全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 25(3)：226—228 2005年 5月
几种罗汉松属植物根瘤的形态与结构
黄宝灵 ，吕成群1，于新宁 ，马光庭 ，武 波3，叶建仁
(1．广西大学林学院．广西南宁 530004；2．广 大学农学院，广西南宁 530004；3．广西大学生命
科学学院．广西南宁 530004；4．南京林业大学森林资源与环境学院，江苏南京 210037)
摘 要：对分布在广西的几种罗汉松属植物自然结瘤的根瘤形态和显微结构进行了观察。结果表明：几种罗
汉松属植物所结的根瘤形态是一致的．均为球形或近球形，直径约 1．0～1．5 mm。根瘤的组织结构从内向外
包括；维管组织、薄壁细胞、侵染细胞和表皮(周皮)；侵染细胞与薄壁细胞呈不均匀的相问分布。侵染细胞中
所含菌体为细菌。此外还发现细叶罗汉松根瘤的侵染细胞中有变形膨大的细胞核。总体上看，罗汉松属植物
根瘤在形态与结构上与豆科植物的根瘤有许多相似之处。
关键词：罗汉松属；根瘤；形态；结构
中图分类号：Q944．49 文献标识码：A 文章编号：1000—3142(2005)03—0226—03
The form and structure of the nodules
Ot seVeral SDecles n ● of Podocarp us
HUANG Bao—ling ，LU Cheng—qun ，YU Xin—ning1，
MA Guang—ting ，WU Boa，YE Jian～ren4
(1．Forestry College，Guangxi University，Nanning 530004，China；2．Agricultural College．Guangxi University．
Nanning 530004．China；3．Life Sciences College，Guangri Universit3-，Nanning 53000 t，China：4．College
of Forest Resources and Environment．Nanjing Forestry University．Nanjing 210037，China)
Abstract：It iS a universal phenomenon in natural world that there are nodule on the roots of Podocarpus．The
form and the structure of the nodules of four species of Podocarpus distri buted in Guangxi were studied in this
paper．The shape of the natural nodules of Podocarpus plants is identica1．They are spherical or approximate
spherica1．The diameter of the nodule is about 1．O～ 1．5 mm．Podocarpus root nodules are composed of four
major types Of tissues，i．e．，vascular，parenchymatous cel，infected cell and cortex：Parenchymatous cell is al—
ternate but unwell—distributing with infected cel1．The germs in the infected cell is bacterium．In addition，we
discovered alarge and OUt of shape nucleus in the infected cells of the nodules．To sum up，the shape and struc—
ture of the nodule of Podocarpus plants are similar to that of legume
．
Key words；Podocarpus；root nodule；form；structure
在自然界中，罗汉松属植物普遍具有结瘤的现
象。根瘤是豆科植物与根瘤菌、木本双子叶植物与
弗氏欣线菌共生形成的特殊结构，是生物固氮的重
要场所；肿瘤是土壤农杆菌侵染植物导致植物病害
的特殊病症。自它们被发现一百多年来，人们不仅
对它们的互作关系进行了广泛面深入的研究，对其
瘤的形态和结构也进行了比较细致的研究(韩善华，
1988。曲东明等，1997)。罗汉松属(Podocarpus)
收稿 日期：2004—07—08 修订 日期：2004—09—16
基金项目：国家自然科学基金资助项 目(30170033)
作者简介：黄宝灵(1957一)．女，广西凌云人．博士，研究员，主要从事森林培育和森林微生物学研究。
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3期 黄宝灵等：几种罗汉松属植物根瘤的形态与结构 227
植物根瘤虽被林业工作者发现，但对其根瘤的形态、
结构和功能至今未见诸报道。作者经系统调查，证
实在自然界中，罗汉松属植物的根系普遍具有结瘤
现象，并对罗汉松(Podocarpus macrophyllus)的根
瘤内生细菌进行分离纯化，回接宿主幼苗结瘤，证明
罗汉松根瘤为其内生细菌所致(黄宝灵等，2002)。
为了弄清罗汉松属植物自然根瘤与上述三种微生物
互作致瘤体系所形成的瘤结构的同异，本研究采集
了分布在广西的4种罗汉松属植物的根瘤，采用植
物解剖学技术，研究其形态和结构。
1 材料与方法
1．1根瘤样品的采集及采集地点
罗汉松采 自广西大学林学院苗圃约 20年生的
小树林，海拔约 i00 IT1；鸡毛松采自防城市十万大山
山脚约 500年生的古树，海拔约 600 m；小叶罗汉松
采自广西大学东校园约 l0年生的绿化树，海拔约
80 ITI；短叶罗汉松采自广西大明山自然保护区山顶
天然林，树龄不详，海拔约 l 500 m。其树下植被均
无豆科植物。采用“顺藤摸瓜”的方法，取结瘤的细
根或树下结瘤的小树苗带回实验室，洗净根瘤表面
的泥土，拍照后处理备用。
1．2根瘤扫描
日本产 JEM一1200EX／S电子显微镜扫描瘤体
外观。
1．3超薄切片的制作
将根瘤样品用戊二醛固定 24 h，锇酸后固定 3
h，醋酸铀块染，经梯度乙醇脱水，环氧树脂包埋，超
薄切片机切片，切片厚约 90 nm，铅盐染色，电子显
微镜观察，摄影。
1．4半薄切片的制作
将包埋好的样品切成 0．6 m半薄切片，在万
能显微镜下观察拍片。
2 结果与分析
2．1根瘤的形态
在自然界中，罗汉松属植物根瘤形态多呈球形
或近球形，直径约 1．0～1．5 mm。不同树种之间无
明显差别；根瘤主要着生在侧根上，初生根瘤多呈两
侧排列，而较老的根瘤有簇生现象(图版 I和图版
I)。水洗时，部分根瘤很容易脱落，但相当部分的
瘤不脱落；不脱落的根瘤手感质地硬，老龄、色黑褐
的瘤用刀片解剖时坚硬而有矿化感，说明罗汉松属
植物的根瘤中有一部分可宿存较长时间，直到幼根
发育成为粗根才消失或随幼根的死亡而死亡。脱落
与不脱落根瘤的这种差异可能与其发育的程度有
关。当切开根瘤时，没有发现类似豆科植物根瘤那
样的红色根瘤组织，因而推测这种根瘤组织可能不
含血红蛋白或含量很少。
2．2根瘤的显微结构
从根瘤的纵向切面(图版 Ⅲ：A、B、C)可以看
到，罗汉松属植物根瘤的前端无分生组织，为有限根
瘤。根的维管组织长人到根瘤中部，说明根瘤与根
之间存在物质交换的关系；维管组织外有一层类似
中柱鞘的组织结构，由于富含内含物而着色很深。
同时，根瘤外层有周皮，内为薄壁细胞。在小叶罗汉
松根瘤的切片(图版Ⅲ：A)中，可以看到有细菌分布
在薄壁细胞的细胞壁间；而在鸡毛松根瘤的切片(图
版Ⅲ：B)中，细菌已经侵入到薄壁细胞内部，形成了
明显的侵染细胞，而且侵染细胞在根瘤中的分布主
要位于瘤前端，基部分布较少，这反应出根瘤中的侵
染细胞的形成时期是不一致的。
从鸡毛松根瘤的横向切面也可以看到，根瘤由
周皮、薄壁细胞、侵染细胞和维管组织等几部分组成
(图版Ⅲ：E)，此结构与豆科植物根瘤的相似。从小
叶罗汉松和短叶罗汉松根成熟瘤前部横切观，只看
到周皮、薄壁细胞和被细菌侵染的侵染细胞(图版
Ⅲ：D、F)，侵染细胞集中分布在根瘤的中央，而薄壁
细胞包围其外。同样，在未被细菌侵染的薄壁细胞
的细胞壁上也可以看到细菌的分布。此外，在图版
Ⅲ：E中还看到两个大的侵填物体，从而证实了宿存
根瘤中可能存在矿化侵填物的现象。
2．3根瘤的超显微结构
在罗汉松属植物根瘤内被细菌侵染的一些细胞
中，细胞的结构发生了明显的变化，细胞核膨大变
形，细胞器和膜系统发达(图版Ⅳ：A、B)。
但细菌侵入到细胞之后，在不同树种根瘤中的
分布情况却不尽相同，如在罗汉松、小叶罗汉松和短
叶罗汉松根瘤的细胞中，菌体的数量较少(图版Ⅳ：
F、D、E)，而在鸡毛松的细胞中，不仅菌体数量多，而
且菌体的形态还发生了明显的不规则的变化(图版
Ⅳ：C)。在小叶罗汉松的衰老根瘤细胞中，一些大
的类囊体正在分解或已经分解，囊内的菌体外溢进
入细胞质中而留下一个个空囊和膜的碎片(图版Ⅳ：
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( )。在图版Ⅳ：H中还发现一些特殊的未知结构，
这些结构外膜很厚，膜内物质浓，其中一个与一电子
透明区相连的一端，膜结构已消失，另两个的膜结构
也有开始分解的迹象，这种结构的功能有待进一步
阐明。
3 讨论
豆科植物与根瘤菌共生结瘤已为人们所熟知，
弗氏放线菌与一些双子叶植物共生结瘤的研究也在
深入。这两类共生结瘤系统由于具有固定大气中氮
素的功能而引起了人们的高度重视。然而，从生物
进化理论的角度看，生物进化发展的进程虽然有跳
跃式的，但更多的是连续渐进式的。在高度进化发
展了的双子叶植物(含豆科植物)中，人们发现了植
物与细菌共生结瘤现象，同时在较低等的裸子植物
苏铁植物中也发现了苏铁的根与蓝细菌共生结瘤固
氮的现象，为此多年以来一直努力寻找更多的有益
共生结瘤固氮体系。本实验观察结果表明，在 自然
界中，裸子植物罗汉松属的 4种植物普遍具有根系
与细菌共生形成根瘤的现象，这一现象应该引起人
们的关注。
从根瘤的纵切面和横切面的结构来看，罗汉松
属植物的根瘤结构与豆科植物的根瘤结构有相似之
处，即都由表皮(周皮)、薄壁细胞、侵染细胞和维管
组织构成(黄大肪等，2001)，而与根癌农杆菌形成的
肿瘤有明显的不同。但瘤的顶端无分生组织，故成
熟根瘤为有限型。由于罗汉松属植物为乔木树种，
根瘤有宿存现象．因而其根瘤表皮有栓化现象，并发
育出较坚硬的周皮。本实验中还发现，少数根瘤有
矿化的侵填体，这在豆科植物根瘤和放线菌根瘤中
未见有报道。
在根瘤菌根瘤和弗氏放线菌根瘤中，细菌均是
通过侵入线侵入宿主细胞中的(韩善华，l988；王慧
英等，l993)，但在本实验中未观察到此类结构，内生
细菌是如何释放到宿主细胞中尚不清楚。但从根瘤
的纵、横切面以及电镜切片中均可明显看到，这类内
生细菌的迁移是通过胞壁间隙来完成的。
在豆科植物根瘤中，根瘤的侵染细胞常常充满
根瘤菌(黄大肪等，200l；刷玉祥等，1988)，而在罗
汉松属植物根瘤的侵染细胞中菌体的数量要少得
多，尤其是在罗汉松和短叶罗汉松的根瘤细胞中，菌
体常常呈零星分布。
研究表明，豆科植物根瘤的侵染细胞随着根瘤
菌的侵染，细胞质逐渐变浓，核糖体、膨胀型内质网、
质体、线粒体和高尔基体不断增多，有时甚至在核膜
和细菌之间还出现链状高尔基体(韩善华等，1987)。
在本试验中，尽管没有发现这诸多的变化，但也发现
罗汉松和小叶罗汉松根瘤的侵染细胞中有细胞核膨
大、膜系统发达的现象。
由于罗汉松属植物根瘤的形态和结构与豆科植
物的根瘤有较多相似之处，但又不完全一致，这种差
异是否会导致两类根瘤在功能上的差异有待进一步
研究。
本文得到广西大学生物实验中心柏学亮教授、
电镜室的文宗振高级工程师、赵会敏老师、广西林学
院韦原莲实验师的大力支持，特致谢忱。
参考文献：
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