蝴蝶蘭栽培技術之改良及菌根之應用

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國立臺灣大學園藝暨景觀學研究所博士論文

Department of Horticulture and Landscape Architecture College of Bioresources and Agriculture

National Taiwan University Doctoral Dissertation

蝴蝶蘭栽培技術之改良及菌根之應用 Improvement of cultivation and the use of orchid

mycorrhiza for phalaenopsis orchids

吳柏宏 Po-Hung Wu 學號:D93628002 指導教授：張喜寧教授

Advisor: Doris C. N., Chang, Ph. D.

中華民國一百年十二月

December, 2011

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誌謝

本論文承蒙指導教授張喜寧教授在學術研究領域上的悉心指導，始能順利完成。感謝張喜寧老師七年多來如嚴師亦如慈母般的教誨，除了學術研究外，亦教導了我許多待人處世的道理，並給予我充分的自主性，讓我有機會除了學術研究外，在事業上亦能稍有成就。感謝黃定鼎老師在蘭花菌根機制研究中，提供研究經費、儀器設備及在研究上的諸多指導。感謝黃浩仁老師提供儀器設備，及軟腐病抗病能力測試技術。感謝陳虹嬅老師及其研究室阿杰、小芸、昭君、家齊、士毓、雅萍等學長姐、學弟妹，提供我儀器設備的使用、技術上的指導及生活上的協助，使我在成大做實驗的期間不致徬徨無助。

感謝陳文輝老師、方煒老師、詹明才老師、葉信宏老師、詹富智老師、廖麗貞老師在我博士班求學期間，蘭花研究上，給予我相當多的指導與建議，更要感謝王寅東老師，在我實驗設計上及國際科學期刊寫作上的指導，使我真正學習到如何才能在國際科學期刊上發表。

七年多的日子裡，感謝實驗室諸多的研究夥伴，淑芬學姐、亦青學姐、明治、

秀霏、康康、俊成、孟妘、婉瑜、志平、君豪、小陸、瓊瑩、映齡、文南在實驗上的幫助及生活上的陪伴，尤其是明治及淑芬學姐，如沒有妳們的互相勉勵，或許論文需更多的時間才能完成。感謝系上鄭正勇老師、林宗賢老師、陳右人老師、

李金龍老師、葉德銘老師、張育森老師、張耀乾老師在課業上的教導，讓我開始慢慢了解什麼是農業、什麼是園藝、什麼是花卉。

最後要感謝我的家人、許許多多的長輩及好朋友，在我求學期間的支持、鼓勵及體諒，沒有你們的加油、打氣，論文或許不知何時才能順利完成。謝謝大家!!

謝謝!!

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中文摘要

蘭花產業是我國農業發展的旗艦作物，在所有種類的蘭花中，蝴蝶蘭是世界上最重要的盆花作物之一。台灣是世界上最主要的蝴蝶蘭生產國家，2011 年台灣的蝴蝶蘭外銷總值已經達到27 億台幣。本論文針對蘭菌對於蝴蝶蘭的生長促進、

誘導抗病、以及外加植物生長調節物質對於開花品質的增進以及開花時間的調節作了一系列詳細的研究，以期在學術上或實際的產業利用上，有所貢獻。利用蘭菌之接種(Rhizoctonia spp. (R02 及 R04))可有效促進蘭苗的生長，並且可增強對軟腐病菌(Erwinia chrysanthemi) 的抗性。經由抑制性扣減雜合技術 (Suppression subtractive hybridization，SSH)的方式，已找到數個可能與抗軟腐病相關的基因。

在蝴蝶蘭開花控制時，施用三種不同濃度的三種cytokinins (N-6-benzyladenine(50、

100、150 mg·L^-1)、kinetin(100、200、300 mg·L^-1)及 2-isopentenyladenine(50、100、

150 mg·L^-1))。結果顯示施用 N-6-benzyladenine 100 及 150 mg·L^-1對開花的促進效果最佳，可顯著增加花梗數及花朵數。

關鍵詞：蝴蝶蘭、蘭菌、抑制性扣減雜合技術、抗軟腐病、甲殼素、涼溫處理

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Abstract

Orchid industry is the flagship of agricultural crop development in Taiwan.

Phalaenopsis, in all type of orchids, is the most important potted flower in the world.

Taiwan is the main orchid producer countries in the world. In 2011 the export value of Taiwan's Phalaenopsis orchid has reached NT $ 2.7 billion. This thesis focus on the utility of rhizoctonia to phalanopsis including growth promoting, induce disease resistance, improve the quality of flowering and flowering time regulation. I expect these results can be contributed to the orchid industry and basic research in orchid.

Inoculation of Rhizoctonia spp. (R02 and R04) can enhances Phalaenopsis orchid’s growth and resistance to Erwinia chrysanthemi. By suppression subtractive hybridization (SSH) assay, we found several candidate genes which play a role at against Erwinia chrysanthemi. In the other hand, application of three different concentrations of the three cytokinins (N-6-benzyladenine (50、100、150 mg·L^-1)、

kinetin (100、200、300 mg·L^-1) and 2-isopentenyladenine (50、100、150 mg·L^-1)) at flowering control. The results showed that application of 100 or 150 mg·L^-1 N-6-benzyladenine on flowering for best results, can significantly increase the number and flower stalk number.

Key Words: Phalaenopsis, orchid micorrhizal fungi, suppression subtractive hybridization, anti soft rot disease, chitosan, cool temperature treatment

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目錄

中文摘要………..……….… III 英文摘要………..…...……IV 圖目錄………...……….…VII 表目錄……… .……IX

前言………...……..10

前人研究……….…12

第一章、蝴蝶蘭菌根之效益………..………...39

摘要………..……….39

第一節、蘭菌接種可促進蝴蝶蘭生長………..……….40

前言………..………….40

材料與方法……….………..42

結果與討論……….………..44

結論……….………..…44

第一節圖表………..……….……45

第二節、蘭菌接種可增加抗軟腐病能力……….………..48

前言……….………..48

材料與方法……….………..49

結果與討論……….……….….51

結論……….………..52

第二節圖表……….………..53

第三節、接種蘭菌之蝴蝶蘭其生長抗病之機制探討……….………..59

前言……….……..………59

材料與方法……….…………..…61

結果與討論……….………..66

結論……….………..69

(6)

第三節圖表……….…...…….………..70

參考文獻………...………73

第二章、植物生長物質在蝴蝶蘭的生長與開花上之應用...89

摘要………..…89

第一節、出瓶前涼溫處理及出瓶後施用甲殼素可促進蝴蝶蘭小苗生長………90

前言………...…90

材料與方法………..…...91

結果與討論………..….…93

結論………...……94

第一節圖表………..….…95

第二節、使用N-6-benzyladenine 及 Gibberelic acid 3 調控蝴蝶蘭開花. ...101

前言…………...101

材料與方法…………...103

結果與討論…………...105

結論…………...107

第二節圖表…...108

第三節、使用N-6-benzyladenine、kinetin 及 2-isopentenyladenine 調控蝴蝶蘭開花...113

前言………...…….…...……..113

材料與方法………...……...……114

結果與討論……….…...….115

結論………..…...……116

參考文獻…………...117

第三節圖表………...119

附錄(已發表之國際科學期刊三篇)……….….…...………....…121

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圖目錄

圖1-1、以蝴蝶蘭菌根植株螢光顯微鏡快速檢測法觀察蝴蝶蘭菌根及非菌根植株……….………..…...45 圖1-2、接種蘭菌之蝴蝶蘭大白花栽培種 Doritaenopsis Taisuco Wonder

‘King Car Butterfly’ (KC1111)、大紅花栽培種 P h a l a e n o p s i s Tai

Lin Redangel 'V31' 植株生長情況………..………..………46 圖1-3、蝴蝶蘭大白花栽培種 Doritaenopsis Taisuco Wonder ‘King Car

Butterfly’ (KC1111)及大紅花栽培種 Phalaenopsis Tai Lin Redangel 'V31' 接種蘭菌 R02 或 R04 4 個月後植株之總鮮重………..…….47 圖1-4、蝴蝶蘭大紅花栽培種 Phalaenopsis Tai Lin Redangel 'V31'接種軟

腐病菌(Erwinia chrysanthemi) 24 小時候病徵的發展情況(1 x 10^-2~1 x 10^-7)..53 圖1-5、Doritaenopsis Taisuco Wonder ‘King Car Butterfly’ (KC1111) 接種軟

腐病菌(Erwinia chrysanthemi) 24 小時候病徵的發展情況(1 x 10^-2~1 x 10^-7)..54 圖1-6、Phalaenopsis Tai Lin Redangel 'V31'接種軟腐病菌(Erwinia

chrysanthemi) 24 小時候病徵的發展情況(1 x 10^-1及1 x 10^-3)………..55 圖1-7、Doritaenopsis Taisuco Wonder ‘King Car Butterfly’ (KC1111) 接種軟

腐病菌(Erwinia chrysanthemi) 24 小時候，病徵的發展情況

(1 x 10^-1及1 x 10^-3)………...56 圖1-8、蝴蝶蘭大白花栽培種 KC1111 及大紅花栽培種 V31 接種 R02 菌種

之菌根以 Suppression Subtractive Hybridization (SSH )實驗後，經電泳

分析的結果...70 圖1-9、以 RT-PCR 分析蝴蝶蘭大紅花栽培種 Phalaenopsis Tai Lin Redangel 'V31'、Doritaenopsis Taisuco Wonder ‘King Car Butterfly’ (KC1111)根部 cytochrome P450 monooxygenase、GDA2 protein(G2 pea dark accumulated

gene)、pectinesterase、PVPR3(Phaseolus vulgaris pathogenesis-related protein)、GRX(glutaredoxin)、LEA5 (Late embryogenesis abundant protein 5) 等 6 個基因之基因表現量...71 圖2-1、不同處理後之蝴蝶蘭植株葉片數……...95 圖2-1、不同處理後之蝴蝶蘭植株葉幅……...96

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圖2-3、不同處理後之蝴蝶蘭植株葉片鮮重…...97 圖2-4、不同處理後之蝴蝶蘭植株葉片乾重...98 圖2-5、不同處理後之蝴蝶蘭植株根莖比...99 圖2-6、於涼溫處理(26/18℃)後第 1 天及第 14 天各噴灑一次 70 mg·L^-1

N-6-benzyladenine 所造成 Phaalenopsis Luchia Pink ‘244’之花梗畸形…...108 圖2-7、涼溫處理第 1 天噴灑不同濃度之 GA3 後蝴蝶蘭之花型...109

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表目錄

表1-1、蝴蝶蘭栽培種 Phalaenopsis Tai Lin Redangel 'V31'、Doritaenopsis

Taisuco Wonder ‘King Car Butterfly’ (KC1111)軟腐病徵的發展………...57 表1-2、蝴蝶蘭栽培種 Phalaenopsis Tai Lin Redangel 'V31'、Doritaenopsis

Taisuco Wonder ‘King Car Butterfly’ (KC1111)軟腐病徵的發展……...58 表1-3、蝴蝶蘭接種蘭菌後誘導根部差異性表現基因經 Suppression

subtractive hybridization 篩選後，所獲得基因片段經 BLASTx 比對之

結果………...72 表2-1、蝴蝶蘭商業品種(Phalaenopsis Sogo Yukidian ‘V3’、Phalaenopsis Tai Lin Redangel ‘V31’及 Phalaenopsis Mount Lip)出瓶前以 18℃低溫處理 一個晚上、出瓶後接種 Rhizoctonia spp. (R01、R02、R04 或

R01+R02+R04、及每二週葉面噴灑 0.02%之甲殼素等六種處理之出瓶

存活率...100 表2-2、於涼溫處理(26 /18 ^oC)第一天及第十四天各施用 70 mg·L^-1 N-6-benzyladenine

(BA)一次對 Phalaenopsis Luchia Pink

‘244’及 Doritaenopsis Taisico Firebird ‘OX’ 生殖生長的響...110 表2-3、於涼溫處理(26 /18 ^oC)第 1 天噴灑不同濃度之 N-6-benzyladenine

(BA)對 Phalaenopsis Tai Lin Redangel ‘Queen’及 Phalaenopsis Sogo

Yukidian ‘V3’抽梗率及開花品質之影響...111 表2-4、於涼溫處理(26 /18 ^oC)第 1 天噴灑不同濃度之 GA3對 Phalaenopsis

Tai Lin Redangel ‘Queen’及 Phalaenopsis Sogo Yukidian ‘V3’之花梗數

及開花品質之影響...112 表2-5、蝴蝶蘭 Sogo Yukidian 'V3’ 在不同時間點(涼溫處理後一日及第一花苞達到 0.2cm 時) 施用不同濃的 N-6-benzyladenin (BA)、kinetin (kin)及 2- isopentenyladenine (2-iP)之花梗數及花朵品質...119 表2-6、蝴蝶蘭 Tai Lin Redangel ‘V31’在不同時間點(涼溫處理後一日及第一花苞達到 0.2cm 時) 施用不同濃的 N-6-benzyladenin (BA)、kinetin (kin)及 2- isopentenyladenine (2-iP)之花梗數及花朵品質...120

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前言

蘭花是世界上重要的盆花作物，2004 年全世界使用數量約 1.3 億株，並以每年30%之速度快速成長，預計於 2014 年，使用數量將突破 3 億株(Wang，2004)。

其中蝴蝶蘭為其最受歡迎之種類，佔銷售總量約 60%。蝴蝶蘭在歐洲市場排名第

一(Vereniging van Bloemenveilingen in Nederland，2010)，美國市場排名第二，僅次於聖誕紅(United States Department of Agriculture，2010)，有非常大的產值。

台灣為蝴蝶蘭主要生產國家，素有蝴蝶蘭王國之美譽，2011 年外銷產值超過二十七億台幣(海關進出口資料，2012)，內銷產量約六百萬株，產值約八億，近年來仍繼續穩定成長。而台灣蘭花產業的崛起，可由組培作物的改變看出端倪。根據2004 及 2008 年省種苗場公佈之組培業者資料，1998 年蘭花類別之種苗生產，

已佔國內種苗生產總量之51％，2004 年更提高至 85％，而蝴蝶蘭所佔比例，亦由 1998 年之 35％，提高至 2004 年的 42％，其中大紅花佔總花色 47.6％，外銷主力產品大白花佔總花色23.2％，分生苗與實生苗比例則分別為 52.6％及 47.4％(植物組織培養種苗業者名錄，2004、2008)。

在研究室先期的研究中，發現接種蘭菌的蝴蝶蘭菌根植株，除生長勢較佳外，

亦較不易得到軟腐病等蘭花常見病害(王，1999；藍，2001；王，2004；楊，2008)。

本論文第一章節中，選取2 個目前業界蝴蝶蘭外銷主力品種，大白花蝴蝶蘭 KC1111 (Doritaenopsis Taisuco Wonder ‘King Car Butterfly’)及大紅花蝴蝶蘭 V31

(P h a l a e n o p s i s Tai Lin Redangel 'V31')，探討蘭菌接種對其生長是否有促進效果，

並以動接種軟腐病病原菌 Erwinia chrysanthemi 的方法，來確認接種蘭菌的蝴蝶蘭 菌根植株，其抗軟腐病能力是否確有增加，並探討其可能機制，以評估其直接應用在商業栽培生產上的可能性。

此外，蝴蝶蘭栽培品種雖然具有種類繁多、開花期長之特色，然最後仍須使其開花方能銷售，而開花的時間、花梗數及開花品質對其銷售價格的影響甚鉅。

影響蝴蝶蘭開花的因素主要有幼年性、溫度、光線、養份、植物生長物質及蘭菌

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等，如何使得不同栽培種的蝴蝶蘭能夠在需求量最大的時候，如歐美二月的情人節、五月的母親節、十二月的耶誕節及中國的春節、中秋節等節日開花及提高開花品質，亦是一個重要的研究題目。

在第二章節的試驗中，選取了多個不同的蝴蝶蘭商業栽培品種，以瓶苗出瓶後接種蘭菌、噴灑0.02%甲殼素及栽種前 18℃涼溫處理等方式，探討其對蝴蝶蘭小苗出瓶存活率提高及生長促進是否有所幫助。並以於涼溫處理第1 天及第 14 天各全株葉面噴灑70 mg·L^-1 N-6-benzyladenine(BA)一次；涼溫處理後第 1 天，全株葉面噴灑Gibberelic acid 3 (GA3) 或 BA 一次(各 50、100、150 mg·L^-1 )；涼溫處理後第1 天及第一朵花苞達到 0.2 cm 時，葉面噴灑 N-6-benzyladenin (BA)、2- isopentenyladenine (2-ip)(各 50、100、150 mg·L^-1 )及 kinetin (100、200、300 mg·L^-1) 等不同的植物生長物質，探討其對蝴蝶蘭開花時間、花梗數、花朵數及開花品質之影響，以期能準確控制開花時間，得到蝴蝶蘭花梗數、花朵數增加及開花品質提高的商業使用方法。

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前人研究 一、蘭科植物簡介

蘭科植物種類繁多且多樣性高，有多達 30,000 種以上之龐大族群，為被子植物中最大的一科。蘭科植物的分佈極廣，最北達瑞典北部以及美國阿拉斯加北部，

最南至南美火地島與麥夸里島，幾乎涵蓋地球上植物所能及的範圍。台灣的蘭科植物的物種數目約有360 種，佔台灣所有原生種子植物的十分之ㄧ（林，1976）。

蘭科植物的分類

蘭科植物依生長特性可區分為兩大類，一是單莖類蘭花（ monopodial orchids），單莖類的莖不會分枝，可以持續生長多年，不斷增長，也沒有假球莖。

單莖類蘭花大多屬於附生蘭，其具革質或多肉的厚葉及粗大的氣生根。如蝴蝶蘭、

萬代蘭等都屬單莖類蘭花。另一類為複莖類蘭花（symodial orchids），此類蘭花每年會有新的側枝長出新莖並延著水平面匍匐生長取代舊的主莖形成多莖成叢，這一類蘭花通常擁有假球莖，如文心蘭、嘉德麗亞蘭、石斛蘭、東亞蘭等（李，1995）。

蘭科植物依其生長環境及生存方式可分類為腐生蘭、地生蘭、半地生蘭及附生地蘭四類。腐生蘭不具有葉綠素，無法行光合作用，是靠根系與周圍微生物形成共生關係，利用土壤中腐爛植體來獲取養分，如無葉蘭、山珊瑚及赤劍等蘭科植物皆屬於腐生蘭。地生蘭生長在森林或灌木叢下，葉片較薄，根較細小，無儲水構造，較不耐旱，靠吸收土壤的養分維生，主要分佈在溫帶地，如台灣金線連、

蕙蘭、根節蘭、一葉蘭、拖鞋蘭等蘭科植物。半地生蘭會附生於枯倒木上，吸取枯木的養分，像滿綠隱柱蘭就是半地生蘭的典型代表。附生蘭是最為人們所熟悉的蘭花，有生長在岩石上的石生蘭及攀附生長於樹上的氣生蘭兩類；併稱為「附生蘭」，如蝴蝶蘭、石斛、台灣風蘭、蜘蛛蘭、嘉德麗亞蘭等皆屬此類。

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蘭科植物花部形態

蘭科植物的花型變化極大，但基本上是由花萼、花瓣及中間一個蕊柱組合而成的。蘭科植物兩側的花瓣（petals）通常較大且成對，底部的花瓣特化為唇瓣

（labellum）其形態多變，具有吸引授粉媒的功能，並為授粉媒進入花朵內腔的踏板，是植物分類重要之依據（林，1976）。蕊柱是蘭科植物特有的結構，為雌蕊、

雄蕊合一的構造，和一般花朵中雄蕊環繞著雌蕊的形態明顯不同，這也是判別植物是否為蘭科的重要依據。蘭科植物的根為植物體吸收環境中水份與養分的輸送帶。其中蝴蝶蘭的根，除了可併儲存養分和水分亦可行光合作用（李和李，1991）。

二、蝴蝶蘭簡介 蝴蝶蘭分類與分佈

蝴蝶蘭屬名 P h a l a e n o p s i s 是由拉丁文的 p h a l a e n a ( 似蛾 的) o p s i s ( 形象 ) 結合而成，其花形十分優美，深受社會大眾喜愛，有蘭花之后之稱。蝴蝶蘭在分類上屬被子植物門( A n g i o a p e r m a e ) 、單子葉植物綱 ( M o n o c o t y l l e d o n e a e ) 、雌雄合芯植物目 ( G y n a n d r a e ) 、蘭科 ( O r c h i d a c e a e ) 、樹蘭亞科 ( E p i d e n d r o i d e a e ) 、萬代蘭族( Tr i b e Va n d e a e )、萬代蘭亞族 ( S u b t r i b e Va n d e a e )、蝴蝶蘭屬 ( P h a l a e n o p s i s ) 。 1 8 6 0 年代萊克茵巴克 ( F. R e i c h e n b a c h ) 以唇瓣中裂片有無捲鬚的特徵對蝴蝶蘭簡單的分類，將蝴蝶蘭分為兩群、十一個種。歷經一百多年後，史威特( H . R . S w e e t ) 博士，依花瓣及萼瓣特徵進行的分類法較被接受。他雖以整朵花的特色皆列入分類依據，但唇瓣的型態變化仍為分類重點，將蝴蝶蘭屬分為九節 ( s e c t i o n ) 、四十四個種。 2 0 0 1 年 C h r i s t e n s o n 將蝴蝶蘭屬分成 5 個亞屬，蝴蝶蘭屬目前已發現約有六十個原生種( C h r i s t e n s o n， 2 0 0 1 ) 多生長在海拔 8 0 0 ～ 1 , 5 0 0 公尺的森林或雨林中，常見的只有二十

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多種，台灣也有兩個蝴蝶蘭原生種，分別是白花蝴蝶蘭 ( P h a l a e n o p s i s a m a b i l i s v a r. f o r m o s a ) 與姬蝴蝶蘭 ( P h a l a e n o p s i s e q u e s t r i s ( S c h a u e r ) R c h b . f . ) 。白花蝴蝶蘭較為耐寒，主要生長在 屏東縣恆春、大武及蘭嶼等地 8 0 0 公尺以下的季節雨林樹幹上。白花蝴蝶蘭在眾多的國際花卉展獲獎無數。姬蝴蝶蘭又名桃紅蝴蝶蘭，生長於小蘭嶼，台東縣的蘭嶼也是因為盛產蘭花而命名，姬蝴蝶蘭更是蝴蝶蘭育種上的主要親本( 李， 1 9 9 2 ；李， 2 0 0 2 ) 。

呼吸作用

蝴蝶蘭為單莖類的氣生性附生蘭，可附生生長於森林樹木與岩石上。蝴蝶蘭的莖極短，具有肉質葉、氣生根及無限型總狀花序。蝴蝶蘭的葉片、莖、以及發達之根系皆可用來儲存水份及養分（ K l u g e 和 Ti n g ， 1 9 7 8 ）。蝴蝶蘭為絕對性景天酸循環 C A M ( C r a s s u l a c e a n a c i d m e t a b o l i s m ) 植物，其葉片背面氣孔在白天時關閉可防止水分散失，到夜間葉片背面氣孔才會開啟，其 C O2

吸收速率、氣孔導度及葉片可滴定酸的含量具有日夜週期性的變化( 林， 2 0 0 2 )。在極端的水分逆境下，蝴蝶蘭可轉為閒置型景天酸代謝( C A M - i d l i n g ) 狀態，使氣孔由白天至晚上均保持開啟。而使得幾乎無 C O2 淨吸收，但仍具有機酸的日夜韻律，並保持光合酵素之代謝活性，脫離逆境之後可快速恢復成 C A M 循環 ( S z a r e k 等氏， 1 9 7 3 )。 C A M 和 C A M - i d l i n g 的轉換機制能讓蝴蝶蘭在水分不足的環境之下維持正常生長( H e r r e r a 等氏， 2 0 0 0 )。蝴蝶蘭花梗具有弱景天酸代謝( w e a k - C A M ) 的特徵，花梗內的蘋果酸、檸檬酸含量與 p H 值在白天及黑夜會有些微的改變，可能為蝴蝶蘭花期持久的原因之一( E n d o 和 I k u s i m a ， 1 9 8 9 ) 。

蝴蝶蘭的葉與根的形態

蝴蝶蘭具肥厚而多汁的葉，除了可進行光合作用外也可以貯

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藏水分( 李和李， 1 9 9 1； O t a 等氏， 1 9 9 1 )。植株上含碳水化合物較多的葉片為位於上位的成熟葉片，尤其是最上位成熟葉的含量最高，顯示其有高效率的固碳能力( 李和李， 1 9 9 6 )。而居於下位的葉片，也許養分都提供於開花所以碳水化合物較少( 林， 1 9 9 4 ；李和李，1 9 9 6 ) 。蝴蝶蘭葉片上的氣孔，因為具有外側角質突出物，可將氣孔外室封住，所以能有效的阻止水分的散失( 李和李， 1 9 9 1 ) 。 蝴蝶蘭的根為氣生根可用來吸收空氣中的水分，根部結構具有根帽 ( r o o t c a p ) 、表層組織 ( e p i d e r m i s ) 、皮層 ( c o r t e x ) 和中心柱 ( v a s c u l a r c y l i n d e r 或 v a s c u l a r s t e l e ) 等四部份。蝴蝶蘭之外露的氣生根因其皮層細胞含有葉綠體外表為綠色，可以行光合作用，其 C O2 之固定類型是屬 C 3 型而非 C A M，而生長於盆內的根為白色，不含葉綠素，無法行光合作用( 李， 1 9 9 0；李和李， 1 9 9 1；李和李， 1 9 9 6 ) 。蝴蝶蘭根系儲存了大量的碳水化合物，亦為許多植物賀爾蒙生成之處，其中所生成的 c y t o k i n i n s，對幫助蝴蝶蘭開花扮演極重要的角色( B e r n i e r 等氏， 1 9 9 3 ) 。蝴蝶蘭即使葉片完好且具有足夠的光照和養分，若莖部無法長出新根，植株便無法抽梗( 李和李，1 9 9 6 ) 。蝴蝶蘭若栽培管理不善容易引起根尖褐化，開花期若使根系養分消耗殆盡也會導致根系死亡。

蝴蝶蘭的生長

由於蝴蝶蘭原生於亞熱帶森林中，其最適合的生長溫度為 2 0 ℃ ～ 2 5 ℃ ，此溫度範圍內會使蝴蝶蘭生長最為快速。當溫度高於 3 2 ℃ 蝴蝶蘭生長會遲緩或完全停頓，並且會抑制花梗的形成。在夏天時溫度居高不下，需要進一步進行遮蔭並且保持空氣流通，使蝴蝶蘭維持良好的生長。若溫度太低低於 1 0 ℃ ，蘭株就會出現寒害產生枯萎的現象，同時花朵亦會產生掉落的情況。寒害

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就是因為低溫而導致植物發生傷害，但未達結凍的程度。一般而言，當溫度降至 1 0 ℃ 以下時，多數植物會發生寒害，所以 1 0 ℃ 常被當作是寒害發生的臨界點( 邱等氏， 2 0 0 0 )。蝴蝶蘭為兼性半日照植物，須避免直接照射陽光，栽培環境需要空氣流通、並且進行遮蔭，以避免造成蝴蝶蘭葉燒。遮光程度依據日光的強度來調整，春、夏季日光較強溫度也偏高，必須要遮光 7 0 ％至 8 0 ％之間；秋，冬季時，日照相對較弱，僅需遮光 6 0 ％即可。因為植物需陽光進行光合作用以累積養份，來供給生長與開花，因此若遮光太多，導致光照不足，反而會使得蘭株生長緩慢，也更容易感染病蟲害。蝴蝶蘭的根為氣生根，可吸收空氣中的水份，過多的水份反而會使得根部腐爛，無法正常執行水份及養分的輸送，而造成蝴蝶蘭生長緩慢。蝴蝶蘭適合在通風良好且潮濕的環境中生長，水份在蝴蝶蘭的栽培中是個很關鍵的因素，澆水適當與否除了會直接影響植株的生長且更會影響植株的開花。蝴蝶蘭若長期缺水，葉片會有皺縮脫水及生長停滯的現象。通風良好有助於葉片散熱，避免病蟲害發生。也可刺激葉片上氣孔打開，提供二氧化碳，有利於植株進行光合作用，有利於蝴蝶蘭生長及開花；通風不良則會提高環境濕度，造成蘭株生長緩慢且容易患病蟲害。蘭株生長環境若空氣不流通，也會使得生長環境內乙烯濃度提高，使花朵提早凋謝及消苞。氮、磷、鉀三要素是維持蝴蝶蘭生長不可或缺的養分。氮肥，利於蘭株營養生長，而磷、鉀肥則有利於開花，因此，調整氮、磷、鉀的濃度可促進蝴蝶蘭生長或開花。因為蝴蝶蘭的生長速度較慢，吸收速率及所需要的濃度自然較低，所以低濃度、少量、多次是蝴蝶蘭施肥的原則。

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影響蝴蝶蘭抽梗之內在因子

1 . 幼年期 ( j u v e n i l e p e r i o d )

從種子萌發形成幼苗，植物需經過幼年期後才能進入成年期。植物在幼年期無法誘導開花。蝴蝶蘭的幼年期主要受到品種的影響。其他因素如栽培環境如溫度、光度與肥培管理等。以葉面積及其所蓄存的養分比以株齡來表示定義其幼年性更為準確( G o h 等氏，1 9 9 2；李和李， 1 9 9 6 ；李和王， 1 9 9 7 ) 。

2 . 碳水化合物

蝴蝶蘭之花芽創始與碳水化合物含量的增加有關 ( C h e n 等氏，1 9 9 4 ) 。蝴蝶蘭在接受涼溫誘引花芽時，貯存於葉片的葉綠體內的澱粉分解成蔗糖，使葉、莖和根含蔗糖量增加。莖主要碳水化合物成分是蔗糖，說明糖在莖的運移以蔗糖為主，為碳水化合物之主要輸送物質，葡萄糖和澱粉甚少，而澱粉含量在成熟植株含量似略高，因此短縮莖只是一運輸用器官，並非具貯藏養分與水分之功能，至於根主要含蔗糖和葡萄糖，澱粉含量較少( D a i e 和 Wy s e ， 1 9 8 5 ；李和王， 1 9 9 7 ) 。澱粉及蔗糖均是由光合作用而得，在出瓶後之幼苗及小苗生長期，弱光延遲生育，減少葉片碳水化合物含量。涼溫誘引花芽，葉片的澱粉含量下降，蔗糖增加，花苞可見時，葉含葡萄糖甚少，花梗剛伸長 1 0 ~ 1 5 c m 時富含葡萄糖和蔗糖，待花序的花朵全開時，花梗主含蔗糖，其花朵則以果糖和葡萄糖為主，顯示養分由葉及/ 或根經花梗送到強蓄池的花朵，其蔗糖已分解成果糖和葡萄糖( E n d o 和 I k u s i m a ， 1 9 9 2 ；李和李， 1 9 9 6 ) 。；在植株由幼年相轉入成熟相時，即出瓶後 1 5 ~ 1 7 個月，開花率已提昇到 7 0 ~ 1 0 0 % 時，根所含蔗糖及葡萄糖快速降低，而

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澱粉呈穩定趨勢，碳水化合物含量由 1 6 ~ 1 7 % 降到 1 0 % 以下，顯示成熟期根之碳水化合物含量有減少之趨勢，這種現象可能是在相的轉變中，光合產物的分配已發生變化，使它有利於花芽的誘引 ( D a i e ， 1 9 8 5 ；李和王， 1 9 9 7 ) 。

花朵的生成刺激與糖類有關，且低溫能使尖端分生組織所產生的糖類含量增加，並增加受源的強度及使得蔗糖由供源葉片轉換至花序尖端的情形較早發生；高溫下蔗糖的轉換會受到抑制 ( C h e n 等氏， 1 9 9 4 ) 。

當高光強度時，葉固定 C O2 多，光合產物以澱粉停存於葉綠體內，光強度弱時光合成減少，葉綠體內的澱粉則被水解供代謝生長之用而濃度降低；葉片中之澱粉含量的起伏，乃在光合成產物不足之時分解供應生長所需之故，且其含量受光線影響甚鉅 ( D a i e， 1 9 8 5；李和王， 1 9 9 7 )。當增加蝴蝶蕳植株下位葉陰暗面的光強度時，光合作用、碳水花合物濃度及花苞數皆呈增加之現象 ( 林， 2 0 0 2 ) 。

3 . 礦物營養

Yo n e d a 等學者於 2 0 0 0 年進行不同元素缺乏對蝴蝶蘭植株生長與開花之影響，顯示當氮素缺乏時會造成營養生長不良，但花梗數的抽出數目不會減少；而當植株缺磷時，卻會抑制花梗之抽出；缺鉀對於抽梗未造成影響，但花梗卻傾向於較早發育；而當植株缺鈣在蝴蝶蘭的生長及抽梗方面則未有任何明顯改變；而與對照組比較，植株缺鎂時，其抽梗時間則稍微延遲。對照組、缺氮、缺磷、缺鉀及缺鎂植株之抽梗率則依次為 6 4 . 0 、 7 0 . 8 、 4 . 0 、 6 4 . 0 及 6 0 . 0 % 。

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4 . 植物賀爾蒙

瓶內栽植蝴蝶蘭植株，利用高濃度 N-6-benzyladenine (BA)處理栽培 1 2 0 天後即可誘導花芽形成，因此， B A 可促進蝴蝶蘭形成花芽；此外，在根中未發現高濃度的 B A ，因而推測 B A 會抑制蝴蝶蘭營養生長( D u a n 和 Ya z a w a ， 1 9 9 4 ) 。將蝴蝶蘭植株自 2 4 / 2 2 ℃ 移至 2 2 / 1 7 ℃ 下 3 . 5 個月即全部開花，而期間並未改變光週期；此一新的溫週性明顯的誘導了 i ndol acetic acid (IAA)的改變，於低溫處理後之 2 ~ 5 天即有明顯的 I A A 含量增加，之後於 7 ~ 9 天更有一高峰產生( F o u c h e 等氏， 1 9 9 7 )。蝴蝶蘭生長於 3 0 / 2 5 ℃ 的高溫下即無法開花，然以 Gibberellins (GAs)處理便可正常開花，乃由於在高溫下處理 G As 可使植株內蔗糖、葡萄糖及果糖含量提高。G As 會刺激蝴蝶蘭頂端分生組織的受源活性，且會促進蔗糖從供源的葉片運移至花序的頂端而累積；且 G As 處理會使蔗糖合成酶的活性增加，而對於轉化酶的活性則未產生影響( C h e n 等氏， 1 9 9 4 )。植株體內 G As 的量會直接影響開花，且似乎是調節花序及花芽發育的重要因子( S u 等氏， 2 0 0 1 a ) 。 G As 及 B A 會促進花芽原體縱徑及橫徑生長( C h e n 等氏， 1 9 9 7 ) 。蝴蝶蘭葉片中游離及結合性 abscisic acid (ABA) 較根中為少；休眠芽中則有相當高之 A B A 含量，然而在 2 ~ 3 c m 或 7 ~ 1 0 c m 之花梗長度中卻未發現明顯之游離及結合性 A B A，因此，休眠階段植株內之游離及結合性 A B A 明顯的較已抽出花梗階段的植株為高。另外，每株外加 0 . 1 或 1 µ g 的 A B A 可有效的抑制花梗之抽出。學者推測，植株根及芽中游離性 A B A 含量會減少而葉片則不會，此與芽體活化而發育成為花梗有關( Wa n g 等氏，2 0 0 2 ) 。有學者發現在蝴蝶蘭植株葉片的生長後期，游離及共軛的多元胺( p o l y a m i n e s ) 含量會增加，且其會從嫩葉運移至花芽

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內而發育形成花序( F o u c h e 等氏， 1 9 9 7 ) 。

影響蝴蝶蘭抽梗之外在因子

1 . 溫度

溫度一向被視為是調控蝴蝶蘭生育的重要環境因子，並已用於商業化之生產( S a k a n i s h i 等氏， 1 9 8 0 ； Yo n e d a ， 1 9 8 5 ) 。蝴蝶蘭植株自短縮莖抽出花梗的低溫需求量，依品種、株齡及植株生育狀態等而異，亦即說株齡不足較需多量之低溫需求量，株齡成熟者高溫亦會萌發花梗。一般而言，恆溫條件下 2 5 ℃ 亦具備促進植株抽梗之能力，然 2 8 ℃ 以上之高溫則不會造成任何反應。因此，無論品種及蘭株成熟狀況如何，較有效之涼溫催花環境，仍以恆溫 2 0 ℃ 或 2 5 / 2 0 ℃ 日 / 夜溫為最具效果，且於處理 3 ~ 4 週後即可明顯看見花梗抽出( 李和李，1 9 9 6；G o h 等氏，1 9 8 2；李和王， 1 9 9 7 ) 。而日溫的影響比夜溫的影響要來得顯著 ( M a t t h e w 和 R u n k l e ， 2 0 0 6 )

2 . 光照

蝴蝶蘭並非短日性植物，因此無法利用短日來促進植株抽梗(Wang，1998)。

然而，Su 等多位學者(2001)曾提及蝴蝶蘭為短日性植物，且需在冷涼的溫度下 (25/20℃ 日/夜溫)才會開花，且涼溫的影響因子較日長來的重要，而短日(9 小時) 則較長日(16 小時)情況下有利於抽梗、開花。然蝴蝶蘭長時期施予不同遮蔭度栽培，低光處理將顯著降低其葉和根之營養生長量，連帶地也會影響後續之生殖生長，造成抽梗率低且不整齊、花朵數銳減等不良現象，嚴重者甚至出現完全不抽梗之情形；顯示光度在蝴蝶蘭開花過程中亦極為重要。因此蝴蝶蘭的生育除深受溫度之調節外，光度亦扮演一重要角色。蝴蝶蘭給予1250~1400 fc 之光強度才能

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誘導植株抽梗開花，且每天至少須維持 6 小時的光照量，並持續 30 天(Gordon，

1989) 。在 Photosynthetic photon flux (PPF) 150 µmolm^-2S^-1 光度下催花者， Phalaenopsis amabilies 抽梗率均可達 100% ，且部份植株有雙梗抽出， 13 µmolm^-2S^-1 PPF 下催花者，不論前期營養生長是高光或低光，抽梗率降到 60~70%，且均抽單梗；至於大白花，營養期及催花時均處高光度者，抽梗率才能達 100%，因此，均顯示涼溫催花時之光度，對植株抽梗開花之影響最大，而催花前營養生長期的光度強弱，相形之下影響較小(Kubota 和 Yoneda，1993a)。高光度可促進蝴蝶蘭之葉片生長、增加碳水化合物含量及抽梗(李，1990； Konow 和 Wang，2001)。每日給予 8 小時(高光短日)光照較自然日長(低光長日)環境下提早 5~7 天抽梗，且可促進提早開花，並得較多之花梗及花朵數(Yondeda 等氏，2000)。

日人 K u b o t a 和 Yo n e d a ( 1 9 9 3 b ) 認為催花前的弱光，會滅少還原糖的含量，增加含氮代謝物，使抽梗率降低。催花時的光度比營養生長期的光度更為重要，且若將成熟植株置涼溫之 8 µmolm^-2S^-1 PPF 或黑暗下 6 星期也不會抽梗，移到強光下就抽梗，顯示涼溫誘 引花梗抽出，除要有成熟葉片貯藏澱粉粒與糖外，尚需有正在進行光合作用的光合產物參與，此光合產物大概就是糖，尤其是蔗糖( K u b o t a 和 Yo n e d a， 1 9 9 3 b；李和王， 1 9 9 7 )。隨著光強度增加，葉片中的葡萄糖及果糖濃度則維持不變，然而蔗糖及蘋果酸含量則會隨著光度增加而增加( K o n o w 和 Wa n g ， 2 0 0 1 ) 。將蝴蝶蘭成株置於高光環境下，植株總乾物重、糖類及氮素的吸收則會增加，且隨著光強度增加，葉片數及根乾物重亦會增加；高光下植株體內有較高含量之糖類物質，而導致花芽誘導的敏感性會提高，學者推測認為，因為氮素會加速進行代謝作用( K u b o t a 和 Yo n e d a ， 1 9 9 3 b ) 。

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3 . 肥料

利用肥料管理以促進蝴蝶蘭植株抽梗，必需減少或停止氮肥之施用，若無法停止施用肥料時可施高磷肥之肥料種類，如

2 N - 1 0 P2O5- 1 0 K2O ( G o r d o n ， 1 9 8 9 ) 。在蝴蝶蘭抽梗前後若利用高濃度之氮肥施用，持續使用至花芽完成創始階段，有助於花芽原體的形成及較多之花朵數。於瓶內蝴蝶蘭花芽形成前，增加總氮肥之施用則會減少植株花芽形成 ( D u a n 和 Ya z a w a ， 1 9 9 4 ) 。利用 2 0 N - 2 0 P2O5- 2 0 K2O 肥料澆灌蝴蝶蘭植株，將液肥濃度由 2 5 0 m g ． L^{- 1} 提高至 1 0 0 0 m g ． L^{- 1} 時，即可逐漸的促進營養生長，相對地，當施肥量增加時開花的時間則會提早且可生成更多的花朵數( Wa n g ， 2 0 0 0 ) 。合理的施肥方法可縮短蝴蝶蘭幼年期，而提早進入生殖生長階段而抽梗開花，以 2 0 0 m g ． L^{- 1} 之 N 肥能增加葉面積及葉片數目，並能使花朵數、花梗長度等表現較佳。當氮素濃度施用 5 0 - 2 0 0 m g N L^{- 1} 可促進蝴蝶蘭的開花及葉片的增生。均衡肥料中含 2 0 0 m g N L^{- 1} 之抽梗期較 7 0 m g N L^{- 1} 為晚( Wu 等氏 , 1 9 9 4 ) 。當蝴蝶蘭植株花梗抽出前後使用高濃度之磷肥可獲得良好之開花品質；當植株持續使用 1 0 0 0 m g ． L^{- 1} 之 2 0 N - 8 . 7 P - 1 6 . 6 K 肥料，隨後則改用 1 0 N - 1 3 . 1 P - 1 6 . 6 K 肥，可得更好的花序品質 ( Wa n g，

1 9 9 6 ) 。有學者推荐於蝴蝶蘭營養生長相時應採用高氮肥，隨後再改用高磷肥，可在初秋時使植株進入生殖生長而花芽創始。利用低氮肥及高磷、鉀肥處理蝴蝶蘭植株可促進提早抽梗及開花約 6 ~ 7 天，然而卻會使花朵數變少且更會影響葉片生長，因此，氮肥與磷肥、鉀肥相較下，氮肥仍顯得更為重要( Wa n g ， 2 0 0 0 ) 。使用低濃度( E C = 0 . 5 m S / c m 或 1 m S / c m ) 之全效性肥料處理蝴蝶蘭，可提早 7 天抽梗及較 2 S 提早開花 2 0 天，而 E C = 1 . 5 m S / c m

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之肥料濃度下，卻可得較好的花朵品質，如有較長之花朵壽命、花徑大小、花朵數及花梗數( C u i 等氏， 2 0 0 4 ) 。

4 . 水分

降低水分的供給及濕度可誘導蝴蝶蘭植株抽梗，以灌溉前後 2 . 0 ~ 0 及 2 . 2 ~ 1 . 5 p F 之水分含量栽培蝴蝶蘭植株，則會促進蝴蝶蘭植株抽梗( Yo n e d a 等氏， 2 0 0 0 ) 。濕度須降低至 5 0 % 甚至以下，並維持一段時間( 將近 3 0 天 ) 之處理即可有效促進蝴蝶蘭抽梗，在栽培時可經由開啟溫室內之除濕機降低空氣中的濕度，幫助蝴蝶蘭抽梗( G o r d o n ， 1 9 8 9 ) 。

三、蘭菌與蘭科植物的關係 蘭菌的定義與簡介

凡是能與蘭科植物建立共生關係之真菌，即謂之為「蘭共生真菌」，簡稱之為「蘭菌」（o r c h i d m y c o r r h i z a l f u n g i； O M F ）。

蘭菌具促進種子發芽與植株生長的效果（Hadley 和 Smith，1983）。1 8 8 5 年 F r a n k 定義高等植物與共生有益真菌形成共生的根部即稱為菌根( m y c o r r h i z a ) 並仍使用至今（ A r d i t t i ， 1 9 6 7 ）。植物與菌類的共生現象普遍存在於自然界中，是植物在長期的演化過程中與菌根真菌共同進化的結果。除沼澤植物、十字花科及仙人掌科植物尚未發現菌根植株外，其他各科均有發現。其中雙子葉約有 8 3 ％及單子葉約有 7 9 ％的植物有發現菌根，此外幾乎所有的裸子植物均為菌根植物。而依菌根的形態構造，可歸納為外生菌根(ectomycorrhiza)、外內生菌根(ectendomycorrhiza)與內生菌根(endomycorrhiza)等 3 大類(胡，1990)，蘭科植物菌根則屬於內生菌根（蔣等氏，2001）。蘭花的菌根真菌多屬絲核菌屬（Rhizoctonia spp.）， (Otero 等氏，2002)。這類真菌普遍存在土壤、植物體內或土壤中的植物殘體以腐

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生為主，能與蘭科植物形成共生的絲核菌即稱為蘭菌(orchid mycorrhizal fungi; OMF)。絲核菌屬的蘭科真菌有以下特徵:

1. 菌絲有隔膜。

2. 分枝菌絲基部有縊縮現象。

3. 菌絲分支角度呈九十度或四十五度。

4. 有些具念珠狀細胞（moniliod cell）。

5. 可產生內外結構均勻的菌核。

6. 無性世代不具任何種類的產孢構造。

蘭菌感染蘭科植物的營養根後，在皮層細胞內形成螺旋狀的菌絲團，或與寄主根細胞形成不規則的菌絲附著物，這些結構稱為胞內菌絲團。胞內菌絲團在形成的幾天之後就會被寄主細胞分解成菌絲殘體，並逐漸被根細胞溶解及吸收。

蘭菌的鑑定與分類

由於絲核菌屬真菌在自然界中不易形成有性世代，所以在鑑定上依據菌核形態、細胞化學測定、菌絲細胞核數、擔子器形態和隔膜孔微細構造等來進行絲核菌屬的鑑定 (Sneh 等氏，1991)。

蘭菌的分類最早由 Burgeff(1959)所提出，他將蘭菌分成絲核菌屬(Rhizoctonia) 和蘭根共生蕈綱(Hymenomycetes)。直到 1972 年 Hadley 提出另一套分類法，將蘭菌分成三大類，即擔子菌類(Basidomycetes) 、不完全擔子菌類 (imperefect Basidomycetes)和絲核菌屬(Rhizoctonia)。兩種不同的分類方式，都認為絲核菌屬真 菌為蘭菌最被確認的種類。根據菌絲細胞核數來分類，絲核菌屬可分為三大類群，

第一類為多核絲核菌（multinucleate Rhizoctonia），大部分菌絲細胞具有 3 個細胞核，菌絲直徑為 6-10 µm ，其有性世代為 Thanatephorus 屬，無性世代則為 R.

solani。第二類為雙核絲核菌，大部分的細胞具有 2 個細胞核(極少數的細胞具有 1 個或3 個細胞核)，菌絲直徑為 4-7 µm，有性世代為 Ceratobasidium 屬，無性世代

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為 Rhizoctonia cerealis、R. fumigata 等。第三類共包含水稻絲核菌(R. oryzae)和玉蜀黍絲核菌(R. zeae)，菌絲細胞為多核，有性世代為 Waitea 屬 (Ogoshi，1987)。

菌株間之菌絲會進行融合現象(anastomosis)，利用菌絲融合狀況和程度等，歸納成數個菌絲融合群（anastomosis group; AG）。其菌絲融合方式包含1.菌絲尖端對菌絲尖端。2.菌絲尖端對側生小枝。3.側生小枝對側生小枝。依菌絲融合程度分為：

1.完全融合(perfect fusion)，指兩群對峙菌絲在相聚 7-15 µm 處，因相互間或其中一方吸引而迅速接和，並快速的完成菌絲接觸、細胞壁融合及細胞質交流等步驟，

融合後細胞不會死亡。2.不完全融合(imperfect fusion)，菌絲細胞進行細胞質融合後，該細胞及其鄰近細胞會迅速死亡。3.接觸（contact），為兩個菌絲只進行到菌絲細胞壁接觸後即停止，無進一步融合行為，菌絲亦停止生長(周， 2004)。目前已發現AG-1 至 AG-11 及 AG-BI 等 12 群，其中有些群內可細分成幾個亞群（藍，

2001）。近期有許多研究人員以生化及分生的方式來驗證菌絲融合現象分群之可信度，結果證明生化（如蛋白質電泳、脂肪酸分析、isozymes 等）及分子生物學（如 RFLP 與 RAPD 等）可支持其分群之正確性，更可進一步瞭解其間之差異性與演化上的同源性（Sneh 等氏，1991; Kohn，1992; Curtis 等氏，1994）。

蘭菌的感染模式

蘭菌可經由菌球消化(tolypophagy)與胞質逸出(ptyophagy) 這兩種方式來感染蘭科植物 (Hadley，1972；Burgeff，1959)。

1.

菌球消化(tolypophagy)指的是蘭菌在蘭科植物根部的皮層細胞內會產生團狀物(clump)的構造，而這些皮層細胞具有吞噬細胞(phagocytes)的特徵，最後蘭菌產生的團狀物(clump)的構造會被寄主消化 (Rasmussen 和 Whigham，1993;

Smith，1966)，大多絲核菌多屬於此類型菌根。

2.

胞質逸出型(ptyophagy) ，最早是由 Gallaud (1905) 研究腐生蘭類 Lecanorchis javantica 時所提出的，此感染模式和菌球消化不同處在於寄主細胞 中並不會產生菌絲團之構造，是藉由分枝的吸器(ramified hastorium)與單獨之菌絲(individual hypha)來侵入根部的吞噬細胞層（phagocyte layer）。

蘭菌感染蘭科植物根部時，真菌菌絲會先在已受感染之細胞間擴張，再以單一菌絲侵入相臨的細胞，在細胞內擴張後再侵入別的細胞形成多量的分支，分枝

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互相癒合後會形成三度空間的網狀結構，稱為菌絲團(peloton)或菌絲捲(coil mass)。受蘭菌感染的根部細胞其細胞核腫大，細胞質內核糖體密佈，粗內質網呈層狀排列，大量粒腺體聚集於菌絲旁，隨著菌絲老化而解體，菌絲內細胞質釋出，

菌絲細胞壁之殘骸由寄主細胞之內質網及細胞質包裹著(朱，1987)。蘭菌生活史極為短暫，菌絲侵入寄主細胞後僅需數天即開始被解體及消化(lysis)，而在 11 天內可完全被寄主的吞噬細胞解體及消化(Hadley 和 Williamson，1972；朱，1987)。而大部份內生菌根之菌絲消化型態區可分為菌球消化(tolypophagy)、吐出消化 (chylophagy) 、集鹽消化(halmophagy) 、樹枝狀消化(thamniscophagy)及胞質逸出 (ptyophagy)等類型(蔡，1979；藍，2001)。

影響蘭菌與蘭科植物建立共生之因素

蘭菌與蘭科植物共生時，其溫度、培養基中的碳水化合物皆會影響共生狀況。

要維持良好的共生狀況，植物與共生菌之間的營養狀況與生長勢，必須達到某種程度的平衡，才能維持共生關係(莊和李，1985)。Hadley 於 1970 年指出，蘭科植物與蘭共生菌接觸時，並非只有親和性感染。可能會有4 種情況發生：

1. 蘭科植物根部被真菌感染，但真菌在宿主細胞內沒被消化分解，呈寄生

狀態。

2. 蘭科植物幼苗根部被感染後，菌絲在細胞內被消化且生長受限，幼苗生

長不受影響。

3. 種子被真菌感染，菌絲在寄主細胞內被消化，蘭花種子正常發芽，菌絲

對宿主感染持續，原球體發育至某階段時，共生狀態會轉為寄生狀態。

4. 蘭科植物根部被真菌感染，菌絲在宿主細胞內被消化，但萌芽正常感染

持續發生，整個生長週期皆維持共生狀態(Burgeff，1959；Hadley，1970；Hadley 和 Williamson，1972；Hadley 和 Smith，1983；Harvais 和 Hadley，1967)。

而影響蘭共生菌與蘭科植物建立共生關係的因子，可由下列各方面加以探討 1. 植物防禦素(Phytoalexin)

植物防禦素是植物所分泌的抗真菌物質，蘭科植物中的兩種防禦素orchinol 和 hircinol 都屬於 dihydrophenanthrene。蘭菌感染蘭科植物後會破壞植物體內的 orchinol 和 hircinol，與植物體內持續 orchinol 和 hircinol 達到平衡後，植物對於

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真菌的感受度會降低，進而不再產生植物防禦素，蘭菌即可與蘭科植物達到共生(Harley 和 Smith，1983；Gehlert 和 Kind，1991)。

2. 專一性

蘭科植物和蘭菌是否具有專一性是極具爭論的，目前也尚未定論。Bernard 在1904 年提出，同種、同屬之蘭花，不同植株間經常含有相同之真菌，且從同種、同屬的蘭科植物分離出的真菌，才有能力促進本種、屬種子的發芽生長，推論出蘭菌與蘭科植物間的共生關係有專一性存在(Smith， 1966)，這些專一性包括了種與種、種與屬、屬與屬之間(Hadley，1970)。但在 1939 年 Curtis 提出反對證明，他試驗多種自根內分離的蘭菌，無法促進本種的種子發芽生長，有些甚而對植株生長有害(Curtis，1939)；1967 年 Harvais 和 Hadley 也發現，許多自根內分離出的真菌，無法促進本種原球體的生長發育，而自他種分離者(如番茄、稻米中分離出的兩種寄生性真菌(Rhizoctonia solani RSI, R.

solani RS)，皆可促使蘭花原球體的生長，且呈現良好的共生狀態(Harvais 和

Hadley，1967)。

單一蘭科植物根部可同時被多種蘭菌感染，從蘭花菌根分離出的多種絲核菌屬，有些種類確實對寄主具有專一性，但有些種類則不具有專一性。其中 Tulasnella calospora 則是一種普遍存在於蘭花菌根中的真菌。由於可從一植株中可分離出許多種真菌，因此專一性並非絕對存在。除此專一性之外，

在不同的蘭科植物生長時期感染也會有所差異。在種子期與根莖期以同種屬的蘭花菌根分離出來的蘭菌接種同種屬的親和力較大，較易形成共生關係，

出瓶期以後的再去感染比較不容易形成共生關係 (王，1999)。

3. 環境因子

Harvais 和 Hadley，1967 年以 Orchis purpurella 的種子為材料，證實了環境溫度會影響蘭菌與蘭科植物的共生。Harvais 和 Hadley，1967 年在 Orchis purpurella 的種子上分別接種不同品系的蘭共生菌。結果顯示，在沒有接種蘭 菌情況下，原球體於25℃較 10℃生長快速；若接種蘭菌，培養於 29℃、23℃、

17℃、11℃不同的溫度下，僅 11℃處理能維持共生關係，並使得原球體生長加速，其餘的處理皆呈現寄生狀態，使原球體無法生長。由此得知，低溫可 維持蘭菌與蘭科植物的共生關係，達到促進原球體生長的效果。此外 Epipactis palustris 種子目前還不知道其所需的發芽時間，即使在試管中與蘭菌共同培

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養，發芽率仍不理想。溫度也會影響 Dactylorhiza majalis 與蘭菌的共生發芽。

當溫度高於23 度時，種子的發芽率就會下降，同時也會影響往後的植株生長 (Rasmussen，1990)。Rasmussen (1992)也將 Epipactis palustris 種子以 Ca(OCl)2

在 20℃下預處理數周後，再於 4~8℃下濕冷層積處理 8~12 星期，再於 20℃

下與蘭菌培養4 周，可將發芽率提高 50﹪。因此，後熟的處理以及春季的低

溫或許可幫助蘭科植物種子自然發芽，如能伴隨蘭菌在 20℃下共生培養能顯

著提高發芽率。

除了溫度外養分同樣也會影響蘭菌與蘭科植物共生關係的建立，其中主要的影響在於碳源的來源以及碳氮比，而不同的蘭科植物與蘭菌的組合，也會有其最適合的碳氮比(李，1999a)。Dactylorhiza incarnate (L.) Soo.培養在 0.36 mM 的氮源培養基中，可與蘭菌形成共生關係。而在 3.6 mM 氮源的培養基中，

原球體會被真菌寄生導致原球體死亡，所以提高氮源會使得蘭科植物和蘭菌從原本的共生關係轉變為寄生關係(Beyrle 等氏，1991)。將 Orchis morio 培養在不同碳氮比的培養基，也會對共生產生影響。在低氮碳比的培養基中，植物較易受到軟腐病菌的感染 (Beyrle 等氏，1995) 。而李(1999b)在一葉蘭的試驗結果中亦顯示以纖維素為碳源的組合可以維持共生狀態。在素心蘭根莖期接種蘭菌，在四種不同濃度的燕麥培養基中，在越高濃度的培養基下，蘭菌的生長繁密，將根莖蓋過，終究會使植物死亡，並非建立共生關係；但在較低濃度的燕麥培養基下(2.5 g/l)，則與根莖呈現平衡的共生狀態(王，1999)。1967 年Harvais 和 Hadley 以相同的材料將立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)共同培養 在不同碳源的培養基下，結果顯示以纖維素為碳源的組合可以維持共生狀態，其他以單醣或雙醣為碳源者，原球體多為死亡。

1993 年 Beyrle 和 Smith 發現日照有助於共生培養下 Orchis morio 的葉 片發育及葉綠素形成，加入 1%的澱粉或蔗糖可使培植體發育長根，但會阻 礙光引起的葉綠素合成。Spiranthes odorata 接種由 S. ordorata 及 Platanthera ciliairs 分離的共生菌，在黑暗下可形成葉原體(leaf primodia)，但要進一步 分化成葉片(芽)，則需要光線(白光)才可(Zettler 等氏，1995)。

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絲核菌屬蘭菌之營養需求

絲核菌屬真菌之營養需求類似於一般微生物，其基本所需之營養物質為碳源、氮源、礦物元素與維生素。環境條件主要為溫度、pH 值、光線、濕度與氧，

以下分述之：

1.碳源: 絲核菌可利用葡萄糖、麥芽糖、蔗糖、果糖、半乳糖、多糖之纖維素、

麥芽糊精與澱粉與菊糖為碳源(Madhusudan 等氏，1977)，但無法利用乳糖、

乳酸與甘油(Allington, 1936)。

2.氮源: 絲核菌最適合之氮源為天門冬胺酸(Allington，1936)，蛋白凍(peptone)、

酪蛋白(linulin)及豆素(legumin)也可以被當成氮源。不適合之氮素源則有硝酸鹽與銨鹽。

3.其他礦物元素: 鈣為絲核菌生長所必需之元素(Young 和 Bennett，1922)，優良磷源為K2H(PO4)3，優良硫源為硫酸鎂(MgSO4)，另外，10 mM 之鋅幾乎可完全抑制絲核菌之生長(Babich 和 Stotzky，1978)。

4.維生素: 維生素 B1(thiamine)為所有絲核菌屬真菌其共同必需之維生素，其它維生素即為菌株本身特性需求而有差異，如葉酸(folic acid)、菸鹼酸(nicotinic acid)、肌醇(inositol)與維生素 B6(pyridoxine) (Ogoshi 和 Ui ，1979)。

5. 酸鹼值: 絲核菌喜生長於酸性環境，可生長之 pH 約在 2.4 至 9.2 之間。pH 低於 2.0 時會停止生長，pH 高於 10.4 時亦會停止生長。大多絲核菌株於 pH 5.9 時生長最佳(Elarosi，1957)。但於 pH4.0 時，絲核菌會出現菌落化 (colonization)現象，會由於老化，族群數量會減少。因此，絲核菌適宜於酸性偏中性環境生長(Papavizas 和 Davey，1961)。

6. 溫度: 絲核菌之生長適溫因菌種不同而有差異。一般最適生長溫度為 25~30

℃，亦有適溫 30~34 ℃之菌株，某些菌株更可於 40 ℃下生長(Verhoeff，

1963)。

7. 濕度: 絲核菌於高濕度下生長快速，相對濕度達 100%時為絲核菌最佳的生

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長條件(Schneider，1953)。但如果一直維持在潮濕的狀態達 45 天，反而會影響絲核菌的接種潛勢(inoculums potential)。

8. 氧: 絲核菌為好氣性真菌。所以絲核菌一般存在於表面土層，通氣不良或二氧化碳濃度達 25% 時，會促進菌核之形成使得菌絲生長會受抑制 (Vasudeva，1936)。

蘭菌對蘭科植物的影響

1.促進種子發芽

所有的蘭花在自然環境下，其發芽與實生苗的發育需有蘭菌共生（Arditti 等氏，1990）。蘭花種子十分細小，至成熟時，種子僅由一群分化未完全的細胞，外被透明的種皮而成（Arditti，1966）。其不含胚乳，至成熟時僅達到原球胚階段

（globular embryo stage），沒有胚乳、胚根與胚芽，外面披著透明的單層細胞種皮。

胚內主要貯存物質為脂肪，而澱粉、醣類不存在(李，1990)。於野生狀態下，若無蘭共生菌感染，則無法繼續發育成原球體（protocorm）(莊和李，1985)。反之，若被根共生菌感染，胚會迅速擴大，並於頂端形成生長點，之後分化葉片，根部形成，完成幼苗之發育（Arditti，1966）。蘭科植物種子受蘭菌感染後，基部細胞逐漸發育成懸柄，真菌菌絲由懸柄孔口處穿透進入胚內生長(Arditti，1967)，或經由原球體上的吸收毛進入(Muir，1987)。菌絲進入胚後，會先在表皮細胞內形成菌絲團，再逐漸形成消化區，消化後所產生的養分運送至細胞分裂區，提供種子往後分化芽體時所需的養份(Uetake 等氏，1992)。

Dactylorhiza majalis 與 Rhizoctonia 屬蘭菌進行共生發芽實驗，發現在最適發芽 溫度下，共生發芽率是非共生發芽率的兩倍(Rasmussen 等氏，1990 )。以蘭菌 Rhizoctonia sp.接種於 Dactylorhiza purpurella，發現可使原球體的生長曲線直線上 升，且當添加纖維素於培養基後，因共生菌可以分解纖維素，緩慢供應碳水化合物使原球體生長加速（Hadley 和 Williamson，1971）。此外將蘭菌接種在台灣白

（Blettila formosana (Hayata)Schltr.）(蘇，1996)、石斛蘭（Dendrobium）(林，2002)、

Nigritella (Deutsch，2001)、粉蝶蘭屬(Platanthera)之 Platanthera clavellata (Zettler 和Hofer，1998)、Platanthera leucophaea (Zettle 等氏，2001)及綬草（Spiranthes lacera）

(Zelmer 和 Currah，1997)等，皆可促進種子發芽及種苗生長。蘭菌除促進蘭花種子

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發芽外，還能增加種子吸水能力，種子發芽後，有蘭菌共生的種子水分含量較高 ( Yoder 等氏，2000)。

2.增加養分的吸收與運轉

最近從叢枝菌根（Arbuscular mycorrhiza）的研究，可瞭解氮素從根外菌絲 (extraradical mycelium）轉移到植物的過程。利用 ¹⁵N 標定一週後，發現根外菌絲

（extraradical mycelium；ERM）區裡的谷胺酸（glutamate, Glu)、麩胺酸（glutamine, Gln) 和天門冬胺酸（asparagine, Asn）有 85%被¹⁵N 標定，而精氨酸（arginine, Arg) 的標定量為99%。這些高劑量表現的胺基酸，指出氮的同化作用發生在根外菌絲，

且精氨酸為主要的游離胺機酸（Jin 等氏，2005）。測量根內菌絲（intraradical mycelium；IRM）到根外菌絲，氮素代謝中 glutamine synthetase 和 NAD-dependent glutamate dehydrogenase 的基因表現，得到同化作用所需的酵素活性會在根外菌絲被誘導出來，而在根內菌絲被抑制。更支持了經由GS-GOGAT 的途徑發生在根外菌絲（Govindarajulu 等氏，2005）。而從菌根組織裡所有蛋白質水解後，胺基酸內的谷胺酸標定量，於菌根內的游離氨基酸池中也很高，證明氮轉移到菌根內，確定了根外菌絲可快速的吸收氮，並將大多的氮生合成精氨酸轉到植株根內

（Govindarajulu 等氏，2005）。

為了追蹤養份輸出的情形，供應¹³C acetate 到根外菌絲區。但由菌根抽出的蛋白質與在自然條件下標定量比較後並無差異，指出氮素是以無機形式轉移到植物細胞(Govindarajulu 等氏，2005)。也就是說精氨酸進入根內菌絲後，會經由一個分解的過程轉換成小分子，再運到寄主細胞內。而氮素分解的途徑多經由尿素循環，

因此比較於根內菌絲加入NH4和 NO3後，和正常情況下尿素循環之相關蛋白的含量比例。發現加入氮源後，urease accessory protein, ornithine amino tranferase 和 ammonium transporter 的含量具高相似度的基因表現。推測氮素是直接的從根外菌絲到根內菌絲被轉移到植物裡(Govindarajulu 等氏，2005)。

歸納以上所述，叢枝菌根吸收無機鹽類後，同化作用所需的酵素活性會在 ERM

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被誘導，其經由GS-GOGAT 途徑合成 glutamine, glutamate 和 asparagines 等，而大多合併和貯藏者為 Arginine。Arginine 進入 IRM 後，經過尿素循環分解成銨再進

入植物細胞，合成蛋白。此氮素代謝途徑的存在與高流量的氮之轉移，指出OMF

的共生可有效轉運土壤中的氮到植株體內。而大部分的蘭菌，寄主細胞與真菌間的界面被假設為進行養分的交換的地方（Peterson 和 Massicotte， 2004）。可知由叢枝菌根根外菌絲吸收養分後，轉運到植物細胞中的運送過程，但是絲核菌與蘭科植物間是否也有一套類似的運送模式，尚待後人研究與探討。

斑葉蘭(Goodyera repens )接種蘭菌進行共生發芽，可顯著增加植株體內磷與氮 的含量，顯示蘭菌具有運移磷與氮的功能(Alexander and Hadley, 1984)。在大花蕙蘭(Cymbidium)接種蘭菌可促進幼苗對氮、磷及鉀的吸收，並增加植株的乾重(趙等氏，1999)。將接種 Ceratobasidium cornigerum 的 Goodyera repens 植株固定於密封的培養皿上，待分離的培養基上菌絲橋樑形成後，注射液體 ¹⁴CO2 於內。由自動顯影圖可看到¹⁴C 經由菌絲橋樑，轉移到根部中，證實養分能從真菌轉運到植物體中（Cameron 等氏，2006）。

3.促進植株的生長、開花

蘭花於幼年期時為異營植物，許多種類需要依靠真菌提供碳源才能進入成熟期（Rasmussen 等氏，2002）。以斑葉蘭屬（Goodyera repens）的幼苗與成熟植株作為研究碳水化合物及磷的運移。證明在只有3-4 片葉的未成熟植株，可經由根外菌絲提供碳源，但在有5-7 片葉的成熟植株上，則未發現有養分運移的現象，顯示蘭花會隨著葉片的發育，對碳源的依賴會由異營性轉為自營性 (Alexender 和 Hadley，1984)。朱（2000）以文心蘭為材料，接種蘭菌者其植株高度、偽莖長度及子球株高與寬度，另外在葉片數、葉片厚度、鮮重、面積、葉片葉綠素含量及可溶性蛋白質含量都有增加。絲核菌屬蘭菌能與石斛蘭形成共生關係，具有促進石斛蘭小苗生長之作用(曾，2002)。紫晶石斛(Dendrobium amethystoglossum)瓶苗出瓶並接種蘭菌四個月後，結果顯示接種蘭菌對於新生偽球莖地上部及地下部皆

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有促進效果(林，2002b)。接種蘭菌可提高鐵皮石斛(Dendrobium candidum)、銅皮石斛(Dendrobium moniliforme)植株的生長勢 (康，2004)。仙履蘭(Paphiopedilum delenatii)接種蘭菌可以促進植株的生長，如鮮重及葉長等(蔡， 2003; 藍，2001)。

也可促進國蘭類小苗及成株的生長（王，1999）。金線連(Anoectochilus Formosanus Hayata)和彩葉蘭(Haemaria discolor var. dowsoniana)，接種蘭菌都具顯著促進植株 生長上的功用(周，2004；蔡，1997)。蝴蝶蘭接種多種蘭菌，可顯著增加葉綠素含量，使花梗增長及加大花朵直徑（張，2003）。Zelmer 與 Currragh 將綬草(Spiranthes laxera)與蘭菌行共生發芽後，定植於土中六個月後有部分的植株能提早開花

（Zelmer 和 Currragh，1997）。

陳（2005）歸納接種蘭菌對蘭科植物拖鞋蘭生長與發育具有下列功能，包含 1：

可以促進種子發芽與小苗的生長，並提供小苗生長所需的菸鹼酸(niacin)。2：增加養分的吸收及提高礦物元素的轉運。3：可分解澱粉成為葡萄糖，調整培養基內的 pH 值及養分的吸收與轉運作用。4：具有分解酵素的能力，已知菌絲的解體與酸性磷酸酶有關。5：具有分解纖維素之功能，使轉變成為一種可被植物體吸收之碳水化合物。6：增加植物對逆境的抵抗力。7：促進植株生長。8：調節蘭科植物的花期。9：減少農藥的施用。10：提高蘭科植物的開花品質。11：有助於植株進行野地復育。12：提高植株移植存活率。13：能增加植株 CuZnSOD 與 MnSOD 兩種超氧岐化酶、過氧化酶及酸性磷酸酶等酵素活性，還可增加多醣體、多酚化合物、、

類黃酮化合物、礦物元素及維生素C 含量。

植物生長物質（Plant growth substance, PGS）

激勃素（Gibberellins）

激勃素代謝與型式之轉變