稻瘟病病程中的病理解剖学及过氧化物酶的细胞化学研究

【摘要】： 本研究以水稻近等位基因系C039和C101为寄主材料，以稻瘟病菌生理小种70-15为接种体，从病理解剖学和酶细胞化学的角度系统研究水稻-稻瘟菌的互作关系。研究结果为开展稻瘟菌的致病机制、水稻抗瘟性机制提供病理解剖学方面的实证材料，对于进一步开展稻瘟病菌的致病相关基因、水稻的抗病基因研究、稻瘟病防治策略的制定、新型药剂研制、抗病选育种具有理论和实际指导意义。 光学显微镜结合扫描电镜观察发现，稻瘟菌侵入前，寄主抗性没有表达。亲和与非亲和组合之间的孢子萌发、芽管长度、附着胞形成数量无明显差异。稻瘟菌侵入后，非亲和组合中，侵染点的寄主细胞原生质迅速浓缩、颗粒化，细胞转为褐色，并进一步死亡，入侵的稻瘟菌菌丝在侵染点及其附近受到强烈抑制；亲和组合中，稻瘟菌侵入后水稻原生质浓缩的水稻细胞比例极小，浓缩过程缓慢，入侵的稻瘟菌菌丝没有受到明显的抑制，在接种后比较长时间内，寄主细胞和稻瘟菌菌丝仍然保持正常状态。 超微结构观察表明，未接种稻瘟菌的水稻叶片，其细胞结构正常，细胞壁均匀，双层核膜清晰，核质均匀，叶绿体基质片层和基粒片层清晰，细胞质均匀，抗、感病品种之间无明显差别。 接种稻瘟菌后18h，非亲和组合中被侵细胞的细胞质膜内陷，细胞质壁分离，表现出典型的抗病反应，而在亲和组合中，叶肉细胞仍保持正常状态。接种后40h，无论是亲和组合还是非亲和组合，水稻细胞的线粒体绝大部分已遭破坏而解体；叶绿体也受到一定程度的破坏，但非亲和性组合中叶绿体受破坏的程度明显轻于亲和组合，说明抗瘟水稻品种叶片细胞的叶绿体比感病品种的叶绿体更能抵抗稻瘟菌的破坏。 采用DAB原位活体检测法，在抗、感寄主的组织伤口、气孔、侵染点均检测到H_2O_2、过氧化物酶活性。 非亲和组合中，在侵染点可迅速检测到H_2O_2和过氧化物酶的积累，而且细 K 中国热带农业科学院 华南热带农业大学2003届硕士论文 胞壁染色深于细胞质，这与抵抗病菌侵入有关。随着接种时间的推移，DAB 染色范围扩大到相邻的几个细胞；亲和组合中，侵染早期几乎检测不到DAB 染色，但接种后 48 h，HZOZ、过氧化物酶活性剧增，但对病原菌的扩展影响不 大。 采用细胞化学方法对水稻与稻瘟病菌互作过程中过氧化物酶的分布及其 活性的测定结果表明：不管是健康还是染病的水稻叶片细胞组织，过氧化物酶 在细胞壁、细胞质和膜系统中均有分布；在接种稻瘟菌前，抗、感品种叶片中 的过氧化物酶活性均较弱；接种后，抗、感品种叶片中的过氧化物酶活性均升 高，但抗病品种升高的幅度明显大于感病品种，抗病品种在侵染点周围及与稻 瘟菌菌丝接触的细胞的细胞壁、原生质膜和细胞器中均表现出显著上升的过氧 化物酶活性，而感病品种只在受侵的叶肉细胞及稻瘟菌的菌丝体上表现出较高 的过氧化物酶活性。 根据上述研究结果，得出以下初步结论： 1．组织结构抗性对水稻抗瘟性可能并不重要。水稻抗瘟性以生化抗性为主。 2．稻瘟菌的入侵对水稻细胞的线粒体具有强烈的破坏作用，但这种破坏作用 没有小种的特异性。水稻的抗瘟性可能不是经由线粒体而发挥作用。 3．稻瘟菌对水稻叶绿体的破坏作用可能有小种的特异性，水稻的抗瘟性可能 与叶片细胞的叶绿体有关。 4．过氧化物酶在水稻抗瘟性中具有重要的作用。抗病材料在稻瘟菌入侵后诱 导产生的过氧化物酶活性比感病材料的明显高。 5．利用酶细胞化学研究寄主一病原物互作关系中的酶活性变化，比生化分析方 法更加准确。