全 文 ：夏块菌与青刚栎形成外生菌根形态变化的研究
胡弘道1,苏开美2*,柴红梅2
(1国立台湾大学森林环境暨资源学系,台湾 台北;2云南省农业科学院生物技术
与种质资源研究所,云南 昆明暋650223)
摘要:夏块菌 (Tuberaestivum )是一种具有较高经济价值的菌根食用菌。对夏块菌与青刚栎 (Cycloba灢
lanopsisglauca)在形成菌根过程中不同阶段的菌根形态变化进行了研究,结果显示:用夏块菌孢子液接
种青刚栎苗后,第14天起开始形成淡乳色的外生菌根,外延菌丝刚毛状;第一至第二个月可形成黄褐色、
褐色外生菌根,外延菌丝刚毛或羊毛状。外生菌根为单根,长1~4mm,直径150~250毺m。菌套厚12
~20毺m,平坦或自菌根延伸出刚毛状菌丝,外延菌丝束黄绿色;哈替氏网菌丝直径1~1灡5毺m。菌根老
化后变暗褐或萎缩。外延菌丝束呈黄绿色是夏块菌菌根区别于其它块菌菌根最重要的形态特征。
关键词:块菌科;菌根合成;显微结构;半无菌苗;共生真菌
中图分类号:Q934暋暋暋暋 暋暋文献标识码:A暋暋暋 暋暋暋暋文章编号:0253灢2700(2010)06灢489灢06
StudyontheMorphologicalChangesoftheEctomycorrhizaeFormed
byTuberaestivumonCyclobalanopsisglaucaSeedlings
HU Hung灢Tao1,SUKai灢Mei2* ,CHAIHong灢Mei2
(1SchoolofForestryandResourceConservation,NationalTaiwanUniversity,Taipei,Taiwan;
2InstituteofBiotechnology& GermplasmicResource,YunnanAcademy
ofAgriculturalSciences,Kunming650223,China)
Abstract:Tuberaestivumisavaluableediblesymbioticfungus.Theaimofthisstudywastoinvestigatethe
morphologicalchangesaftertheectomycorrhizaeofCyclobalanopsisglaucaseedlingsandT灡aestivum were
formed.TheresultsshowedT灡aestivumformedbristleectomycorrhizaeontherootlettipwithlightcream
coloronC灡glaucaseedlingsonthe14thdaybyinoculatingliquidsporessuspension.Itformedeithertypical
yelowishbrowntobrownishectomycorrhizaewithorwithoutbristlesorwoolyectomycorrhizaeafterinocu灢
lationinonetotwomonths.Ectomycorrhizaeweremonopodial,150-250毺mindiameterand1-4mmin
length.Thefungusmantlewas12-20毺mthick,surfacesmoothorwithbristles,orwithextramatrical
hyphae.HyphaeinHartignetswere1-1灡5毺mindiam.Theageingmycorrhizaebecamedarkbrown,wil灢
tedandshrunken.Theyelowishgreenextramatricalmycelialstrandscouldbethemostimportantmorphological
charactertodistinguishthemycorrhizaeformedbyT灡aestivumandthoseformedbyotherTuberspecies.
Keywords:Tuberaceae;Ectomycorrhizaesysthesis;Micro灢structure;Semi灢asepticseedling;Symbioticfungi
暋 夏块菌 (Tuberaestivum Vittad.) (图1:
A,B)是一种价值很高的食用共生真菌,成熟
时具芳香味,在食用菌市场有相当重要的前景。
外形上,夏块菌与黑孢块菌 (T灡melanosporum )
都呈黑色,子囊果表面的多角形疣突也十分相
似,不易分辨;但夏块菌表面的疣突明显比黑孢
块菌的大,而且其孢子成熟后呈橄榄黄色,表面
具不规则的宽大网纹,而黑孢块菌成熟后的孢子
云 南 植 物 研 究暋2010,32(6):489~494
ActaBotanicaYunnanica暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋DOI:10灡3724/SP灡J灡1143灡2010灡10128
* 通讯作者:Authorforcorrespondence;E灢mail:kaimei@sina灡com
收稿日期:2010灢07灢02,2010灢10灢09接受发表
作者简介:胡弘道 (1948-)男,从事森林土壤及菌根食用菌的研究。E灢mail:hungtao@ntu灡edu灡tw
呈黑色,表面具刺状纹饰,因此,二者仍容易区
分。夏块菌主要生长于石灰质土壤中,常与壳斗
科及松科植物形成外生菌根关系 (胡弘道,
1987;Harley and Smith,1983;Palenzona,
1969;Zamboneli等,2000),主要分布在中欧
及西班牙 (胡弘道,2010;Cetto,1978;Moreno
等,1991)、英 国 (Pegler 等,1993)、瑞 典
(Weden等,2004)、中国 (陈娟等,2005)等国
家的温带气候区。在意大利,夏块菌子实体的最
早成熟期在每年5月中旬,8~10月为其盛产
期,在10~12月出现的夏块菌,由于其芳香味
较浓及孢子网格数的少许不同与形成菌根形态的
少许差异,有些真菌学者曾将其作为不同的分类
单元 (T灡uncinatum )来描述 (Zamboneli等,
2000)。目前基于分子生物学的系统发育研究表
明:T灡uncinatum 是T灡aestivum 之同物异名
(Paolocci等,2004)。
暋暋半人工栽培是培育夏块菌的有效措施。同种
类的块菌与同一宿主所形成的外生菌根形态有时
不易区分,即使是同一菌种与同一宿主所形成菌
根,其质与量也受环境因子影响 (Marx等,
1989)。所以,在培育块菌苗的过程中,定期检
查菌根是否遭受污染非常重要,这对以后子实体
的形成影响极大。本研究旨在确定夏块菌与青刚
栎 (Cyclobalanopsisglauca)在形成外生菌根
过程中的各种形态变化,建立块菌菌根苗是否被
污染的显微检测方法,为实现夏块菌人工栽培提
供科学基础,为夏块菌园的科学管理提供参考。
1暋材料和方法
1灡1暋半无菌苗的培育
将青刚栎种子用30%H2O2杀菌50min后,用无菌
水清洗种子直至无 H2O2的气味,即时播种至已经高温、
高压 (121曟,1灡5kg/cm2)灭菌,内含无菌介质 [4
号蛭石与泥炭苔,比例1暶1 (v/v)]的盆钵 (18cm暳
19cm )中,将此盆钵置于温室中培养,培养期间用无
菌水浇润介质,经10~20d后,种子陆续发芽,待苗木
1个月大时即可供移植用。
1灡2暋穴植管苗的培养
将上述1个月大小的青刚栎苗,移植到用干净透明胶
片包裹、内含已经高温、高压处理过的4号蛭石与泥炭苔
(1暶1v/v)介质中,旋转置入内径为3灡9cm、长19cm的
黑色穴植管,将此穴植管放入日温20~25曟、夜温18~
20曟的自然光照玻璃温室内培养,培养期间每一穴植管共
加100ml无菌MMN营养液 (Marx,1968),用无菌水浇
润介质使维持在田间容水量。经培养约2个月后,苗木根
系已大部分长至介质外围时,即进行接种。
1灡3暋菌根接种
每株苗木根系周围用滴管或注射针筒加10ml采购
自意大利夏块菌子实体 (图1:A)所制成的孢子悬浮
液 (孢子悬浮液浓度约为12000个孢子/ml),共接种
50株,培养期间用无菌水浇润介质。
1灡4暋菌根观察及照相
自接种后开始每隔3~4d取出苗木,将根系直接放
在20~40倍的立体显微镜下观查菌根的形成状态及变
化,记录其特征并照相。
1灡5暋观察菌根在扫描式电子显微镜 (SEM)的形态
将典型的外生菌根用小镊子取下,用超音波清洗器
洗净后,菌根在载玻片上固定后进行观察。扫描电子显
微镜 (SEM)照相参照文献 (胡弘道,1987)进行。
图1暋夏块菌子实体表面与具白色菌脉的产孢组织
A.产自意大利 (SanMiniato);B.产自四川省会东县
Fig灡1暋TheascocarpsurfaceandglebaofTuberaestivum
A.SanMiniato,Italy;B.HuidongCounty,SichuanProvince
094暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋 暋暋暋暋暋暋暋云暋南暋植暋物暋研暋究暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋第32卷
2暋结果与分析
2灡1暋菌根特征
夏块菌接种青刚栎后从开始形成菌根至菌根
萎缩的整个过程的形态变化如图2、图3所示。
接种后的第14天已形成明显可见的淡乳白色具
刚毛状外延菌丝的外生菌根 (图2:A),于第一
个月时可见已形成棒状的菌根及自菌套 (fungus
mantle)延 伸 出 的 外 延 菌 丝 (extramatrical
hyphae,图 2:B),于第二个月时可见许多
黄褐或黄绿色自根上长出的外延菌丝与菌丝束
图2暋夏块菌菌根形态
A.接种后14d的菌根形态 (暳45);B.接种后30d的菌根形态 (暳30);C.接种2个月后的菌根体外菌丝 (箭头指处、暳12);
D.接种1~2个月后形成的羽状外生菌根 (暳15);E.接种2个月后形成的羊毛状外生菌根 (箭头指处、暳25);
F.接种1~2个月后形成具刚毛的外生菌根 (暳30)
Fig灡2暋ThemycorrhizamorphologyofT灡aestivumformedonC灡glauca
A.Themycorrhizamorphologyin14daysafterinoculation(暳45);B.Themycorrhizamorphologyin30daysafterinoculation
(暳30);C.Theexternalhyphae(asarrowspointed)ofmycorrhizaeintwomonths(暳12);D.Thepinnatemycorrhizatypein
1-2monthsafterinoculation(暳15);E.Thewoolymycorrhizae(asarrowspointed,暳25)in2monthsafterinoculation;
F.Themycorrhizawithsetaes(暳30)in1-2monthsafterinoculation
1946期暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋胡弘道等:夏块菌与青刚栎形成外生菌根形态变化的研究暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋
图3暋夏块菌菌根形态
A.夏块菌与青刚栎的老化外生菌根 (箭头指处、暳12);B.夏块菌与青刚栎形成外生菌根的横切面 (箭头所示FM=菌套、
HN=哈替氏网);C.夏块菌与青刚栎形成外生菌根的纵切面 (箭头所示:FM =菌套、HN=哈替氏网、E=根表皮细胞、
T=单宁层);D.夏块菌形成羊毛状菌根的体外延伸菌丝呈波浪状 (箭头指处);E.夏块菌自菌套
(FM)延伸出的刚毛 (setae)及刚毛菌丝间的囊状体 (V、箭头所示)
Fig灡3暋ThemycorrhizamorphologyofT灡aestivumformedonC灡glauca
A.Theageingectomycorrhizae(arrow,暳12);B.Crosssectionofectomycorrhiza(Fm=fungusmantle,HN=Hartignet,asarrows
pointedrespectively);C.Longitudinalsection(FM=fungusmantle,HN=Hartignets,E=epidermis,T=Tanninlayer,
asarrowspointedrespectively);D.Wavy灢likecurvesofexternalhyphaeformedbywoolyectomycorrhiza(arrowspointed);
E.Thesetaeextendedfromthefungusmantleandthevesiclesbetweentheseta(arrowpointed)
(mycelialstrands,图2:C箭头所示)。开始形
成的菌根都是单根的 (monopodial),于接种后
的第二个月逐渐可见规则或不规则的羽状菌根
(图2:D),其菌根有的是平滑的,有的具半透
明黄褐色刚毛 (图2:F)状外延菌丝,有的具羊
毛状外延菌丝。具羊毛状外延菌丝的菌根 (图
2:E)在接种的第一个月后就能观察到,其自菌
根延伸出的菌丝为黄褐色、呈卷曲波浪状 (图
294暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋 暋暋暋暋暋暋暋云暋南暋植暋物暋研暋究暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋第32卷
3:D箭头指处)。自菌根形成9个月后可见暗褐
色及萎缩的菌根 (图3:A箭头指处)。单根的菌
根长1~4mm,菌套厚在12~20毺m之间 (图
3:B)、为薄壁细胞、在接近根表皮细胞处可见
有单宁层 (图3:C),自菌套延伸出的刚毛具或
不具囊状体 (图3:E箭头所示),囊状体皆位于
刚毛菌丝间;哈替氏网菌丝直径1~1灡5毺m、哈
替氏网可达第二层皮层细胞间隙 (图3:C)。
3暋讨论
从夏块菌孢子液接种到青刚栎根周围后的第
5天起,每隔1天对苗木根系的感染状况进行观
察,确认有菌根形成后,每隔3~4天将根系直
接放在20~40倍的立体显微镜下观察新菌根的
形成及菌根的变化。根据夏块菌接种的文献报告
所述 (胡弘道,1987;胡弘道等,2007;Palen灢
zona,1969;Weden等,2004;Zamboneli等,
2000),将观察到有与其相同菌根形态者一一记
录、照相,并对所有苗木已感染形成菌根者进行
相互对比,排除由外界污染源所形成的菌根。本
研究发现:在接种后的第14天开始形成半透明
乳白色具刚毛状外延菌丝的菌根尖,此半透明乳
白色的外生菌根与以黑孢块菌 (T灡melanospor灢
um )、波 奇 块 菌 (T灡borchi )、印 度 块 菌
(T灡indicum )及意大利白块菌 (T灡magnatum )
为接种源时形成的初始的菌根 (胡宝元和刘启福,
2008;Zamboneli等,2000)在形态上非常相似。
因此,区别这些块菌的菌根,必需经一至二个月
后再观察菌根形态才能从中确认是否受到污染。
倘若菌根尖初始是乳白色或近似白色,随着时间
的推移,整个根也逐渐变成白色菌根,则可确定
此白色菌根是污染的菌根。随着菌根根尖的生
长,夏块菌的乳白色菌根的菌丝颜色逐渐会变为
浅黄至黄褐色并逐渐有延伸菌丝形成 (图2:
A),有些延伸菌丝再经一至二个月后,如在气
温接近20曟及土壤湿润时,延伸的菌丝束会由
淡黄褐色变成黄绿色 (图2:B),如气温在25曟
以上则只能看到黄褐色的延伸菌丝束,此具绿色
的菌丝束不曾在其它块菌接种后的菌根有过报
告,因此可作为夏块菌菌根的最重要判断依据。
用夏块菌接种后一个月所形成的外生菌根是
淡褐色平滑的、羊毛状 (图2:E)或完全是刚
毛状的 (图2:F),此三者之菌根形态,亦能在
以台湾块菌、印度块菌及黑孢块菌接种所形成的
菌根出现 (胡弘道,2010;胡宝元和刘启福,
2008;胡弘道等,2007;Zamboneli等,2000)。
本研究虽未计算羊毛状菌根出现的频率占所有菌
根型频度之百分率,但从观察结果可知,羊毛状
菌根是较常出现的菌根型,这是判断夏块菌菌根
的重要线索。羊毛状菌根延伸出的菌丝呈明显的
波浪状 (图3:D),由扫描电镜 (SEM)所看到
的菌丝表面是平滑的。菌根刚毛呈半透明的黄褐
色,这与印度块菌、台湾块菌、黑孢块菌等的刚
毛颜色不易区分;刚毛具囊状体或不具囊状体
(vesicle图3:E),囊状体大都位于刚毛间,这
与意大利白块菌所形成的菌根具刚毛者相同 (陈
怡君,2004),然而,除台湾块菌外,尚未见由
其它黑色块菌所形成刚毛菌根的菌丝中有囊状体
的报道 (胡弘道,2010;Zamboneli,2000)。
在菌套 (fungusmantle)与根表皮细胞间
有单宁层形成 (图3:C),这是一种抵抗真菌和
昆虫入侵的行为 (Haering等,2008;Coley,
1986)。自菌套延伸到土壤的菌丝或菌丝束越多,
对宿主的养分及水分吸收越有利 (Bowen,
1973)。因此,夏块菌菌根苗栽培到较干燥与贫
瘠土壤时,可能比外延伸菌丝较少的黑孢块菌、
意大利白块菌 (胡宝元和刘启福,2008;陈怡
君,2004)更具竞争力。
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