全 文 ：第 wt卷 第 y期
u s s x年 tt 月
林 业 科 学
≥≤Œ∞‘׌„ ≥Œ∂ „∞ ≥Œ‘Œ≤„∞
∂²¯1wt o‘²1y
‘²√ qou s s x
根瘤菌诱发合欢根毛的增生和根表层传递细胞的形成
吴均章t ou 甘习华u 韩素芬u
kt1 苏州大学生命科学学院 苏州 utxssy ~ u1南京林业大学森林资源与环境学院 南京 utssvzl
关键词 } 合欢 ~根瘤菌 ~根毛 ~传递细胞 ~诱发
中图分类号 }≥zt{1xu ~ ±|v|1| 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussxlsy p stz| p su
收稿日期 }ussv p ts p tv ∀
基金项目 }国家自然科学基金资助项目kv||zsystl ∀
Προλιφερατιον οφ Ροοτ Ηαιρσ ανδ Φορµατιον οφ Τρανσφερ Χελλσ οφ Ροοτ
ΟυτpΛαψερσιν Αλβιζιαϕυλιβρισσιν Ινδυχεδ βψ Ρηιζοβια
• ∏∏±½«¤±ªtou Š¤± ÷¬«∏¤u ‹¤± ≥∏©¨ ±u
kt1 Χολλεγε οφ Λιφε Σχιενχε oΣοοχηοω Υνιϖερσιτψ Συζηου utxssy ~
u qΧολλεγε οφ Φορεστ Ρεσουρχεσ ανδ Ενϖιρονµεντo Νανϕινγ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Νανϕινγ utssvzl
Αβστραχτ} ׫¨ ¤¶¨³·¬¦¶¨ §¨¯¬±ª¶²© Αλβιζιαϕυλιβρισσιν º¨ µ¨ §¬√¬§¨§¬±·²·º²ªµ²∏³¶q’±¨ ªµ²∏³º¤¶¬±²¦∏¯¤·¨§¥¼µ«¬½²¥¬¤¤±§
·«¨ ²·«¨µº¤¶§¨¶¬ª±¨ §¤¶¦²±·µ²¯ º¬·«²∏·¬±²¦∏¯¤·¬²±q׫¨¶¨ ·º²ªµ²∏³¶º¨ µ¨ ¤¯¯¦∏¯·¬√¤·¨§¬±¶·¨µ¬¯¬½¨ §¦∏¯·∏µ¨§ ¬¯´∏¬§©²µ¤¥²∏·
·º² º¨ ®¨¶qŒ±·«¨ ©¬µ¶·ªµ²∏³o·«¨ µ²²·«¤¬µ¶§¬§±²·©²µ° ²±·«¨ °¤¬±µ²²·¶o¥∏·©²µ°¨ §¤ ²¯·²±·«¨ ¥¤¶¨ ³¤µ·²©·«¨ ¤¯·¨µ¤¯ µ²²·¶q
Œ±·«¨ ¶¨¦²±§ªµ²∏³o·«¨ µ²²·«¤¬µ¶§¬§±²·©²µ° ±²·²±¯¼ ²±·«¨ °¤¬±µ²²·¶¥∏·¤¯¶²²±·«¨ ¤¯·¨µ¤¯ µ²²·¶q׫¨ µ²²·¶¨ª°¨ ±·¶º«¬¦«
«¤√¨ §¬¶·¬±¦·¬√¨ §¨©²µ°¤·¬²±²©µ²²·«¤¬µ¶©µ²°©¬µ¶·ªµ²∏³º¨ µ¨ ¦∏·²©©¤±§©¬¬¨ §o¬±·«¨ °¨ ¤±º«¬¯¨ ·«¨ ¦²µµ¨¶³²±§¬±ªµ²²·¶¨ª°¨ ±·¶
º¨ µ¨ ¦∏·²©©©µ²° ·«¨ ¦²±·µ¤¶·¬√¨ ªµ²∏³¤±§©¬¬¨ §q ׫¨¶¨ ·º² ªµ²∏³¶²©µ²²·¶¶¨ª°¨ ±·¶ º¨ µ¨ ·µ¨¤·¨§¤¶¶¨°¬2·«¬± ¶¨¦·¬²± ¤±§
∏¯·µ¤·«¬± ¶¨¦·¬²±¶o·«¨ ± º¨ µ¨ ²¥¶¨µ√¨ §¥¼ ²³·¬¦¤¯ °¬¦µ²¶¦²³¨ ¤±§·µ¤±¶°¬¶¶¬²± ¨¯ ¦¨·µ²± °¬¦µ²¶¦²³¨ q׫¨ µ¨¶∏¯·¶«²º¨ §·«¤··«¨
·µ¤±¶©¨µ¦¨¯¯¶º¬·«º¤¯¯¬±ªµ²º·«¶²±·«¨ ·¤±ª¨ ±·¬¤¯ ¬¨²º¤¯¯²©·«¨ µ²²·. ¶ ³¨¬§¨µ° ¤±§ ¬¨²§¨µ°¬¶¦¨¯¯¶o¤µ¨ ¤¨¶¼·²¥¨ ©²∏±§¬±·«¨
µ²²·¶¨ª°¨ ±·¶º«¬¦««¤¶§¬¶·¬±¦·¬√¨ §¨©²µ°¤·¬²±²©µ²²·«¤¬µq׫¨ º¤¯¯¬±ªµ²º·« ¬¯¨¶±²·²±¯¼¬±µ²²·¨ ³¬§¨µ°¤¯ ¦¨¯¯¶¥∏·¤¯¶²¬±·«¨
µ²²·¨ ¬²§¨µ°¬¶¦¨¯¯¶oº«¬¯¨ ·«¨µ¨ ¬¶±² º¤¯¯¬±ªµ²º·«¬±µ²²·¨ ³¬§¨µ° ¤±§ ¬¨²§¨µ°¬¶¦¨¯¯¶²© Αqϕυλιβρισσιν º«¬¦«¬¶±²·¬±²¦∏¯¤·¨§
¥¼µ«¬½²¥¬¤q׫¬¶¶∏ªª¨¶·¨§·«¤··«¨ ©²µ°¬±ª²©µ²²·«¤¬µ¶¤±§·µ¤±¶©¨µ¦¨¯¯¶¬± ³¨¬§¨µ° ¤±§ ¬¨²§¨µ°¬¶²© Αqϕυλιβρισσιν¬¶µ¨¶∏¯·¨§
©µ²°·«¨ ¬±§∏¦¨ °¨ ±·²©µ«¬½²¥¬¤²© Αqϕυλιβρισσιν q
Κεψ ωορδσ} Αλβιζιαϕυλιβρισσιν ~µ«¬½²¥¬¤~µ²²·«¤¬µ¶~·µ¤±¶©¨µ¦¨¯¯¶~¬±§∏¦¨ °¨ ±·
传递细胞作为一种溶质短途运输的特殊结构最初是由 Š∏±±¬±ª等kt|y{l提出来的 ∀现已在苔藓 !蕨类 !
被子植物的生殖器官 !茎 !节 !叶和根的维管系统中都发现了传递细胞的存在kŠ∏±±¬±ª ετ αλqot|y{ ~t|y| ~
Š∏±±¬±ªot|zz ~ƒ²¯¶²° ετ αλqot|{y ~°¤·¨ ετ αλqot|y| ~朱徵等 ot|||l ~但是在植物根表面上少有传递细胞的报
道 ∀自韩素芬等kt||{l首次报道了根瘤菌可诱发刺槐根表面产生传递细胞 o笔者在对合欢的研究中又发现
了类似的情况 o同时还发现根瘤菌不仅能诱导合欢根表面传递细胞的形成 o而且在水培的情况下还能诱导合
欢侧根根毛的产生 ∀
1 材料与方法
t1 t 合欢苗的培养 tl合欢无菌对照苗的培养 将灭菌吸胀的种子在 ≠∞„平板上催芽 o待胚根长到 u ∗
v ¦° o并检查确无根瘤菌生长后 o将苗转移到灭菌无氮培养液中 ∀ul合欢接菌苗的培养 经灭菌处理并吸胀
的种子在灭菌滤纸培养皿中催芽 o待胚根长至 u ∗ v ¦° o置合欢根瘤菌液中浸根接菌 v «o再转移至灭菌无氮
培养液的广口瓶中 o将接菌与对照苗都置 ux ε 左右光照培养室 o在光照强度为 u sss ¬¯o每天 ty «光照Π{ «
黑暗培养 o观察根部变化 ∀
t1u 半薄切片的制备和光镜观察 接菌处理的合欢幼苗培养 u周后 o取根毛密集 !形变明显的侧根根段于
ƒ„„液中固定 o同时取对照培养的相应部位的根段也于 ƒ„„液中固定 o并分别用 Š„包埋 o制成塑料半薄
切片 o°„≥反应染色k吴均章等 oussvl o在显微镜下观察拍照 ∀
t1v 超薄切片制备和透射电镜观察 上述接菌处理的合欢根段在 ƒ„„液中固定的同时 o另取部分根段固
定于 w h戊二醛磷酸缓冲液中 o经缓冲液冲洗 o锇酸k’≥ ’wl后固定 o清洗 o乙醇系列脱水 o环氧丙烷过渡 o环氧
树脂 ∞³²±{tu渗透包埋 o聚合后 o在 Ž…p ∂ 型超薄切片机上切片k切片厚度约 zs ±°l o切片经醋酸铀和柠檬
酸铅双染色 o‹ p yss透射电镜观察拍照 ∀
2 结果
接菌处理的合欢幼苗培养 u周后 o主根无根毛 o但侧根基部根毛较密且弯曲形变明显k图版 ´ p t owl o通
过塑料半薄切片光镜观察侧根根段横切面 o从外向内分别为表皮 !皮层 !维管柱 ∀表皮细胞排列整齐 !紧密 !
无细胞间隙 o皮层细胞大 !排列疏松 o外皮层不明显 o内皮层细胞小而排列整齐紧密 o维管柱最外为中柱鞘 o内
为初生木质部和初生韧皮部以及它们之间的薄壁细胞 ∀从初生木质部辐射角看 o其根为三原型k图版 ´ p
ul ∀油镜观察 o在其表皮细胞和外皮层细胞的外切向壁上发育出大量的壁内突结构k图版 ´ p vl o具有传递
细胞结构的典型特征 o但在皮层和维管柱的薄壁细胞中未观察到这种壁内突结构 ∀不接菌对照的合欢无菌
苗 o培养 u周后 o主根和侧根都不形成根毛k图版 ´ p xl o在相对应部位根段的塑料半薄切片中 o显示其初生
结构与接菌培养的合欢幼苗相同k图版 ´ p yl o但在表皮细胞和内皮层细胞内均无壁内突结构k图版 ´ p zl o
不形成传递细胞 ∀通过超薄切片透射电镜观察接菌合欢幼苗侧根的表皮和外皮层细胞 o其壁内突更为清淅 o
刚开始形成时为一小突起k图版 ´ p {l o逐渐发育成乳头状k图版 ´ p |l !棒状k图版 ´ p ts ottl和分枝状k图
版 ´ p tul ∀连续观察接菌处理的合欢苗 o根瘤大多产生在侧根基部根毛密集生长并发生形变的部位 ∀
3 讨论
传递细胞普遍被认为是一种具细胞间短距离营养物质吸收及转运功能的细胞类型kŠ∏±±¬±ª ετ αλqo
t|y| ~Š∏±±¬±ªot|zzl o其发育产生的大量壁内突增加了沿着它表面分布的质膜的面积 o同样也增加了细胞质
膜表面积和细胞体积之比 o从而有利于物质的吸收和转运 ∀本研究发现 o只有接菌处理的合欢侧根上具较多
形变的根毛 o表皮及外皮层细胞可发育形成传递细胞 o而对照苗的侧根上不发育出根毛 o且相应根段上 o其表
皮和内皮层细胞上均不形成壁内突结构 ∀因而 o笔者认为 o根表层传递细胞和根毛的大量产生是由根瘤菌诱
导所致 o根毛与根表皮和外皮层细胞中外切向壁上壁内突的大量产生可增加对水分和某些营养物质的吸收
和转运 o这与根瘤形成过程中 o由于细胞快速分裂 !增长需要更多的水分和各种营养物质是相关的 ∀这也说
明 o根瘤菌诱发合欢根毛增生和根表皮及外皮层细胞上传递细胞的形成 o是合欢根瘤形成过程中表现出来的
形态结构与功能的高度统一 ∀
参 考 文 献
韩素芬 o甘习华 o黄金生 qt||{ q接种根瘤菌后刺槐根表皮形态和超微结构的变化 q林业科学 ovwkwl }ts| p tts
吴均章 o韩素芬 qussv q塑料半薄切片观察豆科植物根表面传递细胞 q南京林业大学学报 ouzkul }yx p y{
朱 徵 o胡适宜 qt||| q植物生殖系统中传递细胞的研究进展 q植物学通报 otyk专辑l }vx p wt
ƒ²¯¶²°  • qt|{y q≤«¤±ª¨ ¬±·µ¤±¶©¨µ¦¨¯¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²±¬±·«¨ ²√∏¯¨²©¶²¼¥¨¤± ¤©·¨µ©¨µ·¬¯¬½¤·¬²±q≤¤± …²·oyw }|yx p |zu
Š∏±±¬±ª… ∞ ≥ o°¤·¨ ≥ qt|y| q/ ×µ¤±¶©¨µ¦¨¯¯¶0 ³¯¤±·¦¨¯¯¶º¬·« º¤¯¯¬±ªµ²º·«¶o¶³¨¦¬¤¯¬½¨ §¬± µ¨ ¤¯·¬²±·²¶«²µ·§¬¶·¤±¦¨ ·µ¤±¶³²µ·²©¶²¯∏·¨¶) ·«¨¬µ²¦¦∏µµ¨±¦¨ o
¶·µ∏¦·∏µ¨ ¤±§§¨ √¨ ²¯³° ±¨·q°µ²·²³¯¤¶°¤oy{ }tsz p tvv
Š∏±±¬±ª… ∞ ≥ qt|zz q×µ¤±¶©¨µ¦¨¯¯¶¤±§·«¨¬µµ²¯ ¶¨¬±·µ¤±¶³²µ·²©¶²¯∏·¨¶¬± ³¯¤±·¶q≥¦¬°µ²ª ’¬©oyw }xv| p xy{
Š∏±±¬±ª… ∞ ≥ o°¤·¨ ≥ o…µ¬·¤µ·¼ Šqt|y{ q≥³¨¦¬¤¯¬¶¨§ / ×µ¤±¶©¨µ¦¨¯¯¶0¬± °¬±²µ√ ¬¨±¶²©¯¨ ¤√¨ ¶¤±§·«¨¬µ³²¶¶¬¥¯¨¶¬ª±¬©¬¦¤±¦¨ ¬± ³«¯²¨ ° ·µ¤±¶¯²¦¤·¬²±q ≤¨¯¯
…¬²¯ ovz }z p tu
°¤·¨ ≥ oŠ∏±±¬±ª… ∞ ≥ qt|y| q∂¤¶¦∏¯¤µ·µ¤±¶©¨µ¦¨¯¯¶¬± ¤±ª¬²¶³¨µ° ¯¨ ¤√¨ ¶¤·¤¬²±²°¬¦¤±§°²µ³«²¯²ª¬¦¤¯ ¶∏µ√¨ ¼ q°µ²·²³¯¤¶°¤oy{ }tvx p txy
s{t 林 业 科 学 wt卷
吴均章等 }根瘤菌诱发合欢根毛的增生和根表层传递细胞的形成 图版 ´
• ∏∏±½«¤±ª ετ αλq}°µ²¯¬©¨µ¤·¬²± ²©µ²²·«¤¬µ¶¤±§©²µ°¤·¬²± ²©·µ¤±¶©¨µ¦¨¯¯¶²©µ²²·²∏·p¯¤¼¨ µ¶¬± Αλβιζια ϕυλιβρισσιν
¬±§∏¦¨§¥¼µ«¬½²¥¬¤ °¯¤·¨ ´
µ«}根毛 ~¨ ³}表皮 ~¨¬}外皮层 ~º¬}壁内突 ~¯µ}侧根 ~°µ}主根 ∀
t1接菌合欢侧根形变根毛形态kus ≅ l ~u1 通过图 t直线处横切面 o示整体细胞结构kxs ≅ l ~v1 图 u方框放大 o箭头所指为表皮细胞和外皮层
细胞外切向壁上的壁内突结构kxss ≅ l ~w1图 t根毛放大 o示根毛弯曲形变kxs ≅ l ~x1 对照合欢主根和侧根 o示无根毛形成kus ≅ l ~y1 图 x直
线部位横切 o示对照合欢侧根横切面整体细胞结构图k ≅ xsl ~z1 图 y方框放大 o示表皮和外皮层细胞内无壁内突结构kvss ≅ l ~{ ∗ tu1 接菌
合欢传递细胞的透射电镜照片 ∀{1箭头所指为壁内突的形成起始kvs sss ≅ l ~|1 箭头所指为乳头状壁内突结构kux sss ≅ l ~ts ∗ tt1 箭头所
指为棒状壁内突结构k{ sss ≅ l ~tu1箭头所指为分枝状壁内突结构ktx sss ≅ l ∀
µ«}µ²²·«¤¬µ¶~¨³}¨³¬§¨µ° ~¨¬}¨¬²§¨µ°¬¶~º¬}º¤¯¯¬±ªµ²º·«~¯µ}¯¤·¨µ¤¯ µ²²·~°µ}°¤¬±µ²²·q
t1׫¨ ¤¯·¨µ¤¯ µ²²·«¤¬µ. ¶°²µ³«¤²© Αλβιζια ϕυλιβρισσιν ¬±²¦∏¯¤·¨§¥¼ µ«¬½²¥¬¤ kus ≅ l ~u1 ׫¨ ¤¯·¨µ¤¯ µ²²·. ¶¦µ²¶¶¶¨¦·¬²± ²©·«¨ ·µ¨¤·¨§ Αλβιζια ϕυλιβρισσιν o
¶«²º¬±ª º«²¯¨³µ¬°¤µ¼ ¶·µ∏¦·∏µ¨ ²©·«¨ µ²²·kxs ≅ l ~v q„°³¯¬©¬¦¤·¬²± ²©·«¨ ¶¨¦·¬²±¬±·«¨ µ¨¦·¤±ª¯¨²©·«¨ ³¬¦·∏µ¨ u o¤±§·«¨ ¤µµ²º¶¬±§¬¦¤·¨·«¨ º¤¯¯¬±ªµ²º·«¶
²±·«¨ ·¤±ª¨ ±·¬¤¯ ¬¨²º¤¯¯²©·«¨ ³¨¬§¨µ° ¤±§ ¬¨²§¨µ°¬¶¦¨¯¯¶kxss ≅ l ~w1„°³¯¬©¬¦¤·¬²± ²©·«¨ µ²²·«¤¬µ¶¬± ³¬¦·∏µ¨ t o¶«²º¬±ª·«¨ §¨©²µ°¤·¬²± ²©·«¨ µ²²·«¤¬µ¶
kxs ≅ l ~x1׫¨ °¤¬±µ²²·¤±§·«¨ ¤¯·¨µ¤¯ µ²²·²©·«¨ ¦²±·µ¤¶·¬√¨ Αλβιζιαϕυλιβρισσιν o¶«²º¬±ª±²©²µ°¬±ª²©·«¨ µ²²·«¤¬µ¶kus ≅ l ~y1׫¨ ¦µ²¶¶¶¨¦·¬²± ¤¯²±ª·«¨
¬¯±¨ ¬±·«¨ ³¬¦·∏µ¨ x o¶«²º¬±ª·«¨ º«²¯¨³µ¬°¤µ¼ ¶·µ∏¦·∏µ¨ ²©·«¨ ¤¯·¨µ¤¯ µ²²·kxs ≅ l ~z1 „°³¯¬©¬¦¤·¬²± ²©·«¨ ¶¨¦·¬²±¬±·«¨ µ¨¦·¤±ª¯¨²©·«¨ ³¬¦·∏µ¨ y o¶«²º¬±ª
±²©²µ°¬±ª²©·«¨ º¤¯¯¬±ªµ²º·«¶¬±·«¨ ¦¨¯¯¶²©·«¨ ³¨¬§¨µ° ¤±§·«¨ ¬¨²§¨µ°¬¶kvss ≅ l ~{ ∗ tu1׫¨ ·µ¤±¶©¨µ¦¨¯¯ . ¶·µ¤±¶°¬¶¶¬²± ¨¯ ¦¨·µ²± °¬¦µ²¶¦²³¨ ³«²·²¨¶²©
·«¨ Αλβιζιαϕυλιβρισσιν ~{1 ׫¨ ¤µµ²º ¬±§¬¦¤·¨¶·«¨ ¥¨ª¬±±¬±ª²©·«¨ º¤¯¯¬±ªµ²º·«¶kvs sss ≅ l ~|1׫¨ ¤µµ²º¬±§¬¦¤·¨·«¨ ³¤³¬¯¯¤·¨ º¤¯¯¬±ªµ²º·«¶kux sss ≅ l ~
ts ∗ tt1 ׫¨ ¤µµ²º ¬±§¬¦¤·¨¶·«¨ ¦¯¤√¬©²µ° º¤¯¯¬±ª²º·«¶k{ sss ≅ l ~tu1׫¨ ¤µµ²º ¬±§¬¦¤·¨¶·«¨ µ¤°²¶¨ º¤¯¯¬±ªµ²º·«¶ktx sss ≅ l q