全 文 ：植物生理学报 , A e ￡a 尸人贝 o p人 y s `of o沙 a s讯七 a 199 3 , 19 ( 1 ) : 6 1一 65
羊奶果根瘤内生菌的亚显微结构
王 慧英 黄维南 蔡克强
(福建省亚热带植物研究所 , 厦门 36 10 0 6)
提要 羊奶果是恺木型根瘤 。 根瘤的横切面
是轴对称 的圆形结构 , 含菌细胞分散于皮层
组织 中 。 随着根瘤的发育 , 内生 菌也有不 同的
形态结构 。 侵染初期的内生 菌是一种分枝 、 具
隔膜的菌丝体 。 幼龄菌丝 中含有电子半透明
的顺拉 , 成熟菌丝 没有这种硕杜 。 成熟菌丝顶
端会脚大 形成具 隔膜的椭 圆球状泡囊 , 直径
比 菌丝 大 。 不 同发育时期的泡囊 , 其形态结构
也有差异 。
根瘤取自本所试验地种植的成年植株和扦插苗 。
光学显徽锐 ( LM 〕观察 新鲜根瘤洗净后 . 用 F A A
溶液固定 , 石蜡包埋 。 切片厚度 5~ 8呻 。 用 1% 赤
醉红一 1% 甲基绿染色 。
透射电镜 ( T翻从 )观察 新鲜根瘤洗净后经戊二醛
和俄酸双重固定 , 乙醇脱水后 ,树脂包埋 , 超薄切
片 。 醋酸铀 一柠檬酸铅双重染色 。 在 EJ O L 10 OC X I
型透射显微镜下拍照 。
结 果关镇词 : 扑豆科共生固氮 , 羊奶果 ( 密花胡颓
子 ) , 根瘤 , 内生菌 , 亚显徽结构
羊奶果 (密花胡颓子 )是胡颓子科多年
生常绿灌木 ,分布于越南 、 马来西亚 、 印度
及我国云南 、 广西等地 , 生长迅速 , 果实营
养丰富 ,是一种有发展前途的热带水果 ; 其
根瘤具有较高的固氮能力 。 现已知胡颓子
属 4 5 个种中有 17 种 能结 瘤固氮 ( 曾定
1 9 8 7 )
。
H a w k e r 和 rF 妙m o u t h ( 1 9 5 1 )报告了
狭叶胡颓子根瘤感染细胞的内生菌特征 ,
上海植物生理研究所固氮室 ( 1 9 7 7 )描述 了
两种胡颓子属植物根瘤中的内生菌 ,具有
3种不同的形态结构 。 aB ke r 等 ( 1 9 8的认为
胡颓子属 根瘤是 由 外阴禹必 侵染 结瘤 的 。
M i l e r 和 aB k e r ( 1 9 8 5 )对 皿娥甲哪 . 甲以汀以功
根瘤的发育和结构作了较详细的研究 。 但
是有关羊奶果根瘤的共生结构 尚未见报
道 。 本文主要报告羊奶果根瘤的内生菌结
构及其发育 。
根有的一般结构
羊奶果的根瘤末端不产生瘤根 , 为枪
木型根瘤 (T or er y 1 9 7 8 ) 。 根瘤大多着生在
一级侧根上 , 每个根瘤似指形 、 较短 ; 根瘤
的横切面是一个轴对称的圆形结构 。 每个
指形瘤的中间为中轴维管束组织 ,维管束
的外部是皮层和表皮层 ,感染的含菌细胞
分散于皮层 (图版 1 ) 。 根瘤的顶端为分生
组织 ,没有含菌细胞 。根瘤的维管组织延伸
到顶端的分生组织 ,根瘤便产生分叉 (图版
2)
。分生组织的反复分裂可形成粗短 、 分叉
的球状瘤簇 。
根瘤的内生菌结构及其发育
随着根瘤的发育 , 内生菌也有不同的
形态结构 。
侵染初期的内生菌 侵染初期的内生菌是
一种具隔膜的分枝菌丝 (图版 4 ) ,宽 0 . 3一
.0 7 om
, 菌丝的细胞壁为电子密度较高的
单层壁 ,体内核物质分散 ,没有明显的细胞材 料 与 方 法
羊奶果 (密花胡颓子 , 品拍匆袱” ￡枷乡, 勿 R ox .b ) 1 9 9 1一 12一 0 2 收到 , 1 9 9 2一 03一 10 修回 .
植 物 生 理 学 报 19 卷
核结构 。 这与上海植生所固氮室 ( 1 9 7 7) 对
皿泊 , 二 洲刀挤嫩召 和越南胡颓子的 内生菌丝
电镜观察的结果一致 ,这种形 态的菌似放
线菌 ( s i lv e r 29 6 4 ,氏 c k in g 等 19 6 4 ) 。 现 k e r
等 ( 19 8 0) 认 为胡 颓子 属 植 物 的根 瘤是
而 n枷 菌侵染结瘤的 。 黄家彬等 ( 19 8 5) 从
刊 种胡颓子 属植 物 的根瘤 中分 离得 到
外an 枷 菌 。 杜 大 至 等 ( 19 8 4) 和 丁 鉴等
( 1 9 8 9) 鉴定 了一 些胡 颓 子属 植 物 根瘤
而 ,枷 菌的特征 。
早期的菌丝 , 核物质较均匀地分散于
体内 , 菌丝中可观察到电子半透明的颗粒
(
e le e t r o n t r a n s lu e e n t g r a n u l e ) (图版 3 ) ,菌丝
中的分隔较少 。 当菌丝发育成熟后电子半
透明颗粒消失 ,体 内物质有局部凝聚的现
象 , 分隔较多 。
泡囊的形 成与成熟 成熟后的菌丝顶端会
膨大发育形成泡囊 ,随着泡囊的成熟 , 其形
态和结构也不断发生变化 。 图版 5 可看到
菌丝的顶端膨大向泡囊转化 , 菌丝顶端膨
大部分的外围可 见一 电子透明区 ( el ec t r佣
t r a n s哪 r e n t : e g i o n ) 。 随着泡囊的形成菌丝逐
渐消退 (图版 6) ,最后菌丝完全转变为泡
囊 ( 图版 7 ) 。 泡囊的形状和大小均不同于
菌丝 。 羊奶果根瘤组织中的泡囊是椭圆球
状结构 ,直径约 1 . 9 o m , 长约 .2 4 、 m 。
早早期的泡囊 , 其内含物较分散且电
子密度较高 , 泡囊的分隔少而不明显 (图版
6
,
8 )
。随着泡囊的成熟 , 其内含物分布不均
匀 , 有局部浓缩现象 , 泡囊的分隔明显 、 数
目较 多 (图版 7 ) 。 这 与 G a r d n e r 和 G a t n e r
( 1 9 7 3) 揭示泡囊分隔程度随着泡囊的成熟
而增大的现象相一致 。 羊奶果根瘤组织中
的泡囊从发生到成熟 , 其外面都被一电子
透明区包围着 , 图版 5 是一菌丝顶端膨大 ,
泡囊形成的开始 ,膨大的部分包被着一电
子透明区 , 而尾随的菌丝没有电子透明区 。
这种类似的电子透 明区在其它非豆科植物
中虽也有报告 ( G a r d n e r 2 9 7 6 ) ,但该作者认
为早期的泡囊不被一电子透明区包围 。
泡囊的衰老 以 电镜观察 , 在衰老的根瘤
中可见到两种不同形态的衰老泡囊 。 一种
泡囊内的隔膜把泡囊不规则地分割开来 ,
并在泡囊 内产生空隙 ,这种形态的泡囊和
上海植生所固氮室 ( 19 7 7) 报告的皱缩泡囊
相一致 。 我们还观察到羊奶果皱缩泡囊的
内含物局部皱缩 ,泡囊外的电子透明区缩
小 (图版 9 ) ; 另一种衰老泡囊 的情况是 内
含物逐渐解体消失 , 泡囊 内的隔膜和泡囊
外面的 电子透明区也逐渐 消失 , 最后 只剩
下一个空泡 (图版 1 0)
讨 论
电镜观察的结果表明 ,羊奶果根瘤中
早期内生菌丝体内含有较多的电子半透明
颗粒 , 这些颗粒和豆科植物根瘤菌中的多
聚 卜经 基 丁 酸 ( P H B ) 的 颗 粒 ( 韩善 华
19 9 0) 极为相似 , 但化学性 质尚不清 楚 。
o a r d n e : ( 1 9 7 6 ) 曾报告过在非豆科的沙棘
(从尸脚神叱 har m 双爪众 S L , )和南部杨梅 (材妙。
, 砚行口 )根瘤的拟类菌体细胞或内生菌丝
中 ,可观察到这种电子半透明颗粒 。他认为
在南部杨梅中产生电子半透明颗粒的内生
菌丝是向拟类菌体细胞转化的早期阶段 。
我们在羊奶果根瘤中没观察到拟类菌体细
胞 。 上海植生所固氮室 ( 1 9 7 7 ) 报告在 .E
稗切尹韶 和越南胡颓子的根瘤中观察到拟类
菌体细胞 ,他们认为这与豆科植物根瘤中
早期阶段的类菌体颇相似 , 这种拟类菌体
细胞是由菌丝发育形成的 。
根据以上观察 , 结合内生菌的发育变
化 ,我们认为羊奶果根瘤 中含有 电子半透
明颗粒的内生菌丝是其 内生菌丝体发育的
早期阶段 , 当菌丝体发育成熟后 , 这些电子
半透明颗粒也随之消失 。
1期 羊奶果根瘤内生菌的亚显微结构
G a r d n e r ( 1 9 7 6 )认 为沙棘的成熟泡囊
被一电子透 明区所包围 ,发育早期的泡囊
没有电子透明区 , 也没有分隔 。而羊奶果的
泡囊从开始发生到成熟 , 其外部都被一 电
子透明区包 围着 , 因此我们认 为羊奶果泡
囊外包被的电子透明区不是泡囊成熟的一
个标志 。
在羊奶果的根瘤中可见两种不同结构
的衰老泡囊 , 即皱缩泡囊和空泡 。 eB ck ign
等 ( 1 9 6 4) 认为皱缩泡囊是一种被宿主细胞
消化的泡囊形态 。 我们认为羊奶果衰老含
菌细胞中 ,泡囊衰老时其内含物会发生变
化 , 因而引起泡囊形态结构的变化 。一般泡
囊衰老时内含物都会逐渐瓦解 ,泡囊皱缩
成瘪囊 ; 瓦解程度大的泡囊则成为空泡 , 失
去其原先所具有的完整形状 。 因此认为泡
囊的形态结构变化主要与其自身的生长发
育有关 。 当然宿主细胞对泡囊的消化也会
使他们变形以至解体 , 因为内生菌从侵入
时起 ,宿主细胞就进行防御 ; 如果宿主细胞
无能力防卫 , 内生菌便在其内生长发育 ; 一
旦内生菌衰老 ,失去侵染的能力 ,宿主细胞
还是会将它们消化的 。
致谢
志协助
电镜技术承上海植生所电镜室吴敦肃等同
参 考 文 献
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