多堆柄锈菌侵染玉米的细胞学及超微结构特征

为明确玉米对多堆柄锈菌Puccinia polysora侵染后病理反应的细胞学特征,利用扫描和透射电镜技术分析了玉米自交系与多堆柄锈菌互作中二者的细胞变化过程。多堆柄锈菌对玉米的侵染主要以直接穿透叶片表皮侵入为主,少量可从气孔和细胞间隙侵入。接种后,病菌夏孢子在感病自交系叶片上快速并大量萌发,在叶表生长蔓延并侵入表皮组织细胞,7 d后形成夏孢子堆;在抗病自交系上,病菌萌发、菌丝生长均受到明显抑制,少量入侵的病菌也由于寄主细胞死亡而导致菌丝和夏孢子干瘪死亡。侵染早期在感病寄主细胞间隙出现菌丝并穿透细胞壁,在胞内产生分枝菌丝,此时寄主细胞结构正常;随着菌丝进一步扩展,叶绿体等结构发生紊乱,被侵染细胞逐渐死亡。在抗病自交系上,接菌24 h后寄主即出现过敏性坏死反应,侵入位点与周围细胞快速坏死,抑制菌丝生长蔓延;叶绿体中清晰可见深色颗粒状物质;72 h后细胞壁外侧产生大量致密的深色结晶体,应为与抗病反应相关的酚类物质。表明抗多堆柄锈菌的玉米材料可能存在2种抗病途径,即寄主与病菌互作中由分子识别引起的免疫反应和病菌侵入后的系统防卫反应。     

如何识别与防治大蒜锈病

大蒜锈病对大蒜品质和产量均有较大的影响。要有效地控制该病,必须正确掌握识别与防治方法。大蒜锈病由葱柄锈菌(属担子菌亚门真菌)侵染所致。除侵染大蒜外,还侵染洋葱、韭菜等。病菌主要侵染叶片和假茎。病部初为梭形褪绿斑,后在表皮下出现圆形或圆形稍凸起的夏孢子堆,表皮破裂后散出橙黄色粉状物,即夏孢子。病斑四周有黄色晕圈,后病斑连片致全叶黄枯,植株提前枯死。生长后期,在未破裂的夏孢子堆上产出表皮不破裂的黑色冬孢子堆。病菌多以夏孢子在留种葱和越冬青葱及大蒜病组织上越冬。翌年入夏形成多次再侵染,这时正值蒜头形成或膨大期,为…     

小麦叶锈菌在感病寄主上发育的组织病理学和超微结构研究

 应用荧光显微技术、微分干涉技术和生物电镜技术,系统地研究了小麦叶锈菌在感病寄主上的发育过程及其超微结构特征。小麦叶锈菌在感病品种上的发育过程可分为几个明显的阶段,即孢子的萌发、附着胞的形成、气孔下囊的分化、初生菌丝和次生菌丝的形成和生长、吸器母细胞和吸器的形成、夏孢子床和夏孢子堆的产生以及夏孢子的形成。小麦叶锈菌的胞间菌丝呈丝状,生长和分枝通常沿寄主细胞壁进行。胞间菌丝与寄主细胞的接触诱导了吸器母细胞的分化,吸器母细胞在与寄主细胞壁的接触部位发育形成入侵栓,穿透寄主细胞壁后于细胞内形成吸器。胞间菌丝和吸器母细胞均含有双核,而成熟吸器则含有单核。经常规染色后,胞间菌丝和吸器母细胞的壁与隔膜均可分辨出由多层构成。     

多堆柄锈菌侵染不同抗性玉米的组织病理学研究

［目的］ 了解不同抗感玉米自交系对南方锈病的组织病理学反应,为今后筛选不同类型抗病自交系提供参考。［方法］ 采用曲利苯蓝透明染色法,以4个玉米自交系为材料,研究了玉米南方锈病致病菌—多堆柄锈菌在不同抗性材料上侵染过程的组织学特征。［结果］ 多堆柄锈菌侵入和定殖可以分为5个阶段：孢子萌发与芽管形成、附着胞形成、侵入细胞、胞内吸器产生、菌丝在细胞间扩展。在不同抗性的玉米材料上,病菌孢子萌发和芽管形成差别不明显,但侵入后病菌在不同抗性材料内的发育进程和发育程度具有显著差异。在抗病玉米材料上,病菌初生菌丝、吸器母细胞、次生菌丝的形成时间推迟,胞内吸器少,菌丝分枝少,菌丝生长缓慢。［结论］ 这些抗性特征与田间表现出的细胞过敏性坏死、叶片上夏孢子堆少的特征具有一致性。     

薇甘菊柄锈菌生物学及其寄主专一性

在检疫温室条件下对外来入侵植物薇甘菊的寄生菌——薇甘菊柄锈菌的生物学及其寄主专化性进行了研究。结果表明，薇甘菊柄锈菌可以侵染植物叶片和叶柄等营养器官。受侵染部位起始出现褪绿斑，12～15d，自叶背产生黄色冬孢子堆，并逐步坏死和脱落，最终致寄主死亡。冬孢子黄至暗褐色，包埋在寄主组织中，无明显休眠期。高湿条件下，冬孢子易萌发产生担孢子进行再侵染。采用悬挂法对29个科、62个属的72种植物进行了寄主专化性测定，结果表明，薇甘菊柄锈菌在菊科植物天门冬、紫茎泽兰、向日葵、地胆草上形成褪绿斑，但未发现菌丝和吸器。薇甘菊柄锈菌可成功侵染薇甘菊和同属植物假泽兰。     

不同培养载体对小麦条锈菌夏孢子人工萌发的影响

为探索适合小麦条锈菌寄主体外萌发的载体,并建立基于不同研究目的的小麦条锈菌夏孢子人工萌发技术,采用超声波水雾培养法,以小麦条锈菌生理小种CYR32为供试材料,探讨了不同培养载体对小麦条锈菌夏孢子萌发特性的影响.在最适温度和湿度条件下,以4种不同材料为培养载体,小麦条锈菌夏孢子的萌发率、芽管生长率和外观显示情况有显著差异.在尼龙纱网上的夏孢子萌发速度和芽管伸长速度最快,12 h内萌发率最高可达93.40％,芽管最长可达446.71 μm;亲水滤膜上夏孢子的萌发率和芽管长仅次于纱网;亲水塑料膜和PVDF膜上夏孢子的萌发率均高于普通亲水载玻片,而芽管长度低于普通亲水载玻片.采用侧光照明时,在亲水滤膜和PVDF膜上极易清晰观测到夏孢子及其芽管内的黄色颗粒物.在亲水塑料膜上,还可观察到夏孢子萌发12 h后,芽管尾部膨大形成类似附着胞的结构.结果显示,超声波水雾可使条锈菌夏孢子处于水分饱和的环境,而纱网纤维组成的小格具有很好的保水结露功能,能使夏孢子萌发快,萌发效率高,芽管生长快;另一方面,使用其他培养载体还可满足观测条锈菌夏孢子内黄色颗粒物向芽管内转移和芽管尾部形成类似附着胞结构的目的.     

小麦条锈菌夏孢子阶段核相状况的研究

 本文应用电镜和荧光染色技术对小麦条锈菌夏孢子阶段的细胞核相状况进行了系统研究。观察发现夏孢子通常为双核体,夏孢子萌发的芽管可为双核、三核或四核,但仍以双核芽管为主。尽管在胞间菌丝和吸器母细胞中可观察到典型的双核细胞,但胞间菌丝和吸器母细胞中的多核现象极为普遍。经连续切片观察证实,吸器的细胞核可为双核、三核、四核、五核和六核,一般以四核为主。夏孢子堆中的不同类型的细胞均为双核。上述研究结果表明,小麦条锈菌的细胞核相状况较为复杂,并且显然不向于其它锈菌。关于小麦条锈菌多核现象的生物学意义值得进一步研究。     

小麦叶锈菌产孢量测定方法

研究小麦品种对小麦叶锈菌水平抗性,需要计算产孢量。我们以小麦叶锈菌夏孢子粉为材料进行试验,初步找到两种较为准确、简便易行的方法——称重法和直接计数法。两种方法均需在大田(或温室)定品种、定单株、定叶片,数单病叶片的孢子堆数的基础上计算产孢量。     

小麦条锈菌夏孢子阶段核相状况的研究

本文应用电镜和荧光染色技术对小麦条锈菌夏孢子阶段的细胞核相状况进行了系统研究。观察发现夏孢子通常为双核体,夏孢子萌发的芽管可为双核、三核或四核,但仍以双核芽管为主。尽管在胞间菌丝和吸器母细胞中可观察到典型的双核细胞,但胞间菌丝和吸器母细胞中的多核现象极为普遍。经连续切片观察证实,吸器的细胞核可为双核、三核、四核、五核和六核,一般以四核为主。夏孢子堆中的不同类型的细胞均为双核。上述研究结果表明,小麦条锈菌的细胞核相状况较为复杂,并且显然不向于其它锈菌。关于小麦条锈菌多核现象的生物学意义值得进一步研究。     

向日葵锈菌夏孢子萌发条件的研究

以向日葵锈菌330生理小种为材料,研究了夏孢子萌发的适宜条件和培养载体。向日葵锈菌夏孢子萌发适宜温度范围10~25℃,最适温度15℃。15℃下在琼脂薄膜上1h即可萌发,12h达到萌发高峰,萌发率最高可达97%。孢子在无菌水中萌发最适浓度为20mg/L,萌发率随浓度增大而降低。光照在前5h均抑制夏孢子萌发,但7h后光照对夏孢子总萌发率基本无影响。新鲜夏孢子萌发率较高,在室温放置270d后基本丧失萌发能力。最适条件下,在供试的6种不同萌发载体上,夏孢子萌发率、芽管长度及萌发形态显著不同,琼脂薄膜载玻片、尼龙纱网、玻璃纸较适宜夏孢子萌发,萌发率超过90%;在PVDF膜和亲水滤膜上可观测到芽管内部黄色物质转移和特殊结构的形成。     

干旱胁迫对胡杨和灰叶胡杨光合作用及叶绿素荧光特性的影响

采用盆栽试验,研究正常供水(土壤相对含水量70%～80%)、轻度干旱胁迫(50%～60%)和重度干旱胁迫(30%～40%)条件下2年生胡杨(Populus euphratica)和灰叶胡杨(P. pruinosa)的光合作用及叶绿素荧光特性.结果表明:在干旱胁迫进程中,轻度和重度干旱胁迫下胡杨、灰叶胡杨的净光合速率经历了急剧下降--缓慢回升--下降3个阶段.在相同的干旱胁迫处理下,光合作用及叶绿素荧光参数Pn,Gs,Ci,WUE,Fv/Fm,Fv/Fo,qP和NPQ胡杨明显高于灰叶胡杨,表明胡杨比灰叶胡杨对干旱胁迫具有更强的适应性.     

酒泉绿洲天然胡杨林主要生长季对全球气候变化的响应

利用酒泉绿洲胡杨林分布区所辖4个气象站点1955-2010年的平均气温观测资料,采用气候倾向率、ArcGIS反距离加权差值、Mann-Kendall非参数统计检验等方法,对该区天然胡杨林主要生长季的时空变化特征及其对全球气候变化的响应进行分析。结果表明：近56 a来,研究区胡杨有生长期初日提前,终日推后,年生长期延长以及叶黄初日推后的趋势,且提前和推后幅度自20世纪90年代以来变化明显。空间分析表明：胡杨林主要生长季变化有一定规律性,生长期初日提前幅度依次为：鼎新＞玉门＞瓜州＞敦煌;生长期终日推迟的幅度为：鼎新＞玉门＞敦煌＞瓜州;年生长期延长的幅度为：鼎新＞玉门＞敦煌＞瓜州;叶黄期初日推迟幅度依次为：鼎新＞敦煌＞玉门＞瓜州。Mann-Kendall突变表明：研究区胡杨的生长期初日、终日以及叶黄期初日均存在多个突变,且突变年份多滞后气温突变年份。由此可见,研究区胡杨对气候变化响应较为敏感。     

根施外源甜菜碱对胡杨幼苗叶片积累甜菜碱与耐盐特性的影响

在不同盐分处理下(0、100、200、300、500 mmol·L~(-1)Na Cl)对土壤进行盆栽实验,研究根施甜菜碱(GB,5 mmol·L~(-1))对1 a生胡杨(Populus euphratica)幼苗叶片甘氨酸甜菜碱(GB)积累特性与不同时间(第7天、第14天)光合作用的影响。结果表明:(1)盐胁迫单独处理下,相比对照(0 mmol·L~(-1)Na Cl,CK)叶片甜菜碱随盐胁迫强度增大积累量显著增多。盐胁迫和外源GB双重处理下,叶片GB含量总体趋势随盐浓度升高表现为先升高后保持平稳。在低盐胁迫处理时(100~300 mmol·L~(-1)Na Cl)外源GB能诱导叶片产生更多GB,较未经GB处理组叶片GB积累量分别提高44.0%、32.5%和35.9%,而高盐胁迫(500 mmol·L~(-1)Na Cl)则转为抑制,叶片GB含量降低了5.1%。(2)随着盐浓度升高,外源GB虽不能持续促进叶片GB含量,但其对光合维持能力却没有丧失。随着胁迫强度增加,外源GB对叶绿素含量、水分利用效率(WUE)、叶片相对含水量(RWC)及相关光合参数的维持作用越明显。(3)不同时间下盐分和外源GB对胡杨光合作用的影响会改变,外源GB先维持胡杨水分传递过程,后维持CO_2同化能力,最终提高其光合作用。总之,根施GB能够促使胡杨叶片GB积累量发生变化并发挥作用,调节盐胁迫下胡杨光合相关生理过程从而提高其耐盐能力。     

Retrieval of leaf biochemical properties by inversed PROSPECT model and hyperspectral indices: an application to Populus euphratica polymorphic leaves

Leaf biochemical properties have been widely assessed using hyperspectral reflectance information by inversion of PROSPECT model or by using hyperspectral indices,but few studies have focused on arid ecosystems.As a dominant species of riparian ecosystems in arid lands,Populus euphratica Oliv.is an unusual tree species with polymorphic leaves along the vertical profile of canopy corresponding to different growth stages.In this study,we evaluated both the inversed PROSPECT model and hyperspectral indices for estimating biochemical properties of P.euphratica leaves.Both the shapes and biochemical properties of P.euphratica leaves were found to change with the heights from ground surface.The results indicated that the model inversion calibrated for each leaf shape performed much better than the model calibrated for all leaf shapes,and also better than hyperspectral indices.Similar results were obtained for estimations of equivalent water thickness (EWT) and leaf mass per area (LMA).Hyperspectral indices identified in this study for estimating these leaf properties had root mean square error (RMSE) and R 2 values between those obtained with the two calibration strategies using the inversed PROSPECT model.Hence,the inversed PROSPECT model can be applied to estimate leaf biochemical properties in arid ecosystems,but the calibration to the model requires special attention.     

不同林龄胡杨林叶片与土壤的化学计量特征

为了解天然胡杨林生态系统的C、N、P、K含量及化学计量特征,在新疆轮台县轮南镇选取5种不同林龄胡杨林(幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林),研究不同林龄胡杨叶和林下土壤C、N、P、K含量及化学计量特征。结果表明:(1)不同林龄胡杨叶的C、N、P、K含量分别为437.77、13.67、1.87、5.26 g·kg-1,林龄对叶片C、N、P、K含量影响不显著。不同林龄胡杨叶片C∶N、C∶P、C∶K、N∶P、N∶K、P∶K为35.46、187.04、87.86、8.40、2.66、0.57,林龄对叶片的C∶P、C∶K影响显著,对C∶N、N∶P、N∶K、P∶K影响不显著。(2)土壤的C、N、P、K含量分别为6.89、0.62、0.57、18.69 g·kg~(-1),林龄对土壤C、N、P、K含量影响显著。不同林龄土壤C∶N、C∶P、C∶K、N∶P、N∶K、P∶K为11.48、12.34、0.36、1.12、0.032、0.032,林龄对土壤化学计量影响差异显著。(3)胡杨叶片N∶P比为8.40,远远小于阀值14,表明胡杨生长发育过程中严重受土壤氮素含量限制。     

塔里木河中游灰杨种群的径级结构与格局动态

在新疆塔里木河中游轮台县胡杨林自然保护区内设置0.5hm2的样地,应用相邻格子法进行每木调查获取野外资料,研究灰杨种群径级结构和空间格局特征。结果表明:灰杨种群幼苗、幼树极度缺乏,中、大龄个体较多,其径级结构呈中间大、两头小的壶形,属衰退型种群,其生存发展前景堪忧。灰杨种群空间格局符合聚集分布,随发育进程其空间格局由随机向聚集型转变,大树阶段聚集强度逐渐减弱。种群不同发育阶段的空间分布格局差异与物种本身的生物、生态学特性有关,而且与物种的生境密切相关。     

新疆艾比湖自然保护区阿奇克苏河沿岸胡杨年龄结构和生长量状况研究

利用在新疆艾比湖自然保护区阿奇克苏河沿岸设立的三块胡杨监测样地,根据4a来的实地观测数据对该区胡杨的年龄结构以及生长量情况进行了统计与分析。结果表明,该区胡杨年龄分布结构呈倒金字塔型,部分样地的Ⅰ～Ⅴ龄级胡杨甚至有缺失现象。在各龄级胡杨四年的生长量比较中,胡杨胸径和树高生长均随龄级的增加呈递减趋势,而冠幅生长则呈递增趋势。而在各样地胡杨的年平均生长量比较中,样地A1胡杨的胸径和冠幅生长均好于另两块样地,且差异比较结果显著(P<0.05),但各样地树高生长差异并不显著;结合各样地未缺失龄级(Ⅵ～Ⅺ)胡杨年平均生长量与林分密度、地下水位、土壤总盐含量、土壤pH值以及土壤有机物含量等生境因子进行相关性比较显示,胡杨胸径和冠幅生长量均与土壤总盐含量有高度相关性,地下水位则次之,而树高生长量与各生境因子相关性均不高。     

塔里木河干流中游胡杨种群特征与动态分析

通过样地调查和数据统计,编制胡杨种群静态生命表,绘制存活曲线、生存率曲线、累计死亡率曲线、种群死亡密度曲线和危险率曲线,分析种群数量特征。同时,结合种群动态量化方法及时间序列预测,分析种群数量动态变化。结果表明:胡杨种群年龄结构呈金字塔型,幼龄级所占比例较大;存活曲线接近Deevey C(凹)型,且动态指数大于0,表明胡杨种群结构合理,为增长型种群。4个函数曲线表明,胡杨种群前期幅度变化较大,后期趋于稳定。时间序列分析表明,由于丰富的后续资源,种群能够稳定生长。     

Gas exchange of Populus euphratica leaves in a riparian zone

Riparian vegetation belts in arid regions of Central Asia are endangered to lose their ecosystem services due to intensified land use.For the development of sustained land use,management knowledge of plant performance in relation to resource supply is needed.We estimated productivity related functional traits at the edges of the habitat of Populus euphratica Oliv.Specific leaf area(SLA) and carbon/nitrogen(C/N) ratio of P.euphratica leaves growing near a former river bank and close to moving sand dunes in the Ebinur Lake National Nature Reserve in Xinjiang,Northwest China(near Kazakhstan) were determined and daily courses of CO2 net assimilation(PN),transpiration(E),and stomatal conductance(gs) of two consecutive seasons were measured during July-August 2007 and June-July 2008.Groundwater level was high(1.5-2.5 m below ground) throughout the years and no flooding occurred at the two tree stands.SLA was slightly lower near the desert than at the former river bank and leaves contained less N in relation to C.Highest E and g s of P.euphratica were reached in the morning before noon on both stands and a second low maximum occurred in the afternoon despite of the unchanged high levels of air to leaf water vapor pressure deficit(ALVPD).Decline of g s in P.euphratica was followed by decrease of E.Water use efficiency(WUE) of leaves near the desert were higher in the morning and the evening,in contrast to leaves from the former river bank that maintained an almost stable level throughout the day.High light compensation points and high light saturation levels of PN indicated the characteristics of leaves well-adapted to intensive irradiation at both stands.In general,leaves of P.euphratica decreased their g s beyond 20 Pa/kPa ALVPD in order to limit water losses.Decrease of E did not occur in both stands until 40 Pa/kPa ALVPD was reached.Full stomatal closure of P.euphratica was achieved at 60 Pa/kPa ALVPD in both stands.E through the leaf surface amounted up to 30% of the highest E rates,indicating dependence on water recharge from the ground despite of obviously closed stomata.A distinct leaf surface temperature(Tleaf) threshold of around 30℃ also existed before stomata started to close.Generally,the differences in gas exchange between both stands were small,which led to the conclusion that micro-climatic constraints to E and photosynthesis were not the major factors for declining tree density with increasing distance from the river.     

胡杨叶形变化与POD同工酶的关系研究

以5个不同发育阶段的胡杨植株为研究对象,调查各发育阶段胡杨植株树冠不同层次当年生枝同一节位叶片的叶形指数,同时测定其POD同工酶酶谱和酶活性,探讨不同发育阶段胡杨植株叶形的变化规律和POD同工酶酶谱及酶活性间的关系。结果表明:(1)不同发育阶段的胡杨植株都表现出叶形指数随冠层的升高而减小;(2)不同发育阶段的胡杨植株都表现出单株不同冠层叶片中POD同工酶表达具有高度的稳定性和相似性,酶谱带型基本一致,而不同发育阶段的胡杨植株间POD同工酶酶谱在质(酶带数目和迁移率)和量(酶的活性)上表现出不同程度的差异;(3)不同发育阶段的胡杨植株均表现为树冠不同层次当年生枝叶片的叶形指数与POD酶活性极显著正相关(r=0.668,p<0.01)。