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猪苓菌核结晶及厚壁细胞的起源与发育



全 文 :真 菌 学 报 1 1( 1 ): 4 9一 5今 , 1 9 9 2
A c扭 M y e o l o g i C “ iS n f e 。
猪答菌核结晶及厚壁细胞的起源与发育
郭 顺 星 徐 锦 堂
(中国医学科学院药用植物资源开发研究所 , 北京 10。 。 ,斗)
摘要 猪菩菌核的含晶细胞发生于菌丝中间或顶端 , 该细胞具有体积大 、 细胞质 丰 富 等特
点 ;结晶是由细胞质中的微小颗粒沉积于液泡中逐渐发育而成 ,液泡周围常有数量较多的线粒
体分布 ,结晶发育至一定大小时细胞壁破裂释放出结晶 ,单个结晶在菌核中可聚集成大的棱状
晶体。 厚壁细胞产生于菌丝中间 ,与两端细胞以横隔膜相隔 ,细胞质收缩的同时胞壁加厚 , 厚
壁细胞发育至仅留很小胞腔或完全被加厚物质充满时 ,可与相邻菌丝细胞分离 ;猪菩菌核厚壁
细胞与有些真菌无性厚壁抱子的形成类同 , 但其大小不等在 5~ 3。拜m 之间。
关键词 猪菩菌核 ;结晶 ;厚壁细胞
猪等 ( G ; ij l。 “ m be l l 。 ,。 ) 菌核是一种常用中药 , 作者在对猪芬人工培养的同时 , 对
其结构性质进行了研究 , 发现菌核中有大量结晶和厚壁细胞存在 , 关于菌核中的结晶 ,中
华人民共和国药典 ( 1 9 8 5 版本 )也有记载 , 但关于其发生和发育未见报道 。 我们参阅植物
和真菌结晶形态 ( o o r m e r , 19 6 9 ; B a n i e k i & B l o s s , 1 9 6 9 ; F r a n k & J e n s o n , 19 7 0 ; M a s o n
& C r o s s e
,
1 9 7 5 ) 以及真菌细胞壁 发 育 ( B r a e k e r , 19 6 7 ; J o n e s , 2 9 7 0 : H a s k i n s , x 9 7 5 )
的有关资料 , 对猪菩菌核中结晶和厚壁细胞的起源与发育进行了较系统观察 , 现将结果
报道如下 。
材 料 和 方 法
(一 ) 材料来源
于猪菩菌核生长期的 8 月份 , 在山西省古县猪菩试验场采集不同年龄的猪菩菌核。
(二 ) 石蜡切片观察
将上述材料切成 3 ~ 7m m 长的长形或楔形小块 , F A A 固定 , 常规法石蜡切片 , 片厚
4 ~ 6户 m ,番红一固绿染色 ,光学显微镜观察并照像。
(三 ) 超薄切片观察
将实验材料切成 0 . , ~ Zm m , 小块 ,分别用 2 .岁多的戊二醛液 ( p H 7 . 2 )固定 , 参照文献
(郭顺星 、 徐锦堂 , 19 9 0 )有关方法制作超薄切片 ,片厚 一。。入 ,醋酸铀和柠檬酸铅染色 , H -
8 0 型电子显微镜观察并照像 。
结 果 分 析
(一 ) 猪等菌核结晶的起源及发育
l , , O

1孟一 18 收稿 。
卫生部书点科研项目·
DOI : 10. 13346 /j . mycosystema . 1992. 01. 009
50真 菌 学 报 · ., ’ 1 卷
在猪等菌核发育过程中 ,新萌发产生的幼龄菌核主要 由薄壁细胞组成 , 菌核形成的当
年体内无结晶出现 , 次年或更晚些的菌核中菌丝开始产生结晶 。
结晶的最初产生 , 是一些薄壁菌丝细胞的迅速分裂 (图版 I一 )z 而与其余菌丝有所区
别 ,主要表现为核的同步多次分裂 , 出现具有多核的膨大菌丝细胞 (图版 I一 3 , 11一 1 2 ) 。 在
结晶未发育时 ,将要形成结晶的母细胞与正常猪菩菌核薄壁菌丝无甚差别 ,但是在结晶发
育的早期 ,有些将来要发育成晶细胞的菌丝细胞 , 由于细胞中具有多核 、 细胞体积增大及
壁薄等特点 ,可明显与周围的菌核菌丝相区别 , 这些特化的细胞和它的邻近细胞在大小 、
内容物都不一样 (图版 I一 2 , 11一 1 1) 。 晶细胞多发生于菌丝的中间或顶端 , 与非晶细胞常
以简单的横隔膜相隔并无隔膜孔 (图版 H 一 15 ) ,从图版 11一 H 中可以看出 , 晶细胞质浓 ,有
数个小型液泡 ,液泡周围分布的线粒体数目较多。 与此相比 , 非晶细胞中贮藏性的脂肪粕
糖原颗粒多 ,其细胞体积显然比晶细胞体积要小 。
猪菩菌核中结晶的形成 , 是由细胞质中的一些微小无定形颗粒沉积于液泡中而逐渐
发育的 。 最初膨大的菌丝细胞出现数个小液饱 (图版 11一 1 1 ) ,周围细胞质中的一些颗粒开
始向液泡中聚集 ,随着沉积物的增多 , 液泡也随之增大 (图版 11一 1 1 ) , 结晶在液泡 中发育至
一定大小时 ,细胞壁破裂 (图版 H 一 1 6 )积放出结晶 , 这些单个结晶在菌核中可相互聚集成
较大的结晶体 , 切片正面观多为六角形的棱状晶体 (图版 I一 4 ) , 也有少量的针状结晶 (图
版 I一 5 ) 。 结晶形成以后 ,解剖菌核 ( F A A 固定 、 番红一固绿染色 ) , 光学显微镜观察结晶为
微黄色发亮 ,无明显的中心分化 , 多为单个晶体聚合而成的边缘不甚整齐的棱状球体或莲
花形等形状 (图版 卜 6 ) ,发育中的结晶有不规则的槽沟和赘突 (图版 11一 1 3 ) ,成熟的单结晶
体直径在 9 . 5 ~ 3 8拌 m 之间。
另外 ,在晶细胞分化的早期 ,最易见到的细胞器是细胞中出现多核 (图版 I一 2 . 11一 12 ) ,
这可能与晶细胞的膨大有关 , 而结晶在液泡中发育过程中 , 液泡周围的线粒体数量多 、 体
积大 , 线粒体的脊也较丰富 (图版 H一 1 1 , 1 3 ) 。 一般认为结晶是细胞中的废物沉积在液 泡
中而成的 ( rF an k , & J en s o n , 1 9 7 0 ) ,这一过程是否需要能量未见资料报道 , 从上述 电镜
观察结果分析 , 凡有结晶颗粒存在的液泡周围 , 线粒体数量较多 ,似乎结晶的发生是菌丝
主动代谢的需能过程 。
猪菩菌核由结构菌丝和疏松菌丝组成 , 蜜环菌未侵染的菌核 中结晶数量较少 , 并且
多存在于疏松菌丝层和结构菌丝相邻的部位 。 蜜环菌侵染后的菌核中常可看到大量结晶
( 图版 I一 6) , 从图中可见结晶存在的部位以蜜环菌索侵染的菌核部位和菌核防御 结 构 的
隔离腔周围较多。 这种含有结晶的细胞和所形成的结晶在菌核中的局部分布是非常有意
义的。 尤其是在蜜环菌侵人菌核后 ,被侵染的菌核部分结晶的大量出现 ,它可能是对异体
生物的一种反应 , 并参与对蜜环菌侵染的拮抗作用 , 因为存在于菌核结晶周围的蜜环菌
索 ,其皮层细胞常可见数层略带有木质化性质的厚壁菌丝出现 (图版 I 一 6) , 这种现象较为
普遍 。 蜜环菌侵染后而菌核结晶未出现时 , 蜜环菌的皮层菌丝不像上述有数层厚壁菌丝
产生 。 另外 , 蜜环菌在菌核中侵染遇到结晶时 , 还可发现有蜜环菌丝细胞破裂的现象 , 说
明猪菩菌核的结晶可能是菌核防御系统的组成部分 。
(二 ) 猪等菌核厚壁细胞的发生与分化
一年龄以上的猪等菌核体内开始有厚壁细胞的产生 , 并随着年龄的增加菌核体内的
郭顺星等 : 猪芬菌核结晶及厚壁细胞的起源与发育
厚壁细胞有增多的趋势 。 菌核体内厚壁细胞的形成与毛霉属 ( Mc u口 , ) 的无性厚壁抱子
的形成过程类似 ( B a r t n i e k i一 e a r e i a & N i c k e r s o n , 1 9 6 2 ) 。 最初将要形成厚壁细胞的菌
丝细胞 , 原生质收缩 , 然后在四周生出厚壁 (图版 m 一 19 ) , 该细胞两侧的菌丝细胞常液泡
化 , 或细胞内原生质显著减少 。 可能是受厚壁细胞的影响或部分细胞质流至厚壁细胞的
缘故 , 与厚壁细胞相邻的菌丝细胞有时出现仅留细胞壁 、 腔中原生质消失的现象 (图版
111
一 1 7 )

厚壁细胞发生时 , 与其相邻的细胞通过简单的横隔膜相隔 , 偶尔看到中间有小孔存
在 , 有时小孔常被一些电子致密物质所堵塞 (图版 1 1一 1 9 ) , 可能是为减少非厚壁细胞质的
梳失 , 无猪菩菌核菌丝的典型桶孔隔膜出现 。 从厚壁细胞的大小及特性分析 , 厚壁细胞的
形成并不是自菌丝中间的某一正常隔膜间的细胞发生特化 , 而是菌丝某一处将要发育成
厚壁细胞时新形成的这种横隔膜 , 因为正常菌丝的隔膜间的距离显然比这种厚壁细胞的
直径大 , 而厚壁细胞两侧的横隔膜相距很近 (图版 m 一 1 9 ) ; 其次在切片中观察 ,厚壁菌丝
两侧的隔膜无任何桶孔隔膜的痕迹。
在厚壁细胞形成过程中 , 有些过渡类型常可看见 , 图版 H l一 2 2 为厚壁细胞质收缩 , 细
胞壁正在加厚 , 由于加厚不均匀因而细胞质向加厚壁的面呈现多角状 。后期仅留一狭小的
胞腔和少量原生质 (图版 1 一 2 1) ,其细胞壁的加厚是由外至内 ,且有类似高等植物厚壁细
J胞壁加厚的分层现象 ,可能也是由于纤维素丰富 、果胶贫乏与纤维素贫乏 、 果胶丰富材料
交替的结果 ( Cha fe , 19 7。 ) 。 在菌核体内厚壁细胞壁加厚并不完全将细胞腔充满 , 有些
留有一很小的腔和少量细胞质 (图版 1 一 2 1 , 2 3 ) ,并有明显的细胞核 (图版 I一 8 , 6 ) , 实
际上这种厚壁细胞也可称为猪菩菌核的厚壁抱子 , 因为它的发生方式与一般厚壁抱子的
发生方式类同 , 也是由菌丝间形成绕断而产生的单个厚壁细胞 (图版 I一 1 ) , 碘 一碘化钾溶
液和硫酸试验为蓝色 , 证明壁是纤维素性质的 , 有细胞质存在的厚壁细胞仍具生命力 , 因
此可认为具有厚壁抱子的特性。 厚壁细胞是在菌核个体发育过程中 , 体内菌丝产生的一
种厚壁的休眠细胞 , 其壁的加厚可能也是抵抗不 良环境或拮抗蜜环菌侵染的表现 。 菌核
中也有一些厚壁细胞的腔完全被加厚的壁物质充填 , 成为一种无细胞内部结构的膨大圆
球体 (图版 1 一 1 8 ) ,这种细胞看来难 以恢复再生能力。
厚壁细胞多为圆球形 , 其大小不等 (图版 I一 l , 8 , 9 ) , 直径在 , ~ 3。产 m 之间 , 原因是有
些菌丝形成厚壁细胞时 , 细胞显著膨大 (图版 11一 1 0 , 1 一 2 0 )则所形成的厚壁细胞就大 , 有
的并非如此 (图版 m 一 1 8 ) 则厚壁细胞小 。 发育成熟的厚壁细胞外表常有刺或疵状突起是
因为厚壁细胞在发育过程中膨大的同时 , 原有的细胞壁与加厚壁之间形成内容物较少的
间隔 (图版 n l一 1 9 )当与相邻的细胞 自横隔膜锰断后 , 隔膜的两端留有翅状突起的残迹 (图
版 H l 一 2 。 ) , 并且可较长时间存在。 另外 , 光学显微镜观察 , 大型的厚壁细胞常与两侧的较
细的菌丝细胞相连 (图版 I一 8 , 9 ) ,因此厚壁细胞又似峭蚌状 。厚壁细胞形成的初期 , 主要分
布在菌核的结构菌丝中 , 随着菌核的发育和年龄的增加 ,厚壁细胞在菌核中的分布无固定
的部位、 .泪 “ 目 p 匹入 ` .
讨 论
猪菩菌核中结晶的发生主要是菌丝细胞中的某些细微颗粒沉积于液泡中 , 在液泡中
真 菌 学 报 1 1卷
聚集而后细胞壁破裂积放于菌核体中 ,游离的结晶体多聚成较大的有一定形状的晶体 ,它
的起源及形状同某些高等植物类似 ( rF an k & J en s en , 1 9 7 0 ) 。 猪菩菌丝中的结晶与一
般真菌中常见的伏鲁宁体容易混同 ,但二者在形成方式和结构性质上有明显的区别 , 如伏
鲁宁体外部由单位膜所包围 , 并且常存在于隔膜附近或与隔膜结合形成孔 塞 (M a s on &
C r o s s e
,
1 9 7 , )

猪菩菌核中厚壁细胞是菌核成熟或老化过程中胞壁加厚产生的一种休眠细胞 , 其发
生和发育尚属初步研究 。 根据与毛霉属 ( M “ ` or ) 的厚壁无性抱子的产生和形状极为相
似的特点 ( B a r t n i c k i 一 G a r c i a & N i c k e r s o n , 1 9 5 2 ) ,猪菩菌核的厚壁细胞可能也有类似的
性质和功能。 另外 , 猪等菌丝在平板培养中也报道产生无性抱子 (郭顺星等 , 1 9 8 2 ) ,是否与
菌核厚壁细胞的结构和产生方式类同 , 仍有待研究 。
参 考 文 献
B a n i e c k i J F
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1期 郭顺星等 :猪菩菌核结晶及厚壁细胞的起源与发育 5 3
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o f h y p h a e, th e c e l l s u s u a l y a r e l a r g e i n v o l u服 a n d r i e h i n p r ot o p l a sm · A g r e a t d e a l o f v e r y sm a l l
g r a i n s i n p r ot o P l a sm a e e u m u la t ed i n r o th e va
e u o l e t o f o r m e r哪 t a l s . M i r o e h on d ir a d诫 ibut e d
i n t h e o u t s i d e o f t h e v a e u o l e
.
A s t h e e r y s t a l s d e v t l o eP d t o m a t u r it y i n e r y s ta l c e l l s
, t h e e e l l w a l l
w a s b r o k e n t o r e l e a s e r h e e r外 t a l: . S m a l l e r 外 t a l s e ou l d a c c um u l a t e d i n t o a l a r g e P r is m a t i e e r y -
s t a l s i n ht e s c l e r o ti a o f G
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t h王e k e n e d a s it s p r ot o p l a sm e o n t r a e t e d . T h e th呈c l` , 刀 a l le d c e l l s we r e s e p a r a et d f r o m a d】a e e n t e el l s
o f h y Ph a e w h e n e e l l c a v i t y b e e am
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一 w a l l e d 。 e l l s o f G r I’f o l a o m b e l l叮 a w a s s im i la r t o t h a t o f e h l a m y d o s Po r es of ot l e r f u n梦,
b u t t h e y d i f f e r e d f r o m c h l a m y d o s P o r e s i n t h e i r s i z e
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K E Y W O R D S s
c l e r o t i a o f G r ij o l 。 :
, m be l l a t a ; C r y s t a l ; T h i c k
一 w a l l e d o e l s
`
真 菌 学 报 一 : 1卷
图 版 说 明
图版 I光学显微镜照片 ;图版 H、 H l电子显微镜照片 。
图中所标字母 :A C .猪菩菌核棱状结晶 C ;Y .结晶 ; ER .内质网 ;G .猪菩菌核中的糖原颗粒 ;H C .结晶母细胞 ;
H w
.菌丝细胞壁 ;L G .脂肪颖粒 ;M · 线粒体 ;N .细胞拔 ;N . c猪菩菌核针状结晶弓N D .细胞核分裂 N ;L .核仁 ;R .
蜜环菌索 ;R C .蜜环菌索皮层细胞 ; sH .猪菩菌核的薄壁菌丝 ;P s.菌丝隔膜 T ;H .猪菩菌核的厚壁细胞 。
图版 I : 1 .示菌核中厚壁细胞的分布。 K l和 2一 , .为菌核结晶的形成过程 。 2 .菌核薄壁菌丝细胞核同步分裂 ,
细胞膨大 (箭头;) N D . 为厚壁菌丝的核正在分裂 。 K 7 0 .3 结晶母细胞体积进一步增大 。 只 70 呼 . 菌核中的六角
形结晶 。 义 7 0 5 . 示针状结晶 。 又 70 卢.在有蜜环菌侵染的猪芬菌核中的结晶分布 (箭头 ) , P . 为菌核隔离腔壁 。
x 70 7
. 菌核中将要发育成大型厚壁细胞的菌丝 ,结晶母细胞 ( H C ) , 菌核正常薄壁菌丝 (s H ) 。 x 7 0 8一 .9 示菌核
的大到厚壁细胞 。 火 70 0
图版 1 : 10 .将要发育成大型厚壁细胞的内部结构 , 示排列规则的内质网及其两端的分泌物 (箭头 ) 。 丫 15 0。。
1 1
. 发育中的含晶大型薄壁细胞内部结构 , 上部为液饱中的结晶最初形成 , 下部为结晶在细胞质中产生 (箭头 ) , 该菌
丝与周围正常菌核菌丝相比 , 后者体积小 、细胞质均匀 , 贮藏性脂肪颗粒及塘原颗粒较多 。 又 8 0 0 0 12 .示结晶细胞的
双核 、 核仁 、 线粒体 。 火 1 , 0。。 13 .示同一菌丝细胞的三个液 泡中分别形成的结晶 , 细胞质中的微粒正沉积于液抱
中 。 又 巧。。。 14 .菌丝细胞中的结晶颗粒 。 又 1 0。。。 15 .示发育过程中的结晶母细胞以隔膜与相邻菌丝细胞相连乙又
1 ,。。 。 16 . 已形成较大结晶的菌丝 5示细胞壁开始破裂 (箭头 ) 。 又 2 0 0 0 0
图版 n :-l 17 .示猪菩菌丝中间的一个厚壁细胞 , 其胞腔几乎被加物的物质充满 , 并通过隔膜与另一薄壁细胞连
结。 、 x l 。。。。 18 . 细胞壁显著加厚的菌丝细胞与一正常菌丝细胞连接 , 后者的内部结构正常 , 示有一较大的核。 又
l ,。 0 0 19 .菌丝中间形成的一个厚壁菌丝 , 隔膜孔被孔塞所堵〔箭头 ) 。 x 1OO。。 20 .厚壁细胞的外壁膨胀 ,示细胞的一
端与另一菌丝细胞脱落的残迹 (箭头 ) , 另一端还通过隔膜与薄壁细胞相连 。 x 10 0。 。 2 1 .厚壁菌丝细胞的横切面 ,示
加厚部分是由外至内成层加厚 , 中间仍留少量原生质存在的小腔 。 又 3 0 0。。 2 ·厚壁细胞横切面 ,示加厚部分不均匀
呈多角状 。 火 1 5 0 0 0 2 3 . 示厚壁菌丝的纵切面 。 x , 0 00
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c r y s t al d e vel 叩 m o n t i n s e l e r o r i a . F ig . 2 . 5卯 e h r o n i z o d n u e l e a r d i v i s i o n o f t h i n一 w a l l e d h y p h a e o f s e l e r o ti a a n d c e l
s w e l l呈n g (a r r o w ), ( X 70 0 ) . F i g . 3 . C r v s t a l P a r e n t e e l l sw e l l i n g ( x 7 0 0) . F i g . 4 . H e x a g o n a l 。 r y s t a l i n t h e s e l e r o t i a
( x 7 0 0 )
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,
.
N e e a l e e r外 t a l s ( X 7 0 0 ) . F i g . 6 . cr y s t a l (a r r o w s ) d i s t r i b u r i n g 10 t h e s e l e r o t i a of G . , 二b o l lu t a
i n f e e t e d b y 才 . o e l l。 ( x 7 0) . F i g . 7 . D e v e l o p m e n t o f t h i e k一 w a l l e d e e l l s in s c l e r o t i a ( x 7 0 0) . F ig . 8一 9 . T h e l a r犷
t五i e-k w a l l e d e e l l s i n t h e s e l e r o t ia ( x 7 0 0 ) .
p l a r e I x: F ig
.
10
.
U l t r a s t r u e t u r e o f d e v e l o pi n g I h i e k

w a l l e d e e l l s
, s h o w in g e n d o p l a sm r e t i e u l a a n d rh e i r
, e
r e t i o n s ( a r r o w s )
,
( x 1 5 00 0 )
.
F ig
.
1 1
.
I n t e r n a l s t r u e t u r e o f d e
v e loP 加 9 e r y s t a l e e l l , sh o w i n g t五e p r i m a r y c r y s t a l ,
i n t h e v a e u o l e s a n d 扒 o to p l a s m ( X 8 0 0 0) . F ig . 12 . D ik a r y o n , n u c l e o l i , a n d m i t oc h o n d r i a in t h e e r y s t a l p a r e n t e e l l
( x 15 0 0 0)
.
P i g
.
13
.
T h e d e v e l o p m e n t o f t h r e e e r y s t a l s i n t h r e e a v e u o l e s o f t h e s a m e e e l l ( x 15 0 0 0)
.
F ig
.
14
,
C r y s t a l s in t五e h y p五a l c e l l ( x 10 0 0 0) . F ig . 1 5 . T h e r o l a t i o n o f d e v e l o p io g e r y s t a l p a r e n t c e l l s w i t h a d j a c e n r e e l l各
( x 15 0 0 0)
.
F ig
.
16
. 今11 w i t五 l a r g e e r y s t a l , t h e e e l l w a l l b e g a n t o b e b r e a k e n ( a r r o w s ) , ( X Z o o 0 0 ) .
p l a t e 111 : F ig
.
17
.
A t五i e k 一w a l l e d e e l l a t m id d l e o f h y p h a e , i t w a s f i l l e d w i t h t h i e k一w a l l e d m a t e r i a l , a n J
l i n k ed t o a n ot 五e r h y p五a l c e l l b y s e p t a ( X 10 0 0 0) . F ig . 1 8 . T h i c k 一w a l l e d e o l l l in k e d t o n o r m a l h y p h a l e e l l , rh e
I a t t e r w i t h a l a
r g e n u c l e u s ( x 2 5 00 0 )
.
F i g
.
19
.
T h e s e p t a l p o r e o f t h i ek
一w a l l e d e e l l w a s e五o k e d b y e l e e t r o n d e n s。
m a t e r i a l ( a r r ow
s )
,
( x 1 0 0 00 )
.
F ig
.
2 1
.
C r o s s s e e t i o n o f a t h i c k
一 w a l l
e
d c e l l
, s h o w i n g n a r r o w e e l l e a v i t y ( X 3 0 0 0 0 )

F ig
.
2 2
.
T h e c r o s s 。 e e t ion
o f t h i e k
~ w a l l e d c e l l
, sh ow i
n g t h e rh i e k ed p a r t s o f a n g l e sh a p e s ( X 1 50 0 0 )
.
F ig
.
2 3
,
OL
n g i t u d i n a l s e e t i o n o f t h e t h ie k

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e d e e l l ( x 9 0 0 0 )
.
郭顺星等 :猪荃菌核结晶及厚壁细胞的起源和发育
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