全 文 ：濒危药用植物八角莲菌根的显微结构观察
谭小明，余丽莹，周雅琴，周小雷，韦莹
（西南濒危药材资源开发国家工程实验室 广西药用植物园，广西 南宁 ５３００２３）
［摘要］ 内生真菌在其宿主植物生长过程中扮演着重要的角色。为了探讨濒危植物八角莲菌根的结构及内生真菌的
分布情况，对其野生植株菌根进行了显微结构的观察。结果表明，野生八角莲植株与内生真菌关系密切，其根中定殖着２种不
同形态的真菌；真菌主要分布于表皮层和皮层，其中皮层中分布着膨大的菌丝结构。研究结果为八角莲属植物菌根结构及其
与宿主相互作用的系统研究提供了参考。
［关键词］ 八角莲；内生真菌；膨大菌丝
［收稿日期］ ２０１３０６０３
［基金项目］ 国家自然科学基金项目（８１３６０６８２）；广西自然科学基
金项目（桂科青０７２８０４９）
［通信作者］ 周雅琴，Ｔｅｌ：（０７７１）５６０２４６１，Ｅｍａｉｌ：ｚｈｏｕｙａｑｉｎ２００９
＠１２６ｃｏｍ
［作者简介］ 谭小明，博士，主要从事珍稀濒危药用植物菌根生物
学研究，Ｔｅｌ：（０７７１）５６０２４６１，Ｅｍａｉｌ：ｔｘｍ１９７８＠１２６ｃｏｍ
八角莲Ｄｙｓｏｓｍａｖｅｒｓｉｐｅｌｉｓ系小檗科八角莲属多
年生草本植物，其干燥根茎作为中药材在我国应用
历史悠久，早在《神农本草经》中即以“鬼臼”之名列
为下品，其后历代本草均有收载，具有化痰散结，祛
癖止痛，清热解毒之功效［１］。现代药理化学研究表
明，八角莲的主要活性化学成分为鬼臼毒素类木脂
素，是依托泊苷（ｅｔｏｐｏｓｉｄｅ，ＶＰ１６）和替尼泊苷（ｔｅｎｉ
ｐｏｓｉｄｅ，ＶＭ２６）等抗癌药物合成前体———鬼臼毒素
（ｐｏｄｏｐｈｙｌｏｔｏｘｉｎ，ＰＴＯＸ）的传统主要植物来源之
一［２３］。由于过度采挖、生境破坏和植物自身生长缓
慢等原因，野生八角莲资源濒危［４］，深入开展八角
莲的原生境保护、野生抚育及人工栽培，对于缓解野
生八角莲资源供需矛盾有重要意义。
研究表明，目前所有被研究过的植物均分离到
内生真菌［５］。在长期的协同进化过程中，内生真菌
与宿主系形成了密切的共生关系，一方面内生真菌
可提高宿主植物应对各种生物和非生物胁迫的应激
能力，促进植物生长发育；另一方面，植物则为真菌
提供生长所需的营养物质及生长环境。因此，鉴于
内生真菌可促进宿主生长、提高其抗性等特性，以及
通过人工栽培解决濒危药材八角莲可持续利用的紧
迫性，本实验从野生八角莲根中分离获得了６８株真
菌，为系统研究八角莲内生真菌与宿主的相互作用
关系，积累了可利用的候选菌株。
１ 材料与方法
１１ 植物
实验用野生八角莲 Ｄｖｅｒｓｉｐｅｌｉｓ根和根茎，采
自广西壮族自治区桂林市永福县。八角莲植物由谭
小明博士鉴定。
１２ 石蜡切片制作
选取无病虫害根，流水下冲洗干净，切取３～４
ｍｍ的小段，于装有３ｍＬＦＡＡ的安瓿瓶中固定，密
封抽气后放置过夜。常规石蜡切片法制片后，采用
德国Ｌｅｉｃａ全自动切片机连续切片，切片厚度为１２
μｍ，番红固绿对染，中性树胶封片，Ｌｅｉｃａ生物显微
镜观察拍照。
１３ 压片
参照刘润进和陈应龙［６］的方法并加以改进，主
要包括材料透明、染色和分色３个步骤：将经过ＦＡＡ
固定的根剪成０５～１０ｍｍ小段，放入试管中，加入
适量１０％ＫＯＨ溶液，９０℃水浴３０ｍｉｎ。然后用吸
管除掉 ＫＯＨ溶液，蒸馏水反复冲洗 ３次，适量
００５％乳酸酚翠盘蓝染色后，９０℃水浴２０ｍｉｎ。加
热染色后，加入蒸馏水反复冲洗３次，进行分色；取
出分色好的材料，置于洁净的载玻片上，盖上盖玻片
后，在显微镜下观察和拍照。如需长期保存，可采用
甘油明胶封固剂封片。
２ 结果
２１ 八角莲根的解剖特征
２１１ 八角莲根茎的横切面结构 八角莲根茎由
表皮组织、皮层薄壁组织及分布在薄壁组织中的维
管组织组成。根茎最外面为１层表皮细胞，扁长方
形，细胞壁木质化增厚。紧贴表皮层的是１～２层外
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第３８卷第２３期
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皮层细胞，排列疏松。外皮层下方有 １～３层石细
胞，紧密排列成环带状，石细胞呈类圆形、类方形、切
向椭圆形或三角形，细胞壁木质化增厚，胞腔小，纹
孔清晰，切片经番红固绿染色后呈鲜艳的红色。皮
层薄壁组织由２０～３０层薄壁细胞组成，薄壁细胞排
列疏松，细胞间隙较大，细胞大小不一，类圆形，细胞
内含有大量淀粉粒，在光镜下可见淀粉粒常带有１
个黑点。维管束外韧形，韧皮部常呈压缩状，三角
形，形成层不明显，木质部导管多径向排列。髓部宽
广，由薄壁细胞组成（图１）。
１根茎横切面（ｂａｒ５００μｍ）；２根茎横切面局部放大，示石细胞
（ｂａｒ２０μｍ）；３根茎横切面局部放大，示维管束（ｂａｒ１００μｍ）；４
根横切面，示表皮层、皮层和内皮层及维管束（ｂａｒ５００μｍ）。
图１ 八角莲根及根茎的显微结构图
Ｆｉｇ１ ＭｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｒｏｏｔａｎｄｒｈｉｚｏｍｅｏｆＤｙｓｏｓｍａ
ｖｅｒｓｉｐｅｌｉｓ
２１２ 八角莲菌根基本结构 八角莲的根通常从
根茎维管组织产生，由表皮层、皮层、内皮层、维管束
和髓组成。表皮由１层表皮细胞构成，近长方形，外
壁及径向壁增厚，未木栓化。皮层位于表皮层内侧，
由基本分生组织发育而来。皮层由１６～１９层薄壁
细胞组成，所占根径的比例达８０％以上，细胞间隙
明显，细胞壁增厚，有木化纤维散生其中，富含草酸
钙簇晶体和不定型晶体，内皮层明显，未见凯氏带。
维管束由初生木质和韧皮部组成，初生木质部与韧
皮部五原型，间隔排列，导管类圆形，木质化。中央
为髓部，由细胞壁强烈增厚并木化的木纤维构成。
２２ 八角莲内生真菌的分布
通过采用压片法和连续石蜡切片法观察八角莲
菌根的结构，发现八角莲根中分布着无隔真菌和有
隔真菌，两者菌丝的形态特点明显不同（图２）。
１根纵切面局部放大，示表皮层定殖的菌丝（箭头）（ｂａｒ５００μｍ）；
２根横切面局部放大，示丛枝状菌丝（ｂａｒ２０μｍ）；３根段压片，示
皮层中的膨大菌丝细胞（ｂａｒ２０μｍ）；４根的纵切面，示膨大的细胞
核（ｂａｒ１０μｍ）。
图２ 八角莲菌根的显微结构
Ｆｉｇ２ ＭｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｙｃｏｒｈｉｚａｏｆＤｙｓｏｓｍａｖｅｒ
ｓｉｐｅｌｉｓ
在根的表皮细胞中分布有大量菌丝，常附着一
些着色较深的碎屑，碎屑附近的细胞常不完整，真菌
往往能通过此处侵入到根的皮层内。侵入皮层的菌
丝在皮层细胞内横向和纵向生长，横向生长的菌丝
发生分叉伸入到中部和内部皮层细胞，纵向生长的
菌丝沿根系的纵向在细胞间隙中生长。侵入八角莲
根中的真菌呈现两种不同的形态，一种菌丝分枝众
多，无横隔膜，有时还能在皮层细胞内产生孢囊；另
一种菌丝具有明显的横隔膜，菌丝侵入将要定殖的
皮层细胞后，菌丝顶端下方的细胞会逐渐膨大，有时
会从横隔膜处产生膨大的菌丝，膨大的菌丝细胞不
断进行分枝生长，产生更多膨大的菌丝细胞，最终充
满整个细胞腔（图２）。皮层细胞腔中的菌丝细胞直
径往往能膨大到原菌丝的 ３～４倍（ｄ＝１０～１２
μｍ），膨大的菌丝细胞形状不一，多为圆形和椭圆
形。旺盛生长期的膨大菌丝细胞经乳酸芬翠盘蓝染
色后呈蓝色，经番红固绿后呈绿色。膨大的菌丝细
胞在充满整个细胞腔后，会产生新的正常菌丝侵染
下一个皮层细胞，并同样产生膨大的菌丝细胞将细
胞腔充满，从而形成几个连续被膨大菌丝细胞充满
细胞腔的细胞。但是，由于八角莲根皮层细胞的吞
噬作用，菌丝的扩展会很快被阻断，菌丝只能侵染少
量皮层细胞并形成临时的侵染区，便失去了活动的
可能性。从图２可见，受菌丝侵染的细胞核常膨大，
常被膨大的细胞群包围，细胞膜呈现出质壁分离现
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第３８卷第２３期
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象，这是植物细胞抵抗或消解菌丝侵入的应激反应。
菌丝只分布于木质部以外的皮层和表皮中。在根茎
中，真菌菌丝也仅分布于薄壁组织以外的栓皮层细
胞中。皮层作为八角莲根中所占比例最大的组织，
是真菌定殖和侵染的主要区域，它通过消化侵入的
菌丝为植物生长提供营养；同时，真菌与植物在消化
与反消化的相互作用过程中，也会获得菌丝生长所
需的营养，从而确立并维持真菌与植物的共生关系，
进而形成菌根共生体。
３ 讨论
本文从细胞学的角度阐明了广西野生八角莲根
的显微结构，其与已报道的八角莲属的根相似［７］。
根茎由表皮组织、皮层薄壁组织及维管组织构成。
外层分布有大量石细胞，环带状排列；皮层占八角莲
根比例的８０％以上，是贮藏鬼臼毒素等物质的主要
场所；维管束外韧形，形成层不明显，木质部导管多
径向排列。根从根茎维管组织产生，由表皮层、皮
层、内皮层、维管束和髓组成；维管束五原型，与大多
数八角莲属植物的维管束类型相同，可作为八角莲
分类鉴定的依据。
在本研究中，笔者还发现侵入八角莲根的真菌
菌丝能在某些皮层细胞中定殖，真菌从横隔膜处产
生膨大的菌丝，且膨大的菌丝细胞能不断进行分枝
生长，产生更多膨大的菌丝细胞，最终充满整个细胞
腔。这种现象不仅在八角莲野生菌根中存在，在美
登木野生菌根和人工栽培的铁皮石斛菌根中也发现
有类似现象［８９］。邢晓科等［９］认为皮层细胞可能作
为一个暂时的营养贮藏场所，即菌丝自皮层内吸收
的营养经临时贮藏后再输送到根外菌丝，或者是作
为菌丝侵染根的一个侵染源，当侵入皮层的菌丝老
化或被植物体消化吸收后，再从这里产生新的菌丝
往复侵染。Ｃｌｅｍｅｎｔｓ的研究也支持这一观点，其认
为膨大菌丝是菌丝被植物组织消解前的一种肿胀形
式，如兰科菌根真菌菌丝在某一营养阶段产生的念
珠状细胞［１０］。但目前对其具体作用机制尚不明确，
有待进一步的研究。
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ＴＡＮＸｉａｏｍｉｎｇ，ＹＵＬｉｙｉｎｇ，ＺＨＯＵＹａｑｉｎ，ＺＨＯＵＸｉａｏｌｅｉ，ＷＥＩＹｉｎｇ
（ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＥｎｄａｎｇｅｒｅｄＭｅｄｉｃｉｎａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，
ＮａｔｉｏｎａｌＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＲｅｆｏｒｍＣｏｍｍｉｓｉｏｎ，ＧｕａｎｇｘｉＢｏｔａｎｉｃａｌＧａｒｄｅｎｏｆＭｅｄｉｃｉｎａｌＰｌａｎｔ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３００２３，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃｆｕｎｇｉｐｌａｙｅｄａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆｉｔｓｈｏｓｔｐｌａｎｔ．Ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｍｙｃｏｒｈｉｚａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ
ｔｉｃｓａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｆｕｎｇｉｉｎｔｈｅｒｏｏｔ，ａｎｅｎｄａｎｇｅｒｅｄｗｉｌｄｐｌａｎｔＤｙｓｏｓｍａｖｅｒｓｉｐｅｌｉｓｗａｓｃｏｌｅｃｔｅｄａｎｄｏｂｓｅｒｖｅｄｂｙｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｈｏｓｔｗａｓｃｌｏｓｅｌｙａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃｆｕｎｇｉ．Ｔｈｅｆｕｎｇｉｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｉｎｔｈｅｅｐｉｄｅｒ
ｍｉｓａｎｄｃｏｒｔｅｘ．Ｔｈｅａｓｅｐｔａｔｅａｎｄｓｅｐｔａｔｅｆｕｎｇｉｗｉｔｈｓｗｏｌｅｎｈｙｐｈａｅｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄｉｎｓｏｍｅｃｅｌｏｆｔｈｅｃｏｒｔｅｘ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆ
ｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｍｙｃｏｒｈｉｚａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＤｙｓｏｓｍａｇｅｎｕｓａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆｕｎｇｉａｎｄｉｔｓｈｏｓｔ．
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ Ｄｙｓｏｓｍａｖｅｒｓｉｐｅｌｉｓ；ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃｆｕｎｇｉ；ｓｗｏｌｅｎｈｙｐｈａｅ
ｄｏｉ：１０．４２６８／ｃｊｃｍｍ２０１３２３１０
［责任编辑 吕冬梅］
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第３８卷第２３期
２０１３年１２月
Ｖｏｌ３８，Ｉｓｓｕｅ ２３
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２０１３