小麦/小麦秆锈菌亲和性互作的组织病理学及超微结构研究

利用化学显微技术和生物电镜技术，系统地研究了小麦秆锈菌在感病寄主上发育过程的组织学及超微结构特征。结果表明：小麦秆锈菌的发育过程可分为几个明显的阶段：孢子萌发和芽管形成，附着胞的形成和气孔下囊的分化，初生侵染菌丝和次生侵染菌丝的形成和生长，吸器母细胞和吸器的形成，夏孢子床和夏孢子堆的产生。小麦秆锈菌菌丝沿着细胞壁生长和蔓延．菌丝顶端细胞原生质稠密，代谢旺盛；吸器母细胞形成在细胞壁周围，吸器产生在细胞里面，呈指状，吸器外同和细胞膜区域有吸器外问质的存在。小麦秆锈菌发育早期，小麦细胞一直保持正常；而在发育后期，小麦细胞发生了质壁分离，叶绿体片层受到破坏。     

松杨栅锈菌无性发育阶段组织学染色方法1）

观察并分析了荧光增白剂和偶联Alexa 488荧光素的小麦凝集素2种荧光染色方法对松杨栅锈菌（ Melampsora larici-populina）无性发育不同阶段的染色效果。结果表明：偶联Alexa 488荧光素的小麦凝集素染色处理后能够较清楚地观察到锈菌的夏孢子、萌发的芽管、附着胞、气孔下囊、侵染菌丝、吸器母细胞及吸器等不同发育阶段的结构,荧光增白剂处理后不易观察到锈菌的侵染菌丝、吸器母细胞及吸器等结构。因此,偶联Alexa 488荧光素的小麦凝集素荧光染色方法可以作为研究松杨栅锈菌与寄主杨树互作的一种组织病理学方法。     

小麦品种对条锈病低反应型抗性的组织学和超微结构研究

 采用荧光显微镜、微分干涉显微镜和电子显微镜技术 ,系统研究了非亲和组合中小麦对条锈病低反应型抗性的组织学和超微结构特征。非亲和组合分别由小麦品种牛朱特与条中 2 8号小种、杂种 4 6与条中 2 9号小种、天选 882与条中 2 9号小种组成 ,对照亲和组合由小麦品种辉县红与条中 2 9号小种组成。观察结果表明 ,小麦条锈菌在感病品种和抗病品种上发育的组织学和超微结构特征有明显差异。病菌在抗病品种上表现为菌丝生长受抑 ,菌落形成延迟或败育 ,病菌吸器母细胞和吸器数量明显减少。寄主细胞的坏死与条锈菌的发育受阻密切相关 ,免疫组合中病菌的受抑程度高于近免疫组合的。电镜观察发现 ,在抗病品种上 ,病菌胞间菌丝、吸器母细胞、吸器在细胞和亚细胞水平 ,均发生了一系列异常变化 ,其中包括原生质的电子致密度加深、液泡增多变大、菌丝细胞壁不规则增厚、细胞器排列紊乱及解体、吸器母细胞及吸器丧失其生理功能、病菌最终畸形坏死。同时发现抗病品种受病菌侵染时可迅速产生结构防卫反应 ,新形成胞壁沉积物和吸器鞘等结构 ,以阻碍病菌进一步的扩展与发育。就小麦品种与条锈菌非亲和组合中表现出的组织学和细胞学特征与小麦抗锈性表达的关系进行了讨论。     

辣椒对小麦条锈菌非寄主抗性反应的组织学研究

通过组织化学方法对非寄主辣椒以及非亲和寄主小麦受小麦条锈菌侵染后的抗病性反应进行了比较研究。结果表明,小麦条锈菌在非寄主和非亲和寄主植物上都具有较高的萌发率,但是从气孔下囊的形成阶段开始差异明显。其中,小麦条锈菌在非寄主辣椒上形成的气孔下囊明显减少,吸器母细胞的形成数量也随之减少,且只能形成极少量的吸器,同时侵染点伴随有较多的H2O2积累和过敏性坏死反应(HR)的发生;与非寄主辣椒抗小麦条锈菌相比,小麦条锈菌在非亲和寄主小麦上,气孔下囊的形成率明显偏高,吸器母细胞和吸器形成率也较非寄主辣椒的高许多,但是H2O2的积累和过敏性坏死的程度都低于非寄主的。本研究表明,过敏性坏死反应的发生与H2O2的积累仍然是非寄主辣椒抗小麦条锈菌的主要机制,同时也阐明了非寄主抗性和寄主抗性可能是相似的。     

小麦条锈菌吸器母细胞入侵菌丝细胞现象的观察

本文首次报道了小麦条锈菌吸器母细胞侵入胞间菌丝这一异常现象。电镜观察发现吸器母细胞形成的入侵栓已侵入胞间菌丝细胞的胞壁,入侵栓的超微结构与形成于寄主细胞壁上的一致。由于入侵栓的侵入,使得胞间菌丝细胞壁的内层与其外层相分离。     

胶锈菌在贴梗海棠上发育过程的电镜观察

采用电镜技术研究了胶锈菌在贴梗海棠上的发育过程,发现位于寄主细胞间隙的单核菌丝可直接侵入寄主细胞形成吸器.成熟吸器呈菌丝状或者由细长的颈部和膨大的吸器体构成.吸器也可形成于幼叶的微管束细胞内,但随后者的进一步分化,吸器趋于坏死.性孢子器呈瓶状,每一性孢子梗可在近同一部位上产生多个性孢子,产孢方式为整体芽生环痕式,并具瓶体式特征.锈孢子器通常呈杯状,每一锈孢子梗可由上向下连续产生多个锈孢子,锈孢子成串排列.成熟的锈孢子体表分布有利状突起.     

小麦高温抗锈品种与条锈菌互作的超微结构研究

 用典型小麦高温抗锈性品种作试材 ,研究了它们与条锈菌互作的超微结构。结果表明 ,高温抗锈性的表达使病菌和寄主叶肉细胞超微结构都发生明显的变化 ,形成了侵染诱导的防卫结构和物质。条锈病菌菌丝被抑制 ,细胞器泡囊化 ,迅速解体。吸器母细胞和吸器发育受阻 ,畸形 ,坏死。吸器外质膜皱褶 ,电子致密度加深 ,并出现孔洞。寄主叶肉细胞的膜系统明显病变 ,细胞器解体 ,细胞质凝聚 ,质膜内陷 ,最终整个细胞坏死解体。除了上述典型的过敏性坏死反应特征以外 ,寄主细胞还产生了细胞壁防御结构和次生物质。在讨论中比较了高温抗病性品种防卫反应与普通低反应型抗病性的异同。     

小麦条锈菌吸器的遗传分析

吸器(Haustorium)是条锈菌产生于小麦细胞内的唯一器官,为了研究小麦持久抗性品种中条锈菌吸器的遗传规律,选用小麦持久抗条锈品种Aquileja(AQ)、Libellula(LB)、咸农4号(XN)和感病品种铭贤169(MX)配制杂交组合MX×AQ、LB×XN和AQ×XN,组成亲本及杂交一代(F1)杂交二代(F2)和回交一代(BCp1、BCp2)6个世代,接种条锈菌后取样,测定单位菌丝面积内的吸器数目。结果表明:AQ和LB中条锈菌的吸器数目分别为44.2/mm2和23.74/mm2,两个品种对吸器均表现较强的抗性;XN中条锈菌吸器数目(89.83/mm2)与MX(102.02/mm2)无差异,未表现出明显的抗性。小麦持久抗性品种中条锈菌吸器的遗传为部分隐性,显性度为-0.47￣-1.83;控制条锈菌吸器数目的基因大约有1￣2个。尺度模型检验结果表明MX×AQ组合中条锈菌吸器的遗传符合加性模型,遗传力较高为68%,而LB×XN和AQ×XN经尺度检验分析不符合加性—显性模型,遗传力较低。     

小麦条锈菌吸器分离方法研究

[目的]从小麦条锈菌侵染的叶片中分离纯度较高且结构较完整的吸器.[方法]根据锈菌吸器表面含有可以与伴刀豆球蛋白凝集素(Concanavalin A)结合的糖类物质的特性,参照蚕豆锈菌吸器的分离方法对小麦条锈菌吸器进行了分离.[结果]从被条锈菌侵染小麦叶片中成功分离出条锈菌吸器,提取吸器的纯度为83.3％,提取率为5.0×105个/g小麦叶片鲜重.[结论]根据蚕豆锈菌吸器的分离方法,稍作改进,成功分离得到小麦条锈茵吸器,为小麦条锈菌功能基因组学及其致病机制的研究奠定了基础.     

锈粉宁浸种对小麦白粉病菌侵染叶部过程的影响

供试小麦种子用50%锈粉宁500和1000倍药液浸种,出苗后一叶期用小麦白粉病菌(Erysiphe graminis f.sp.tritici)接种。用特种蛋白质染料柯马氏亮兰(Coomassie Brilliant Blue R-250)叶片快速透明染色法系统研究了锈粉宁对小麦白粉病菌侵染叶部过程的影响。结果表明,在浸种植株叶片中,小麦白粉病菌从分生孢子萌发到吸器形成严重受抑制,接种48h 后,附着胞、菌丝分枝和吸器不再形成,96h 后分枝菌丝变形消解。这些组织病理学的特征表明,锈粉宁主要是通过抑制小麦白粉病菌菌丝的分枝和扩展来减少吸器形成的数量,达到控制病菌扩展的目的。     

三种麦类作物对叶(冠)锈菌非寄主抗病性与品种抗病性的组织病理学研究

比较研究了小麦、黑麦和燕麦对小麦叶锈菌、黑麦叶锈菌和燕麦冠锈菌的非寄主抗病性与品种抗病性的组织病理学特点。接种幼苗的荧光显微检查表明,非寄主抗病性除不同程度地中断侵入外,主要抑制侵染菌丝生长和吸器母细胞的形成,引起菌落早期败育和叶肉细胞坏死。这些特点与品种抗病性的过敏性坏死反应相同。这种类型的抗病性具有小种专化性,因而即使用遗传操作技术将这种非寄主抗病性转移到寄主品种中,也可能因病菌小种的变异而不会持久。     

2个小麦品种抗条锈基因遗传分析

采用常规杂交方法,以重要小麦条锈菌鉴别寄主Heineskolben和StrubaDickkopf与冬性小麦感病品种铭贤169杂交、自交和回交,获F1、F2和BC1代种子,根据条锈菌系的毒性谱,选用2E16单孢菌系,在铭贤169上繁殖。苗期抗性鉴定在人工控制的环境中进行。当麦苗第一片叶全展大约7cm时,用扫抹法接种,置于(9±2)℃接种间内黑暗保湿24h后转入低温温室内(温度为昼15~19℃,夜10~14℃)潜育发病,待感病品种铭贤169充分发病时调查侵染型,苗期抗性鉴定,并进行卡方检验,结果表明:供试品种Heineskolben对条锈菌生理小种2E16的抗性由两对隐性互补基因控制;StrubaDickkopf对小种2E16的抗性由一对显性基因控制。     

小麦条锈菌侵染高温抗病品种组织病理学研究

条锈菌 ( Puccinia striiformis W.)侵染高温抗病品种后 ,抗性表达后与表达前比较 ,条锈菌产孢量显著减少 ,产孢期缩短 ,但孢子萌发率不受表达前后限制。组织病理学观察发现 ,高温抗性表达前 ,寄主内菌落面积大且增长快 ,吸器母细胞数目多 ,后期可产生少量寄主坏死细胞 ,但不足以抑制菌丝的扩展 ;高温抗性表达后 ,接种后 48h即产生典型的寄主细胞坏死 ,后期寄主坏死细胞连片 ,菌落扩展明显受抑 ,菌落稀且面积小     

灰葡萄孢菌与蓝莓果实表皮互作的超微结构

为明确灰葡萄孢菌与蓝莓果实互作的发生规律,为蓝莓结构抗病育种及采后灰霉病的防治提供理论依据.在室温条件下将灰葡萄孢菌株接种于蓝莓果实表皮,每间隔0、8、16、24、32、40、48 h切取4 mm×4 mm大小表皮组织用于组织透明检视及扫描电镜(SEM)观察.结果表明,灰葡萄孢菌孢子接种于蓝莓果实8 h后,孢子开始萌发,蓝莓表皮细胞壁及气孔器结构完整;病菌接菌16 h,可见凸起的菌丝顶端侵入细胞壁;接种24 h灰葡萄孢菌孢子的侵染菌丝部分溶解,并与寄主表皮融合,侵染菌丝末端可见2个分支,并侵入蓝莓果皮细胞;接种32 h,灰葡萄孢菌菌丝末端可见绒毛状结构,并侵入蓝莓果皮细胞内部;接种40 h,灰葡萄孢菌侵染菌丝进一步向果皮细胞内扩展;接种48 h,灰葡萄孢菌菌丝已大量侵入蓝莓果实表皮.明确了在室温条件下病菌初侵染的时间以及主要侵入方式:即接种16 h,病菌即可侵入蓝莓果实表皮细胞,接菌40～48 h病菌即完成侵入并大量扩展、繁殖.病菌侵入方式主要以菌丝直接穿透寄主表皮为主,尚未发现病菌从气孔器侵入的证据.     

青杨叶锈病菌在落叶松上发育过程中的电子显微镜观察

采用电子显微镜技术对青叶锈病（Melampsora larici-populina Kleb.）菌在华北落叶松（Larix principis-rupprechtii Mayr.）上的发育过程进行了初步观察。结果表明：胞间菌丝呈丝状、单核或双核，单核胞间菌丝直接穿透寄主细胞壁侵入寄主细胞形成吸器，吸器菌丝状。性孢子产生为环痕式产胞，锈孢子器疱状、锈孢子串生，具疣突。     

小麦新种质P13的抗条锈性鉴定及抗病机制研究

【目的】探索小麦新种质P13对条锈病的抗病性及其抗性机制,为P13种质的进一步推广利用提供理论依据。【方法】以铭贤169为感病对照,用6个条锈菌生理小种(CYR23、CYR29、CYR31、CYR32、CYR33和Hybrid46-8)对P13进行苗期抗条锈性鉴定;采用自然诱发法鉴定P13的田间抗条锈性;以P13和铭贤169为材料,采用常规的夏孢子悬浮液涂抹法接种条锈菌CYR29,以不接种为对照,然后测定多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶等抗病相关酶活性。【结果】苗期P13对CYR32表现为免疫,对CYR29、CYR33和Hybrid46-8表现为近免疫,对CYR23表现为高抗,对CYR31表现为感病。P13在拔节期、孕穗期和乳熟期均表现为免疫或近免疫。 P13接种条锈病菌CYR29后,其叶片内POD、PAL、PPO、β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶的活性均高于未接种植株和感病对照铭贤169。【结论】P13对贵州小麦条锈菌生理小种表现出较强的抗病性,其在贵州小麦生产及抗病育种方面具有极高的应用价值。     

小麦低反应型抗条锈性的组织病理学研究

利用荧光显微技术研究结果表明,小麦低反应型抗病性的表达出现在初生吸器母细胞形成后,表现为吸器母细胞和吸器形成减少,寄主叶肉细胞坏死,菌落生长受抑。但不同品种间条锈菌受抑程度与寄主细胞坏死的关系有很大差异,根据供试品种的组织病理学特征,可将低反应型抗条锈性区分为4个类型:①寄主细胞早期坏死型;②锈菌早期受抑型;③锈菌抑制滞后型;④晚期坏死抑制型。这一结果说明小麦品种的低反应抗锈性可能有多种机制。     

小麦条锈菌效应蛋白Hasp83在条锈菌致病性中的功能分析

【背景】条锈病是小麦上的重大病害,由条形柄锈菌小麦专化型（Puccinia striiformis f. sp. tritici,Pst）侵染引起。条锈菌是活体营养型寄生真菌,在侵染过程中形成吸器,通过吸器从寄主植物汲取营养。同时,吸器分泌效应蛋白调控寄主免疫,促进侵染过程。【目的】明确条锈菌效应蛋白的功能及其作用机理,为揭示条锈菌的致病机制打下基础。【方法】比较分析条锈菌夏孢子、芽管和吸器转录组,获得在吸器诱导表达的分泌蛋白基因Hasp83,在本氏烟叶片细胞中瞬时表达观察是否能抑制由BAX引起的细胞坏死;利用qRT-PCR分析该基因在条锈菌侵染小麦不同阶段的表达水平。借助荧光假单胞菌Ⅲ型分泌系统和寄主诱导的基因沉默（host-induced gene silencing,HIGS）分析Hasp83在条锈菌侵染过程中的功能。利用酵母双杂交系统筛选小麦中与Hasp83互作的蛋白,免疫共沉淀技术进一步在烟草细胞中共表达验证Hasp83及其候选靶标蛋白的互作。【结果】Hasp83开放阅读框全长522 bp,编码173个氨基酸,蛋白N端1—29位氨基酸为信号肽,无保守结构域,在本氏烟叶片细胞中...     

小麦叶锈菌菌丝体和夏孢子堆的扩展规律Ⅰ

在温室里比较了小麦叶锈菌叶中三号生理小种的夏孢子侵入慢叶锈小麦品种(中引305、中引515、中引709)和快叶锈小麦品种(无沙八号、纳罗)后,菌丝体和夏孢子堆的扩展速度.结果表明,接种后48小时到192小时,菌丝体在叶片组织内扩展长度与时间里幂函数回归关系,慢锈品种是Y=0.0879X~(1.3459);快锈品种是Y=0.1205X~(1.3859)。菌丝平均日增长速率,慢锈是0.169毫米、快锈是0.2535毫米。夏孢子堆面积增加与时间呈直线回归关系,慢锈品种为Y=0.0076X 0.005;快锈品种为Y=0.0182X 0.0142。夏孢子堆面积平均日增长速率慢锈为0.0065毫米~2;快锈为0.0156毫米~2。夏孢子堆面积的扩展呈现两个增长峰。较大的峰出现在夏孢子堆形成初期,另一个是在夏孢子堆形成后的8～10天,峰较小。快叶锈品种的增长峰较高且持续时间较长。上述结果进一步说明了抗扩展是小麦慢叶锈抗病品种的重要抗病特性。     

小麦种质资源BJ399苗期抗条锈性遗传分析

用抗病亲本BJ399和感病亲本铭贤169配制组合,获得各世代材料。采用3个条锈菌生理小种(菌系)在温室条件下对BJ399进行苗期抗条锈性遗传分析。结果表明,BJ399对条锈菌生理小种(菌系)中4-1、CYR32和CYR34的抗病性均由1对显性抗性基因控制。BJ399可作抗源材料在甘肃陇南小麦抗锈育种中利用。