全 文 ：林业科学研究　2005 ,18 (2) :163～168
Forest Research
　　文章编号 :100121498 (2005) 0220163206
石斛菌根化组培苗对 P 素吸收利用的研究
陈连庆 , 王小明 , 裴致达
(中国林业科学研究院亚热带林业研究所 ,浙江 富阳　311400)
摘要 :濒危石斛菌根化吸收、积累 P素营养的研究结果表明 :可溶性和难溶性不同 P源 ,对菌根化石斛组培苗生长的
效应不同 ,试验处理 3 ( KH2 PO4 )和处理 6 (FePO4 )的干质量分别为 0. 018、0. 019 g ,是处理 1 ( K2 HPO4 )的 2. 62 倍和 2. 78
倍 ,差异达到极显著水平。可溶性 P( KH2 PO4 )不同浓度对菌根化石斛组培苗的综合效应 ,表现在苗高、径粗和干质
量等主要指标上 ,处理 3 为最适宜质量浓度 (0. 25 g·L - 1 ) ,与处理 9 (CK)相对比 ,苗高是 2. 64 倍、径粗是 2. 16 倍和干
物质是 3. 87 倍。对苗木 N、C、P营养元素的吸收、积累分析 ,处理 3 是 CK的 1. 72、1. 40 和 11. 53 倍 ;不同有效 P含量
对石斛菌根真菌 F9903 菌株增殖生长的试验表明 :当培养液浓度为含纯 P为 1 mg ×22. 76 %时 ,其菌丝体增殖效果最
佳 ,干质量高达 1. 256 mg·mL - 1 ,是接种量的 114. 2 倍。不同 P 浓度对菌根化石斛组培苗干质量的影响及其对共生
菌根真菌菌丝体干质量的影响两个柱型图的重叠性好 ,其图形近似 ,效果趋势一致。
关键词 :石斛 ;菌根化 ;P营养
中图分类号 :S72213 + 7 　　　文献标识码 :A
收稿日期 : 2004206209
基金项目 : 国家自然科学基金项目 :“石斛菌根营养生理的研究”(30170767)部分内容
作者简介 : 陈连庆 (1943 —) ,男 ,河北唐山人 ,研究员.
Study on Absorbtion and Exploitation to P Nourishment
in the Mycorrhiza of Dendrobium candidum
CHEN Lian2qing , WANG Xiao2ming , PEI Zhi2da
(Research Institute of Subtropical Forestry , CAF , Fuyang 　311400 , Zhejiang , China)
Abstract :The paper dealed with the absorbtion and accumulation P nourishmet in mycorrhiza of Dendrobium candidum. The re2
sults showed that the effect of P with different origin to the seedling growth was different . The dry weights of treatment 3 (
KH2 PO4 ) and treatment 6 ( FePO4 ) were 0. 018 and 0. 019 g respectively , which were 2. 62 and 2. 78 times than that of treat2
ment 1. The difference was significant . The effect of different concentration of dissoluble P( KH2 PO4 ) to the mycorrhiza tissue
culture seedling of Dendrobium candidum , primarily expressed in seedling height , stem and dry weight etc. Treatment 3 was the
most suitable and proper density was 0. 25 g·L - 1 . Compared with treatment 9 (CONTROL) , the seedling height , stem and dry
weight of treatment 3 were 2. 64 , 2. 16 and 3. 87 times respectively. Through the analysis to the N , C , P nutrient absorption and
accumulation , treatment 3 was 1. 72 , 1. 40 and 11. 53 times than that of CONTROL. The result of test on the effect of different
available P to propagational growth of Dendrobium candidum mycorrhiza fungi F9903 showed that , when the culture solution con2
tained 1 mg of P content was 22. 76 % in KH2 PO4 , the effect of mycelium multiplication was the best , the dry weight was up to
1. 256 mg·mL - 1 ,114. 2 times that of its inoculum size. In the pillar type diagram of the dry weight of the symbiosis mycorrhiza
fungi hypha and the tissue culture seedling with mycorrhiza of Dendrobium candidum in the different density of P nourishment , the
shape of diagram and the trend were similar.
Key words : Dendrobium candidum ; mycorrhizae ; phosphorus nutrition
铁皮石斛 ( Dendrobium candidum Wall . ex Lell . ) 为
兰科 (Orchidaceae) 石斛属 ( Dendrobium Sw. ) 的草本植
物 ,是我国传统名贵的中药材 ,是石斛药材中的上品。
经长期拔采药用 ,野生资源已濒临枯竭 ,1992 年被我
国“红皮书”列为濒危植物 ,受国家一级重点保护[1 ] 。
铁皮石斛又是内生型的“兰科菌根”植物 ,依赖
菌根吸收水分和营养 ,供其正常生长与发育。石斛
的菌根与其他内生型菌根 (丛枝菌根、杜鹃类菌根)
比较 ,不仅侵染的真菌种类与结构不同 ,而且石斛菌
根是附生于流水岩石和树皮上 ,属于菌根气生型。
它既有吸收、固定和保护的功能 ,又含有叶绿素能进
行光合作用 ;与地生植物菌根比较 ,其菌根功能更优
越和独特[2～4 ] 。石斛气生根除从空气雾水和降雨中
能获得少量的营养外 ,主要通过菌根根外菌丝对周
边的枯木或残存有机物进行分解与吸收 ,并通过菌
丝桥网络 ,传递各种营养元素至石斛根内细胞 ,供其
生长与发育。P 素是所有植物生长的必需营养元
素 ,是细胞核、细胞质、核甘酸和酶类的组成成分 ,也
是植物体内能量的主要组分和主要提供者[2～5 ] 。有
关外生菌根和丛枝菌根对无机 P 利用机理的研究 ,
已取得了许多进展 ,但对于石斛气生菌根与 P 的关
系及其 P 的活化与吸收的基础研究鲜有涉及[2 ,5～8 ] 。
本试验以附生石斛为材料 ,应用生物技术克隆菌根 ,
进行 P 源及其不同浓度的试验 ,并与共生菌根真菌
的 P 营养生理研究相比较 ,揭示石斛菌根对 P 营养
吸收利用的效应。
1 　材料与方法
111 　材料
试验采用浙江省富阳市高山峭壁生长的铁皮石
斛 ,经组织培养及接种优良菌根真菌 (菌根真菌编号
为 F9903 菌株) ,人工合成石斛菌根。选生长一致的
石斛菌根化组培苗 (苗高 016 cm、茎粗 0179 mm、干
质量 01006 5 g) 为原始试验材料 ,用于不同试验
处理。
F9903 菌根真菌液体培养 ,应用改良的菌根真菌
培养基配方 ,按不同有效 P 含量进行试验处理 ,其培
养条件相同。
112 　方法
11211 　石斛菌根苗不同 P 源试验 　在无 P 源的基
础培养基配方中 , 加入一定量的磷化合物 (以
KH2 PO4 含纯 P 1 mg ×22176 % ×015 为基准分别进
行折算) :处理 1 磷酸氢二钾 ( K2 HPO4 ) ;处理 2 磷酸
二氢铵 (NH4 H2 PO4 ) ;处理 3 磷酸二氢钾 ( KH2 PO4 ) ;
处理 4 磷酸二氢钠 (NaH2 PO4 ) ;难溶性磷化合物有 :
处理 5 磷酸钙 (Ca3 ( PO4 ) 2 ) ;处理 6 磷酸铁 ( FePO4 ) ;
处理 7 磷酸二氢钙 (Ca ( H2 PO4 ) 2 ) ;处理 8 磷酸氢钙
(CaHPO4 ) ;处理 9 有机 P (骨粉) ,共 9 个处理 ,每处
理 10 次重复 (培养基体积 50 mL·瓶 - 1 ) 。灭菌后 ,植
入菌根化的石斛组培苗 (3 株·瓶 - 1 ) ,容器为高分子
PC 塑料瓶 ,置于 25 ℃±015 ℃、光照 1 500 lx 条件下
进行 90 d 无人为干扰培养。
11212 　石斛菌根苗不同浓度 P 素试验　取无 P 源
的基础培养液 ,分别加入 (可溶性) 磷酸二氢钾 ,处理
质量浓度是 01063、01125、0125、015、110、210、410、810
mg1mL - 1和 CK(0 mg1mL - 1 ) 9 个处理 ,依次为处理 1
～9 ,每处理重复 10 次。每瓶移入菌根化组培苗 3
株 (培养基体积 50 mL·瓶 - 1 ) ,培养条件如上。
11213 　共生菌根真菌 ( F9903) P 素不同浓度试验　
在无 P 的基础培养液 (50 mL·瓶 - 1 ) 中 ,加入化学纯
KH2 PO4 ,处理所含纯 P 为 1 mg ×22176 % ,处理 1 为
0、处理 2 为 015 mg1mL - 1 、处理 3 为 1 mg1mL - 1 、处理
4 为 2 mg1mL - 1 、处理 5 为 4 mg1mL - 1 、处理 6 为 8
mg1mL - 1 ,每处理重复 3 次。灭菌后 ,每瓶接种等量、
活力旺盛的菌丝体 (折合干菌丝 111 mg) ,培养液 pH
值为 7 ,在温度 30 ℃±015 ℃条件下 ,进行振荡与间
歇增殖培养 (培养周期 8 d) 。
11214 　菌丝体生物量测定 　从各处理三角瓶内取
出含菌丝的培养液 ,经抽提 →过滤 →无菌水冲洗 →
105 ℃烘干至恒质量 ,获得菌丝体生物量。
11215 　测定方法　全 N 分析应用开氏定氮法 ,全 P
测定采用钼锑抗比色法 ,有机 C 含量采用重铬酸钾
法进行分析。
2 　结果与分析
211 　菌根化石斛组培苗吸收利用 P源的效应
21111 　不同 P 源促进菌根化石斛组培苗生长的效
果　经方差分析 (表 1) 说明 :菌根化石斛组培苗在
生长过程中 ,因不同 P 源所提供可溶性 P 素营养的
差异 ,使石斛生长的反应出现不同结果。统计分析
结果表明 :不同 P 源处理对组培苗的高生长和鲜、干
质量的影响 ,均达到极显著差异水平 ,叶片数达到显
著差异水平 ,其它 4 项指标差异不显著。
LSD 法多重比较以及图 1 结果进一步表明 :不
同 P 源处理对石斛苗鲜质量和干质量产生不同影
响 ,处理 3 ( KH2 PO4 ) 和处理 6 ( FePO4 ) 的鲜、干质量
461 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 18 卷
均为最高 ,分别为每株 01157 (鲜) 、01018 g (干) 和
01142 (鲜) 、01019 g (干) ,两者干质量又是处理 1
( K2 HPO4 )的 2162 倍和 2178 倍。处理 1 苗木的干质
量与处理 2、3、6 差异极显著 ,与处理 4 差异显著 ,与
其它处理差异不显著 ;处理 3 苗木的干质量与处理
1、4、5、7、8、9 差异极显著 ,与 2、6 处理不显著。不同
P 源的化合物促进菌根化石斛组培苗生长的效果差
异 ,来自石斛菌根对 3 种形态 P 源的利用效率不同
以及 P 源化合物中分子组成和离子间互作的影响 ,
其机理有待深入研究。
表 1 　不同 P源促进菌根化石斛组培苗生长的方差分析
方差来源 因变量 偏差平均 自由度 均方 F 值 F 值显著性概率
P 源效应 苗高 　　　151352 8 　　　11919 41767 　　　　01000 3 3
茎粗 11940 8 01242 11928 01067
蘖数 21356 8 01294 01546 01819
根数 151089 8 11886 11951 01063
根长 231650 8 21956 21046 01052
叶数 161622 8 21078 21091 01046 3
鲜质量 91671 ×10 - 2 8 11209 ×10 - 2 81500 01000 3 3
干质量 11280 ×10 - 3 8 11600 ×10 - 4 71087 01000 3 3
　　注 : 3 3 ———极显著差异 P = 0101 ; 3 ———显著差异 P = 0105
图 1 　不同 P 源石斛鲜、干质量比较
21112 　不同 P 源处理菌根化石斛苗 C、N 营养元素
的积累　图 2 表明 :在相同培养周期内 ,处理 3 (可溶
性 P 源 KH2 PO4 )苗木吸收、积累 C素营养水平最高 ,
达 620118 g1kg - 1 ;处理 6 (难溶性 P 源 FePO4 ) 吸收、
积累 C素营养最大值是 604187 g1kg - 1 ;可溶性 P 源
的处理 1 ,对 C 素积累最低。有机难溶性 P 源骨粉
(处理 9) ,对 C素几乎没有积累变化 ,其含量反而比
图 2 　不同 P 源对石斛菌根苗 C元素积累的效果
试验前原始苗下降了 415 %。这可能是骨粉沉淀于
培养基底部与石斛菌根难接触 ,故而因缺 P 影响其
对 C素营养的吸收与积累。
图 3 显示 :不同 P 源处理的菌根化石斛组培苗
吸收、积累 N 元素效果存有差异。以处理 3 和处理
6 效果最好 ,分别积累 N 素为 69135 g1kg- 1和 64180
图 3 　不同 P 源对石斛菌根苗 N 元素积累的效果
561第 2 期 陈连庆等 :石斛菌根化组培苗对 P素吸收利用的研究
g1kg - 1 ;在可溶性 P 源 4 个处理中 ,处理 3 比处理 1
的 N 含量高出 4514 % ;处理 6 (无机难溶性 P 源) 与
其它难溶性 P 源处理相比效果最佳 ,处理 6 与效果
最差的处理 9 (骨粉) 比较 ,在 N 元素吸收、积累上 ,
增加 4712 %。
21113 　不同 P 源处理的菌根化石斛苗与 P 元素吸
收、积累的相关性 　图 4 表明 :在可溶性 P 源试验
中 ,处理 3 的效果最佳 ,表现在吸收、积累 P 营养元
素的数量为最高 (P = 5108 g1kg - 1 ) ;与处理 1 相比增
加 2712 % ;在难溶性 P 源试验中 ,处理 6 吸收、积累
P 素营养最好 ,高达 6112 g·kg - 1 ,与处理 9 (骨粉) ( P
= 3118 g1kg - 1 )相比增加 9215 % ;处理 6 与处理 3 相
比较 ,苗内 P 素的积累量要多 2015 %。通过培养基
剩余 P 素营养含量的分析 ,发现石斛菌根化组培苗 ,
从磷酸铁 (难溶性 P 源)中吸收 P 元素的利用率高达
2111 %。以上结果说明 :菌根化的石斛苗吸收、利用
和积累 P 素营养效果显著 ,尤其是石斛利用难溶性
P 的效果表明 ,石斛菌根与其它植物菌根一样因分
泌酸性磷酸酶 ,起到活化难溶性 P 的作用 ,不断释放
可溶性 P 为石斛生长提供 P 营养。这进一步验证了
“气生型”石斛菌根对 P 营养吸收利用的功能。
图 4 　不同 P 源对石斛菌根苗 P 元素积累的效果
2. 2 　可溶性 P 不同浓度对菌根化石斛组培苗的综
合效应
　　在可溶性 P 源 ( KH2 PO4 ) 不同浓度的处理试验
中 ,据石斛菌根化组培苗的苗高、茎粗和干质量主要
生长指标表明 (图 5、6) :最适宜 P 浓度为处理 3
(0125 g·L - 1 ) ,其高 (高 = 1185 cm) 生长是 CK(处理
9、高 = 017 cm)的 2164 倍 ;茎粗 (地径 = 1194 mm) 是
CK(地径 = 019 mm)的 2116 倍 ,干质量 (01020 1 g) 是
CK(01005 2 g) 的 3187 倍。按干质量效果排序是处
理 3 > 4 > 5 > 6 > 7 > 8 > 2 > 1 > 9。处理 9 为 CK ,经 3
个月的培育 ,其干质量没有增加 ,这说明在没有 P 源
提供可溶性 P 素营养条件下 ,石斛苗的高、径粗生长
虽略有增长 ,但影响了干质量的积累 ,这是营养元素
(C、N、P 等)自耗的必然反应。
图 5 　不同浓度 P素营养对石斛菌根化组培苗生长的影响
图 6 　不同浓度 P 素营养对石斛菌根化组
培苗干质量的影响
图 7～9 表明 :菌根化石斛组培苗 ,从不同 P 浓
度的培养基中吸收、积累 N 元素最高水平为处理 3
(N = 45103 g·kg - 1 ) ,是处理 9 (CK,N = 26117 g·kg - 1 )
图 7 　不同 P 浓度对石斛菌根化组培苗吸收、
积累 N 元素的效应
图 8 　不同 P 浓度对石斛菌根化组培苗吸收、
积累 C元素的效应
661 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 18 卷
图 9 　不同 P 浓度处理对石斛菌根化组培苗吸收、
积累 P 元素的效应
的 1172 倍 ;其苗吸收、积累 C 素营养最佳水平的处
理 3 (C = 448130 g·kg - 1 ) 是处理 9 (CK,C = 320191 g·
kg - 1)的 114 倍 ;其吸收、积累 P 素营养的最佳浓度
处理 3 ( P = 9122 g·kg - 1 ) ,比处理 9 (CK,P = 0180 g·
kg - 1 ) 的 P 积累量增加 1115 倍 ;经过石斛苗培养后
的培养基剩余 P 素分析 ,其苗吸收 P 素效率最高者
是处理 3 ,利用率达 1316 %。通过以上 N、C、P 元素
的吸收、积累效果测定 ,处理 3 ( KH2 PO4 = 0125 g·
L - 1)是可溶性 P 素效应的最佳浓度。当处理 (处理
1、2)浓度低于处理 3 时 ,吸收、积累 N、C、P 元素呈下
降趋势 ,其中吸收 N、C 下降趋势较缓慢 ,而吸 P 下
降明显。随着成倍加大可溶性 P 的浓度 (处理 4～
9) ,石斛苗吸收与积累 N、C、P 元素又呈下降趋势 ,
尤其是处理 8、9 下降趋势较快 ,但总的趋势没有出
现极端的高浓度 P 的毒害现象。
213 　不同有效 P 含量对石斛菌根菌 F9903 菌株增
殖生长的效应
　　图 10 显示 :各处理由于有效 P 含量的不同 ,对
F9903 菌株的液体培养 ,其菌丝体的增殖效果产生不
同的影响。当处理 3 每毫升溶液中含 KH2 PO4 1 mg
时 ,该菌株菌丝体增殖生长效果最好 ,菌丝体干质量
达 11256 mg·mL - 1 ,增殖量为原接种量的 11412 倍。
对照处理 (无 P 源) 的菌丝体干质量增长量为最小 ,
只比接种量增加 1110 %。这说明培养液中 ,虽有可
利用与适宜浓度的 C、N 等营养元素 ,由于缺 P 的胁
迫 ,严重影响了菌丝体的新陈代谢及菌丝体的合成 ,
所以 ,在相同培养条件下 ,无 P 源成为主要限制增殖
生长的重要因素。
该图还表明 :随着培养液中含 P 量的成倍增加 ,
当含量高达 8 倍 (处理 6) 时 ,该菌丝体增殖倍数为
9412 倍 ,虽呈现下降的趋势 ,但其影响相当缓慢。高
浓度 P 的毒害现象 ,还未表现出来 ,其临界浓度及机
图 10 　不同有效 P 含量对菌丝增殖倍数的影响
理有待进一步研究。
将菌根化石斛组培苗的干质量积累柱状图 (图
6)与共生 F9903 菌根真菌菌丝体干质量增殖的柱状
图重叠比较 ,表现出图形相似、趋势一致 (图 11) 。最
适 P 浓度相吻合于处理 3 , 增殖干质量均为最大值 ;
无 P 的 CK处理 ,都显示出干质量增殖的最小值 ;从
处理 1 开始 ,随着 P 浓度的递增 ,其增长效果明显 ,
直至最大值 (处理 3) ,然后随着 P 浓度的成倍增加 ,
其增殖速度趋缓而慢慢下降 ,但均表现在高浓度 P
条件下 ,未出现毒害致死现象。这可以进一步说明 ,
石斛菌根与菌根真菌共生的互动作用 ,使石斛适应
P浓度的范围更广并保持较高效率 ,但有无 P 素营
养又是决定石斛能否正常生长发育的必要因素之
一。
图 11 　不同 P 浓度对石斛苗干质量和菌丝体
干质量增殖的影响
3 　结论与讨论
(1) 濒危珍贵的铁皮石斛 ,属于“兰科菌根”类
型 ,是依赖“菌根”吸收利用多种养分与水分 ,维持其
正常生长和发育的典型物种。本研究揭示菌根化石
斛对 P 素营养的生理反应 ,进一步阐明不同 P 源与
浓度对其生长和 C、N、P 元素吸收、积累的关系。
(2) P 源试验显示 ,菌根化石斛组培苗对可溶性
KH2 PO4 和难溶性 FePO4 ,提供的 P 源效果最敏感 ,在
促进生长、干质量增殖和 N、C、P 元素吸收、积累等
761第 2 期 陈连庆等 :石斛菌根化组培苗对 P素吸收利用的研究
方面 ,都显示出最佳水平 ,尤以吸收 P 元素效应最明
显 ,同时发现石斛菌根活化难溶性 P ,提供 P 营养促
进石斛生长 ,是突破 P 胁迫的关键。
(3)最佳可溶性 P 源的不同浓度效应 ,使菌根化
石斛吸收利用与积累 N、C、P 元素及促进生长和干
物质增殖产生显著变化 , 最适宜浓度是处理 3
( KH2 PO4 0125 mg·ml - 1 )效果最佳。无 P 造成饥饿胁
迫 ,使石斛停止生长并自耗而衰败。菌根强化了石
斛的抗逆性 ,提高了适应 P 浓度范围 ,甚至高倍 P 浓
度未显示毒害现象。
(4)不同 P 浓度对菌根化石斛培养和石斛菌根
真菌 (F9903 菌株)增殖效果的图示表明 ,两图重叠性
好 ,趋势基本一致。这进一步证明石斛对 P 素的吸
收、积累与共生菌根真菌关系十分密切 ,起到主导作
用 ,显示出石斛菌根的高效功能 ,这对保护、扩繁与
人工栽培濒危石斛具有重要意义。
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