全 文 ：第 26卷　第 2期 西　南　林　学　院　学　报　　　　 Vo1. 26　No. 2
　 2006年 4月　　　　　　　　　　　　　　 JOURNAL OF SOUTHWEST FORESTRY COLLEGE　　　　 A pr. 2006　
茶藨子叶表皮结构与抗茶藨生柱锈菌感染的相关性研究*
蒙进芳 1 ,李永和2 ,周兴国 2 ,普晓兰 1**
(1.西南林学院资源学院 ,云南昆明 650224;2.西南林学院 保护生物学学院 , 云南昆明 650224)
摘要:对采自 7个五针松疱锈病典型发病区的 10个茶藨子种源样本的叶表皮解剖结构研究表
明:茶藨子植物对疱锈菌孢子不易感染组与易感染组之间在叶表皮结构上存在显著差异 ,其中
主要是表皮厚度和角质膜厚度 ,不易感染组的叶表皮结构呈现显著增厚 ,表明角质膜厚度和表
皮厚度与其抵抗疱锈菌感染有显著的相关性.以表皮结构各项指标聚类分析 ,不易感染组和易
感染组明显聚为两类.
关键词:茶藨子;表皮结构;茶藨生柱锈菌;五针松疱锈病;抗性
中图分类号:Q 944. 56　　文献标识码:A　　文章编号:1003 -7179(2006)02 - 0010 - 05
　　茶藨生柱锈菌(Cronartium ribicola Fischer)引
起五针松疱锈病 ,该病原是一种具长循环型生活
史的寄生锈菌.其生活史中依次产生性孢子 、锈孢
子 、夏孢子 、冬孢子和担孢子 5种不同类型的孢子 ,
需寄生于寄主五针松组 (Sec.t C embra Spach. )和
转主寄主茶藨子属 (R ibes Linn. )植物上才能完成
生活史 ,其性孢子和锈孢子在五针松上产生 ,夏孢
子 、冬孢子和担孢子在茶藨子属植物叶片上产生 ,
完成一次循环需要 3 ～ 4年时间 [ 1 - 5] . 该疱锈菌在
五针松枝干上引起溃疡型干锈病 ,造成五针松林
大面积死亡 [ 6] .
茶藨子属植物是茶藨生柱锈菌的一个主要转
主寄主 ,有研究发现在同一个发病区的疱锈菌不
能选择当地所有的茶藨子属植物作为转主寄主 ,
茶藨生柱锈菌对转主寄主种类具有选择性[ 3 - 5] . 人
工接种锈菌孢子于茶藨子属植物叶片试验 ,确认
云南省洱源县和东川市两大华山松疱锈病病区 ,
疱锈菌的转主寄主是冰川茶藨子 (R. g lacia le
W al.l ),而四川疱锈病病区的转主寄主狭萼茶藨子
[R. g lacia le Wal.l var. lacin ia tum (Hook. .f et
Thoms. ) C larke]不能被云南的疱锈菌孢子所感
染 ,与冰川茶藨子同样生活在一起的尖叶茶藨子
(R. maximowiczianum Kom. )也不能被疱锈菌孢子
所感染 [ 3, 5] . 多年以来 ,国内外控制五针松疱锈病
一直采用铲除发病区茶藨子植物的宏观控制方
式 ,实践表明对控制疱锈病有一定的作用 [ 7 -9] .但
在防治疱锈病上如果仅简单地对所有茶藨子属植
物实行灭绝性铲除 ,工作量不仅很大 ,也很难完全
清除.而且这种彻底清除一个物种的做法对使用
地的生物多样性是否存在一定的负面影响值得探
讨 ,需要谨慎从事.
疱锈菌必须能够侵入其寄生植物内部才能从
寄主上获得营养物质 ,锈菌孢子的侵入方式主要
有两种 ,被动侵入和主动侵入.被动侵入通过自然
孔口 (气孔 、皮孔 、叶痕 、毛状体和水孔 )和伤口侵
入植物体内 ,这是细菌和真菌侵入植物的主要方
式;而主动侵入主要是借助于酶或机械机制从植
物的表皮侵入 [ 10] .不管以哪种方式侵入 ,植物的表
皮结构与其抵抗病菌侵入能力呈一定的相关性.
本研究选用采自 7个华山松疱锈病典型发病
区的 10个代表性的茶藨子种源的样本 ,分析比较
10个茶藨子种源之间的叶表皮结构特征 ,结合茶
藨子对茶藨生柱锈菌的易感性 ,探讨茶藨子属植
物叶表皮结构与抗疱锈菌感染的关系. 为有效控
制华山松疱锈病的传播提供理论依据.
1　研究方法
1. 1　试验材料
所用材料采集于红松和华山松疱锈病发病较
* 收稿日期:2006 -02 - 06　　 **为通讯作者
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30260089);云南省自然科学基金资助项目(2002C 0015Q).
作者简介:蒙进芳(1970 - ),女 ,重庆合川人 ,讲师 ,硕士生,主要从事林木遗传育种的教学与研究.
严重的 7个典型发病区 ,所采的茶藨子属植物为各
个发病区的常见种(见表 1),采集方法为将植株活
体移植于实验大棚.每个种取 4 ～ 5片叶 ,沿中脉横
切 ,分叶尖 、叶中 、叶基 3部分 , 各片段 5 mm ×
5 mm ,分别于 FAA固定液中迅速固定 ,真空抽气
泵抽气 ,冰箱 4℃保存.
表 1　供试材料的种名及采集地
编号 种　名 拉丁学名 采集点
1 细枝茶藨子 R. tenue Jancz. 云南东川
2 冰川茶藨子 R. g lacia leW al.l 四川广元
3 宝兴茶藨子 R. m oupinen es Fran ch. 云南洱源
4 细枝茶藨子 R. tenue Jancz. 云南洱源
5 裂叶茶藨子 R. lacinia tum Hook. .f et Thoms. 云南巧家
6 细枝茶藨子 R. tenue Jancz. 云南巧家
7 渐尖茶藨子 R. takare D. Don 陕西宁陕
8 东北茶藨子 R. mandshuricum (M axim. )Kom. 辽宁清原
9 小果茶藨子 R. vilm orin ii Jancz. 山西沁水
10 陕西茶藨子 R. g ira ld ii Jancz. 山西沁水
1. 2　试验操作与数据分析
1. 2. 1　石蜡制片　将 FAA固定的茶藨子样本材
料于一定梯度的酒精和叔丁醇中脱水 ,采用常规
石蜡包埋 ,横切制片 ,切片厚度 6 μm ,二甲苯脱蜡 ,
酒精脱水 ,蕃红 -固绿对染 ,中性树胶封片.
1. 2. 2　显微观测　显微镜下观察 ,测微尺测量叶
表皮结构特征值. 每个样本按叶尖 、叶中 、叶基部
位分别制片 ,每个部位选择观测 3个玻片标本 ,每
个玻片标本上随机取 3个观测 ,每个材料上分别从
叶正面和叶背面两个面上进行测量 ,每个面上又
分别取两个视野测量表皮及角质膜总厚度 、表皮
厚度 、角质膜厚度 ,每个视野测一个数据. 对每个
种源进行撕表皮制成临时片观察 ,显微镜 (40 ×)
视野下数气孔数 ,每个种数 5个视野取平均. 同时
在解剖镜下观察叶的表皮毛情况.
1. 2. 3　数据分析　将各个样本的 3个玻片上所
测的各项指标数据分别求总和 ,得到每个样本的
表皮及角质膜总厚度 、表皮厚度 、角质膜厚度和各
个样本的气孔平均值 ,再对这些代表样本的平均
值采用 SPSS软件包进行统计分析 [ 11] .
2　结果分析
2. 1茶藨子属植物叶表皮不同部位结构差异分析
为分析同一叶片不同部位之间在表皮结构上
是否存在差异 ,将各个样本的上下表皮及角质膜
总厚度 、上下表皮厚度 、上下角质膜厚度按叶尖 、
叶中 、叶基 3部分分成 3组进行单因素方差分析
(基础数据见表 2). 10个茶藨子样本的叶尖 、叶
中 、叶基 3个部位间方差分析的 P值(显著性 sig.
值)为:上表皮及角质膜厚度 0.820,下表皮及角质
膜厚度 0.937, 上表皮厚度 0.820, 下表皮厚度
0.854,上角质膜厚度 0.826,下角质膜厚度 0.936 ,
表明茶藨子属植物的叶表皮结构在不同部位之间
差异不明显.
2. 2　疱锈菌不易感染与易感染组叶表皮结构差异
10个茶藨子样本分成不易感染组和易感染组
(接种情况见表 5)两组 ,对两组叶表皮结构的平均
数进行 T - test检验 (基础数据见表 2).检验结果
为:两组样本在上下表皮厚度平均数 、上下角质膜
厚度平均数 、上下表皮及角质膜总厚度平均数上
的差异为极显著 ,而气孔平均数的差异不显著 (见
图 1). 根据两组样本之间各个指标平均数的差值
求得差异变化的百分比 ,上表皮及上角质膜厚度
的差异值最大 ,分别为 59.73%和 93.32%,下表皮
及下角质膜的差异也很大 , 分别为 32.08%和
20.62%,见表 3,图 2.
表 2　茶藨子属植物叶表皮厚度 、角质膜厚度
编号
上表皮厚度
/μm
下表皮厚度
/μm
上表皮角质层厚度
/μm
下表皮角质厚度
/μm
上表皮角质总厚度
/μm
下表皮角质总厚度
/μm
叶尖 叶中 叶基 叶尖 叶中 叶基 叶尖 叶中 叶基 叶尖 叶中 叶基 叶尖 叶中 叶基 叶尖 叶中 叶基
气孔
数 /个
1 18. 8 20. 8 20. 5 15. 0 13. 9 13. 1 5. 6 5. 9 5. 5 2. 7 3. 1 2. 8 24. 4 26. 7 26. 0 17. 7 17. 0 15. 9 47. 0
2 13. 3 14. 9 14. 7 12. 7 12. 5 12. 4 3. 0 2. 7 2. 4 2. 6 2. 4 2. 5 16. 3 17. 6 17. 1 15. 3 14. 9 14. 9 30. 0
3 17. 3 18. 4 17. 8 14. 6 15. 2 14. 6 4. 8 5. 3 4. 9 2. 9 3. 0 2. 8 22. 1 23. 8 22. 8 17. 5 18. 2 17. 5 25. 0
4 12. 3 12. 5 12. 6 11. 9 12. 2 12. 3 2. 7 2. 8 2. 7 2. 4 2. 5 2. 5 15. 0 15. 3 15. 2 14. 4 14. 7 14. 8 40. 0
5 17. 5 18. 4 18. 2 14. 9 15. 4 15. 3 4. 9 5. 5 5. 3 2. 9 2. 9 2. 9 22. 4 23. 9 23. 5 17. 8 18. 3 18. 2 28. 0
6 9. 9 10. 4 9. 9 9. 8 9. 6 9. 4 2. 4 2. 6 2. 4 2. 2 2. 1 2. 1 12. 3 13. 0 12. 3 11. 9 11. 7 11. 6 35. 0
7 18. 9 20. 4 20. 4 15. 6 15. 6 15. 4 5. 7 5. 8 5. 4 3. 0 2. 9 3. 0 24. 6 26. 1 25. 8 18. 6 18. 5 18. 4 30. 0
8 17. 6 18. 2 17. 9 14. 9 15. 1 15. 1 5. 2 5. 5 5. 3 2. 6 2. 7 2. 7 22. 7 23. 6 23. 1 17. 5 17. 8 17. 8 24. 0
9 20. 0 22. 5 17. 5 12. 5 12. 8 11. 3 4. 5 5. 0 3. 8 2. 5 2. 8 2. 5 24. 5 27. 5 21. 3 15. 0 15. 5 13. 8 25. 0
10 10. 5 10. 7 10. 5 9. 5 9. 6 9. 6 2. 8 3. 1 2. 8 2. 3 2. 2 2. 1 13. 3 13. 9 13. 3 11. 8 11. 8 11. 7 41. 0
11第 2期　　　　　　　　　　　　　蒙进芳等:茶藨子叶表皮结构与抗茶藨生柱锈菌感染的相关性研究
表 3　不易感染组与易感染组叶表皮结构平均数检验(T - Test)
上表皮厚度
/μm
下表皮厚度
/μm
上角质膜厚度
/μm
下角质膜厚度
/μm
上表皮及角质膜
总厚度 /μm
下表皮及角质膜
总厚度 /μm 气孔数 /个
T 11. 913** 7. 082** 15. 576** 7. 302** 14. 753** 7. 306** - 1. 368
S ig(P值) 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 208
不易感染组平均 18. 939 4 14. 453 9 5. 218 3 2. 814 4 24. 158 9 17. 268 3 29. 833 3
易感染组平均 11. 856 7 10. 943 3 2. 699 2 2. 333 3 14. 554 2 13. 275 8 36. 500 0
平均数之差 7. 082 7 3. 510 6 2. 519 1 0. 481 1 9. 604 7 3. 992 5 - 6. 666 7
差异百分比 /% 59. 73 32. 08 93. 32 20. 62 65. 99 30. 07 22. 35
　　注:*置信区间为 95%, S ig>0. 05表示差异不显著 , S ig<0. 05表示差异显著;**置信区间为 99%, S ig>0. 01表示差异不显著 , S ig
<0. 01表示差异极显著.
2. 3　叶片上下表面的表皮结构差异分析
为分析叶上下表面之间在表皮结构上是否存
在差异 ,所有数据 (见表 2)分成叶上下表面两个
组 ,将两组的平均数作为独立样本进行 T - test检
验.茶藨子叶片的上下表面在表皮厚度 、角质膜厚
度 、表皮及角质膜总厚度上的差异达到极显著水
平 ,上表面的表皮厚度 、角质膜厚度和表皮及角质
膜总厚度都明显厚于下表面 ,增厚分别达 23.42%,
60.59%, 29.64%,其中又以角质膜厚度的增厚最
明显 ,见表 4,图 2.
表 4　叶片上下表面表皮及角质膜厚度平均数检验(T - test)
表皮厚度 /μm 角质膜厚度
/μm
表皮及角质膜
总厚度 /μm
T 3. 774** 6. 406** 4. 506**
S ig(P值) 0 0 0
上表面平均数 16. 106 3 4. 210 7 20. 317 0
下表面平均数 13. 049 7 2. 622 0 15. 671 3
平均数之差 3. 056 6 1. 588 7 4. 645 7
差异百分比 /% 23. 42 60. 59 29. 64
　　**显著水平表示同表 3.
2. 4　聚类分析
将 10个茶藨子属植物样本的叶片的表皮厚
12 西　南　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 26卷
度 、角质膜厚度 、表皮及角质总厚度各项指标的平
均值进行聚类分析.聚类树状图结果见图 3;茶藨
生柱锈菌孢子接种情况见表 5.
图 3　10个茶藨子样本聚类树状图
表 5　茶藨生柱锈菌孢子接种情况
样本编号 种　名 接种情况
1 细枝茶藨子 不易
2 冰川茶藨子 易
3 宝兴茶藨子 不易
4 细枝茶藨子 易
5 裂叶茶藨子 不易
6 细枝茶藨子 易
7 渐尖茶藨子 不易
8 东北茶藨子 不易
9 小果茶藨子 不易
10 陕西茶藨子 易
图 3和表 5表明:图 3中不易感染和易感染疱锈菌
孢子的茶藨子聚成两簇 ,揭示出不易感染组与易感
染组茶藨子的叶表皮结构之间存在很大差异 ,与
2. 2的结果一致.
2. 5　各茶藨子样本的叶表皮毛观察结果
　　各样本的表皮毛分布情况与感染难易没有相
关性.如细枝茶藨子 ,云南东川的样本叶正面毛多
不易感染;而云南洱源 、巧家的样本同样表皮毛多
却易感染 ,见表 6,图 4.
表 6　各茶藨子样本的表皮毛特征与感染情况
样本
编号 种名
感染
情况 表皮毛观察结果
1 细枝茶藨子 不易 叶正面较多短柔毛和少量腺毛 , 背面
及叶脉毛少
2 冰川茶藨子 易 正面无毛或疏生腺毛 , 背面及叶脉无
毛
3 宝兴茶藨子 不易 正面有少量长毛和腺毛 ,背面只有叶
脉有很多短绒毛
4 细枝茶藨子 易 正面较多短柔毛和少量腺毛 , 背面叶
脉有少量短柔毛
5 裂叶茶藨子 不易 正面有毛 ,背面沿叶脉叶缘有短柔毛 ,
其他地方毛少
6 细枝茶藨子 易 正面较多短柔毛和少量腺毛 , 背面叶
脉有少量腺毛
7 渐尖茶藨子 不易 两面有稀疏腺毛 ,背面叶脉有少量毛
8 东北茶藨子 不易 正面有毛 ,毛上有黄色粘液 ,背面叶脉
无毛
9 小果茶藨子 不易 正面叶脉有少量短柔毛和稀疏腺毛 ,
背面有少量腺毛
10 陕西茶藨子 易 正面有柔毛和腺毛 ,叶缘也有毛 ,背面
叶脉有毛
a -5(云南巧家);b - 10(山西沁水);c -6(云南巧家);d - 8(辽宁清原);e - 2(四川广元);f - 3(云南洱源)
图 4　两组茶藨子表皮毛结构比较
13第 2期　　　　　　　　　　　　　蒙进芳等:茶藨子叶表皮结构与抗茶藨生柱锈菌感染的相关性研究
3　结论与讨论
茶藨子样本的叶表皮结构与接种疱锈菌孢子
的感染试验结果相结合 ,不易感染组与易感染组茶
藨子样本的叶片表皮结构各项指标明显聚为两类 ,
说明疱锈菌在感染转主寄主茶藨子植物上存在选
择.对不易感染组与易感染组茶藨子样本叶片表皮
结构的上下表皮厚度 、上下角质膜厚度 、上下表皮
及角质膜总厚度的平均数进行 T检验 ,结果显示两
者间存在极显著差异. 不易感染组的上下表皮厚
度 、上下角质膜厚度 、上下表皮及角质膜总厚度的
平均数比易感染组的各个相应指标的平均数明显
增厚 ,其中增厚最大差异是上角质膜厚度和上表皮
厚度.该试验结果揭示出茶藨子植物叶片的表皮和
角质的增厚与抵抗疱锈菌的侵入存在相关性 ,不易
感染组茶藨子植物的表皮和角质膜显著增厚. 通过
分组检验分析 ,排除了茶藨子植物叶表皮结构在同
一叶片的不同部位之间存在差异的可能性 ,从结果
来看疱锈菌孢子对茶藨子植物感染时没有存在叶片
部位的选择.同时 ,对不易感染组与易感染组茶藨子
样本叶片的气孔数平均数进行 T检验 ,两组间没有
显著差异.结果表明:茶藨子样本叶片的气孔密度与
疱锈菌的易感性不存在相关性 ,与以往推测疱锈菌
主要是从气孔 [ 10]进入的结论不一致.茶藨子植物叶
片的表皮毛在不易感染组与易感染组之间无明显分
布规律 ,疱锈菌在感染茶藨子叶片时与表皮毛存在
无明显的相关性. 这与本课题组原来推测疱锈菌侵
入茶藨子植物叶片可能与表皮毛有关不一致.
综上所述 ,疱锈菌感染茶藨子植物叶片时 ,主要
与角质膜厚度相关 ,揭示了疱锈菌侵入茶藨子叶片时
可能主要是以主动侵入为主 ,至于是借助于机械还是
酶的方式侵入转主寄主组织还需要进一步研究.
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On Correlation of the Leaf Epidermal S tructure ofR ibes sp. and the
Resistance to Infection ofCronartium ribicola
MENG Jin - fang
1 , LIYong - he2 , ZHOU X ing - guo2 , PU X iao - lan1
(1. Facu lty of Resou rces, Sou thw est Forestry Co llege, Kunm ing Yunnan 650224, Ch ina;
2. Facu lty of Conservation B iology, Sou thw est Forestry Co llege, Kunm ing Yunn an 650224, Ch ina)
Abstract:The leaf anatom ical structu re o f 10 p rovenances o fR ibes sp. sampled from 7 typica l incidence
sites o fP inus parviflora blister rust disease w as stud ied. Itw as showed that there w as a significan t difference on
the structu re of the leaf epiderm is between the samp les of susceptib le provenances and the resistan t ones. The
ma jo r difference existed on the thickness of the cutic le and the epide rm is. The leaf epide rm is and the cutic le of
the resistant provenance samp lesw ere both evidently thicker than those o f the susceptib le provenance samp les.
The results sugge sted that there be sign ificant co rrela tion between the resistance to blister rust disease caused by
Cronartium ribicola and the thickness of leaf epide rm is o fR ibes sp. .
Key words:R ibes;epiderm al structure;Cronartium ribicola;blister rust o fP inus parviflora;resistance
14 西　南　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 26卷