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文心兰组培苗与野生兰科植物内生真菌共培养的生长效应研究



全 文 :兰科植物菌根是菌根真菌与兰科植物形成的共
生联合体 [1], 几乎所有的兰科植物都与真菌共生形
成内生菌根, 自然环境中兰科植物种子只有被菌根
真菌侵染才能萌发并成长为健康的成年植株 [2-3];
菌根真菌菌丝可以侵入兰科植物根系细胞内螺旋扭
曲成菌丝团 [4], 也可向根外生长, 并从植株根系不
能到达的地方吸收碳水化合物和 N、 P、 K 等营养
物质 [5-6], 并转运给兰科植物, 或通过自身代谢物
来刺激宿主植株[7], 以此促进植株生长, 提高宿主
植株对生物胁迫和非生物胁迫的抵抗能力 [6-7], 同
时兰科植物为内生真菌提供良好的生活空间, 具有
重要的生态功能。 真菌与兰花的共生关系除了某些
地下腐生兰与兰菌存在严格的专一性, 菌兰共生关
系非高度专一, 且受环境影响[7-8]。
文心兰(Oncidium), 又名舞女兰、 瘤瓣兰, 为
兰科(Orchidaceae)植物。 原生于中南美洲的墨西
哥、 巴西、 玻利维亚一带, 其花枝优美、 花序艳
丽、 分枝良好等备受人们的青睐 [9]。 人工组培解决
热带作物学报 2011, 32(8): 1483-1487
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期: 2011-05-29 修回日期: 2011-07-24
基金项目: 科技部科技人员服务企业项目(No. 2009GJE20004); 海南省科学技术推广示范项目(No. CGTG20100006)。
作者简介: 金有亮(1987年—), 男, 硕士生。 研究方向: 植物资源与利用。 *通讯作者: 杨福孙, E-mail: fsyang1590@163.com。
文心兰组培苗与野生兰科植物内生真菌
共培养的生长效应研究
金有亮 1,3, 杨福孙 2,3*, 宋希强 1,3, 周兆德 2
1 海南大学园艺园林学院, 海南儋州 571737
2 海南大学农学院, 海南儋州 571737
3 热带作物种质资源保护与开发利用教育部重点实验室, 海南儋州 571737
摘 要 将从野生华石斛、 铁皮石斛、 美花石斛及五唇兰根系中分离出的 28 种有益内生真菌, 接种于文心兰组
培瓶苗上进行共生培养, 测定共生培养 4 个月后瓶苗的生长效果, 以及瓶苗移出盆栽 3 个月后的生长变化规律。
结果表明: (1)在组培瓶苗上筛选出 8 株对文心兰具有促生作用的内生真菌, 其中 1 株属华石斛内生真菌, 1 株
属铁皮石斛, 3 株属美花石斛, 3 株属五唇兰; (2)接种了促生真菌的瓶苗移出盆栽后也同样表现出促生效果。
表明兰科促生真菌不存在严格的专一性, 但对兰科不同种类的促生效应存在一定的差异。
关键词 文心兰; 野生兰科; 内生真菌; 共培养; 生长效应
中图分类号 S682.31 文献标识码 A
Studies On Symbiotic Culture Growth Effect of Oncidium
Tissue Culture Seedlings and Native Orchidaceae
Plants Endophytic Fungi
JIN Youliang1,3, YANG Fusun2,3, SONG Xiqiang1,3, ZHOU Zhaode2
1 College of Horticulture and Gardening, Hainan University, Danzhou, Hainan 571737, China
2 College of Agronomy, Hainan University, Danzhou, Hainan 571737, China
3 Key Laboratory of Protection and Development in Tropical Plant Resources of Educational Ministry, Danzhou, Hainan 571737, China
Abstract Twenty eight beneficial endophytic fungi, separated from the root systems of the native Dendrobium
sinense, Dendrobium candidum, Dendrobium loddigesii, Doritis pulcherrima, were inoculated against oncidium tissue
culture seedlings in flask for symbiotic culture to measure growth effect of bottled seedlings after 4 months
symbiotic culture and their growth rhythm when they have been domesticated and transplanted in pots for 3
months. The studies showed that, (1) Eight endophytic fungi selected from tissue culture seedlings in flask have
growth promotion, among them, one is endophytic fungi for Dendrobium sinense, one is endophytic fungi for
Dendrobium candidum, three are endophytic fungi for Dendrobium loddigesii, and three are endophytic fungi for
Doritis pulcherrima; (2) The oncidium seedlings in flask inoculated against growth-promoting fungi have growth
effect when removed from the flask. In conclusion, the growth-promoting fungi of orchidaceae doesnt possess rigid
specificity, but they have different growth enhancing effects for different orchidaceae plants.
Key words Oncidium; Native orchidaceae; Endophytic fungi; Symbiotic culture; Growth effect
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2011.08.020
第 32 卷热 带 作 物 学 报
表 1 文心兰组培瓶苗接种效果比较
菌处理 瓶期成活率/% 存活植株平均鲜重增长率/% 重分离原菌株 瓶期生长势
CK 77.77 36.73 - 色泽鲜绿、 无假鳞茎、 根部无粘着物、 生长较弱
K1 88.87 10.03 - 色泽发黄、 无假鳞茎、 生长弱
K2 0.00 0.00 φ 菌丝绒毛状, 接种 28 d 后植株被缠绕致死
K3 33.33 5.67 - 色泽鲜绿、 无假鳞茎、 生长很弱
K4 22.23 12.67 - 色泽黯淡、 无假鳞茎、 生长弱
K5 0.00 0.00 φ 菌丝发达、 生长快, 接种 12 d 后植株被缠绕致死
K6 33.33 0.00 - 色泽发黄、 无假鳞茎、 植株很弱
K7 66.63 36.70 - 色泽绿色、 无假鳞茎、 生长较弱
K8 100.00 65.70* + 色泽鲜绿、 有假鳞茎、 植株健壮
K9 83.33 32.07 - 色泽黯淡、 无假鳞茎、 植株较弱
K10 100.00 81.27** + 色泽鲜绿、 有假鳞茎、 植株健壮
K12 66.67 34.27 - 色泽发黄、 无假鳞茎、 生长较弱
K13 83.33 14.57 + 色泽黯淡、 无假鳞茎、 生长很弱
K14 100.00 68.80** + 色泽鲜绿、 有假鳞茎、 植株健壮
K16 0.00 0.00 φ 菌丝发达, 接种 28 d 后植株被缠绕致死
K18 33.33 17.43 + 色泽黯淡、 无假鳞茎、 生长很弱
了兰科植物分株繁殖等传统生产慢、 产量低、 变
异多等问题[10], 但从无菌条件下将试管苗移入自然
界使其进一步发育, 成活率低, 且生长滞缓 [11]; 缺
乏适宜的共生真菌, 文心兰幼苗易染病、 生长慢、
有些不含叶绿素的文心兰甚至不能存活等都是文
心兰商品化栽培的瓶颈。 热带商品兰由于栽培环
境的影响, 根系内生真菌对其生长产生何种影响,
野生热带兰内生真菌能否促进栽培热带兰生长还
需进一步研究。 为此本研究通过采用野生热带兰
中分离的有益内生真菌, 接种于文心兰组培苗中,
比较其瓶内接种效果, 4 个月后出瓶炼苗移栽, 比
较栽培生长势, 筛选出适合文心兰瓶苗期、 栽培
条件下的有益内生真菌, 为文心兰菌根化栽培提
供前期基础。
1 材料与方法
1.1 材料
供试菌株: 从野生石斛、 五唇兰等兰科植物根
部分离并筛选获得有益内生真菌。 从美花石斛中分
离 K 系列菌株 15 个; 五唇兰中分离 L 系列菌株 5
个; 铁皮石斛中分离 S系列菌株 3个; 华石斛中分
离 Z系列菌株 5个, 供试菌株共 28个。
供试植株: 由海南文昌动植物检疫隔离农场提
供, 具有 3~4 片叶, 2~4 条根, 生长较为一致的文
心兰 3代组培苗。
1.2 方法
1.2.1 菌苗共生培养基 采用 DE培养基[12]。
1.2.2 瓶苗接种 选用长势均匀的文心兰 3 代组
培幼苗, 在无菌超净工作台上, 将苗取出用无菌水
冲洗粘附在根上的培养基, 无菌吸水纸吸干水分,
称取鲜重后植入共生培养瓶, 从 PDA 平板培养基
真菌菌落边缘挑取 1 块含菌琼脂块(直径 0.5 cm),
置于距文心兰植株 5 cm 处。 试验设不接种(CK)、
接种上述 28 种菌株, 共 29 个处理, 每处理 6 株,
重复 3 次。 菌苗置于 25 ℃培养室中共生培养, 光
照 12~14 h/d, 光照强度 2 000 lx, 逐日观察菌及苗
生长状况。
1.2.3 菌根化苗盆栽处理 成活植株炼苗后, 以
121 ℃高压灭菌 2 h 的苔藓为栽培基质 , 将菌
根化苗植入 50 孔 (4.5 cm×4.5 cm×3 cm)穴盘中
进行栽培[13]。 移栽前对每处理小苗进行编号并称鲜
样质量。 90 d 后统计苗的移栽成活率并称取苗的
鲜重, 测定其鲜重增长率, 鲜重增长率=(处理后
鲜重一处理前鲜重)/处理前鲜重×100%。
1.2.4 真菌重分离 分别从瓶苗 4 个月、 盆栽 3
个月的各处理植株中各随机抽取 3 株 , 用根段
法[14]进行菌根重分离。
1.2.5 数据处理 数据采用 Excel 处理, 用 DPS
7.55 数据处理系统进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 野生兰科内生真菌对文心兰组培瓶苗生长的
影响
文心兰与野生兰科真菌瓶内共培养 4个月, 有
13组菌处理植株成活率高于对照, 5组菌处理植株
死亡(表 1), 对照植株在 DE 培养基上生长正常
1484- -
第 8 期
菌苗瓶内共培养 4 个月后, 每处理随机抽取 3
株苗, 于无菌超净台上开盖, 取出新生根, 表面消
毒后重分离真菌, 除对照(CK)及 16 组菌处理苗未
分离到任何菌外, 有 12组菌处理植株分离到原菌:
分别为 8 组菌与苗有益共生, 共生植株生长健壮、
色泽葱绿、 根系发达、 有裸露的假鳞茎; L2 和 S5
菌处理植株的鲜重增长率与对照差异不显著; K18
和 K13处理明显抑制植株生长。
2.2 菌根化文心兰幼苗炼苗移栽后的生长状况
菌根化文心兰出瓶炼苗后用 121℃高压灭菌 2 h
的苔藓植入 50 孔穴盘中, 栽培 2 个月, S1、 K6、
K9 及 K12 菌处理植株全部死亡; 3 个月后, 67%
的成活植株都是共生菌菌根化苗, 其中瓶期有益共
生菌植株成活率为 100%(表 2)。 栽培 3 个月对成
活植株根部重分离菌, 发现菌苗共生植株除分离到
原菌外还得到 1~2 株其它菌, CK 处理植株移栽后
说明: φ 表示植株死亡未能测到数据; +表示重分离到原菌; -表示重分离未得到原菌; *表示差异显著(p=0.05),
**表示差异极显著(p=0.01), 下同。
菌处理 瓶期成活率/% 存活植株平均鲜重增长率/% 重分离原菌株 瓶期生长势
L1 83.33 18.20 - 色泽葱绿、 无假鳞茎、 生长很弱
L2 100.00 27.30 + 色泽鲜绿、 无假鳞茎裸露、 生长弱
L3 100.00 61.37** + 色泽浓绿、 气生根发达、 假鳞茎裸露、 生长健壮
L4 100.00 65.40** + 色泽鲜绿、 根发达、 假鳞茎裸露、 生长健壮
L5 100.00 62.10** + 色泽鲜绿、 假鳞茎饱满、 根发达、 生长健壮
S1 66.67 27.23 - 色泽发黄、 无假鳞茎、 生长弱
S3 100.00 106.93** + 色泽绿、 有假鳞茎、 叶片及分蘖数多、 生长健壮
S5 72.23 28.33 + 色泽黯淡、 无假鳞茎、 生长弱
Z3 66.67 8.00 - 色泽发黄、 无假鳞茎、 根萎焉、 生长很弱
Z5 66.67 36.23 - 色泽黯淡、 无假鳞茎、 生长较弱
Z6 0.00 0.00 φ 菌丝毛状、 接种 48 d 后植株被缠绕致死
Z8 0.00 0.00 φ 菌丝毛状、 接种 60 d 后菌丝如 “霜” 粘死植株
Z10 100.00 93.30** + 色泽鲜绿、 无假鳞茎、 生长健壮、 叶片可达 13 片
续表 1 文心兰组培瓶苗接种效果比较
(图 1-A); 共培养期间成活植株生长量变化情况:
8 组菌处理植株鲜重增长率明显高于对照, 且与对
照差异极显著, 7 组菌处理植株与对照差异不显
著, 其余菌均抑制植株生长(表 1); 显著加强植株
生长势的菌株有: 美花石斛内生真菌 (图1-B)3
株, 铁皮石斛内生真菌 1株(图 1-C), 五唇兰内生
真菌 (图 1-D、 E)3株, 华石斛内生真菌 1 株(图
1-F); 菌苗瓶内共培养期间, 有 3 株美花石斛菌、
2 株华石斛菌生长快、 菌丝发达, 短时间内接近植
株根部、 粘裹叶片并向植株顶端攀爬并缠绕致死植
株 (图 1-G、 H)。 有益共生菌生长慢、 菌丝不发
达、 菌落平铺于培养基表面并与苗有益共生。
A. CK; B. 美花石斛内生真菌; C. 铁皮石斛内生真菌; D、 E. 五唇兰内生真菌; F. 华石斛内生真菌; G、 H. 致死植株。
图 1 菌苗瓶内生长状况
金有亮等: 文心兰组培苗与野生兰科植物内生真菌共培养的生长效应研究 1485- -
第 32 卷热 带 作 物 学 报
3 讨论与结论
3.1 野生兰内生真菌对栽培兰组培苗的影响
野生美花石斛、 五唇兰、 铁皮石斛和华石斛根
系中均能分离出与文心兰组培苗相共生的菌, 其中
铁皮石斛、 五唇兰根系内生真菌与文心兰共生的范围
较广, 即兰科植物共生真菌具有极大的倾向性 [15],
不存在严格的专一性, 亦说明相同生境下的兰花种
可以有相似的共生真菌 [16]; 观察菌苗瓶内共生 4 个
菌处理
移栽成
活率/%
存活植株鲜重
增长率/%
移栽后假鳞
茎裸露度
移栽后重
分离菌数
盆栽后生长势
CK 37.77 16.03 ⊙ 7 色泽绿、 生长较弱
K1 40.00 11.80 ⊙ 4 色泽黯淡、 生长弱
K3 22.10 10.83 ㊣ 4 色泽黯淡、 生长弱
K7 36.67 11.57 ⊙ 5 色泽黯淡、 生长弱
K8 100.00** 39.17** ㊣ 2 色泽葱绿、 生长健壮
K10 100.00** 36.97** ㊣ 2 色泽绿、 生长健壮
K13 43.90 9.43 ㊣ 3 色泽绿、 生长很弱
K14 93.33** 35.77** ㊣ 2 色泽葱绿、 生长健壮
K18 77.77* 10.37 ㊣ 2 色泽绿、 生长很弱
L1 37.23 13.00 ㊣ 3 色泽淡、 个体小、 生长很弱
L2 51.67 32.07** ㊣ 2 色泽绿、 有分蘖、 生长健壮
L3 100.00** 31.60** ㊣ 3 色泽葱绿、 有分蘖、 生长健壮
L4 94.43** 31.53** ㊣ 5 色泽绿、 生长健壮
L5 100.00** 33.00** ㊣ 2 色泽绿、 生长健壮
S3 100.00** 33.17** ㊣ 2 色泽较绿、 生长健壮
S5 43.33 21.17** ㊣ 3 色泽较绿、 生长健壮
Z3 36.10 11.30 ⊙ 3 色泽葱绿、 生长很弱
Z5 36.10 12.90 ⊙ 6 色泽暗淡、 生长很弱
Z10 100.00** 31.70** ㊣ 3 色泽鲜绿、 植株健壮
表 2 菌根化文心兰幼苗的移栽效果
说明: ㊣表示假鳞茎裸露; ⊙ 表示没有假鳞茎。
重分离到 7 株菌, 其余菌处理植株均分离到 3~7
株菌; 菌苗出瓶炼苗初期, 植株长势较弱(图 2-A、
B、 C); 3 个月后, 菌苗共生植株表现出旺盛生长
势(图 2-D、 E): 植株色泽鲜绿、 有裸露的假鳞
茎、 有大量新根产生、 生长健壮且鲜重增长率与对
照差异极显著; 从移栽后假鳞茎裸露度及植株感官
来看, 长势良好的植株均有裸露的假鳞茎或隆起的
茎节(表 2)。
A、 B、 C. 菌苗出瓶炼苗初期的植株长势; D、 E. 3 个月后菌苗共生植株的长势。
图 2 菌根化文心兰盆栽生长状况
1486- -
第 8 期
月的生长状态, 发现本研究中文心兰的有益共生菌
生长缓慢, 菌丝不发达, 属于兰科植物共生菌的温
和型共生菌 [17]; 菌根化可提高植株成活率、 促进鲜
重增长、 增强抗性等, 野生兰真菌在瓶内与植株的
共生角色为 “护根、 壮苗”, 可为后续炼苗、 移栽、
适应新环境等提供保障。
3.2 野生兰内生真菌对栽培兰移栽苗的影响
菌根化处理提高了植株移栽成活率和生物量[18],
加强了植株生长势, 抑制杂菌滋生, 增强植株抗逆
性: 本试验中移栽成活率高、 生长势旺盛植株, 其
根部所含共生真菌的概率愈大; 除分离到原菌外,
还能分离到 1~2 株其它菌; 移栽成活率低的植株,
其原因除了供试菌株为致病性菌株外, 可能是菌苗
共生平衡失衡所致; 死亡率高的植株不能分离到原
菌, 但能分离到 4~7 株其它菌。 本试验结果表明
共生菌阻碍其它菌的滋生、 抑制病原菌的生长、 调
节兰科植物的微生物生态平衡[19], 同时, 非共生菌
愈多, 植株死亡愈快愈彻底, 瓶期 CK 处理组移栽
后短时间内即可分离出 7株菌, 表明未菌根化植株
在栽培环境下抵御生物、 非生物胁迫、 适应环境的
能力较弱[19-21]。
3.3 小苗瓶期共生菌对后续盆栽的影响
本试验中逐瓶对瓶苗期小苗接菌, 共培养 4个
月发现有 12 组菌处理植株在新生根上重分离到原
菌, 其中 8 组菌株是小苗瓶期有益共生菌、 2 组菌
株抑制植株生长且与对照差异极显著, 即成有害共
生菌; 另外 2 组菌处理植株的生长量、 长势与对照
差异不显著, 说明兰科真菌对宿主植株效应呈现多
样性[22]。 后续盆栽中瓶期差异不明显的共生植株表
现出强生长势, 且与对照差异极显著, 而瓶期抑制
植株生长的有害共生菌在盆栽后依然抑制盆期植物
生长。 因此, 瓶期接种有益共生菌及效果不明显的
共生菌的苗株在盆栽后均能表现出促生效果。 研究
发现, 盆栽 3个月期间无虫害现象, 表明菌根化苗
能提高植株抗虫性[21]。
兰科植物有益内生真菌的筛选有 2 种 [22]: ①从
同一属内兰花筛选, 得到适合属内植株生长的广谱
真菌; ②从属内某一种植株筛选具有专一性促生作
用的真菌。 本研究以野生兰科植物的内生真菌为供
试菌株, 通过菌株文心兰瓶内共培养、 菌根化小苗
盆栽来筛选瓶期有益共生真菌, 扩大了供试菌的寄主
植株范围, 对兰科植物潜在有益共生菌的挖掘、 实
现菌根技术在文心兰栽培中的应用具有重要意义。
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责任编辑: 黄东杰
金有亮等: 文心兰组培苗与野生兰科植物内生真菌共培养的生长效应研究 1487- -