植物通常被认为是通过光合作用产生营养物质，但许多植物与其他生物(微生物)联系在一起，交换营养物质以维持生存。特别是兰花，由于栖息地改变、气候变化和过度采集，许多物种面临灭绝的威胁，它们是独特的:它们高度依赖共生真菌在萌芽和生长早期提供的碳和其他营养物质。然而，在种子发芽的土壤中，不仅有共生真菌，还有各种真菌，包括病原体。因此，从它们中间招募合适的共生伙伴是启动共生种子发芽的必要条件。

图1所示。兰花种子的成分和大小。

兰花通常会产生许多小种子(尘埃状种子)，这些种子只由种体(未分化的胚胎)和相当脆的种皮组成(图1)。种皮通常是纺锤状的(半)透明的，根据属或种而具有不同的表面图案。兰花种子的各种超微结构被认为是为了适应种子的传播方式。然而，我们对这种结构变化的功能和生态后果的理解仍然有限。

为了更好地了解共生真菌在共生起始阶段的招募情况，本研究以兰花种皮为研究对象，因为种皮是真菌的第一个附着点。我们用了一个实验系统来研究陆生兰花的共生发芽，白芨striata它通常生长在阳光充足、潮湿的草原上，在日本被称为一种常见的园林植物。b . striata制备种子(约0.2 mm长)，一些去种皮，与共生真菌或病原真菌一起播种。剥种皮的方法非常简单，只需要在立体显微镜下使用一根解剖针(但你必须善于用手，还要忍受眼睛疲劳!)种皮剥离的种子接种共生真菌后的发芽率低于未接种的种子。成功发芽的完整种子在根出现的一侧(胚的悬柄一侧)建立了共生关系(图2A)。另一方面，真菌菌丝在剥去的种子内部和周围繁殖。完整种子的病原菌菌丝被抑制在根侧，而剥去种皮的种子则受到严重侵染。这些结果表明b . striata种皮具有限制真菌菌丝进入种体的作用，为不受控制的植物组织定植提供了屏障。

图2所示。用共生或致病真菌接种的兰花种子。一个。白芨striata种子分别接种共生真菌(左)和致病真菌(右)。用绿色荧光染料对真菌菌丝进行染色。有种皮的种子接种了共生真菌后，出现绿点，表明共生关系成功建立，而其他处理则没有。箭头表示出根的那一边。B.有插图的摘要。右侧的城堡、城墙和战士分别展示了种子体、种皮和真菌。

先前的形态学研究表明，兰花种皮形成一个囊状结构，一侧有一个孔，并且表明种皮的开口足够宽，可以让水和菌丝进入。扫描电子显微镜显示，在种皮一端有一个孔洞b . striata种子和缝隙存在于根侧。此外，我们在孔入口处观察到真菌菌丝b . striata种子是用共生真菌种植的。这些结果表明，种皮通过将真菌菌丝的入口限制在根侧，在有效地与“尘埃”等少量种子资源建立共生关系方面起着重要作用。换句话说，种皮就像一堵保护城堡的墙(图2B)。这将有助于理解土壤微生物群中合适伴侣的选择机制。

三浦千寻，神中广典
日本鸟取大学农学院

出版

白芨种皮在真菌定殖初期限制真菌菌丝的入侵
三浦千寻，斋正三春，八美隆弘，大和雅仁，神中广典
植物(巴塞尔)。2019年8月11日

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