全 文 ：第 28卷 第 5期 四 川 林 业 科 技 Vo1. 28, No. 5
2007年 10月 Journa l o f S ichuan Fo re stry Science and Techno logy Oc.t , 2007
收稿日期:2007-06-06
基金项目:云南省自然科学基金项目(2002C0015Q )、国家自然科学基金项目(30260089)资助。
作者简介:李永和(1969-),男,贵州兴仁人 ,云南大学博士研究生 ,副研究员 ,主要从事森林病虫害综合管理研究。
茶藨生柱锈菌锈孢子形态分化研究
李永和1 ,周兴国 1 ,叶 辉2
(1.西南林学院 ,云南昆明 650224;2.云南大学 ,云南昆明 650000)
摘 要:本研究从我国辽宁 、云南 、四川 、山西等 4省 6地的五针松疱锈病发病林分中采集茶藨生柱锈菌锈孢子 ,对
其形态分化进行了系统的研究。结果表明:我国茶藨生柱锈菌在形态上存在分化现象。锈孢子大小为 21. 10 ～
40. 10×14. 97 ～ 29. 40 μm之间 , 变幅较大 , 其中辽宁清原红松上的锈孢子最小(18. 72 ～ 30. 73×16. 04 ～ 24. 07
μm)。锈孢子的超微形态结构也存在差异 , 红松上的锈孢子的疣突基部和顶部基本一样宽 , 而华山松上锈孢子疣
突的基部比顶部稍宽;不同病区华山松疱锈菌环纹数 、疣突的排列和间距不一。寄主在病原菌的变异中发挥着积
极的促进作用。
关键词:茶藨生柱锈菌;锈孢子;红松;华山松;形态分化
中图分类号:S763 文献标识码:A 文章编号:1003 - 5508(2007)05 -0006 - 04
A Study of theM orphologicalD ifferentiation of
Aeciospores ofCronartium ribicola
LI Yong-he1 ZHOU X ing-guo1 YE Hui2
(1. Sou thw est Fores try C ollege, Kunm ing 650224, Ch ina;2. Yunnan Univers ity, Kunm ing 650091, Ch ina)
Abstract:In this study, aec io spores of Cronartium ribicola are co llec ted in the infected stands of P inus
kora iensis andP. armand ii from six sites in the four prov inces o fL iaoning, Yunnan, Sichuan and Shanxi,
and a system atic study is made o f on d ifferen tiation o fCronartium ribicola. The resu lts have show n tha t
there exists a morpho log ica l differen tiation in C. ribicola in Ch ina. S izes of aecio spo res vary between
21. 10 ～ 40. 10 and 14. 97 ～ 29. 40 μm , w ithin w hich, the smallest sizes, ye t significant va ria tion ranges
(18. 72 ～ 30. 73×16. 04 ～ 24. 07 μm) a re found on Korea p ines(P inus koraiensis) in Q ingyuan of L ia-
oning prov ince. There are also d ifferences in the su rfacemo rpho logy of aeciospo re s under a scann ing e lec-
tron m icroscope:Firstly, thew idth o fw arts at the base and top of aeciospores onKo rea pines is basica lly
the same, whereas for aec io spores onP. armandii Franch, thew idth a tw artsbase is b roade r than that a t
the top. Second ly, the annula ted layer o f its process, a rrangement and spacing ofw arts of blister rust on
P. armand ii va ry in different infected areas. Hosts play an active promoting ro le in themorpho logical var-
iations of the b lister rust fung.i
Key words:Cronartium ribicola , Aeciospores o f Cronartium ribicola , P inus kora iensis, P. armand ii,
M orpho logy diffe rentiation
茶藨生柱锈菌 (Cronartium ribicola J. C. F isch-
er)是世界林木三大病害之一的五针松疱锈病的病
原 ,过去的研究 [ 1 ～ 4]表明 ,其为一种长循环转主寄生
锈菌 , 0、 Ⅰ 阶段 寄生于华山 松 (P. armand ii
Franch)、红松 (P inus koraiensis S ieb. e t Zucc. )枝干
上 , Ⅱ 、Ⅲ阶段寄生于转主寄主茶藨子属植物 (R ibes
spp. )、马先蒿属植物 (Pedicularis spp. )叶片上。我
国的五针松疱锈病主要分布于黑龙江 、吉林 、辽宁 、
内蒙古 、河北 、河南 、安徽 、山东 、山西 、湖北 、陕西 、四
川 、甘肃 、云南等省 ,以东北林区的红松疱锈病和云
南 、四川 、陕西 、山西等省的华山松疱锈病危害最为
严重 ,已成为制约我国天然林和长江防护林可持续
发展的重大生物灾害之一 。
茶藨生柱锈菌的形态学特征是其在遗传与外界
环境长期作用所表现出来的基本性状 ,而其繁殖体
的形态学是种类划分的基础 ,弄清五针松疱锈病原
菌的形态分化 ,对深刻认识和掌握该病害在我国的
发生特点和流行规律 ,制定有效的综合防治策略等
具有重要的指导意义 。为此 ,本研究从我国辽宁 、云
南 、四川 、山西等 4省 6个发病地区林分中采集病原
菌 ,对其形态分化进行研究 ,以求在形态水平上揭示
茶藨生柱锈菌的形态分化 。
1 材料与方法
1. 1 锈孢子来源
供试锈孢子分别采自云南 、四川 、山西 、辽宁 4
省 6个病区的红松 、华山松疱锈发病林分 ,其寄主和
采集地见表 1。在锈子器已突破华山松 、红松病部
表皮且包被开始破裂但尚未完全碎裂散出锈孢子的
3月中旬至 5月中下旬进行采集。采集时用已灭菌
的刀片划破锈子器包被将锈孢子抖入已灭菌的三角
瓶中 ,用封口胶密封瓶口后置于冰壶内低温保存 ,带
回实验室置于 4℃低温下干燥保存备用 。
表 1 茶藨生柱锈菌供试锈孢子来源
Table 1 Sou rce of aec io spo res o fCronartium ribicola
锈孢子编号 寄 主 采集地
YD 华山松 P inus arm andi i 云南省东川区二二二林场
YE 华山松 P inus arm andi i 云南省洱源县罗坪山林场
YQ 华山松 P inus arm andi i 云南省巧家县跃进林场
SG 华山松 P inus arm andi i 四川省广元市天台山林场
SHQ 华山松 P inus arm andi i 山西省沁水县历山自然保护区
LQ 红松 P inus kora ien sis 辽宁省清原县辽宁林业职业技术学院实习林场
1. 2 研究方法
(1)显微观测
利用光学显微镜对锈孢子进行观察 、描述和显
微计测 。
(2)超微结构研究
将锈孢子样品送北京中国科学院微生物研究所
电镜室处理并进行扫描电镜观察 、拍照和计测相关
数据。
(3)多重比较
用最小显著差法 (LSD法 )[ 5]对所计测的锈孢
子和夏孢子相关数据进行多重比较。
(4)聚类分析
利用 SPSS程序[ 6]中的 H ie ra rch ica l cluster过程
对锈孢子的大小 、锈孢子和夏孢子表面纹饰超微结
构的相关数据进行聚类分析 。
2 结果与分析
2. 1 锈孢子大小差异显著性比较及聚类分析
(1)锈孢子大小差异显著性比较
显微计测不同来源的各地锈孢子大小的结果见
表 2。
表 2 不同来源锈孢子大小
Tab le 2 Sizes of aec io spores from different sources
锈孢子
来源
样本
数
孢子长宽极
值(μm)
孢子平均
大小(μm)
长宽
比
云南东川 15 21. 10 ～ 37. 40×17. 65 ～ 26. 70 30. 37×23. 41 1. 30
云南巧家 15 26. 70 ～ 38. 83×16. 85 ～ 28. 03 30. 21×22. 51 1. 34
云南洱源 15 22. 73 ～ 37. 40×17. 38 ～ 29. 40 31. 11×23. 39 1. 33
四川广元 15 20. 86 ～ 40. 10×14. 97 ～ 29. 40 29. 11×23. 33 1. 25
山西沁水 15 21. 39 ～ 37. 40×16. 04 ～ 24. 07 29. 08×21. 54 1. 35
辽宁清原 15 18. 72 ～ 30. 73×16. 04 ～ 24. 07 24. 06×19. 65 1. 22
从表 2可以看出 ,云南省东川 、巧家 、洱源的锈
孢子大小接近 ,锈孢子长 、宽平均值较其他省 3个采
集地的大;四川广元的锈孢子次之;山西沁水的锈孢
子较小;辽宁清原红松上的锈孢子最小 ,长宽比最
小。
多重比较结果表明:云南东川 、云南洱源 、云南
巧家 、四川广元 、山西沁水的华山松疱锈菌锈孢子间
大小差异不显著 ,但它们与辽宁清原的红松疱锈菌
的锈孢子大小差异显著 (表 3)。
表 3 锈孢子长 、宽差异显著性比较
Tab le 3 The comparative prom inence of the leng th and
w id th of ae ciospo res
锈孢子来源地 平均长(μm) 平均宽(μm)
云南东川 30. 37±1. 33Aa 23. 41±0. 85Aa
云南巧家 31. 11±0. 80 Aa 23. 39±0. 93Aa
云南洱源 30. 21±1. 03Aa 22. 51±0. 79 A a
四川广元 29. 11±1. 27Aa 23. 33±1. 21Aa
山西沁水 29. 08±0. 98 Aa 21. 54±0. 72Aab
辽宁清原 24. 06±0. 96Bb 19. 65±0. 54Ab
注:表中标有大写字母的表示在 1%水平上差异显著, 标有小写字母
的表示在 5%水平上差异显著
(2)锈孢子大小的聚类分析
将表 2中不同来源的锈孢子大小的平均值用欧
75期 李永和 ,等:茶藨生柱锈菌锈孢子形态分化研究
氏距离平方聚类 (SPASS11. 5),所得结果如图 1所
示 。在欧氏距离 15的水平上 , 4省 6地的锈孢子分
为 2组 ,即红松疱锈菌锈孢子组 (辽宁省清原红松
疱锈菌锈孢子 )和华山松疱锈菌锈孢子组 (包括云
南省东川 、巧家 、大理和四川广元 、山西沁水的华山
松疱锈菌锈孢子 )。在欧氏距离 5的水平上进一步
将 5地华山松疱锈菌锈孢子分为 2个亚组 ,第 1亚
组包括云南省巧家和四川广元的锈孢子 ,第 2亚组
包括云南省东川 、洱源和山西沁水的锈孢子 。这一
分析表明茶藨生柱锈菌的锈孢子在大小上的确存在
分化现象。
图 1 锈孢子大小聚类树形图
F ig. 1 C luste r ana ly sis dend rogram of aec io spo res
2. 2 锈孢子表面纹饰的超微结构
对 4省 6个病区的茶藨生柱锈菌锈孢子的扫描
电镜观察 ,锈孢子表面纹饰的超微结构见图 2。
从图 2可以看出 ,茶藨生柱锈菌锈孢子表面形
态有一些共性:孢子表面均具有一个无疣突的光滑
区;疣突呈柱状 ,多单生 ,少数 2个相连 ,偶有数个相
连 ,相邻疣突间少数具有纤丝联络 。每个疣突具 4
- 6个环纹。超微结构形态上的差异主要表现在:
疣突的基部和顶部宽窄不一 ,疣突间的间距不一 ,疣
突的环纹数不一 ,疣突高度也不一样。茶藨生柱锈
菌锈孢子的扫描电镜观察结果见表 4。
图 2 茶藨生柱锈菌锈孢子表面形态的扫描电镜观察
F ig. 2 Surface struc ture o f aeciospore ofCronartium ribicola
in SEM
1.辽宁清原县红松上锈孢子;2. 山西沁水县华山松上锈孢子;
3.云南洱源县华山松上锈孢子;4.云南东川区华山松上锈孢子;
5.云南巧家县华山松上锈孢子;6.四川广元市华山松上锈孢子。
1. Aeciospore on P inu s kora ien sis in Q ingyuan of Liaoning p rovince;
2. A eciospore onP inu sarm and ii inQ inshu i of Shanxi province;3. Ae-
ciospore onP inu sarm and ii in E ryuan ofYunnan province;4. Aecios-
pore onP inu sarmand ii in Dongchuan ofYunnan p rovince;5. Aecio-
spore onP inu s arm andi i in Q iaojia of Yunnan prov ince;6. Aecios-
pore onP inu s arm and ii in Guangyuan of S ichu an p rovince
表 4 不同来源茶藨生柱锈菌锈孢子表面纹饰比较
Table 4 Com parison o f surface tex tu res o f aeciospore s in different zones
采集地 疣突排列 疣突顶部直径(μm)
疣突基部直径
(μm)
疣突高
(μm)
疣突间距离
(μm) 环纹数 纤丝
东川 多单生 ,偶有 2个连生 0. 69～ 1. 04 0. 87 ～ 1. 32 1. 91 ～ 2. 08 0. 35～ 0. 52 5 无
巧家 多单生 ,有 2个或 3个连生 0. 80～ 1. 04 0. 87 ～ 1. 22 1. 91 ～ 2. 43 0. 45～ 0. 62 4～ 5 有
大理 多单生 ,少有 2个连生 0. 87～ 1. 22 0. 97 ～ 1. 39 2. 33 ～ 2. 60 0. 35～ 0. 56 5～ 6 无
广元 多单生 ,少有 2个连生 0. 52～ 0. 66 0. 69 ～ 0. 83 1. 91 ～ 2. 22 0. 17～ 0. 59 4～ 5 无
沁水 多 2个连生 ,少单生 0. 83～ 1. 28 1. 01 ～ 1. 35 2. 08 ～ 2. 26 0. 28～ 0. 45 4 有
清原 多单生 ,偶有 2个连生 0. 83～ 1. 01 0. 87 ～ 1. 15 1. 67 ～ 1. 94 0. 17～ 0. 42 5～ 6 有
将每一来源锈孢子的 7个形态特征值 ,用欧氏距
离平方聚类 (SPASS11. 5),所得锈孢子超微结构的
类缘关系如图 3所示 ,在欧氏距离 15的水平上 ,将
6地的茶藨生柱锈菌的锈孢子分为 2组 ,即红松疱
锈菌锈孢子组 (辽宁省清原红松疱锈菌锈孢子 )和
华山松疱锈菌锈孢子组 (包括云南省东川 、巧家 、大
理和四川广元 、山西沁水的华山松疱锈菌锈孢子 ),
它们在超微结构形态上的主要差异在于:红松疱锈
8 四 川 林 业 科 技 28卷
上的锈孢子疣突的基部和顶部基本一样宽 ,而华山
松上的锈孢子疣突的基部比顶部稍宽 。在欧氏距离
10的水平上进一步将华山松疱锈菌锈孢子组的 5
地的华山松疱锈菌的锈孢子分为 2个亚组 ,第 1亚
组包括云南省东川和巧家的华山松疱锈菌锈孢子 ,
第 2亚组包括云南省洱源 、山西沁水和四川广元的
华山松疱锈菌锈孢子 。云南省 3个采集地 (东川 、
洱源 、巧家)寄主和转主寄主均相同的华山松疱锈
菌锈孢子超微形态结构聚类并没有聚在一起。所
以 ,可以推测因云南省地理 、气候条件千差万别 ,茶
藨生柱锈菌锈孢子表面的超微结构也具有一定的差
异 。这一分析表明茶藨生柱锈菌的锈孢子在超微形
态结构上存在分化现象。
图 3 锈孢子超微形态聚类树形图
F ig. 3 C luster ana ly sis dendrog ram o f aec io spores ultrastruc-
ture mo rphogenesis
3 结论与讨论
3. 1茶藨生柱锈菌锈孢子大小存在分化现象 。
锈孢子大小为 21. 10 ～ 40. 10×14. 97 ～ 29. 40μm之
间 ,变幅较大 ,不同采集地的锈孢子长度差异极显
著 ,宽度差异显著。锈孢子大小聚类分析结果首先
将 6地的茶藨生柱锈菌锈孢子分为红松疱锈
菌锈孢子组和华山松疱锈菌锈孢子组 ,然后进一步
将华山松疱锈菌锈孢子组的 5地的华山松疱锈菌的
锈孢子分为 2个亚组。可以看出 ,寄主在茶藨生柱
锈菌大小中起到关键的诱导作用 。
3. 2茶藨生柱锈菌锈孢子超微结构上存在分化
现象 。红松疱锈菌锈孢子的疣突的基部和顶部基本
一样宽 ,而华山松疱锈菌锈孢子的疣突的基部比顶
部稍宽;不同病区华山松疱锈菌锈孢子的环纹数 、疣
突的排列和间距不一 ,即使是云南省的 3个不同病
区的华山松疱锈菌锈孢子超微形态结构聚类也聚不
在一起 ,存在超微结构上的差异。
3. 3本研究的结果从锈孢子形态水平上支持了
华山松疱锈菌可能是一个不同于 C. ribicola的独立
种的结论 [ 7] 。
参考文献
参考文献:
[ 1] 任 玮.云南森林病害 [M ] .昆明:云南科技出版社 , 1992:69
～ 71.
[ 2] 邵力平 ,姜志贵 ,张连有.红松疱锈病病原菌的鉴定 [ J] .林业
科学 , 1980, 16(4):279～ 282.
[ 3] 杨 斌.华山松疱锈病病原研究 [ J] .西南林学院学报 , 1998,
18(3):168～ 174.
[ 4] 杨佐忠.华山松疱锈菌及其转主寄主的初步研究 [ J] .森林病
虫通讯 , 1991, (3):13 ～ 14.
[ 5] 李春喜 ,王志和 ,王文林 ,等.生物统计学(第二版)[M ] .北京:
科学出版社 , 2000, 82～ 89.
[ 6] 卢文岱 ,朱一力. SPSS forw indow s从入门到精通 [M ] .北京:电
子工业出版社 , 1997.
[ 7] 侯丽冰 ,贺 伟 , 刘小勇 , 等.我国几种松干锈病亲缘关系的
ITS序列分析 [ J] . 北京林业大学学报 , 2002, 24(5 /6):175 ～
182.
95期 李永和 ,等:茶藨生柱锈菌锈孢子形态分化研究