短柄草与小麦条锈菌互作过程以及小麦条锈菌夏孢子阶段核相状况与侵染方式研究

【摘要】： 短柄草(Brachypodium distachyon)具备基因组小,繁殖力强以及生育期短等模式植物的特点,可以作为小麦等禾谷类作物理想的模式植物,它的选择和利用将成为研究病原菌与其寄主相互作用的重要手段。非寄主抗病性(non-host resistance ,NHR)是整个植物物种,对特定的病菌物种的全部菌株所表现出的抗病性,是植物所表现出的最普通的抗病方式,具有持久抗病性的特点,在农业生产中具有广阔的应用前景。本试验采用显微镜技术,主要包括荧光显微镜、微分干涉显微镜以及电子显微镜技术(扫描电子显微镜技术和透射电子显微镜技术),系统研究了短柄草与小麦条锈病互作的组织学和细胞学特征,阐明了条锈菌在非寄主短柄草上的侵染过程和侵染方式,对进一步研究小麦与病原菌的互作提供一定的依据。同时也利用该技术以及荧光染色技术对世界条锈菌夏孢子阶段的核相状况以及条锈侵染小麦的侵染方式进行了研究,为阐明麦类作物的抗条锈菌机制以及研究条锈菌自身的致病机制奠定了一定的基础。本实验主要取得了以下结果: (1)小麦条锈菌能够侵染非寄主短柄草,短柄草上可见黄褐色的斑点症状,在短柄草叶面上可以产生孢子堆但数量较少;其侵染短柄草的过程和小麦条锈菌在寄主小麦叶片上的侵染过程基本相同,但在短柄草叶片上,菌丝的生长在一定的时间段内明显受到抑制,形成的吸器母细胞数目以及吸器数目明显减少,但是在短柄草叶面上可以形成一定面积的菌落。侵染点周围的短柄草的叶肉细胞可见明显的过敏性坏死反应。 (2)揭示了小麦条锈菌与短柄草互作过程中的超微结构特征。条锈菌与短柄草互作过程中产生的胞间菌丝、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,同时,寄主短柄草自身的细胞结构也发生了一系列变化以及显著的相对应的结构防卫反应,形成胞壁沉积物、乳突等结构,以及发生坏死,阻碍及抑制病菌的发育及扩展。 (3)揭示了小麦条锈菌与短柄草互作过程中的非寄主抗病类型属于第二型非寄主抗病类型,即发生过敏性坏死。 (4)世界小麦条锈菌的夏孢子阶段核相状况如下:条锈菌夏孢子核相基本为2核,偶见3核和5核的夏孢子。条锈菌萌发产生的芽管核相大部分为2核,但也可见单核,3核以及四核的芽管。 (5)条锈菌侵染小麦的主要方式是直接入侵,条锈菌的大部分生理小种也可以通过在小麦叶面的气孔上方形成附着胞的方式入侵寄主。 (6)温度可能是影响条锈菌的入侵方式的因素之一。在4℃低温条件下,小麦条锈菌形成附着胞入侵寄主的几率比16℃略高。但是在两种不同的温度下,条锈菌都以芽管直接侵入气孔的直接入侵的方式为主。