全 文 ：中国农学通报 2012,28(13):92-96
Chinese Agricultural Science Bulletin
基金项目：内蒙古教育厅基金“土生空团菌与宿主植物互作的基因表达谱分析与差异性表达基因的识别”(NJ09055)；国家自然科学基金项目“内蒙古
块菌菌根及其生物生态学特性的研究”(31060111)。
第一作者简介：赵慧英，女，1986年出生，内蒙古包头人，硕士，研究方向为资源与环境微生物。通信地址：010018内蒙古农业大学生命科学学院，
Tel：0471-4304944，E-mail：zhy19860709@163.com。
通讯作者：姚庆智，男，1974年出生，内蒙古包头人，副教授，硕士生导师，博士，研究方向为资源与环境微生物。通信地址：010018内蒙古农业大学生
命科学学院，Tel：0471-4304545，E-mail：yaoqingzhi@163.com。
收稿日期：2011-12-06，修回日期：2012-02-08。
虎榛子愈伤组织对土生空团菌菌丝生长的影响
赵慧英 1，薛丽宁 1，姚庆智 1，闫 伟 2
（1内蒙古农业大学生命科学学院，呼和浩特 010018；2内蒙古农业大学林学院，呼和浩特 010019）
摘 要：新研究表明植物不能形成菌根的障碍是缺失一种植物形成菌根的信号物质，这种信号物质可以
诱导菌根真菌菌丝的生长和分枝，为下一步研究植物与外生菌根真菌互作的生化机制和互作过程中的
信号传导途径提供理论基础，建立虎榛子愈伤组织与其外生菌根真菌的共培养体系，在纯培养条件下采
用干重法，测定虎榛子愈伤组织、愈伤组织匀浆液和愈伤组织分泌物对 2株土生空团菌[Cenococcum
geophilum Fr. (Cg)]菌株生长的影响。结果表明，供试Cg菌株与宿主的愈伤组织共同培养可以明显地促
进菌丝的萌发和生长，而愈伤组织匀浆液和愈伤组织分泌物也可促进菌丝体早期生长，其中共培养法培
养促生作用最强，尤为突出，2菌株单菌落的生物量分别达到63.5 mg和45.2 mg。初步研究表明，虎榛
子愈伤组织与菌根菌共培养可以明显促进菌丝生长，证明虎榛子愈伤组织细胞在生长的过程中会分泌
一类生化物质对外生菌根真菌菌丝的生长有促进作用，但究竟有哪些物质在起作用，是进一步研究的内
容。
关键词：虎榛子；愈伤组织；外生菌根真菌；土生空团菌
中图分类号：Q939.9 文献标志码：A 论文编号：2011-3610
Influence of Callus of Ostryopsis davidiana on the Mycelium Growth of Cenococcum geophilum Fr.
Zhao Huiying1, Xue Lining1, Yao Qingzhi1, Yan Wei2
(1College of Life Science, Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot 010018;
2College of Forestry, Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot 010019)
Abstract: The latest research showed the obstacle of mycorrhizae formation was lack of some signal material
that could induce mycorrhizal fungi mycelial to grow and branch. The co-cultures of callus of Ostryopsis
davidiana and its mycorrhizal fungi were established for improving mycorrhizal fungi cultivation methods. And
the secondary metabolites of the co-culture were studied. Using the dry weight method, the influence of the O.
davidiana callus and homogenate and secretion of callus on the mycelium growth of Cenococcum geophilum Fr.
(Cg) was investigated in vitro. The results showed that, the two strains which co-cultured with the host callus
could obviously promote the fungal hyphae germination and growth. At the same time, homogenate and
secretion of callus could also facilitate early mycelia growth. While the most effective method was the
co-cultures, and the single colony dry maximum biomass of each Cg strain reached to 63.5 mg and 45.2 mg.
The research of preliminary got a good cultural method of ectomycorrhizal fungi mycelium which could
evidently upgrade the growth of the hyphae. The O. davidiana callus cells surely secreted some biochemical
substances that promoted the growth and branch of hyphae in the progress of the growth.
Key words: Ostryopsis davidiana; callus; ectomycorrhizal fungi; Cenococcum geophilum
赵慧英等：虎榛子愈伤组织对土生空团菌菌丝生长的影响
0 引言
在植物与微生物的共生关系中，微生物依靠宿主
提供居住环境和营养，而外生菌根真菌在植物营养循
环和发挥森林生态作用中扮演着重要角色[1]。菌根真
菌与宿主植物间相互作用会产生一些信号分子，促使
菌根真菌和宿主植物根部细胞结构发生变化诱导菌根
共生体的形成。由于外生菌根真菌适应了与宿主植物
的共生生活，在人工培养基上生长会受到抑制[2]。人
们研究外生菌根时常常需要解决菌丝体的生长问题[3]。
因此能有效促进菌丝体生长的培养条件一直是研究者
们所追寻的。有文献报道，宿主愈伤组织与菌根真菌
共同培养对菌丝体生长有明显促生作用，这就推测愈
伤组织细胞在生长的过程中分泌的一些物质，具有促
进菌根真菌菌丝的旺盛生长 [4-6]。土生空团菌
(Cenococcum geophilum Fr. Cg) 属 子 囊 菌 亚 门
(Ascomycotina)，大团囊菌 (Elaphomycetaceae)和空团
菌属(Cenococcum)是自然界最为常见的外生菌根真菌
之一[7]。Cg具有突出的抗旱性和抗贫瘠能力，在含水
量低的土壤中及在各种恶劣生境条件下常成为优势种
群[8-9]。虎榛子(Ostryopsis davidiana Decaisne)隶属于桦
木科(Betulaceae)、虎榛子属(Ostryopsis)，耐寒，耐旱，耐
土壤瘠薄，适应性强，是中国特有优良护土灌木[10]，它
是一种典型的木本克隆植物，其营养繁殖的后代对逆
境的忍耐性和竞争力要高于有性繁殖[11]，在极端的环
境中生长着许多克隆植物，通过与土壤微生物或菌根
真菌共生是逆境条件下植物生存和生长的重要对策之
一。国外就菌根真菌对克隆植物分株和生长影响的研
究较为深入，国内则对克隆植物根围菌根真菌的分布
研究有过零星报道，如何利用生物技术恢复或修复天
然的生态系统一直是研究的热点。为此，笔者以虎榛
子愈伤组织为试验材料，研究其愈伤组织细胞的生长
过程中是否存在某种对Cg菌丝生长和分枝有促进作
用的物质，为下一步研究虎榛子与外生菌根真菌互作
的生化机制提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试宿主植物 虎榛子(Ostryopsis davidiana)叶
片采自内蒙古乌素图森林公园。
1.1.2 供试菌根真菌 土生空团菌 (Cenococcum
geophilum Fr.)菌株：CgOS11菌株分离于虎榛子根围土
中的Cg菌核；CgO11菌株分离于虎榛子菌根组织。
1.1.3 供试基础培养基 WPM基础培养基[12]。
1.2 方法
1.2.1 愈伤组织培养方法 虎榛子叶片自来水冲洗
30 min，无菌操作下 75%酒精（体积比）浸泡 10 s，5%
NaClO灭菌 3 min，无菌水冲洗 3遍，将经表面消毒的
叶片剪成0.5 cm2方块大小，用于愈伤组织诱导。选择
WPM作为基本培养基并添加 1.0 mg/L 2,4-二氯苯氧
乙酸(2,4-D)诱导愈伤组织形成，接种、暗培养 1周后，
25℃下(16 h/8 h)光照黑暗交替培养。
1.2.2 菌丝生长培养方法 以WPM作为基本培养基并
添加诱导愈伤组织形成的生长激素 2,4-D（浓度为
1 mg/L），（培养皿：90 mm；培养基量：20 mL/培养皿），
选择在Pachlewski（简称Pach）培养基[13]上生长20天的
固体菌种，用无菌打孔器在菌落边缘截取菌种进行接
种，设置 6种处理方法。对照：菌丝块直接接种于
WPM基本培养基上（不添加激素）；方法A：菌丝块接种
于WPM培养基附加生长激素 2,4-D（浓度为 1 mg/L）
上；方法B：菌丝块与叶片同时接种于WPM培养基附
加生长激素 2,4-D（浓度为 1 mg/L）上；方法C：菌丝块
与愈伤组织同时接种于WPM培养基附加生长激素2,
4-D（浓度为1 mg/L）上（即与愈伤组织共培养法）；方法
D：在无菌状态下将愈伤组织（约5 g）研磨成匀浆，加入
到WPM培养基附加生长激素 2,4-D（浓度为 1 mg/L）
中后接入菌丝块；方法E：将培养20天后愈伤组织全部
挑出，在剩下的WPM培养基上接入菌丝块。
接种后，在25℃下暗箱培养，每天观察菌落生长情
况，测定萌发时间（以肉眼明显可见菌丝外伸为度），萌
发后，每隔7天测定1次菌丝生物量。
1.2.3 试验结果测定与分析方法
（1）干重法测量菌丝生物量。将真菌单菌落从培
养基中取出，在沸水中将残留的培养基溶化、洗去，蒸
馏水冲洗数次后，在80℃恒温条件下烘干至恒重[14]。
（2）生长速度测定。待菌丝萌发培养 12天后，利
用干重法每隔7天测定1次单菌落生物量，求生长速度
平均值。各处理3个重复，3次重复平均值即为菌株的
生长速度。
1.3 数据统计分析
使用Microsoft Excel 2003及 SPSS统计分析软件
对数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 愈伤组织细胞生长对Cg菌丝萌发的影响
从图 1中可以看出，5种不同培养方法对 2株Cg
菌丝在萌发速度上与对照相比都有不同程度的提高。
方法A和方法B促进萌发效果不显著，其中方法C即
与愈伤组织共培养效果最为显著，与对照相比，2株Cg
菌株萌发时间均缩短 4天；其次为方法D加愈伤组织
研磨液培养，方法E菌丝萌发时间缩短也较为明显。
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2.2 愈伤组织细胞生长对Cg菌丝扩展速度的影响
2株 Cg菌株在WPM培养基上的生长都比较均
衡，生长速度与对照相比，均明显快于对照。CgOS11
菌株 5种不同培养方法前期生长菌丝干重差异不显
著，随着生长时间，差异开始显著，其中方法C培养效
果最好，菌丝干重与对照比差异极显著，方法B随着后
期愈伤组织的形成，菌丝干重值增加，生长效果显著，
其次为方法D和E，方法A添加生长激素2,4-D对菌丝
生长有一定的促生作用，但效果不明显（图 2）。其生
长速度前 20天缓缓加快，随着培养时间的加长，营养
物质的消耗，生长速度减缓。方法D愈伤组织匀浆和
方法E愈伤组织分泌物对菌丝的前期生长有较好的刺
激效果，2种刺激物作用一段时间后失去影响，后期菌
丝生长变缓。方法B接种虎榛子叶片前期生长较为缓
慢，随着后期愈伤组织的形成，菌丝生长逐渐加快，菌
丝干重值增加，生长效果显著。而方法C即与愈伤组
织共培养，菌丝生长速度比其他四者均高，持续上升，
而且在生长后期效果依然显著（图3）。
CgO11菌株5种不同培养方法前12天菌丝干重差
异不显著，19天后方法C生长较快，菌丝干重值增加，
与其他方法比差异显著（图4）。其生长速度前20天生
长较快，之后随着营养物质的消耗，方法A、B、D、E菌
丝生长减缓，到后期菌丝生长速度缓缓减慢，而方法C
与愈伤组织共培养菌丝生长速度均高于其余四者，后
期效果也较为显著（图5）。不同的菌株对其中刺激因
子的反映程度略有不同，但 2株菌株总的生长趋势一
致。
2.3 愈伤组织细胞生长对Cg菌丝生长的影响
由图 6可知，5种不同培养方法均能使 2株Cg菌
株菌丝生长速率均明显大于对照。生长激素2,4-D对
菌丝的生长有一定的促进作用，但菌丝干重与对照相
数据为平均值±标准误差(n=3)
图1 愈伤组织细胞生长对Cg菌丝萌发的影响
a a
a a
a a
a a
a
b
b
b
a
b
c
c
a
b
b d
a
b b
d
0100
200300
400500
600700
800
12 19 26 33
测定时间/d
单
菌
落
生
物
量
/mg
control method A method Bmethod C method D method E
数据为平均值±标准误差(n=3)，柱形图上不同字母
表示处理间差异显著(P<0.01)
图2 愈伤组织细胞生长对土生空团菌CgOS11生长速度的影响
图3 5种不同培养方法土生空团菌CgOS11生长速度曲线图
aa a
aaa a
aaa
b bba
c
c
aa
b b
aa
b b
050
100150
200250
300350
400450
500
12 19 26 33
测定时间/d
单
菌
落
生
物
量
/mg
control method A method Bmethod C method D method E
数据为平均值±标准误差(n=3)，柱形图上不同字母
表示处理间差异显著(P<0.01)
图4 愈伤组织细胞对土生空团菌CgO11生长速度的影响
01
23
45
67
89
CgOS11 CgO11
菌
丝
萌
发
时
间
/d
control method A method Bmethod C method D method E
02
46
810
1214
1618
20
1?2 12?9 19?6 26?3
时间/d
日
增
长
量
/ (mg
/d)
control method Amethod B method Cmethod D method E
1—12 12—19 19—26 26—33
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赵慧英等：虎榛子愈伤组织对土生空团菌菌丝生长的影响
比差异不显著(P>0.05)。愈伤组织匀浆，愈伤组织分
泌物和叶片（后期形成愈伤组织）均能明显促进菌丝生
长，菌丝干重与对照相比差异显著(P<0.01)，CgOS11
菌株菌丝干重分别增加 50.0%，36.7%，87.0%；CgO11
菌株菌丝干重分别增加68.8%，45.2%，46.5%。而与愈
伤组织共培养对菌丝促生作用最强，尤为突出，与对照
相比差异显著 (P<0.01)，2菌株菌丝干重分别增加
106.17%，187.89%（图7）。
3 结论与讨论
克隆植物是指具有克隆性的植物，即在自然条件
下自发地产生与亲代遗传结构相同新个体的生物学过
程[15]。克隆生长无论在植物界还是在生态系统中都更
0
5
10
15
20
25
30
1?2 12?9 19?6 26?3
时间/d
日
增
长
量
/(mg
/d)
control method A method Bmethod C method D method E
图5 5种不同培养方法土生空团菌CgO11生长速度曲线图
O：CK；A：生长激素；2,4-D；B：叶片；C：愈伤组织；D：愈伤组织匀浆；E：愈伤组织分泌物
图6 5种不同培养方法土生空团菌菌株菌落形态
普遍存在，并在许多生态系统中具优势地位[16-17]。干旱
和半干旱区常常生长着许多克隆植物，这些克隆植物
在荒漠化生态系统的生态修复和重建方面起着非常重
要的作用。在极端的环境中生长的克隆植物，通过与
土壤微生物或菌根真菌共生是荒漠条件下植物生存和
生长的重要对策之一[15]。虎榛子是退化山地生态系统
中的典型克隆植物，而土生空团菌作为在山地生态系
统虎榛子根系中的优势外生菌根真菌，它对宿主植物
虎榛子之间是否存在必然的联系[18]。本研究在前期野
外调查的基础上对虎榛子愈伤组织细胞生长过程中是
否产生某些生化物质可促进土生空团菌菌丝的生长做
了进一步的研究。愈伤组织匀浆和愈伤组织分泌物均
能促进菌丝的早期生长。从结果来看，愈伤组织细胞
在生长的过程中确实存在某些生化物质可以促进土生
空团菌菌丝的生长。可能为某些激素、酶类和蛋白质
等成分。因为降解蛋白质、氨基酸、核酸成分和一些激
素可促进菌丝生长[19]。培养基中的附加物 2,4-D对菌
丝生长影响不大。
土壤中菌根真菌从开始与植物根系发生识别，共
a
a
a
a
b
b
c
cd
b
d
b
0
10
20
30
40
50
60
70
80
CgOS11 CgO11
单
菌
落
生
物
量
/mg
control method Amethod B method C
method D method E
数据为平均值±标准误差(n=3)，柱形图上不同字母
表示处理间差异显著(P<0.01)
图7 愈伤组织细胞生长对Cg菌丝生长的影响
O A B
EDC C D E
O A B
CgOS11 CgO11
1—12 —19 —26 26—33
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生体形成和发育，一直到生理作用的发挥，无不与其相
互作用过程中某些信号物质的产生、传导、响应与作用
紧密相联。深入了解菌根真菌与植物之间信号物质作
用机制，对于研究生物体之间识别、共生和生理生态作
用机制具有十分重要的意义。国内目前对于植物与菌
根真菌互作过程中的信号传导途径的研究才刚起步。
近年来，也有研究表明植物根系未知分泌物可以促进
土壤真菌的繁殖[20-21]。本研究结果表明，与愈伤组织共
培养的菌丝比其他方法在后期生长中要好，共培养愈
伤组织可以持续地向培养基中提供营养或者信号分
子，促进其旺盛生长，同时愈伤组织也可能会对孢子萌
发有刺激作用。初步研究表明，虎榛子愈伤组织与菌
根菌共培养可以明显促进菌丝生长，证实了虎榛子愈
伤组织细胞在生长的过程中确实分泌一类生化物质对
外生菌根真菌菌丝的生长有促进作用。但究竟有什么
物质在起作用，有待于进一步研究证实。研究结果将
为向培养基中加入刺激物质以促进菌丝快速生长提供
重要的参考信息，也可是发现新型代谢产物的一种途
径，为下一步植物与外生菌根真菌相互作用过程中产
生信号转导途径的研究提供理论基础。
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