埋深度的增加而增加。在幼苗能够出土的深度(1~6 cm),幼苗首次出土所需的时间随着沙埋深度的增加而延长。种子大小对沙鞭的种子萌发率没有显著影响。但是在深层沙埋(6 cm)时,与小种子相比,大种子产生的幼苗的出土率较高。从2~6 cm,大种子形成的幼苗的茎长度都较长。     

矮沙冬青种子特性和萌发影响因素的研究

 对矮沙冬青(Ammopiptanthus nanus)种子的特性和萌发影响因素进行了初步研究,结果表明：种子不易传播;虫蛀率高,室温贮藏60 d的种子虫害率为38%;易形成硬实,含水量为7.68%的种子在30 ℃温水中浸泡90 h,只有33.33%能吸水膨胀。种子萌发时不需光,在15～30 ℃和室温（18～32 ℃）条件下,经9 d的萌发,发芽率均可达80%以上,30℃时萌发最快;在1～2 cm深的沙壤中,种子出苗率可达75%以上,超过3 cm显著降低,超过6 cm则低于20%;种子在沙壤中萌发时,沙壤的适宜湿度为19.35%～28.75%,高于32.43%或低于3.85%,很少有种子萌发;含水量分别为19.36%、10.64% 和7.68%的种子发芽率无显著差异,在-10 ℃和5 ℃下贮藏7个月,发芽率也无显著降低,但在室温和35 ℃下贮藏7个月则显著下降,发芽率下降的速度与种子本身的含水量和贮藏温度正相关;在湿度分别为7.41%、13.79%和28.57%的沙壤中播种育苗,幼苗死亡率高达77.49%、81.25%和89.49%,即使用三唑酮拌种,死亡率亦高达50.27%、69.53%和76.03%,幼苗死亡率与沙壤湿度正相关。     

离体发育和萌发中花生种子不同部份内源ABA含量的变化

离体发育和萌发中花生种子不同部份的内源ＡＢＡ含量变化存在明显的差异．种皮和子叶内存在ＡＢＡ的Ｃ（４０）生物合成途径,胚轴内恻为Ｃ（１５）生物合成途径．种子内源ＡＢＡ含量变化和种子活力有密切关系．     

几种外源激素对杉木种子萌发的影响

应用ＧＡ、６－ＢＡ和ＡＢＡ等三种外源激素对杉木种于萌发的影响进行了研究．结果表明,ＧＡ较明显促进杉木种子的萌发,而６－ＢＡ和ＡＢＡ则显著地抑制了杉木种子的萌发．当三种激素共同存在时,它们在杉木种子萌发中的相互作用表现为：ＧＡ起促进作用（最适浓度为５０－１００ｐｐｍ）．ＡＢＡ起抑制作用,６－ＢＡ（浓度不超过５０ｐｐｍ）则有解除ＡＢＡ的抑制作用．     

杭州石荠种子萌发的生理生态学研究

本文研究了我国特有的、分布区极狭窄的１年生草本植物——杭州石荠（Ｍｏｓｌａｈａｎｇｃｈｏｗｅｎ－ｓｉｓ）种子萌发的生理生态学特性。结果表明：杭州石荠种子冬天休眠,早春开始萌发;萌发的温度范围是１０～３５℃,２０℃时萌发率最高,因此其萌发的季节仅限于春季;变温处理的萌发率不高于恒温处理;全日照和黑暗条件使萌发率比最适条件的萌发率降低３６％;水选上层种子的萌发率仅为７％,水选下层种子萌发率可达６０％,但水选下层种子在全部种子中仅占３２．６％,说明种子质量差可能是其萌发率低的重要原因。萌发率与千粒重、气介容重及电导率有显著相关;与母株生境也有一定关系,４０％日照下母株所产种子的平均萌发率为２４．６％,４０％日照以下母株所产种子的萌发率降低;不同地区种群种子萌发率均低于３５％。种子萌发率低是杭州石荠各个种群存在的共同问题。     

不同处理对普通野生稻种子萌发及水位对幼苗存活的影响

研究了江西东乡和湖南茶陵普通野生释（Ｏｒｙｚａ ｒｕｆｉｐｏｇｏｎ Ｇｒｉｆｆ．）种群的种子在不同处理下的发芽情况,以及水位对种子萌发和幼苗存活的影响。结果表明,变温处理极显著提高了种子的发芽率,去稃和去种皮以及去１／４胚乳后种子发芽率极显著提高;０～５ｃｍ水深有利于普通野生稻种子萌发和幼苗存活。２个种群的种子 芽率有左异,表明其种群间已存在遗传差异。     

花生种子萌发过程中胚轴多胺氧化酶的活性变化

研究花生（Ａｒａｃｈｉｓｈｙｐｏｇａｅａ）种子萌发过程中胚轴多胺氧化酶（ＰＡＯ）的活性变化及其与种子萌发的关系表明：胚轴中的ＰＡＯ活性是在种子萌发过程中逐渐形成的,而黑暗条件更有利于该酶的活性形成;放线菌素Ｄ（１０ｍｇ／Ｌ）、环己酰亚胺（１０ｍｇ／Ｌ）处理对种子萌发的抑制率分别为２６．３％和８７．３％,对胚轴ＰＡＯ活性的抑制率分别为４１．１％和９４．０％,显示胚轴中的ＰＡＯ很可能参与花生种子的萌发过程,且其ｍＲＮＡ在种子发育过程中已合成并贮存于种子中,萌发时ＰＡＯ活性的出现主要是由于这些ｍＲＮＡ转译合成了ＰＡＯ。