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。     

青杨叶锈病菌(Melampsora larici-populina Kleb.)侵染过程的超微结构研究

 采用电子显微镜技术对青杨叶锈病菌(Melampsora larici-populina Kleb.)的侵染过程进行了研究。发现该菌夏孢子萌发产生1~3个芽管,且具较多的树杈状分枝。芽管由气孔侵入,侵入前不形成明显的附着胞或仅个别芽管形成附着胞。芽管侵入气孔后在气孔腔内形成气孔下囊,再分化出圆形的膨大体而产生1~2支初生菌丝。初生菌丝在寄主细胞间扩展,与叶肉细胞壁接触后分化出吸器母细胞,吸器母细胞中的细胞器与胞间菌丝相同,双核。吸器母细胞产生侵入钉侵入叶肉细胞内部形成吸器,成熟吸器由细长具颈环的管状颈部和膨大的吸器体组成,此时胞间菌丝在吸器母细胞处分化出次生菌丝,在叶肉细胞间扩展形成次生菌落,产生孢子堆。病菌在寄主细胞间隙或沿寄主细胞壁延伸时,寄主细胞仍保持正常状态。     

菜豆锈菌侵染过程的显微和超微观察

 本文报道了通过微分干涉衬显微镜、荧光显微镜及扫描电镜和透射电镜所观察到的菜豆锈菌的侵入和扩展过程。菜豆锈菌夏孢子萌发多产生1个芽管,偶尔也产生双芽管。芽管以气孔侵入为主,也可从表皮直接侵入。侵入前形成或不形成明显的附着胞。气孔侵入的芽管首先在气孔腔内形成气孔下囊,再进一步分化出圆形的膨大体,由膨大体产生1~2支初生菌丝。初生菌丝与叶肉细胞壁接触后分化出吸器母细胞,吸器母细胞进入叶肉细胞内部形成吸器。初生侵染菌丝在产生吸器母细胞的部位的后部产生分枝,形成次生侵染菌丝在叶肉细胞间蔓延。     

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。     

玉米南方型锈病发生规律与防治技术初步研究

采用田间调查和试验的方法,着重研究了玉米南方型锈病病菌多堆柄锈菌夏孢子发芽与环境条件的关系,玉米不同生育期的感病性和病害的初侵染来源,并探讨了控制该病为害的主要技术途径。     

草莓品种对白粉病菌抗性的组织病理学研究

以4个生产上主栽草莓品种为试材,采用曲利苯兰透明染色法,系统研究了草莓白粉病菌在不同抗性草莓品种上侵染过程的组织学特征。结果表明,草莓白粉病菌的侵染过程可分为：分生孢子萌发、附着胞形成、侵入寄主产生吸器、菌丝扩展和分生孢子链产生。而草莓不同品种对白粉菌的抗性表现在附着胞产生后的各侵染阶段,随品种抗病性增强,病菌侵入率降低,吸器数目减少,菌丝扩展缓慢,分生孢子数目减少。     

外源茉莉酸甲酯诱导小麦抗条锈病的研究

 本文探讨了不同浓度茉莉酸甲酯(MeJA)对小麦抗病性的诱导作用,同时电镜观察了不同浓度MeJA对小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp. tritici)与寄主细胞超微结构的影响。结果表明,2.00 mmol·L^-1 MeJA对小麦条锈病的诱导抗性效果最好,可达到35.87%,而0.50 mmol·L^-1 MeJA在小麦条锈菌夏孢子开始萌发4 h时呈显著抑制作用。经外源MeJA处理后,条锈菌的胞间菌丝、吸器母细胞和吸器的发育明显受到抑制,其中侵染位点的叶肉细胞呈抗性症状。因此,MeJA可使小麦幼苗产生诱导抗性从而提高其抗病性。     

胡杨和灰叶胡杨锈菌夏孢子形态和侵染结构观察

 借助直接观察、显微和超微结构观测等手段,对胡杨和灰叶胡杨锈病显症叶片、锈菌夏孢子的形态、孢子萌发和侵染结构进行了观测。结果表明,胡杨和灰叶胡杨的锈菌夏孢子堆、夏孢子形态结构相似;夏孢子堆散生于叶片正反两面,近半球形或半椭球形,呈橙黄色或金黄色;夏孢子散落分布于叶片正反两面,圆形或卵圆形,透明、橙黄色,厚壁,单胞,表面密生刺瘤;胡杨和灰叶胡杨锈菌夏孢子的长轴和短轴长度、刺瘤高度及刺瘤间距四项指标均无显著性差异;夏孢子萌发产生芽管后形成菌丝,通过叶表气孔直接侵染叶片,以菌丝的形式在叶片组织内扩展。     

玉米品种抗茎腐病鉴定

１９９１￣１９９５年采用自然发病和土壤接种方法鉴定了１５５０份玉米品种对茎腐病的抗病性,表现高抗的３９７份,中抗３０４份,中感３６４份,高感４８５份,经重复鉴定,筛选出７６份抗性稳定的自交系和杂交种。不同抗性品种用肿囊腐霉菌和串珠镰刀菌接种测定,抗性反应基本一致,人工接种比自然发病鉴定效果好,通过病圃自然发病初筛,人工土壤接处复选,可准确鉴定大量材料的抗病性。     

Adult Plant Phenotype of the Rp1-DJ Compound Rust Resistance Gene in Maize

ABSTRACT The complex structure of the rp1 rust resistance locus of maize allows two or more resistance genes to be recombined together in coupling phase. The phenotypic effects of the Rp1-DJ compound gene, which carries both Rp1-D and Rp1-J, were analyzed. The Rp1-DJ compound gene was associated with a chlorotic spotting phenotype in some genetic backgrounds. At the seedling stage, lines carrying Rp1-DJ are fully susceptible to Puccinia sorghi biotype HI1, which is virulent on lines with the two genes singly. At later stages of growth, however, Rp1-DJ lines show partial resistance when compared with sibling lines not carrying the compound gene. The Rp1-DJ gene also confers partial resistance to P. polysora in adult plants.     

不同基因型玉米自交系苗期根系抗旱性向水性及解剖结构研究

试验旨在研究旱胁迫下不同基因型玉米自交系苗期根系形态、生理生化、解剖结构的差异变化,为玉米自交系抗旱种质的筛选提供可借鉴的指标、方法,为玉米自交系苗期根系抗旱遗传机理研究提供依据。试验选用了14份玉米自交系,采用PEG-6000胁迫处理,测定玉米自交系苗期13个与抗旱紧密相关的根系形态与生理生化指标,并通过方差分析、关联分析及聚类分析,对各自交系的抗旱性进行综合评价,并对其中两个抗旱性差异明显的自交系,通过石蜡切片-显微镜观察根系横切面结构的差异。结果表明:干旱胁迫下,不同玉米自交系苗期的单株根干质量、单株地上部干质量、根系长度、根直径、根伸长速率、根失水率、根系还原力均呈不同程度的下降趋势,根系可溶性糖、脯氨酸均呈不同程度的上升趋势,且不同自交系的变化幅度差异较大。随着诱导物倾斜角的增大,不同自交系根系的向水性弯曲增强,不同自交系间的差异较大,高湿度梯度条件下,自交系Mo17向水性弯曲较对照增加134%,增加幅度最大,WN897向水性弯曲增加20%,增加幅度较小。利用不同抗旱指标的加权抗旱指数,综合评价不同基因型玉米自交系的抗旱性,并将14个玉米自交系种质聚类划分为强抗旱型、中抗旱型和旱敏感型、高旱敏感型4个抗旱级别。石蜡切片结果显示,抗旱性差异明显的自交系根系解剖结构差异较大,抗旱性自交系昌7-2皮层占根系直径比例较低,不抗旱自交系WN897皮层占根系直径比例大于昌7-2,且WN897的导管直径较大。结论:采用方差分析、关联分析及聚类分析等相结合的方法对不同玉米自交系苗期抗旱性进行评估,可以较好地揭示根系性状与抗旱性的关系。根系还原力、根系可溶性糖、根系长度、根向水性对干旱胁迫的反应较其他指标敏感,可作为玉米苗期的抗旱能力和抗旱自交系选育时优先考虑的鉴定指标。旱胁迫下,抗旱性差异明显的玉米自交系根系解剖特征差异显著,强抗旱型自交系苗期根系皮层厚度较小,皮层占根系直径比例较低,根系导管直径也较高旱敏感型自交系小。     

玉米抗南方锈病种质标记基因型鉴定与遗传多样性分析

为阐明玉米抗南方锈病种质的标记基因型和遗传背景,利用7个与玉米抗南方锈病3个基因连锁的SSR标记鉴定了38份抗病玉米种质的标记基因型,并采用40个多态性SSR标记对39份抗南方锈病的玉米自交系和6个标准测验种进行了遗传多样性研究。结果表明,7个与抗病基因连锁的SSR标记将38份抗病种质鉴定为17种标记基因型,表明可能存在多样的抗性基因组合方式;辽2204等9份种质仅扩增出齐319的标记基因型,沈136和W456仅扩增出W2D的标记基因型;种质LO932未扩增出与齐319、P25和W2D相同的标记,可能携带新的抗南方锈病基因;相近遗传背景的抗性种质分属不同的标记基因型,表明抗病种质可能携带的抗南方锈病基因在育种选择中发生了分离。40对多态性SSR引物在45份自交系中共检测出115个等位基因变异,平均每对引物检测到2.88个等位基因,变异范围为2~4;平均多态性信息含量为0.4649,变化范围为0.1258~0.6951;通过UPGMA聚类分析,39份抗病材料被划分到以标准测验种为代表的6个杂种优势亚群中,与系谱分析基本一致,这为在育种中合理利用抗源提供了信息。     

Identification of a maize kernel stress-related protein and its effect on aflatoxin accumulation

ABSTRACT Aflatoxins are carcinogens produced mainly by Aspergillus flavus during infection of susceptible crops such as maize. Through proteomic comparisons of maize kernel embryo proteins of resistant and susceptible genotypes, several protein spots previously were found to be unique or upregulated in resistant embryos. In the present study, one of these protein spots was sequenced and identified as glyoxalase I (GLX-I; EC 4.4.1.5). The full-length cDNA of the glyoxalase I gene (glx-I) was cloned. GLX-I constitutive activity was found to be significantly higher in the resistant maize lines compared with susceptible ones. After kernel infection by A. flavus, GLX-I activity remained lower in susceptible genotypes than in resistant genotypes. However, fungal infection significantly increased methylglyoxal (MG) levels in two of three susceptible genotypes. Further, MG was found to induce aflatoxin production in A. flavus culture at a concentration as low as 5.0 muM. The mode of action of MG may be to stimulate the expression of aflR, an aflatoxin biosynthesis regulatory gene, which was found to be significantly upregulated in the presence of 5 to 20 muM MG. These data suggest that GLX-I may play an important role in controlling MG levels inside kernels, thereby contributing to the lower levels of aflatoxins found in resistant maize genotypes.     

2021年黄淮地区夏玉米南方锈病流行因素分析及防控对策

黄淮地区是我国夏玉米重要产区, 近年来由多堆柄锈菌Puccinia polysora Underw.引起的玉米南方锈病的发生与流行已成为黄淮地区玉米产量的主要限制因素, 2021年玉米南方锈病在我国黄淮玉米产区大面积暴发流行, 危害损失之严重历年罕见?本文介绍了2021年度黄淮地区玉米南方锈病的发生危害情况, 分析了暴发流行的主要因素, 并提出了今后的防控对策?     

Identification of unique or elevated levels of kernel proteins in aflatoxin-resistant maize genotypes through proteome analysis

ABSTRACT Aflatoxins are carcinogens produced by Aspergillus flavus and A. parasiticus during infection of susceptible crops such as maize (Zea mays L.). Resistant maize genotypes have been identified, but the incorporation of resistance into commercial lines has been slow due to the lack of selectable markers. Here we report the identification of potential markers in resistant maize lines using a proteomics approach. Kernel embryo proteins from each of two resistant genotypes have been compared with those from a composite of five susceptible genotypes using large format two-dimensional gel electrophoresis. Through these comparisons, both quantitative and qualitative differences have been identified. Protein spots have been sequenced, and based on peptide sequence homology analysis, are categorized as follows: storage proteins (globulin 1 and globulin 2), late embryogenesis abundant (LEA) proteins related to drought or desiccation (LEA3 and LEA14), water- or osmo-stress related proteins (WSI18 and aldose reductase), and heat-stress related proteins (HSP16.9). Aldose reductase activity measured in resistant and susceptible genotypes before and after infection suggests the importance of constitutive levels of this enzyme to resistance. Results of this study point to a correlation between host resistance and stress tolerance. The putative function of each identified protein is discussed.     

受玉米大斑病菌侵染后玉米抗感近等基因系SOD动态变化的研究

 以玉米抗、感大斑病菌近等基因系为材料,研究了玉米抗病系和感病系在接种玉米大斑病菌后SOD活性和SOD同工酶谱的动态变化。结果发现,在病原菌侵染初期携带显性抗病单基因的抗病系SOD活性一般呈下降趋势,明显地低于不携带任何已知抗病基因的感病近等基因系;在病原菌侵染中、后期却较大幅度上升,反而逐渐明显地高于感病近等基因系。在HZ1遗传背景中Rf值为0.25的SOD同工酶酶带,与Ht2和HtN等抗病基因的作用有关。本文认为SOD及有关活性氧代谢在玉米对大斑病菌抗性中可能具有重要的作用。