稻曲病菌侵染对水稻小穗发育的影响及H_2O_2的变化趋势

稻曲病是由稻绿核菌(Ustilaginoidea virens)侵染引起的水稻穗部病害,在全世界不同稻作区均有发生,并在近年呈加重趋势。本研究通过水稻穗期接种后的显微观察及H_2O_2检测,分析了稻曲病菌侵染引起的小穗结构变化及侵染过程中H_2O_2变化趋势。结果表明,稻曲病菌侵染会导致水稻花粉粒畸形、雌蕊发育受抑制、小穗无法正常扬花授粉,抑制谷粒的正常形成,造成稻曲球及白色秕粒的产生。受侵染小穗的H_2O_2含量显著高于对照,其中处于突破颖壳期的受侵染小穗H_2O_2含量是对照的7倍;形成白色秕粒的小穗H_2O_2含量是对照的11倍;二氨基联苯胺染色结果显示,形成稻曲球的小穗中,在受侵染小穗的花药基部、花药顶端、浆片等部位颜色变深,形成H_2O_2富集区;形成白色秕粒的小穗中,H_2O_2富集的特征更为明显,富集区域与病菌在小穗内的侵染途径密切相关。     

寡聚糖诱导黄瓜对白粉病抗病反应的超微结构研究

 中科6号(2%氨基寡糖素)处理黄瓜植株叶片,5 d后接种白粉菌Sphaerotheca fuliginea(Schlecht.) Poll.,可诱导黄瓜Cucumis sativus产生对白粉病的抗病性,寄主细胞对病原菌的侵入产生了防卫反应结构和物质以及过敏性坏死反应。表现为寄主细胞壁加厚,染色加深,寄主细胞壁下产生多层次结构的乳突,在寄主细胞壁与质膜之间有黑色物质沉积;吸器外质膜皱褶,染色加深,吸器外基质中出现染色加深的颗粒状电子沉积物;寄主细胞质紊乱,细胞器解体,整个寄主细胞解体、坏死。     

西瓜感染黄瓜绿斑驳花叶病毒后糖分代谢与倒瓤的关系

为揭示人工接种黄瓜绿斑驳花叶病毒(Cucumber green mottle mosaic virus,CGMMV)后西瓜糖分代谢与倒瓤的关系,采用高效液相色谱法测定了接种CGMMV后西瓜的葡萄糖、果糖、蔗糖含量变化,采用比色法测定了糖酵解途径关键酶及蔗糖代谢相关酶活性的变化。结果显示,西瓜苗感染CGMMV后,果实中葡萄糖、果糖、蔗糖含量均较对照发生明显变化,接种处理后葡萄糖含量在授粉7~28 d显著高于对照,之后迅速下降,35 d时显著低于对照,仅为对照的24.87%;果糖含量仅在授粉后7~14 d高于对照,21~35 d显著低于对照;接种处理和对照的蔗糖含量在授粉后14~35 d均逐渐上升,但14~35 d接种处理显著低于对照。接种处理后己糖激酶、磷酸果糖激酶和果糖激酶活性均在授粉后7~14 d显著低于对照,21~28 d显著高于对照,35 d时显著低于对照;丙酮酸激酶活性授粉后7~21 d显著低于对照,35 d时显著高于对照;酸性转化酶和中性转化酶活性在授粉后7~21 d显著低于对照,35 d时高于对照;蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性均显著低于对照,其中蔗糖合成酶活性在授粉后28 d时仅为对照的21.32%。推断西瓜苗接种CGMMV后糖酵解的4个关键酶协同作用,调控糖酵解,进而调控葡萄糖和果糖的积累与代谢,同时蔗糖代谢相关酶活性降低,阻碍蔗糖合成,即西瓜苗感染CGMMV导致倒瓤与其糖分的合成与代谢密切相关。     

烟草感染PVYN后叶脉坏死与总酚、类黄酮及PPO关系研究

 本文采用常规摩擦接种和比色法研究了烟草感染PVY^N后叶脉坏死与总酚、类黄酮及PPO的关系。试验结果表明:感病品种K326接种PVY^N后总酚和类黄酮含量升高,且接种处理与未接种对照间总酚和类黄酮含量的差别随症状表现的加重有递增趋势;就部位而言,与根部及叶部相比,坏死严重的叶脉中总酚和类黄酮含量增加幅度最大,其含量分别增加了149.23%和152.97%;其PPO活性在接种PVY^N后3d时出现第一个高峰,比对照高213.61%,随后降至最低,但仍比对照高130.77%,在接种PVY^N后15d,坏死症状表现严重时,又迅速升高。抗病品种VAM接种PVY^N后无异常症状,其总酚和类黄酮含量也升高,但升高幅度不大,不同部位总酚及类黄酮含量增加的幅度也均小于25%,其PPO活性在接种PVY^N后稍有升高,但基本保持一个水平。     

人工接种CGMMV的增殖及其对西瓜 光合作用的影响

为明确西瓜感染黄瓜绿斑驳花叶病毒CGMMV后病毒的增殖过程及其对光合作用的影响,本研究以辽宁省田间主栽西瓜品种‘京欣’为试材,测定了人工接种CGMMV后,西瓜植株体内病毒含量、光合色素、光合作用相关指标以及参与光合作用的关键酶活性的变化,结果显示:接种3d后,即可检测到病毒,24d植株内病毒含量达最高;叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素的含量均有所降低,叶绿素a在9d后均低于健康对照,而叶绿素b和类胡萝卜素在15d后明显低于健康对照,第18天时,健康对照的叶绿素b含量达接种处理的1.33倍;ALA脱水酶活性除第15天与对照无显著差异外,整个测定期间均低于健康对照,21d时健康对照的ALA脱水酶的活性达29.9U/h,为接种处理的2.18倍;PEP羧化酶的活性显著低于健康对照,测定期间接种处理的PEP羧化酶活性变化不大;乙醇酸氧化酶活性明显升高,测定期间其活性均显著高于健康对照;西瓜叶片的光合速率、气孔导度和蒸腾速率均远小于健康对照,而细胞间隙CO_2浓度却比对照高,本研究为揭示西瓜感染CGMMV后的光合作用变化规律奠定了基础。     

2，4-表油菜素内酯对多菌灵处理下葡萄抗氧化代谢系统的影响

以欧亚种酿酒葡萄(Vitis vinifera L.)赤霞珠(Cabernet Sauvignon)2 a生葡萄盆栽苗为试材,研究喷施外源2,4-表油菜素内酯(EBR)对多菌灵(CBD)处理下葡萄叶片过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O■)含量、抗氧化物质(GSH和AsA)、抗氧化酶(CAT、POD、GR)活性的影响。试验设3个处理,即:CK(清水)、稀释800倍CBD、0.3 mg·L~(-1) EBR+稀释800倍CBD,结果表明:与对照相比,CBD处理使葡萄叶片H_2O_2、MDA和O■含量显著升高,平均比对照分别升高50.09%、35.58%、60.06%;葡萄叶片抗氧化物质GSH、AsA的含量与对照相比无显著差异;CBD处理使葡萄叶片抗氧化酶CAT、POD、GR的活性显著增强,平均比对照分别升高24.17%、63.51%、8.44%。与单独CBD处理相比,EBR+CBD处理使葡萄叶片H_2O_2、MDA、O■含量显著降低,平均比单独CBD处理分别降低18.49%、14.44%、17.55%;同时使葡萄叶片抗氧化物质GSH、AsA含量显著升高,平均比单独CBD处理分别升高5.46%、24.92%;EBR+CBD处理使葡萄叶片抗氧化酶CAT、GR的活性显著增强,平均比单独CBD处理分别高17.15%和5.33%,但对POD活性的作用效果不明显。因此,0.3 mg·L~(-1)外源EBR可能通过提高葡萄植株还原型抗氧化物质含量以及CAT、GR活性来降低植株内源活性氧、自由基水平,缓解农药对葡萄植株的伤害,可作为预处理试剂在生产中应用。     

苹果链格孢菌侵染对感病苹果品种叶细胞超微结构的影响

 将Alternaria mali分生孢子接种在苹果元帅品种叶片的下表皮,保湿培养3~24h,观察细胞超微结构,接种后3h,表皮及叶肉细胞的质膜发生内陷,出现囊泡,暗染色颗粒及管状结构,叶绿体膜结构解体,电子致密物质沉积,基粒排列混乱松散,外膜破裂等。接种后24h,叶片表面出现病斑,细胞质浓缩,细胞壁出现颗粒物,细胞变形,病健组织交界处,叶绿体基浓缩,出现脂质球,同时还观察到,距离病斑2mm处,许多叶肉细胞中出现密度均匀、形状不规则的物质,小叶脉木质部中出现电子致密物质沉积。     

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。     

初析大豆花叶病若干症状类型生理、生化性状变化

 在防虫网室中,接种SMVⅡ-2毒株的合半25号大豆植株产生花叶、疱状凸起、矮缩和顶枯症状。测得各症状型的叶绿素含量均低于对照,叶绿素a/b值略低于对照,蛋白质含量高于对照(花叶、疱状凸起)或低于对照(矮缩,顶枯);过氧化物酶活性均高于对照,顶枯症过氧化物酶活性是对照的13.5倍;过氧化物酶同工酶谱分为快(A)、中(B)和慢带区(C),从电泳扫描图上看,各症状型的谱带总数低于对照,但顶枯症的快带区比对照多出一条迁移率最高的谱带(Ag)。另外,对照快带区的谱带峰值低于慢带区,而各症状型却相反。     

接种大豆花叶病毒后、大豆叶片超氧物歧化酶、过氧化物酶和蛋白组份的变化

对接种大豆花叶病毒后大豆叶片中超氧物歧化酶、过氧化物酶及蛋白组份的变化进行了分析。结果表明,接种大豆花叶病毒后,大豆叶片中超氧物歧化酶活性低于未接种对照株,过氧化物酶活性高于对照;蛋白质含量及蛋白组份中大分子量组份相对含量有所降低。     

HarpinXoo诱发烟草过敏反应早期H2O2变化及有关基因表达

 Harpin_Xoo是水稻黄单胞细菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)产生的蛋白类激发子,用harpin_Xoo注射烟草最早在处理后20h出现肉眼可见的细胞死亡(macro-HR),分别经埃文斯蓝(Evans blue)和台盼兰(Trypan blue)染色观察,发现诱导后4-8h即开始有少量细胞死亡,表明在macro-HR发生前烟草细胞已陆续发生微细胞死亡(micro-HR);对二氨基联苯胺(diamino benzidine,DAB)染色显示,在烟草细胞死亡早期,伴有H₂O₂的明显积累;定量RT-PCR法对H₂O₂代谢相关基因的表达进行了分析,发现harpin_Xoo诱导后1h编码NADPH氧化酶的基因rboh即开始表达,3~7h表达较强,10h开始减弱,表达趋势与H₂O₂积累趋势一致;编码交替氧化酶的基因aoxl表达较迟,sodA基因则在诱导后表达减弱。这些基因的不同表达模式说明,它们在harpin_Xoo诱导的H₂O₂代谢过程中可能具有不同的作用。     

H2S位于H2O2下游介导葡萄抗霜霉病过程

 以霜霉病抗性葡萄品种左优红和感病品种霞多丽为材料,研究硫化氢(H₂S)在葡萄应答霜霉病过程中的作用及其与过氧化氢(H₂O₂)的相互关系。结果表明,接种霜霉病菌后,抗性品种左优红和感病品种霞多丽叶片均出现H₂S含量的猝发、H₂S合成酶基因表达量增加、抗病相关蛋白多酚氧化酶(PPO)和β-1,3葡聚糖酶(Glu)活性显著升高现象;且H₂S清除剂次牛磺酸(HT)可以显著抑制霜霉病菌诱导的PPO和Glu活性升高,并导致葡萄的感病率和病情指数显著升高;同时外源H₂S可降低两个葡萄品种的感病率和病情指数。说明,H₂S是参与葡萄抗霜霉病过程的新的信号物质。受霜霉病菌侵染后,葡萄叶片H₂O₂含量猝发早于H₂S,并且H₂O₂清除剂抗坏血酸(AsA)可显著抑制霜霉病菌所诱导的H₂S含量的上升,而H₂S清除剂HT对霜霉病菌诱导的H₂O₂含量变化影响不显著,推测,H₂S作用于H₂O₂的下游参与葡萄抵御霜霉病过程。     

条锈病侵染对小麦抗氰呼吸和活性氧代谢的影响

 以不同抗病性的小麦为材料,观察了条锈病菌侵染小麦幼苗叶片时活性氧代谢和抗氰呼吸发生、运行的变化。讨论了二者在长期病程下的平衡关系。实验显示:接种8d后,感病小麦中H₂O₂含量开始高于抗病小麦,O₂^-·含量变化差异不明显。SOD、CAT和POD活性整体上表现为接种后的前4d有所上升,接种4d之后呈下降的趋势;感病小麦中3种抗氧化酶的活性均高于抗病小麦。条锈菌侵染下小麦幼苗抗氰呼吸容量和运行活性的变化在两类小麦中与H₂O₂的变化一致,在侵染初期上升缓慢,以后迅速上升;aoxl的mRNA水平仅在侵染后4d的幼苗叶片中略有上升,在以后的侵染过程中没有发生显著的变化。我们推测,活性氧可以在多种水平上参与条锈病菌侵染下抗氰呼吸的诱导,而抗氰呼吸也在某种程度上参与小麦在条锈病菌侵染下活性氧的清除与机体的生理保护机制。     

小麦-条锈菌互作过程中活性氧及保护酶系的变化研究

 对条锈菌与小麦不同互作体系中组织学特征、活性氧产生及其相关酶系的变化进行了研究。组织学观察表明:非亲和组合相对于亲和组合存在明显差异,表现为菌丝生长受抑,吸器母细胞和吸器形成减少,寄主细胞在接种后18h左右出现过敏性坏死。生化测定结果表明:在非亲和组合中,O₂^-的产生速率和H₂O₂的含量均高于亲和组合,且O₂^-产生速率在接种后12h达到一个峰值,H₂O₂的含量在接种后20和72h出现2个高峰。而在亲和组合中,O₂^-产生速率低于对照或与对照相似,H₂O₂的含量虽然高于对照,但却普遍低于非亲和组合;SOD在亲和组合中的活性总体上要高于非亲和组合;接种24h后,CAT在2种组合中的活性均高于对照,在接种后36和48h时,亲和组合中的CAT活性高于非亲和组合,而在接种60h后又开始低于非亲和组合;POD活性在接种24h后均明显升高,但亲和组合中POD活性增幅大;MDA在非亲和组合中于接种后72h含量明显上升。结果表明,亲和与非亲和组合中条锈菌扩展、活性氧的产生及相关酶活变化都存在明显差异,这些差异与小麦抗锈性的表达可能有密切联系。     

活性氧及膜脂过氧化与棉花对枯萎病抗性的关系

 萎病菌侵染后,抗病品种棉苗及经氟乐灵诱发处理产生对枯萎病诱导抗性的棉苗茎与根组织中,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量上升,膜系统中不饱和脂肪酸含量下降,表明有膜脂过氧化的发生,超氧阴离子(O₂^·)的产生速率、H₂O₂的积累水平及脂氧合酶(LOX)活性也明显增加,但超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化氢酶(CAT)活性无显著差异。与此相反,感病品种棉苗受侵后MDA含量、O₂^·产生速率、H₂O₂的积累及LOX酶活性增加幅度较小,SOD及CAT酶活性则明显上升,膜系统中不饱和脂肪酸含量仅有小幅度下降。氟乐灵播前土壤处理可诱发棉苗对枯萎病的诱导抗性,同时也增加了LOX酶活性及活性氧(O₂^·、H₂O₂)的积累。这些结果说明,枯萎病菌侵染后棉苗体内活性氧的积累、LOX酶活性的上升以及由此引起的膜脂过氧化,可能在棉苗对枯萎病的抗性中起作用。     

小麦抗条锈反应中活性氧及细胞质钙离子的作用

 为探讨活性氧和细胞质钙离子在小麦抗条锈病反应中的作用,以小麦品种洛夫林13与具有不同致病力的单孢锈菌CY29、CY25的互作体系为平台,对锈菌侵染后小麦叶片中活性氧(ROS)积累、保护酶系(SOD、CAT和APX)活性变化动态、细胞质膜的透性改变及细胞质钙离子浓度变化做了研究。结果表明,不亲和锈菌CY25侵染可引起小麦叶片内2次ROS的爆发,第1次出现在接种后前期(接种后第2天),强度较小,第2次出现在接种后期(接种后第5天),强度较大;亲和锈菌CY29侵染只引起1次ROS爆发,出现在接种后期(接种后第5和第6天之间),但强度极大。过敏性坏死反应HR只出现在不亲和互作小麦叶片上前期ROS爆发之后,表明前期ROS爆发与HR的产生有关。伴随着后期小麦叶片中强度极高的ROS的爆发,叶片细胞原生质膜遭到了破坏,细胞内物质外渗,细胞不久便死亡,表明高强度的ROS爆发会导致细胞死亡。根据不同互作体系ROS爆发时期SOD、CAT和APX等保护酶的活性变化分析,不亲和互作体系前期强度较小的ROS爆发主要成分是H₂O₂,后期强度较高的ROS爆发主要成分是O₂^-_·和H₂O₂;亲和互作体系强度极高的ROS爆发主要成分是O₂^-_·和H₂O₂。由此说明H₂O₂是引起小麦抗病反应HR发生的因素,而O₂^-_·则是引起细胞死亡的因素。细胞质钙离子浓度变化研究表明,HR的发生与细胞质钙离子浓度增加相关。细胞质钙离子浓度的降低推迟了HR的发生,这说明小麦叶片细胞内细胞质钙离子浓度的增加是HR的必要条件,同时也说明Ca²⁺是植物HR的胞内第二信使参与植物抗病防卫反应。     

水稻基腐病菌毒素对烟草活性氧代谢及细胞超微结构的影响

 用水稻基腐病菌毒素注射烟草叶片后,烟草细胞中O₂^-_·和NO大量增加,H₂O₂含量明显降低,SOD、CAT和POD等酶的活性发生变化。毒素引起烟草细胞死亡,但没有细胞程序性死亡(PCD)的DNA梯特征。病菌毒素处理烟草叶片后,电导率增大,细胞膜透性增加。电镜观察烟草细胞的超微结构表明,毒素处理8h后,叶绿体变形,叶绿体基质片层大部分消解,基粒结构消失,叶绿体外膜和内膜剥离,质壁分离和细胞膜内陷,细胞器消解;处理48h后,细胞内含物完全消解,细胞膜消失,细胞壁皱缩变形。本研究表明,毒素引起烟草细胞死亡与植物抗病反应HR中细胞坏死的生理生化机制不同,但可能存在相似的信号传导途径。     

H2O2、NO和Ca2+参与疫病菌激发子PB90诱导烟草气孔的关闭

 本文研究了过氧化氢(H₂O₂)、一氧化氮(NO)和Ca²⁺在棉疫病菌激发子PB90诱导烟草气孔运动中的作用。1 nmol/L激发子PB90可诱导野生型烟草Bel-W3气孔关闭,且在相同条件下该激发子诱导反义抑制抗坏血酸过氧化物酶anti-APX烟草气孔关闭的孔径比野生型的更小;进一步药理学证明,抗氧化剂DTT和NADPH氧化酶抑制剂DPI(diphenylene iodonium)、一氧化氮合酶(NOS)抑制剂L-NAME、Ca²⁺螯合剂EGTA和Ca²⁺信号途径中CaMPK Ⅱ的竞争抑制剂KN93与磷脂酶C抑制剂U73122都能抵消PB90诱导气孔关闭的效应。推测该激发子PB90通过NADPH氧化酶途径形成H₂O₂、NOS途径形成NO和Ca²⁺信号途径进而诱导气孔关闭。表明H₂O₂、NO、Ca²⁺在激发子PB90诱导气孔关闭信号传递中作为第二信使起着重要的作用。     

掘氏疫霉卵孢子萌发研究

 掘氏疫霉(Phytophthora drechsleri)种内菌株直接交配产生的卵孢子分别用0.1% KMnO₄处理20分钟和0.3% H₂O₂处理2分钟在S+L培养基上(26℃)培养7天萌发率>70%。H₂O₂是本研究首次报道的一种刺激掘氏疫霉卵孢子萌发的处理剂,其效果略优于KMnO₄。用KMnO₄和H₂O₂处理均可有效地抑制卵孢子悬浮液中菌丝片段及菌丝膨大体的萌发生长。在一定时期内卵孢子萌发率随卵孢子保存时间的增加而增加,保存30天和45天的卵孢子分别用KMnO₄和H₂O₂处理萌发率最高。卵孢子保存期间有无光照对萌发率无显著影响,但卵孢子荫发时给予光照对萌发有明显的促进作用,保存30天的卵孢子在光照下萌发率为60-70%,在黑暗中仅0-16%。卵孢子萌发过程中的光照条件以黑光灯8小时,日光灯16小时交替连续照射7天效果最好,其次为黑光灯单独连续光照,以日光灯单独照射效果较差。所测定的6种培养基中以S+L培养基对卵孢子萌发的效果最好,其次为V₈+L和WA+L。蜗牛酶、纤维素酶、土壤浸出液和黄瓜果提取液对掘氏疫霉卵孢子萌发无明显刺激作用。