瘿木，又名影木、荫木，在植物学上并非是指木材之树种，而是指树干部位结瘤的木材。瘿木是一种病态木材，是木材缺陷中的一种。在病理学上，此病又称冠瘿病或根癌病，由细菌引起，其病原学名为Agrobactefiμm tumefaciens，中文名为根癌土壤农杆菌。近年来，世界实木家具的发展出现返璞归真、追求自然的趋势，而瘿木以其特殊生动的纹理、天然多变的色彩适应了这一潮流的发展，正日益受到人们的喜爱，在工艺品雕刻及薄木贴面中应用越来越广。瘿瘤的木材纹理特殊，剖面光滑、反光、耀眼，其他缺陷很少，且不起毛，瘿包经过锯切刨刮之后可得到各种形态的花纹，由于受到瘿瘤生长的变化，使得纹理美观而又变化无穷，好似山水，貌如各类人物，这种奇异的纹理具有中国山水画清远的意境。当被用在家具装饰工艺上，产生意想不到的艺术效果，极富观赏性，一直受到人们的推崇与喜爱。由于瘿木自身形成的特殊过程，使之数量很少，从而造成瘿木的更广泛利用受到了一定程度的限制；另外，到目前为止，还没有进行瘿木的人工栽培，从而造成供不应求的情况(刘志军等，2004)。目前对蓖麻(Ricinus communis)、番茄(Lycopersicon esculentum)、马铃薯(Solanum tuberosum)、烟草(Nicotiana tabacum)和葫芦科(Cucurbitaceae)等草本植物致瘿过程解剖构造变化研究较多(Aloni et al., 1995；1998；Jan et al., 2002)，但对木本植物人工接种根癌农杆菌后树体和瘿瘤变化的研究国内未见报道。本文从人工接种根癌农杆菌后，毛白杨(Populus tomentosa)和瘿瘤木质部中的纤维及导管分子长、宽、腔径、长宽比、壁厚与化学组成变异进行分析，从而为了解瘿木形成的解剖特性和化学成组成变化，为人工培育瘿木提供基础依据。

试验地位于河北农业大学苗圃。2006年4月，盆栽种植1年生毛白杨幼苗。同年6月进行接种，70%酒精涂擦主干灭菌，然后用无菌刀片在主干上划伤，伤口距地面大约50 cm，以划进木质部为准。按上述方法将培养成浓度约为10⁹ cfu·mL^-1的菌液，用2.5 mL一次性注射器注入适量菌悬液。待伤口接菌完毕，立即将接种部位严密包扎保湿(1周后去除包扎)，对照组接种无菌水。毛白杨1年生植株于同年11月采于上述试验林，试验材料为6株(对照组、处理组各3株)，分别取毛白杨瘿瘤、处理接种上部(55~65 cm)、处理接种处(45~55 cm)、处理接种下部(35~45 cm)、对照接种上部(55~65 cm)、对照接种处(45~55 cm)、对照接种下部(35~45 cm)木质部不同接种部位。

切成火柴梗大小，按常规方法将其离析(姜笑梅，1994)，使各种细胞分离。再经染色制成临时玻片，在显微镜下用测微尺随机测定各种细胞的长度、宽度、壁厚、腔径、长宽比。

原料化学组成的分析按照国家标准方法(国家轻工业局质量标准处，1999；石淑兰等，2003)进行。水抽出物含量的测定参照GB/T 2677.4-1993，1%NaOH抽出物含量的测定参照GB/T 2677.5-1993，酸不溶木素含量的测定参照GB/T 2677.8-1994，其中纤维素含量测定采用硝酸-乙醇法。

采用Excel与SPASS软件对各种指标之间的差异进行统计分析和方差分析。

表 1结果表明，接种根癌农杆菌后毛白杨处理组植株平均值和对照组相比，在地径生长方面差异不明显，略高于对照株，而在树高生长方面，对照株比处理株增加了64.03%。对照组植株不同接种部位平均直径变化较平稳，处理株接种处平均直径最大，高于接种下部44.09%，比接种上部增加1.1倍左右。对比结果表明，对照株毛白杨生长情况优于处理株。瘿瘤形态特征、大小，每株数目见表 1。

表 1 毛白杨和瘿瘤生长情况比较 Tab.1 Growth comparison of Chinese White Poplar and burls

表 1 毛白杨和瘿瘤生长情况比较 Tab.1 Growth comparison of Chinese White Poplar and burls

毛白杨植株的木纤维长、宽、腔径、长宽比及壁厚平均值列入表 2。由表 2可知，接种根癌农杆菌后木纤维解剖特性差异情况是：木纤维长度处理接种下部大于处理接种上部，处理接种上部大于处理接种处(937.48 μm> 841.06 μm>814.34 μm)；处理接种下部木纤维长度比接种上部大10.29%，比接种处大13.14%。木纤维宽度的变化情况是：处理接种下部比接种上部大2.59%，比接种处大9.77%。木纤维腔径是处理接种上部接近于接种下部，接种处明显下降。木纤维长宽比是处理接种下部大于处理接种处，处理接种处大于处理接种上部。木纤维壁厚是处理接种处最大，接种上部和下部变化不大。用同样的方法来分析用蒸馏水接种后的对照株变化情况也可得出相似结论，即木纤维长、长宽比都是接种部下部大于接种处，接种处又大于接种上部，木纤维宽、腔径、壁厚均变化较平稳。不同接种处理毛白杨木纤维解剖各项参数的方差分析(表 3)表明：接种根癌农杆菌后，毛白杨木质部接种上部、接种处和接种下部之间的木纤维长、宽、腔径、长宽比、壁厚差异均极显著(0.1%水平)。蒸馏水接种后的对照组毛白杨接种上部、接种处和接种下部之间的木纤维长、宽、腔径、壁厚差异均不显著，长宽比之间差异显著(1%水平)。长宽比是指木纤维长度与宽度的比值，是由木纤维长度与宽度共同作用的结果，可能由于试验误差造成。生长速率对细胞体积的影响较大，在林木生长加快的树种中，纤维和导管一般较小，是由于形成层原始母细胞的垂轴分裂在达到它本身应具有的长度之前就已经开始，这种快速分裂就会产生较短的子细胞(Butterfield，1993；Bannan，1976)。接种根癌农杆菌后，毛白杨接种处组织生长快，细胞明显膨胀，可能造成接种木纤维长、宽变小。

表 2 毛白杨和瘿瘤中木纤维解剖各项参数平均测定结果^① Tab.2 Averages of anatomical parameters of wood fiber between Chinese White Poplar and burls

表 2 毛白杨和瘿瘤中木纤维解剖各项参数平均测定结果① Tab.2 Averages of anatomical parameters of wood fiber between Chinese White Poplar and burls

表 3 毛白杨和瘿瘤木质部中木纤维各项解剖参数的方差分析^① Tab.3 Variance analysis of anatomical parameters of wood fiber between Chinese White Poplar and burls

表 3 毛白杨和瘿瘤木质部中木纤维各项解剖参数的方差分析① Tab.3 Variance analysis of anatomical parameters of wood fiber between Chinese White Poplar and burls

毛白杨植株导管分子长、宽、腔径、长宽比及壁厚平均值见表 4。接种根癌农杆菌后，导管分子解剖特性差异情况是：处理接种下部导管分子长度最大(652.89 μm)，处理接种上部次之(625.61 μm)，分别比接种处大26.77%，21.47%。从导管分子宽度和腔径的变化情况来看，处理接种下部最大(67.99 μm，60.58 μm)，接种处次之(62.82 μm，55.29 μm)，接种上部最小(57.61 μm，50.73 μm)。从长宽比变化情况来看，接种上部最大(11.24)，接种下部次之(9.84)，分别比接种处大30.84%，14.55%。从壁厚变化情况来看，处理接种处最大(7.53 μm)，接种下部壁厚次之(7.41 μm)，接种上部最小(6.86 μm)。用蒸馏水接种后对照株不同接种部位的导管分子变化幅度相对较小(表 4)。不同接种处理毛白杨导管解剖各项参数的方差分析(表 5)表明：接种根癌农杆菌后，毛白杨不同接种部位导管分子长、宽、腔径、长宽比、壁厚差异均极显著(0.1%水平)。蒸馏水接种后的对照毛白杨不同接种部位的导管分子长、宽、腔径、长宽比、壁厚之间差异不显著。赵小兰(2005)对多花蔷薇无刺4号(Rosa multiflora ‘Inermis 4’)和荷花蔷薇(R. multifora f. carnea)研究发现：受根癌土壤杆菌侵染后，在伤口两侧均有大量细胞增生，而且一直呈快速增长趋势，与刺伤后的伤口反应不同，证明是病原菌侵染后造成寄主内源激素大量产生的结果。接种部位之下通常造成寄主维管束增生、导管口径增大，以保证瘿瘤的营养供应；而接种部位以上寄主维管束中导管直径变小，抑制营养向寄主运输，进一步促进茎瘤的扩展(Aloni et al., 1995)。Schwalm等(2003)的研究表明:瘿瘤中IAA累积源于其向基运输受到抑制，而IAA累积的效应是形成大量涡旋式导管。

表 4 毛白杨和瘿瘤中木质部导管解剖各项参数平均测定结果 Tab.4 Averages of anatomical parameters between Chinese White Poplar and burls vessel of xylem

表 4 毛白杨和瘿瘤中木质部导管解剖各项参数平均测定结果 Tab.4 Averages of anatomical parameters between Chinese White Poplar and burls vessel of xylem

表 5 毛白杨和瘿瘤木质部导管解剖各项参数变异的方差分析 Tab.5 Variance analysis of anatomical parameters between Chinese White Poplar and burls of xylem

表 5 毛白杨和瘿瘤木质部导管解剖各项参数变异的方差分析 Tab.5 Variance analysis of anatomical parameters between Chinese White Poplar and burls of xylem

瘿瘤之间木纤维长、宽和长宽比之间差异显著(5%水平)，导管分子长、宽和腔径之间差异显著(5%水平)(表 4，5)。说明接种根癌农杆菌后，瘿瘤之间细胞分裂异常，虽然毛白杨瘿瘤采自接种前长势均匀一致的植株，但各个重复之间仍存在差异，从而证明人工接种后，毛白杨瘿瘤生长不同于正常植株，变异性较大。

由表 2可知，树体木质部中木纤维长度、长宽比是瘿瘤的2.2~2.9，2.8~3.5倍。瘿瘤的木纤维宽度降低，和处理接种处接近。瘿瘤的木纤维腔径和壁厚接近于树体木质部(处理接种处除外)。瘿瘤中导管分子长、宽、腔径、长宽比、壁厚与毛白杨不同接种部位的导管分子相比，分别降低了130%~192%，59%~88%，66%~98%，19%~30%，19%~56%(表 4)，方差分析结果(表 6)显示：瘿瘤中的木纤维长、长宽比和毛白杨不同接种部位差异极显著(0.1%水平)，而瘿瘤中的木纤维宽(处理接种处除外)、壁厚、腔径达显著水平(5%水平)，瘿瘤中的导管分子长、宽、腔径、长宽比、壁厚和毛白杨不同接种部位差异极显著(0.1%水平)，与毛得奖(2001)在对小黑杨14(Populus simonii × B.nigra 14)冰核细菌溃疡病组织解剖学和病理生理学研究结果相似。纤维的主要功能是机械支持，瘿瘤中纤维变短，有可能降低其力学性质。徐斌等(2005)认为受到水淹沙埋的黑杨派无性系Ⅰ-72杨[P.×euramericana cv. ‘San Martino’(Ⅰ-72/58)]纤维结构发生变化是在树体中担负机械支持作用的木纤维产生应激性反应而使壁厚增加、腔径减小所造成的。在番茄、蓖麻上的研究已表明：在瘿瘤细胞分化、形态构建中，乙烯起着重要作用，乙烯的大量释放致使野生型植株瘿瘤附近的导管直径明显减小，导管壁厚增加2~3倍，直径变小(Wachter et al., 1999)。本研究中，瘿瘤中导管变小，接种处导管壁变厚可能与乙烯释放量有关。

表 6 瘿瘤和毛白杨木质部解剖参数间变化方差分析 Tab.6 Variance analysis of anatomical parameters between burls and Chinese White Poplar of xylem

表 6 瘿瘤和毛白杨木质部解剖参数间变化方差分析 Tab.6 Variance analysis of anatomical parameters between burls and Chinese White Poplar of xylem

从表 7可以看出，接种根癌农杆菌后，毛白杨木质部化学组成的含量发生明显变化。冷水抽出物、热水抽出物、1%NaOH抽出物含量均随着接种部位的不同而发生变化，接种处各种抽出物含量明显增加，分别比其他部位增加了29%，54%，19%左右。纤维素含量在接种处却降低了15%，木质素含量在接种处增加了1.75倍，而在接种上部和接种下部各种木材化学组成变化较平稳。方差分析(表 8)表明：毛白杨处理组植株不同接种部位化学组成差异极显著(1%水平)。接种无菌水后，对照组植株不同部位木材化学组成含量变化不大。方差分析(表 8)表明：接种无菌水后，对照组化学组成无显著变化。Pozgaj等(1986)在研究中发现，受酸雨危害的树木由于受到细菌的作用，细胞壁部分溶解，这就能清楚地解释接种后瘿瘤和木质部接处抽提物含量较高的原因。一方面，细菌正常生理活动的结果。马连祥等(2000)在研究酸雨对杨树生长和木材化学性质的影响时也发现，受害材的木质素和半纤维素含量升高3.72%和1.43%，而综纤维素相对减少3.45%，说明木材在受到细菌侵害后为保持正常的生理和生活状态，会过度消耗自身的能量，而使纤维素含量有所降低。另一方面，可能是由于植物在受到外界侵害后，产生一定的应激反应，通过降低自身纤维素的含量，破坏细菌赖以生存的环境，对自身加以保护。

表 7 毛白杨和瘿瘤木质部化学组成 Tab.7 The chemical compositions of Chinese White Poplar and burl xylem     %

表 7 毛白杨和瘿瘤木质部化学组成 Tab.7 The chemical compositions of Chinese White Poplar and burl xylem     %

表 8 毛白杨木质部化学组成方差分析 Tab.8 Variance analysis of chemical compositions of Chinese White Poplar xylem

表 8 毛白杨木质部化学组成方差分析 Tab.8 Variance analysis of chemical compositions of Chinese White Poplar xylem

瘿瘤中的冷水抽出物含量比木质部中提高了2.6~4.3倍，热水抽出物比木质部中提高了1.5~2.6倍，1%NaOH抽出物含量比木质部中提高了1.1~1.8倍，而纤维素含量下降了51%~99%，处理组植株接种处木质素含量最高，是瘿瘤的2.7倍，瘿瘤和其他接种部位相比，木质素含量略高(表 7)。受到菌类侵害后，树木要形成愈伤组织，因而会加速生长，由于细胞的快速分裂与增生，导致木质部异常膨大，外观上形成瘤体。Erickson等(1974)研究结果表明：加速生长，可增加木素含量，减少纤维素含量，与马连祥等(2000)在研究酸雨对欧美杨南方型无性系Ⅰ-72杨(P.×euramericana)生长和木材化学性质的影响中报道木质素含量增加相似。木材中冷、热水抽出物含量和组成影响和决定着木材的颜色，一般经水提取后，木材的颜色普遍变浅，热水抽提物更为明显(黄酮、木质酚和单宁易溶于热水)，并且提取液颜色的变化与木材颜色的变化呈线性关系。方桂珍(2002)对20种树种木材化学组成进行研究，结果表明：木材抽提液颜色与木材表面材色的各相色度学参数均有一定程度的相关性，抽出物的颜色可在某种程度上代表木材的颜色。从热水抽出物的颜色可以看出，毛白杨瘿瘤热水抽提液颜色均有加深。毛白杨对照木质部中热水抽提液颜色为淡黄色，而瘿瘤中热水抽提液颜色为深棕色。在毛白杨瘿瘤抽提液表面上，可见同一色系深浅不同的色调变化，具有较好的表面观感，这也是瘿瘤具有装饰性能的原因之一。瘿瘤中热水抽提物含量的增加，会增大细菌在其中生长的几率。树木受病菌侵染，化学组成随受害程度变化而产生变化。分析结果表明：其热水抽出物和1%NaOH抽出物含量显著增加，并且纤维素分子遭到破坏。产生这种现象的原因可能是树木对病菌侵害的一种防御反应。单宁具有较强的杀菌能力，故木材含单宁越多，其耐久性越强。在病菌侵害后，林木在非固有的理化因子刺激下所作出的组织和化学反应，使木材的构造、化学、物理学性质发生变化，包括分泌毒它性化合物、坏死反应减少对入侵者所必需的营养物质的供给等。木材细胞在外界刺激下，分泌酚类化合物，以抵抗细菌的入侵。热水抽出物和1%NaOH抽出物种主要含有单宁、树脂、和黄酮类等物质，这些物质很难被昆虫和病菌所利用，因而起到了一种防御作用。另外，也可能是由于病菌的新陈代谢活动，分泌某些化合物，从而引起了化合物含量的的增加。纤维素含量的降低，会导致瘤材的吸湿性减少，从而影响瘤材的干缩性。同时由于木质素的化学特性，如不可溶性和复杂的酚类聚合物，使得木质部具有细胞壁疏水性，也增强了抗病能力(胡新生等，1999)。

接种根癌农杆菌后，毛白杨树高生长受到抑制，接种处明显膨大，接种上部树干直径变小，上下差异明显。毛白杨瘿瘤呈扁圆形，每株长一个瘿瘤，瘿瘤平均最大横径达5.26 cm，最大纵径达5.76 cm。

毛白杨处理组植株接种处木纤维各解剖参数(壁厚除外)明显下降，处理接种上部和接种处木质部导管分子变小，下方受其影响较小。对照组植株不同接种部位木质部中木纤维和导管分子无明显变化。毛白杨瘿瘤之间木纤维及导管分子的长、宽均差异显著(5%水平)，说明瘿瘤细胞分裂异常。毛白杨瘿瘤中木纤维及导管分子比木质部中的减小，说明接种根癌农杆菌后，瘿瘤的生长和木质部之间存在明显不同。

接种根癌农杆菌后，毛白杨植株接种处冷水抽出物、热水抽出物、1% NaOH抽出物含量增加，纤维素含量降低，木质素含量最高。瘿瘤木质部中各抽出物含量分别比毛白杨提高了2.6~4.3，1.5~2.6，1.1~1.8倍，而纤维素含量下降了51%~99%。处理组植株接种处木质素含量是瘿瘤的2.7倍。和其他接种部位相比，瘿瘤木质素含量略高。毛白杨处理组接种处和瘿瘤中化学成分明显不同与其他部位，其化学组成的变化影响着木材的材性和瘿瘤的生长。