菌物学报25（2）：227~233, 2006
Mycosystema
七叶一枝花根的显微结构及其内生真菌分布研究
谭小明2郭顺星1*周雅琴2余丽莹2缪剑华2
（1中国医学科学院中国协和医科大学药用植物研究所, 北京100094；2广西药用植物园, 南宁 530023）
摘要：本文采用石蜡永久制片和光学显微摄像的方法对七叶一枝花Paris polyphylla根的显微结构及其内生真菌的分布进行了研究。结果表明，七叶一枝花的根茎由栓皮层、薄壁组织及维管组织组成，其中栓皮层由4层细胞组成；薄壁组织的细胞含有丰富的营养物质，其内有时分布有针状结晶束。不定根由表皮层、皮层、内皮层及维管束构成，表皮上有根毛，皮层所占根径的比例达80%以上；木质部为三原型。在七叶一枝花的根茎和不定根的皮层细胞中均有内生真菌的分布。真菌由表皮、外皮层侵入到皮层薄壁组织，在皮层薄壁细胞中形成菌丝结，并扩展成一定的侵染区域，部分皮层细胞中菌丝结已被消化吸收。内生真菌只侵染皮层薄壁细胞，不侵染维管柱。七叶一枝花可以通过消化细胞内的菌丝作为营养的来源之一。关键词：重楼属，皮层，菌丝结，石蜡切片，光学显微摄像
中图分类号：Q939.96 文献标识码：A 文章编号：1672-6472（2006）02-0227-0233 Microstructure and endophytic fungus distribution of the root of Paris polyphylla
TAN Xiao-Ming2 GUO Shun-Xing1* ZHOU Ya-Qin2YU Li-Ying2MIU Jian-Hua2
(1 Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Beijing
100094; 2 Botanical Garden of Medicinal Plant, Nanning 530023)
ABSTRACT: Microstructure and distribution of endophytic fungi of the root of Paris polyphylla were studied through permanent paraffin-cut section and optical microscope photography. The results indicated that the rhizome of P. polyphylla consisted of cortex, parenchyma and vascular cylinder. The cortex was composed of four layer cells, and the parenchyma cells were abundant in inclusions, in which the cylinder were sometimes observed. The adventitious roots of P. polyphylla consisted of epidermis, cortex and endoderm. The epidermis had many root hairs, the cortex occupied more than 80% of the diameter of root, and the xylem had three ridges of protoxylem. The hyphae of endophytic fungi were colonized only in cortex of rhizome and adventitious root. They infected the cortex parenchyma through epidermis and exodermis, and then, formed pelotons, and expanded their occupying area of cortex. The pelotons were digested and absorded in some cells.
KEY WORDS: Paris, cortex, pelotons, permanent paraffin-cut section, optical microscope photography
基金项目：国家杰出青年科学基金资助项目(30325047).
*通讯作者 Tel: 010-******** E-mail:sxguo2006@https://www.doczj.com/doc/8d3041316.html,
收原稿日期：2005-09-01，收修改稿日期：2005-12-02
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七叶一枝花Paris polyphylla Smith是百合科Liliaceae重楼属Paris多年生草本植物，主产于云南、广西、四川、贵州等地，常见于海拔1400-3100米的灌丛或常绿阔叶林下潮湿地。以干燥根茎入药，有清热解毒、消肿止痛、凉肝定惊之功效，用于疔肿痈肿、咽喉肿痛、毒蛇咬伤、跌扑伤痛、惊风抽搐等症，是云南白药、夺命丹、宫血宁等中成药和制剂的重要原料(李恒主编，1998)。2005年版《中华人民共和国药典》收载该种。由于七叶一枝花属多年生草本，资源再生较慢，长期以来被人们过度采挖，而且其种子具有二次发育的生理特性，自然繁殖率低，使得七叶一枝花的野生资源越来越少。
内生真菌是指存在于健康植物组织器官中，不形成明显致病的一类真菌，几乎所有的植物中都有内生真菌存在 (Schulz et al.，1993；Wilson，1995)。近年来，国内外已陆续报道了从多种植物中分离获得了产生药理活性物质的内生真菌。美国科学家Strobel等 (1993)从短叶红豆杉Taxus brevifolia Nutt.中分离到了一株能够产生抗肿瘤活性物质紫杉醇的菌株Taxomyces andreanae，引起了人们对研究植物内生真菌代谢产物的极大兴趣。目前国内对七叶一枝花内生真菌及其代谢产物的研究已有报道（周立刚等，2004）。但关于七叶一枝花根显微结构方面的报道较少（李恒主编，1998；侯玉平等，2004），尤其是对七叶一枝花根中内生真菌的分布尚未见报道。本文研究了自然生长状态的七叶一枝花根的显微结构及其内生真菌的分布，为今后研究重楼属植物的生长发育、内生真菌分布规律以及次生代谢产物与内生真菌的关系提供科学依据。
1材料和方法
1.1植物材料来源
自然生长的七叶一枝花Paris polyphylla Smith取材于广西壮族自治区罗城仫佬族自治县。
1.2石蜡切片制作方法
将七叶一枝花根在流水下冲洗干净，选取正常完整的根，切成2-3mm长的小段迅速固定于FAA固定液中，常规石蜡法制片，切片厚度为16-20μm。番红-固绿对染，中性树胶封片，日本产Olympus-BH显微镜观察并摄影。
2结果
2.1七叶一枝花根的解剖特征
2.1.1根茎的结构：七叶一枝花的根茎由栓皮层、薄壁组织及分布在薄壁组织中的维管组织组成（图版I-1）。栓皮层位于根茎的最外面，由4层左右的长方形细胞组成，一般是由根茎表面的薄壁组织细胞经过平周分裂形成。随着根茎次生生长的开始，外面的表皮细胞逐渐消失，表皮细胞下面的成熟细胞的细胞壁栓质化加厚，起到保护作用。最外层的栓皮层细胞常被破坏不全，是根茎不断加粗生长、栓皮层下面形成新的栓皮层的结果。紧贴栓皮层的是薄壁组织，外面的细胞较内面的小，内面的细胞呈圆形，细胞间具有细胞间隙，细胞内贮藏有丰富的营养物质。在薄壁组织中，有的细胞较大，内含针状结晶束（图版I-2）。此类细胞丧失生活力，成为死细胞，同时不再进行有效成分的累积。在根茎内的薄壁组织中，散布有排列不规则、纵横不一的维管束（图版I-1）。在横切面上，不但能看到维管束
2期谭小明七叶一枝花根的显微结构及其内生真菌分布研究 229
的结构，有时还能看到纵向延伸的螺纹导管（图版I-3）。
2.1.2不定根的结构：七叶一枝花的不定根通常从根茎维管组织产生，由表皮层、皮层和内
皮层及维管束组成（图版I-4）。不定根的表皮由一层近方形、排列不整齐的细胞构成，有
的表皮细胞外壁突出形成根毛（图版I-5）。从图版I-5,6可以看出根毛细胞和一部分表皮
细胞常被破坏，是不定根穿越土壤时与土壤磨擦而形成的。表皮细胞壁不角质化。皮层位
于表皮层内侧，由基本分生组织发育而来。皮层由多层薄壁细胞组成，所占根径的比例达
80%以上，其中靠近表皮层的细胞形状较为规则，呈近方形，排列较整齐，没有细胞间隙，
这与其他皮层细胞的形态不同。皮层最内一层，即邻接维管柱的一层，叫内皮层，由排列
紧密的方形或长方形细胞组成，细胞较小，壁稍加厚，其中与木质部的薄壁细胞相对的为
内皮层通道细胞，内皮层细胞壁上有由木栓形成的带状结构的凯氏带(图版I-7)。根的中
心部分称为中柱，由中柱鞘及里面的维管束组织构成(图版I-8)。中柱鞘细胞较内皮层细
胞小，呈方形，排列紧密，包围着里面的维管组织。对着木质部角处的中柱鞘细胞为薄壁
的通道细胞。对着韧皮部的中柱鞘细胞的壁强烈加厚并高度木质化。维管柱内的的木质部
为三原型，原生木质部的导管较小，向内渐渐增大，细胞壁厚且木质化。初生韧皮部与初
生木质部相间排列。
2.2 七叶一枝花根中内生真菌的分布
从七叶一枝花根的连续石蜡切片可以看到，在根茎和不定根的表皮层上均有许多着色
较深的凹陷部分，此处的表皮细胞被完全地破坏，有菌丝分布，是真菌菌丝的侵入位点（图
版II-1,2）。在真菌菌丝侵染到表皮细胞后，菌丝常在表皮细胞间切向延伸，并逐渐朝皮层
方向侵染（图版II-1，2，3）。从图版II-3，6可以观察到，侵入不定根表皮层细胞中的真
菌的菌丝呈两种不同的形态，一种菌丝具有明显的横隔膜，经番红固绿双重染色后，受其
侵染的皮层细胞仍然呈现出绿色（图版II-4）；而另一种菌丝分枝繁茂、没有横隔膜，有
时会在皮层细胞内增大产生球状的泡囊，受其侵染的皮层细胞逐渐失去活力，细胞呈现出
紫红色（图版II-5，6）。一般来说，被真菌侵染的细胞，其壁往往木质化加厚，经番红固
绿双重染色后呈红色（图版II-2）。
皮层在七叶一枝花不定根中占有最大的比例，细胞壁薄，可消化侵入的菌丝为七叶一
枝花的生长提供营养。七叶一枝花不定根中没有通道细胞,在破坏部分表皮细胞、外皮层细
胞后，真菌菌丝直接侵入皮层细胞，并在皮层细胞内形成菌丝结（图版II-1）。皮层中的
菌丝结有时可以通过菌丝穿过细胞壁而侵染到另外一个细胞，并形成新的菌丝结，因而可
以观察到菌丝将细胞中的两个菌丝结相连的现象（图版II-7）。从图版II-1，7可见新定
殖的菌丝和正在被消化的菌丝片段，菌根正处于旺盛的生理状态。染菌皮层细胞的细胞核
常膨大，真菌菌丝往往向细胞核靠近（图版II-7），有时会将几个细胞核包裹起来（图版
II-8），这类似于兰科植物中观察到的现象（范黎等，2000）。在不定根中，真菌菌丝往往
只分布在距内皮层细胞以外的皮层细胞中，而不能侵染到内皮层和维管柱（图版II-1，8）；
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（图版II-2）。
3讨论
七叶一枝花根的结构与已报道的滇重楼Paris polyphylla var. yunnanensis (Franch.)
Hand.-Mazz. （李恒主编，1998）的根相似。根茎由栓皮层、薄壁组织及维管组织组成；
栓皮层代替已毁损或消失的表皮细胞对根茎起到保护作用；根茎的薄壁细胞中贮藏有丰富
的营养物质；针状结晶束在薄壁细胞中形成后，细胞便失去活力，成为死细胞；维管束在
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根茎中的排列，纵横不一。不定根从根茎维管组织产生，由表皮层、皮层和内皮层及维管束组成；根毛的存在增大了根与土壤的接触面，从而更利于植物对水分和养分的吸收。
真菌菌丝通过破坏七叶一枝花根的部分表皮细胞、外皮层细胞向皮层细胞扩展，这是七叶一枝花内生真菌侵入其根的一种途径。在七叶一枝花皮层细胞中既有新定殖的菌丝，也有正在被消化的菌丝片段，这证实了消化进入皮层细胞中的菌丝可能是七叶一枝花从内生真菌获取营养的方式。
在本研究中我们还发现侵入七叶一枝花根皮层细胞中的真菌存在两种不同类型的菌丝，一种有隔膜；另一种菌丝分枝繁茂、没有横隔膜，而且有时会在皮层细胞内增大产生球状的泡囊。受前者侵染的皮层细胞，经番红固绿双重染色后仍然呈绿色；而受后一种菌丝侵染的皮层细胞，染色后呈现出紫红色。由此，我们推测前者可能是与七叶一枝花形成互惠互利关系的共生菌，而后者可能是危害七叶一枝花生长的致病菌，这有待进一步研究。[REFERENCES]
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[附中文参考文献]
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周立刚, 曹晓冬, 杨成宗, 吴学宏, 张力群, 2004. 滇重楼的内生真菌及真菌中甾体化合物的分析. 天然产物研究与开发,
16 (3): 198~200
侯玉平, 胡晓立, 杨斌, 马绍宾, 邓德山, 王跃华, 2004. 滇重楼切块繁殖不定芽发生的组织学研究. 云南大学学报(自然科学版) , 26 (6): 544 ~547
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2期谭小明七叶一枝花根的显微结构及其内生真菌分布研究 233 图版说明 Explanation of Plates
图版I
1. 七叶一枝花根茎横切面 (bar=500μm);
2. 根茎横切面的一部分，示薄壁细胞内的针状结晶束 (bar=100μm);
3. 根茎外部横切
面的一部分，示螺纹导管 (bar=100μm ); 4. 七叶一枝花不定根的横切面 (bar=500μm ); 5. 不定根纵切面，示根表有根毛
(bar=100μm ); 6. 不定根横切面的一部分，示表皮和皮层 (bar=100μm ); 7. 不定根横切面的一部分，示维管柱木质部三原型
(bar=100μm ); 8. 不定根横切面的一部分，示木质部与韧皮部相间排列 (bar=20μm )
Plate I
1. The transverse section of rhizome of Paris polyphylla (bar=500μm );
2. The transverse section of rhizome of P. polyphylla,
showing crystal in parenchyma cell (bar=100μm ); 3. The transverse section of rhizome of P. polyphylla showing spiral vessel
(bar=100μm ); 4. The transverse section of adventitious root (bar=500μm ); 5. The straight-cut section of adventitious root,
showing root hair on the face of root (bar=100μm ); 6. The transverse section of adventitious root, showing pellicle and
cortex (bar=100μm ); 7. The transverse section of adventitious root, showing the xylem of P. polyphylla root having 3 ridges
of protoxylem, named as pentarch root (bar=100μm ); 8. The transverse section of adventitious root, showing xylem alternated
with phloem (bar=20μm )
图版II
1. 示七叶一枝花不定根表皮层、皮层、内生真菌的侵染位点 (*)、皮层内的染菌细胞 (bar=20μm );
2. 示根茎栓皮层的横切面，
内生真菌的侵染位点 (*)及栓皮层内的染菌细胞; 3. 示不定根的纵切面，菌丝在表皮细胞间切向生长、菌丝有横隔膜
(bar=20μm ); 4. 示不定根的的纵切面及染菌细胞 (bar=20μm); 5. 示不定根的纵切面，菌丝没有横隔膜，被真菌侵染后死亡的细
胞 (bar=100μm ); 6. 示不定根的纵切面，内生真菌的侵染位点 (*) 及泡囊(▲) (bar=20μm); 7. 示不定根的横切面，箭头(↓)
示菌丝由一个细胞向另一个细胞侵染 (bar=20μm); 8. 示不定根的纵切面，箭头(↓)示膨大的细胞核 (bar=10μm)
图注： Rh.根毛；Ep.表皮层；Co.皮层或栓皮层；En.内皮层；Sv.螺纹导管；Cr.结晶体；Vb.维管束；Vc.维管柱；X.木质部；
P.韧皮部；H.真菌菌丝；N.细胞核
Plate II
1. Epidermis and cortex of adventitious root of P. polyphylla, showing the infected place and the infected cell in cortex
(bar=20μm ); 2. Rhizome of P. polyphylla, showing the infected place and the infected cell in cortex (bar=100μm ); 3.
Straight-cut section of adventitious root, the hyphae growing between the cell of epidermis and the hyphae with obvious
dissepiment (bar=100μm ); 4. Straight-cut section of adventitious root and the infected cell (bar=20μm ); 5. Straight-cut
section of adventitious root, showing the hyphae without dissepiment and the dead cells (bar=100μm ); 6. Straight-cut section
of adventitious root, showing the infected place of fungi and vesicules (bar=20μm ); 7. The transverse section of adventitious
root, showing(arrow) the hyphae infected the cortex cell from one to another (bar=20μm ); 8. The transverse section of
adventitious root, showing(arrow) the bulgy nucleolus (bar=10μm )
Annotation: Rh, Root hair; Ep, Epidermis; Co, Cortex; En, Endoderm; Sv, Spiral vesse; Cr, Crystal; Vb, V ascular bundle;
Vc,Vascular cylinder; X, Xylem; P, Phloem; H, Hyphae; N, Nucleus