廣寄生侵染廣寧紅花油茶過程的組織解剖學觀察

摘要

本研究通過石蠟切片和顯微觀察，從組織解剖學水平觀察了廣寄生Taxillus"chinensis侵入廣寧紅花油茶Camellia"semiserrata的過程。結果表明：廣寄生侵入寄主有2種形式，一種是種子侵入，另一種是纏繞根侵入。種子侵入主要是通過自身分泌的膠狀物質在寄主細胞間流動并包裹寄主細胞，隨后降解寄主細胞形成多個微小的囊狀結構，同時寄主形成愈傷組織，逐漸將廣寄生種子包裹到體內。纏繞根侵入則是通過“膨脹螺絲結構”將寄主皮層撐開，同時吸根組織不斷分泌膠狀物質進入寄主組織降解寄主細胞，并逐漸生長進入寄主體內。本研究為進一步揭示廣寄生的致病機制具有一定的參考意義。

關鍵詞

廣寄生;"廣寧紅花油茶;"侵染;"吸根;"組織解剖

中圖分類號：

S"794.4;"S"765.5

文獻標識碼："A

DOI："10.16688/j.zwbh.2023032

Histoanatomical"observation"on"the"process"of"Taxillus"chinensis"infecting"Camellia"semiserrata

LIAN"Tao1，"GUO"Yexian2，"TIAN"Longyan1，"LIU"Jun2，"XU"Jinzhu1*，YANG"Hua1，"QIU"Hualong1，"QIN"Changsheng1

（1."Guangdong"Provincial"Key"Laboratory"of"Silviculture，"Protection"and"Utilization，Guangdong"Academy"of"Forestry，"

Guangzhou"510520，"China;"2."Zhangmutou"Forest"Farm，"Guangdong"Province，"Dongguan"523003，"China）

Abstract

Process"of"Taxillus"chinensis"invading"into"Camellia"semiserrata"was"observed"at"the"level"of"histological"anatomy"by"paraffin"section"and"microscopic"observation."The"results"showed"that"there"were"two"invasion"forms"of"T.chinensis，"onenbsp;way"to"invade"is"through"seeds，"and"the"other"way"is"through"twining"root."T.chinensis"seeds"invade"into"the"host"mainly"by"selfsecreted"colloidal"substances"flowing"between"host"cells"and"wrapping"them，"and"then"degrading"the"host"cells"to"form"a"number"of"tiny"sacs，"at"the"same"time，"the"host"will"form"callus"to"gradually"wrap"the"parasitical"seeds"into"the"body."Twining"roots"invaded"into"the"host"by"spreading"the"host"cortex"through"the"“expansion"screw"structure”，"the"sucker"tissue"continuously"secretes"colloidal"substances"into"the"host"tissue"and"degrades"the"host"cells，"and"the"sucker"gradually"grows"into"the"host"body."This"study"has"certain"reference"significance"for"further"revealing"the"pathogenic"mechanism"of"T.chinensis.

Key"words

Taxillus"chinensis;"Camellia"semiserrata;"infection;"sucker;"tissue"anatomy

廣寄生Taxillus"chinensis為桑寄生科Loranthaceae鈍果寄生屬Taxillus的小灌木，又稱桑寄生、梧州寄生茶［1］。主要分布于熱帶和亞熱帶地區，溫帶地區分布較少，在我國主要分布于廣西、廣東、海南及福建南部等地［23］。廣寄生是一種泛性半寄生植物，目前已報道的寄主植物有36科150多種［45］。廣寄生能進行光合作用，合成的營養物質僅用于自身生長，生長所需的水分和無機鹽等營養物質則是通過吸根從寄主獲取［67］。有研究表明寄主被廣寄生侵害后，葉片中的葉綠素及可溶性糖含量下降，光合作用受阻，寄主的正常生長受到抑制，導致生長緩慢甚至死亡［2］。

目前，國內對廣寄生的研究包括分類［8］、多樣性、分布及對寄主和群落的影響［9］、種子萌發［5］、藥用價值［10］、危害與防治［11］等方面，但從組織解剖學水平探究廣寄生對寄主的侵入過程的研究還未見報道。本研究通過石蠟切片研究廣寄生侵入廣寧紅花油茶Camellia"semiserrata的過程及其內寄生系統的建立和發展的特點，并從組織解剖學水平上研究其與寄主互作的特點，有利于揭示廣寄生的致病機理，為建立科學有效的防治方法提供參考。

1"材料與方法

1.1"材料采集

研究材料均采集于廣東省樟木頭林場青山工區，包括1）廣寄生成熟果實;2）廣寄生種子附著、萌發、侵入廣寧紅花油茶不同侵染階段的枝條;3）被廣寄生侵染的廣寧紅花油茶一年生和多年生枝條;4）健康的廣寧紅花油茶枝條。4℃保存備用。

1.2"種子萌發觀察

將采集的廣寄生成熟漿果去果皮果肉，保留種子，并將其整齊排列在墊有保濕紗布的培養皿（直徑150"mm）內，置于人工氣候箱（PGX330B22H，寧波萊福科技有限公司）進行培養，培養溫度為26℃，相對濕度為80%，光照周期L∥D=12"h∥12"h，每天拍照記錄1次。

1.3"切片與顯微觀察

樣本固定：將廣寄生種子和切成適宜大小的新鮮枝條分別置于1"000"mL玻璃罐，用FAA固定液（每100nbsp;mL固定液中含70%乙醇90"mL，38%冰乙酸5"mL，38%甲酸5"mL，另加入10"mL丙三醇）固定，抽真空后1個月，保存備用。將固定好的樣品使用70%、85%、95%和100%的乙醇進行梯度脫水。

透明：將脫水樣品依次放入二甲苯與乙醇等體積混合液中4"h，純二甲苯中4"h（2次），進行透明。

浸蠟與包埋：將透明好的樣品放入裝有二甲苯與石蠟混合溶液的燒杯中，逐步加入石蠟粉末至過飽和，再放入真空干燥箱中進行低溫（36℃）浸蠟48"h。然后取出樣品，放入燒杯中加入適量純石蠟，再放入真空干燥箱中進行高溫（60℃）浸蠟48"h，中途可更換2～3次蠟。浸蠟完成后，石蠟包埋并修整蠟塊備用。

切片的制備：采用石蠟切片機［萊卡RM2235，徠卡顯微系統（上海）有限公司］切片，切片厚度為8～15"nm，用郝普特氏粘片劑粘片，將粘貼有植物切片的載玻片放入烘箱40℃烘干。

染色和顯微觀察：用二甲苯、二甲苯與無水乙醇等體積混合液依次脫蠟（各5"min）;100%、95%、85%的乙醇對切片進行依次復水（各5"min）。1%的番紅溶液（將1"g番紅先溶于少量蒸餾水中，然后加蒸餾水定容至100"mL）染色4"h后，95%乙醇脫色（5"min），0.5%固綠溶液（將0.5"g固綠先溶于少量95%乙醇中，然后加95%乙醇定容至100"mL）復染10"s后，100%乙醇脫色，二甲苯與無水乙醇等體積混合液、二甲苯透明（各5"min），中性樹膠封片保存。使用蔡司體視顯微鏡（SteREO"Discovery.V20，德國卡爾蔡司公司）和萊卡顯微鏡［DM2500"LED，萊卡顯微系統（上海）貿易有限公司］觀察，佳能相機（EOS"90D，佳能中國有限公司）拍照記錄。

2"結果與分析

2.1"廣寄生種子野外觀察

未成熟的廣寄生果實綠色，成熟前先變紅，成熟后為黃色（圖1A），經鳥類取食后，果皮被鳥類消化，種子外有一層無色透明膠狀外衣（以下簡稱“外衣”）（圖1B，"C）可保護種子不被消化破壞。種子隨鳥類糞便一同排出，種子外衣具有黏性，可保證種子有效粘連在寄主枝條上（圖1C）。種子在適宜的條件下萌發，產生吸根朝著寄主方向生長（圖1B），隨后侵入寄主，形成新的寄生個體（圖1C）。

2.2"廣寄生種子室內萌發觀察

在室內，未除去果皮的種子不萌發，會慢慢腐爛。將除去果皮的種子在解剖鏡下觀察其萌發過程，種子橢球形，一端為種孔（圖2a），另一端是外種皮（占整個種子表面積1/3左右）（圖2a），種子萌發時會不斷分泌具有流動性的膠狀分泌物（圖2b），慢慢包裹整個種子，一段時間后膠狀分泌物會逐漸膨脹硬化成為內部有大小不同孔道的白色物質（圖2e），也會將廣寄生整個種子慢慢包住。同時逐漸生長出胚根（圖2b），胚根長到一定程度頂端裂開一條縫隙（圖2c，"d），從中長出“斧”形侵染釘（圖2e），裂

縫兩側發育成固著器（圖2d，"f），“斧”形侵染釘靠近種子端先生長，且兩側生長出絨毛狀結構（圖2e），

頂端逐漸膨大成球形初生吸根，球形初生吸根表面也長有絨毛狀結構（圖2e），然后球形初生吸根頂端又裂開一條縫，長出新的吸根（圖2f），裂縫兩側發育成固著器（圖2d，"f），這樣固著器和吸根就形成了類似“膨脹螺絲結構”（圖2f）。“斧”形初生吸根遠離種子端也會生長出1～2個吸根（圖2f）。在整個萌發過程中，種子表面均有膠狀分泌物覆蓋。

2.3"廣寄生內寄生系統

廣寄生種子的分泌物會降解寄主組織，同時寄主會形成愈傷組織，將廣寄生種子萌發長出的吸根包裹進寄主體內（圖3A，"B），廣寄生在寄主體內的吸根被硬化的白色分泌物包裹（圖3C），白色分泌物內部有許多大小不同的孔道（圖3C，"D），白色分泌物與寄主之間還有一層膠狀分泌物（圖4B），膠狀分泌物能在寄主細胞間流動使寄主細胞變得松弛（圖4B），最終包裹整個寄主細胞（圖4B），并降解寄主細胞形成多個微囊腔結構（圖4C），腔內隨著膠狀分泌物的增加其會膨脹硬化成為白色分泌物（圖4D～F），并擠壓寄主細胞使其變形（圖4D～F），多個微囊腔結構會向各個方向降解寄主細胞，最終匯聚形成一個大的囊腔（圖4F），吸根逐漸長大，填滿整個囊腔，部分地方與寄主木質部直接接觸（圖5F，"5G）。吸根會沿著寄主年輪的切線方向生長（圖5A），最終抱握住寄主的木質部（圖5B），在此過程中廣寄生的分泌物也會不斷降解寄主組織（圖5C～E）。吸根長到一定程度，分化形成纏繞根，從寄主體內鉆出（圖5F，"5G）。

2.4"廣寄生纏繞根的侵入

廣寄生幼苗在寄主體內定殖后，就會從寄主體內長出纏繞根（圖6A），纏繞根沿著寄主表面生長到一定長度，尋找新的侵入點，進行新一輪的侵入。首先，纏繞根與寄主接觸面形成一個“八”字形的固著器（圖6C），吸根從固著器中間生長出來（圖7B），形成一個“膨脹螺絲結構”，隨著吸根的生長，“膨脹螺絲結構”會慢慢將寄主皮層撐開一條裂縫（圖6E，F）即侵入孔;同時幼嫩的吸根組織生長出兩個乳狀凸起（圖6D），并不斷分泌膠狀物質進入寄主組織，并降解寄主組織，膠狀分泌物在寄主樹皮和木質部之間堆積（圖6E～G），隨后逐漸硬化膨脹擠壓寄主組織，硬化的分泌物內部會有兩個孔道（圖6E～H），兩個乳狀凸起剛好可以插入其中。吸根生長到一定程度，也會沿著寄主枝干年輪的切線方向生長（圖7C）。

3"結論與討論

寄生植物侵染寄主后，與寄主建立寄生關系，并從寄主體內獲取所需的水和營養物質，從而影響寄主的生理和形態，最終造成寄主生長衰弱甚至死亡［12］。本研究結果表明，廣寄生侵入寄主有2種形式，一種是種子侵入，另一種是纏繞根侵入。種子侵入寄主主要是通過自身分泌的膠狀物在寄主細胞間流動并包裹寄主細胞，隨后降解寄主細胞形成多個微小的囊腔結構，多個微囊腔結構會向各個方向降解寄主細胞，最終匯聚形成一個大的囊腔，為吸根生長提供空間，同時也會刺激寄主產生愈傷組織逐漸將廣寄生吸根包裹進體內，這樣使廣寄生更快地與寄主建立聯系。有研究表明，寄生植物的種子較小，儲存的營養物質有限，所以種子萌發后，必須盡快與寄主建立聯系，以便獲得寄主的營養和水分來維持其生長發育［1314］。纏繞根侵入則是由固著器和吸根共同構成“膨脹螺絲結構”，將寄主皮層撐開，同時吸根組織不斷分泌膠狀物質進入寄主組織，膠狀物質在寄主皮層與木質部之間堆積、硬化、膨脹、擠壓、降解寄主組織，然后吸根逐漸生長進入到寄主木質部。近年來，研究發現寄生植物的侵入過程是在酶促活動和機械壓力的共同參與下完成的［15］。本研究發現，廣寄生侵入寄主的酶促活動可能是通過自身分泌的膠狀物質完成，其膠狀分泌物中可能含有降解寄主組織的多種酶，有研究表明，寄生植物侵入寄主時，吸根中膨脹素基因［1617］、細胞松弛素基因［1819］、降解細胞壁的酶的基因［20］會高水平表達，同時吸根還能分泌果膠分解酶、多聚半乳糖、鼠李糖、過氧化氫酶等，對寄主細胞壁進行降解［21］;廣寄生侵入寄主的機械壓力則是通過“膨脹螺絲結構”以及膠狀分泌物硬化膨脹施加壓力完成。

筆者認為白色分泌物在廣寄生侵入寄主的整個過程中起著至關重要的作用，推測其有以下幾個作用：1）填充膠狀分泌物降解寄主細胞形成的空間，保護吸根組織，防止寄主愈傷組織細胞回填;2）白色分泌物內部具有大小不一的孔道結構，為其吸根在寄主體內生長提供了空間，也為吸根分泌的膠狀分泌物接觸到寄主提供了通道;3）白色分泌物內部的孔道結構與外界相通，為吸根生長所需的氧氣提供了通道。

本研究對廣寄生侵染廣寧紅花油茶過程進行了初步的研究，揭示了廣寄生內寄生系統在寄主內的擴展特點，對進一步研究廣寄生的致病機制具有一定的參考意義。參考文獻

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（責任編輯：楊明麗）