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.     

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。     

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。     

小麦条锈病菌夏孢子在水稻叶片上的侵染动态

水稻是一种对已知所有锈菌免疫的重要粮食作物,从组织和细胞水平研究锈菌与水稻之间的互作关系对于利用水稻抗锈性机制具有重要意义。通过系统观察小麦条锈病菌夏孢子在水稻品种丽江新团黑谷叶片上的侵染过程,发现小麦条锈菌混合菌株的夏孢子在水稻叶片上附着不稳定。在静置叶片上病菌夏孢子能够萌发、侵入,并形成气孔下囊、侵染菌丝、吸器母细胞、吸器、次生菌丝等结构,但是自侵入起便受到丽江新团黑谷对其侵染和扩展的抵抗,表现在侵染各个环节成功率均显著低于在小麦感病品种铭贤169叶片上的成功率。接种后5 d内夏孢子芽管侵入气孔并形成气孔下囊、气孔下囊产生初级侵染菌丝、初生侵染菌丝产生吸器母细胞和/或吸器的比率分别比在铭贤169叶片上低51.01%、53.99%和43.05%;自接种后3 d开始,侵染点便开始逐渐出现越来越强烈的水稻气孔细胞和/或叶肉细胞的坏死反应;最终孢子床和孢子堆发育则完全未发生。研究结果表明,水稻对小麦条锈病菌的非寄主抗性涉及预成型抗性和诱导抗性等多种抗性机制。     

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。     

小麦叶内锈菌细胞核荧光染色方法

本文对小麦叶内锈菌菌丝细胞核的荧光染色方法进行了研究。受锈菌侵染的小麦叶片经0.25％纤维素酶和0.12％Driselase混合液培养2～3h,锈菌菌落从组织中游离出。菌落经荧光染料DAPI(5μg/mL)和Calcoflour white(0.001％)分别染色1～3min后,菌丝的细胞核、壁、隔膜在荧光显微镜下易于观察辩认。     

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。     

三唑酮对小麦条锈菌在寄主内发育的影响

小麦幼苗接种小麦条锈菌3d后,三唑酮喷雾施药。电镜观察三唑酮对条锈菌在寄主内发育的影响。观察发现,菌丝和吸器最初的变化是细胞质中脂肪粒和液泡数量的增加,菌丝和吸器的壁与细胞质膜间出现一些电子致密度高的小泡囊,随后壁内层不规则增厚,菌丝顶端细胞壁增厚最为明显;菌丝和吸器最终解体。吸器外间质的宽度明显增宽,其中累积有染色较深的物质。三唑酮对吸器发育具有致畸作用,并抑制隔膜的形成;受侵寄主细胞分泌的胼胝质,可将吸器体完全包围。观察结果表明三唑酮不仅可直接作用于条锈菌,同时也可通过影响寄生而间接作用于该病菌。     

向日葵锈菌单核和双核吸器的超微结构比较研究

观察发现,向日葵锈菌单核吸器和双核吸器存在一系列的差异:(1)单核吸器母细胞隔膜不产生隔膜突,入侵口四周的吸器母细胞壁不局部增厚;(2)单核吸器母细胞在入侵寄主细胞壁时不形成入侵栓;(3)双核吸器由管状的颈部和膨大的吸器体组成,单核吸器呈菌丝状;(4)在双核吸器形成过程中,寄主细胞可分泌胼胝质和产生与侵染有关的管状结构。结果表明向日葵锈菌单核的吸器母细胞和吸器的特异性明显低于双核的吸器母细胞和吸器。     

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。     

甜瓜与单囊壳白粉菌亲和互作组织病理学及超微结构研究

利用光学显微镜与透射电镜技术,观察了单囊壳自粉菌(Podosphaera xanthii)1号生理小种侵染感病甜瓜叶片组织病理学和超微结构特征.结果表明:分生孢子接种后4 h开始萌发产生管状芽管,生出的第1个芽管顶端膨大形成附着胞,随后附着胞中部产生吸器侵入寄主表皮细胞,其余芽管也不断分化出菌丝并产生吸器,接种后120...     

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。     

果胶酶和纤维素酶参与管花肉苁蓉侵入寄主根的研究

采用3,5-二硝基水杨酸(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS)比色法和超微细胞化学定位法,研究了果胶酶和纤维素酶在管花肉苁蓉芽管、吸器和侵染结构界面的分泌和分布及对寄主根细胞的作用。结果表明,离体的芽管、吸器均分泌果胶酶和纤维素酶,其含量随着芽管和吸器生长呈增加趋势。在吸器和寄主根的侵染结构界面,侵入细胞也分泌果胶酶和纤维素酶,并在吸器和寄主根相邻的胞间层、寄主细胞壁周边部位分布,导致寄主细胞间连接被解除和细胞的降解。结论:管花肉苁蓉吸器侵入寄主根的过程中有果胶酶和纤维素酶的参与。     

小麦条锈菌吸器发育的超微结构研究

根据形态的变化特征,小麦条锈菌吸器发育分为四个阶段,即吸器母细胞的形成、入侵栓的产生、颈部的延伸和吸器体的膨大。电镜观察发现,吸器母细胞壁和隔膜的结构明显不同于胞间菌丝的壁和隔膜。入侵栓由内外层壁组成,它们分别与吸器母细胞壁和第五、第六层相连接。在颈部延伸过程中,颈部始终未能刺破寄主的质膜。成熟的吸器体呈球形或卵球形,并可产生不规则的突起或分枝,吸器中的多核现象较为普遍。     

管花肉苁蓉幼苗发育解剖学研究

采用光学显微镜和透射电镜方法,研究管花肉苁蓉吸器侵入寄主根和幼苗分化建成过程的形态学。结果表明:1)管花肉苁蓉吸器接触柽柳根表皮层后,吸器顶端分化出侵入细胞。在侵入细胞引领下,吸器呈楔形结构依次侵入柽柳根皮层、中柱和木质部。在吸器侵入寄主根过程中,与寄主根皮层细胞接触的吸器细胞壁呈现增厚反应,与吸器顶端邻近的多层寄主皮层细胞被机械挤压而变形,乃至被破坏。2)在吸器侵入木质部后,与寄主根表皮连接的管花肉苁蓉芽端薄壁组织恢复分生能力,分化出芽端生长点;生长点分化鳞叶原基,鳞叶原基长大为鳞叶幼叶,在鳞叶幼叶的叶腋内分化出生长点,发育成肉苁蓉幼苗。结果显示,管花肉苁蓉吸器侵入寄主根是一个主动过程,并有机械力的参与。吸器侵入寄主根和芽端生长分别呈现单极生长方式。     

吸器诱导因子对管花肉苁蓉吸器形成的影响

将萌发2 d的管花肉苁蓉芽管用6-苄氨基嘌呤、2,6-二甲氧基对苯醌、细胞分裂素、间苯二酚、槲皮素处理24 h,以2,7二氯氢化荧光素乙二脂作为荧光探针,用激光共聚焦显微镜对芽管中的活性氧进行定位和定量测定;同时统计处理5 d后芽管形成吸器的数量,以探讨吸器诱导因子对管花肉苁蓉芽管活性氧含量及吸器建成的影响。结果表明：芽管顶端感受吸器诱导因子刺激,而迅速膨大形成吸器,2,6-二甲氧基对苯醌处理吸器诱导率最高,为80%;依次为Kinetin和6-BA,为76%;槲皮素和间苯二酚,为60%。激光共聚焦显微镜检测活性氧含量表明,芽管顶端是产生活性氧的主要部位,槲皮素处理的芽管H2O2分泌量最高,依次为间苯二酚、6-BA、Kinetin和DMBQ。可见吸器诱导因子可以提高管花肉苁蓉芽管的吸器诱导率。     

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...     

小麦对条锈菌入侵反应的超微结构研究

用电镜研究小麦细胞对条锈菌入侵反应发现,在吸器发育过程中,寄主细胞的细胞器,如细胞核、内质网、叶绿体、高尔基体等常与吸器相伴随,在吸器四周的寄主原生质中形成与侵染有关的管状复合体,该结构可直接与吸器外质膜相连接;寄主细胞可向吸器颈部四周分泌和沉积大量的胼胝质,并可将颈部完全包围.经细胞化学染色表明,胼胝质的主要成分为多糖.     

绞股蓝胚胎学研究

绞股蓝花药壁有四层细胞:表皮、药室内壁、中层、绒毡层。药室发育为DAVIS的双子叶型。绒毡层细胞具二核,分泌型,具乌氏体及周绒毡层膜和绒毡层膜。花粉母细胞减数分裂为同时型。四分体中小孢子呈四面体排列。生殖细胞早期含淀粉粒,以后消失。成熟花粉二细胞型,花粉粒近长球形,表面具条状雕纹,萌发沟3个,倒生胚珠,厚珠心,双珠被。胚囊发育属蓼型。成熟的蓼型胚囊包括七细胞八核。胚的发育为茄型。胚乳核型,未见到葫芦科植物普遍存在的胚乳吸器。