抗、感白粉病春小麦感染白粉菌后抗病特性的细胞学观察

天津农业科学Ｔｉａｎｊｉｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　２０１４，２０（４）：１－４　・植物生理与生物技术　抗、感白粉病春小麦感染白粉菌后抗病特性的细胞学观察　王怡，彭永康　（天津师范大学生命科学学院，天津３００３８７）　摘要：以白粉菌１５号生理小种感染抗、感白粉病春小麦为对象，通过细胞学观察发现，白粉菌在抗病春小麦上发育畸形，有　分瓣型和纤细型附着胞出现，并发现细胞质凝集和过敏性坏死等现象。研究结果为从细胞学角度分析小麦抗白粉特性提供了　一种有用方法。　关键词：小麦白粉病；抗白粉病春小麦；白粉病敏感春小麦；抗性；白粉菌　中图分类号：￥５１２　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—６５００．２０１４．０４．００１　Ｃｙｔｏｌｏｇｉｃａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｓｐｒｉｎｇ　Ｗｈｅａｔ　ｗｉｔｈ　Ｄｉｆｅｒｅｎｔ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｔｏ　Ｐｏｗｄｅｒｙ　Ｍｉｌｄｅｗ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　Ｂｇｔ　ＷＡＮＧ　Ｙｉ．ＰＥＮＧ　Ｙｏｎｇ—ｋａｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３８７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｖａｌｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｌｅｎｄｅｒ　ａｐｐｒｅｓｏｒｉｕｍ　ｗｅｒｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ａｎｄ　ｃｙｔｏｐｌａｓｍ　ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｄ，ｈｙｐｅｒｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ａｐｐｅａｒｅｄ　ｉｎ　ｓｅｅｄｌｉｎｇ　ｌｅａｖｅｓ　ｏｆ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｓｐｒｉｎｇ　ｗｈｅａｔ　ａｆｔｅｒ　ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｇｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｍａｙ　ｂｅ　ｕｓｅｆｕｌ　ｆｏｒ　ｉｄｅｎｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗｈｅａｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ｔｏ　ｐｏｗｄｅｒｙ　ｍｉｌｄｅｗ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｒｉｔｉｃｕｍ　ａｅｓｔｉｖｕｍ　ｐｏｗｄｅｒｙ　ｍｉｌｄｅｗ；ｓｐｒｉｎｇ　ｗｈｅａｔ　ｏｆ　ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ｔｏ　Ｂｇｔ；ｓｐｒｉｎｇ　ｗｈｅａｔ　ｏｆ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｔｏ　Ｂｇｔ；ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；Ｂｇｔ　小麦白粉病（Ｐｏｗｄｅｒｙ　ｍｉｌｄｅｗ）是由专性寄生真　粉菌生长状况进行了比较分析，为春小麦抗病机　菌禾布氏白粉菌Ｂｌｕｍｅｒｉａ　ｇｒａｍｉｎｉｓ　ｆＤＣ）Ｓｐｅｅｒ　ｆ．　理研究提供基础性资料，以便为抗病春小麦的培　ｓｐ．ｔｒｉｔｉｃｉ　Ｅｍｅｎｄ　Ｍａｒｓｈａｌ（Ｂｇｔ）￣Ｉ起的一种真菌性病　育及推广提供依据。　害，属世界性分布，严重影响了世界小麦的产量【１ｌ。　作为世界上第一大粮食作物，小麦在种植面积、产　１材料和方法　量、库存量及贸易额等方面居多种主要粮食作物　之首，全世界大约有３５％　４０％的人口以小麦为主　１．１　供试小麦品种与病原菌　食［２］。我国小麦种植以冬小麦为主，占小麦总面积　供试品种：对白粉病具抗性和敏感的两种春　的８４％，春小麦占１６％，春小麦主要分布在长城　小麦品种由天津市农业科学院作物研究所王继忠　以北，主产省有黑龙江、内蒙古、甘肃、新疆、宁夏　先生提供，将上述两个品种的种子进行催芽后种　等。白粉病是我国小麦产区最重要的病害之一，对　人提前灭过菌的花盆中，置于２５　ｃＩｃ恒温环境中培　小麦产量影响较大ｌ３１。因此，深入地开展对小麦白　养至第一片叶完全长出，待用。　粉病的防治研究，寻找有效的、稳定的抗源对小麦　白粉菌ｌ５号生理小种（Ｂｌｕｍｅｒｉａ　ｇｒａｍｉｎｉｓ　ｆ．ｓｐ　进行抗病育种有重大意义。近年来，一些研究者在　ｔｒｉｔｉｃｉ）由中国农业科学院植物保护研究所提供。　不同小麦品种对白粉病的抗性鉴定方面做了大量　１．２接种及白粉菌的抗性鉴定　工作Ｈ　ｌ。但对春小麦白粉病抗性鉴定，春麦抗病　１．２．１接种　接种前轻轻抖动待传菌用的小麦叶　的细胞、遗传及分子研究的工作还相对滞后。本研　片，抖掉叶片上的老孢子，以保证白粉菌的孢子在　究对抗、感白粉病的２种春小麦进行了抗性鉴　接种时新鲜一致。用毛笔蘸取白粉菌孢子后用相　别，从细胞学即２种春小麦在感染白粉病后的白　同的力度均匀刷在叶片背面。　收稿日期：２０１４一Ｏｌ一１６：修订日期：２０１４一Ｏ１—２７　作者简介：王怡（１９８７一），女，新疆博乐人，在读硕士生，主要从事细胞生物学研究。　通讯作者简介：彭永康（１９５Ｏ一），男，浙江绍兴人，教授，主要从事植物分子生物学研究。　天津农业科学　第２０卷　１．２．２试验设计将两种参试品种，每个品种种　５盆，每盆种１５粒完全萌发的种子，以相同的间　隔排开，待第一片叶完全长出后接种，放置于人工　气候培养箱中培养（白天温度２５　，湿度６０％，光　照强度８０　ｌｘ，１６　ｈ；夜间温度２２℃，湿度６０％，黑　暗，８　ｈ）。　２结果与分析　２．１　白粉病抗性鉴定结果　对白粉病具抗性和敏感的两种春小麦在接种　１．２．３调查方法　待叶片染菌两周后，分别对两　白粉菌两周后，对其进行苗期白粉病抗性鉴定。抗　性春麦叶片上有极少数零星病斑、无坏死叶片；而　感性春麦接种后发病快，叶片上有连成片的病斑，　个小麦品种进行取样，每盆取５个幼苗，每个幼苗　取一片未枯死的叶，按病叶分级标准分级记录【１５］。　标准如下。　１级：病斑占叶面积的１０％以下；２级：病斑占　叶面积的ｌ０％一２５％；３级：病斑占叶面积的２６％～　且有孢子堆。抗性鉴定结果如表１和表２，抗性品　种白粉菌占叶片面积的６．９９％，表现为白粉病高　抗型，敏感品种白粉菌占叶片面积９７．０６％，表现　５０％；４级：病斑占叶面积的５１％～８０％；５级：病斑　占叶面积的８０％以上。　１．３　供试品种接种白粉菌后的细胞学观察　植物材料接种后，分别于不同染菌时间点　（４，８，１２，２４，４８，７２　ｈ）取２　ｃｍ左右叶段４段，置　为白粉病高感型。　２．２　抗、感白粉病春小麦接种白粉菌后的细胞学　观察　２．２．１感病春小麦白粉菌发育情况本试验在接　种白粉菌后不同时间点取材，将材料固定透明后　采用考马斯亮蓝Ｒ２５０染色２４　ｈ，在显微镜下记　录白粉菌孢子在敏感品种上的发育情况。图１分　别为接种后不同时问点敏感品种上白粉菌的发育　于固定透明液（无水乙醇：冰乙酸：１，０．１５％三氯乙　酸）中固定７２　ｈ，再用染色液（０．６％考马斯亮蓝　Ｒ一２５０甲醇溶液：ｌ５％三氯乙酸＝ｌ：１）染色２４　ｈｔｍ］，　形态。其中ａ为接种后４　ｈ，分生孢子萌发出初生　芽管；ｂ为８　ｈ，附着胞芽管；Ｃ为２４　ｈ，附着胞形　成吸器；ｄ为４８　７２　ｈ，形成次级菌丝。　显微观察结果表明，白粉菌１５号生理小种在　感病品种上萌发较早，孢子在４　ｈ就开始萌发。新　冲洗叶片表面的染色液后于保存液（冰乙酸－甘　油：水＝１：４：１５）中保存待用。取叶段于载玻片上，用　保存液作浮载液制成临时装片，于显微镜下观察　附着胞形态及宿主抗性反应等互作位点情况。　表１　抗病春小麦接种白粉菌后抗性评价　平均数　统计盆数　各单株占叶片面积，％　９７－３０　９７．７９　９６．９８　９６．８９　９７．１２　９６．９５　９７．０２　９７．０９　９７．１１　９６．８７　（病菌占叶片面积）／％　９７．２２　９７．０１　９７．０７　９７．Ｏ１　９７．００　方差／（×１Ｏ　１．２７　９．９２　１．５３　１．Ｏ５　标准差　３．５６ｘｌＯ　９．９６ｘ１０￣　１．２４ｘ１００　１．０３ｘ１０　病叶分级　５级　５级　５级　５级　５级　９７．２２　９７．１６　９６．９８　９７．Ｏ８　９６．９２　９７．０９　９７．１２　９６．９５　９６．８７　９６．８９　９７．０９　９６．９３　９６．９８　９７．Ｏ３　９７．１１　９．４０　４．６３　９．７０ｘ１０－４　５．１０ｘｌ０－４　平均值　９７．０６　・　・　天津农业科学　第２０卷　出较为强烈的防御白粉菌反应。白粉菌因为细胞　的过敏性坏死而不能从寄主细胞吸收营养，会耗　尽自身的养料而最终死亡，因而阻止了白粉菌的　侵染。抗病小麦叶片上也会出现白粉菌畸形，会出　现纤细型芽管。防御反应中会有较多的细胞质凝　聚，分瓣型附着胞。最后还会观察到防御反应，如　过敏性坏死、细胞质凝聚。分瓣型附着胞说明寄主　细胞对白粉菌侵染呈现多层次、多阶段的防御反　应特点。本研究对两种春小麦抗白粉病特性作了　鉴别，同时从细胞学角度对白粉菌的发育特性作　了比较分析，所得结果对于春小麦的生产及抗病　育种有参考价值。　参考文献：　【１］崔晓卉，赵艳芳．，Ｊ、麦抗白粉病研究进展及其在育种上　的应用ｆＪ］．内蒙古农业科技，２００８（２）：９７—９９．　［２］金善宝．中国小麦学［Ｍ］．北京：中国农业出版社，１９９６：　１—３．　【３】敖立万．湖北小麦［Ｍ】．武汉：湖北科学技术出版社，　２００２．　［４］朱海荣，吴鹏，赵宁，等．部分小麦种质资源材料对白粉　病和锈病的抗性鉴定及分析『Ｊ］．麦类作物学报，２００９，２９　（５）：９２５—９２９．　【５】张志德，李振歧，刘卿．四个小麦品种的慢白粉抗病性　研究［Ｊ１．植物病理学报，１９９４，２４（３）：１９７—２０１．　［６］霍治国，陈林，刘万才，等．中国小麦白粉病发生地域分　布的气候分区【Ｊ］．生态学报，２００２，２２（１１）：１　８７３—１　８８１．　［７］Ｖａｎｄｅｒｐｌａｎｋ　Ｊ　Ｅ．Ｐｌａｎｔ　ｄｉｓｅａｓｅ：Ｅｐｉｄｅｍｉｃｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｍ］．　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ，１９６３．　【８】解超杰，孙其信，杨作民．以色列野生二粒小麦苗期抗　病性鉴定［Ｊ］．麦类作物学报，２００３，２３（２）：３９—４２．　【９】胡东维，李振歧，康振生．小麦抗白粉病菌侵染乳突反　应的超微结构研究［Ｊ１．植物病理学报，１９９８，２８（４）：３０９—　３１６．　【１Ｏ］李梅，于振，王振英．白粉菌对抗、感白粉病小麦品种　叶片组织侵染情况的研究…．天津师范大学学报，２００９，２９　（２）：６６－６８．　【ｌ１】毛国杰，钟鸣．／Ｊ、麦品种对小麦白粉病菌侵染信号传　递初探【Ｊ】．植物病理学报，１９９９，２９（４）：３２６—３２８．　［１２】Ｂｅｎｎｅｔ　Ｆ　Ｇ　Ａ．Ｒｅｓｉｔａｎｃｅ　ｔｏ　ｐｏｗｄｅｒ　ｍｉｌｄｅｗ　ｉｎ　ｗｈｅａｔ：Ａ　ｒｅｗｉｅｗ　ｏｆ　ｉｔｅ　ｕｓｅ　ｉｎ　ａｇｒｉｃｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｂｒｅｅｄｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍｅｓ…．　Ｐｌａｎｔ　Ｐａｔｈｏｌｏｇｙ，１９８４，３３：２７９－３００．　【１３】Ｓｈｉ　Ａ　Ｎ，Ｌｅａｔｈ　Ｓ，Ｍｕｒｐｈｙ　Ｊ　Ｐ．Ａ　ｍａｊｏｒ　ｇｅｎｅ　ｆｏｒ　ｐｏｗ—　ｄｅｒｙ　ｍｉｌｄｅｗ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ　ｔｏ　ｃｏｍｍｏｎ　ｗｈｅａｔ　ｆｒｏｍ　ｗｉｌｄ　ｅｉｎｋｏｒｎ　ｗｈｅａｔ［Ｊ】．Ｐｈｙｔｏｐａｔｈｏｌｏｇｙ，１９９８，８８：１４４－１４７．　【１４】胡锐，邢彩云，吴营昌，等．１１个优质小麦品种对小麦　白粉病抗性的初步鉴定［Ｊ】．河南农业科学，２０１１，４０（５）：　１０８—１ｌＯ．　［１５］河南省植保站．河南省主要农作物病虫害测报办法　［Ｍ］．郑州：河南科学技术出版社，１９９５：１１—１８．