真菌促进濒危药用植物青天葵种子萌发作用的研究

Nervilia fordii （Hance）Schhr. (Orchidaceae) is a special herbal medicine in the provinces of Guangxi and Guangdong, with significant effects on the treatment of acute bronchitis, asthma and other pulmonary diseases. It is an important medicine for foreign exchange in China. N. fordii is endangered because of its rare wild resources and cultivated difficult to scale for the seedlings shortage, and other bottleneck problems. According to the physiological characteristic, that is, the orchid has a large number of seeds, but must depend on suitable fungi to germinate in natural condition, fungi will be isolated from the roots of the wild N.fordii, and used to establish the symbiotic germination system with Nervilia seeds to screen effective fungus which can promote seed gemination. Moreover, the light and electron microscopy, cytochemical localization, enzyme cytochemistry electron microscope and environmental scanning electron microscopy (ESEM) will be applied to study the morphologic mechanism of the symbiotic seeds germination. The results above will be great practical value for the application of direct inoculation N. fordii seed sowing cultivation in future, and will have important scientific value in solving the shortage of N. fordii resources and understanding the interaction mechanism between fungi and N. fordii.

兰科植物青天葵是我国广西、广东的特产药材，具有治疗急性支气管炎、哮喘等肺部疾病的显著疗效，是我国出口创汇的主要药材，但其野生资源稀少，而人工栽培因种苗稀缺等瓶颈问题而难以形成规模，目前已濒临枯竭。根据自然条件下兰科植物种子需要与适宜的真菌共生才能够萌发的生理特点，本项目拟利用青天葵具有大量种子的优势，通过分离培养野生青天葵根中的菌根真菌，建立真菌与种子的双重培养体系，筛选能够促进种子萌发的有效真菌。在此基础上，应用光学显微镜、透射电镜和环境扫描电镜的技术，结合细胞化学定位法和细胞酶定位法，系统研究青天葵种子接菌萌发的形态学变化规律，进而阐明种子接菌萌发的作用机制。本项目的研究结果将对于青天葵种子直接拌菌播种具有较大的应用价值，对于解决青天葵种苗短缺、认识真菌与青天葵互作关系的作用机制具有重要科学意义。

青天葵（Nervilia fordii）是我国喀斯特石灰岩地区特有、名贵的兰科药用植物，其对急性支气管炎、哮喘等肺部疾病具有显著疗效，但其野生资源濒临枯竭，而人工规模化栽培又面临组培苗生产成本高、移栽成活率低等瓶颈问题。青天葵的种子细如灰尘、数量众多、无胚乳，在自然条件下需要适当的真菌侵染才能完成萌发过程。但是，目前国内外尚无有关于青天葵种子接菌共生萌发的报道。.本项目根据自然条件下兰科植物种子需要与适宜的真菌共生才能够萌发的生理特点，从青天葵植物的根茎叶中分离培养了184株可培养的内生真菌，经真菌形态学和分子生物学方法鉴定，这些真菌至少隶属于2门4纲15目45属45种。其中，Apiospora属、Colletotrichum属、Aspergillus属和Fusarium属是青天葵内生真菌的优势菌群，Epulorhiza属则是青天葵根中的优势真菌类群；另外，至少10株真菌具有不同程度的抗菌活性，这些结果表明青天葵内生真菌具有丰富的种类和功能多样性。.通过青天葵种子与真菌的双重培养和筛选，从中筛选发现了3株促进青天葵种子萌发的担子类活性菌株，其中的优良菌株可使青天葵种子在共生培养51天时萌发率达到64.14%，在105天时形成小球茎。研究揭示了青天葵种子接菌共生萌发形成原球茎和小球茎的发育过程，并总结出了种子接菌共生萌发的原球茎从stage 0级至stage 6的发育级别；通过细胞显微和超微结构的系统研究，阐明了青天葵种子与活性菌株共生萌发过程中的形态学变化特征及原球茎中多糖、脂肪和蛋白的变化规律；并利用电镜酶化学定位，阐明了共生原球茎细胞中酸性磷酸酶和三磷酸腺苷酶的定位变化规律及其与真菌侵染之间的关联性。.上述结果为今后利用种子接菌共生萌发技术进行青天葵种苗的繁育和人工栽培提供了宝贵的菌株资源。截止目前，受本项目资助，培养硕士研究生1名，本科毕业生3名，部分研究成果发表论文4篇，授权的国家发明专利2件。