全 文 ：浙江大学学报 (农业与生命科学版 )　 29( 6): 599～ 602, 2003
Journal of Zhejiang Un iversity ( Ag ric. & Life Sci. )
　　收稿日期: 2002-12-23
基金项目: 国家自然科学基金资助项目 ( 39970067) .
作者简介: 付东亚 ( 1976— ) ,男 ,山东聊城人 ,硕士 ,从事微生物分子生物学研究。
通讯作者: 洪 健 ,男 ,教授 ,从事植物病理学方面的研究 . Tel: 0571-86971179; E-mai l: jhong@ zju. edu. cn.
文章编号: 1008-9209( 2003) 06-0599-04
青菜和芥菜感染芜菁花叶病毒 (TuMV)后的光合特性变化
付东亚 1 , 洪 健 2 , 陈集双 1 , 蒋德安1
( 1. 浙江大学生物科学系 ,浙江 杭州 310029; 2. 浙江大学分析测试中心 ,浙江 杭州 310029)
摘　要: 研究了青菜 (Brassica chinensis L. cv. Suzhou)和芥菜 (B . juncea L. cv . Wenzhou)受芜菁花叶
病毒 ( TuMV)侵染后的光合特性变化。结果表明:感病青菜和芥菜的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度
与健康对照相比出现了不同程度的下降 ,胞间 CO2浓度也有所下降 ;叶绿体的电子传递活力尤其是光
系统Ⅱ ( PSⅡ )电子传递活力显著下降。叶绿素荧光动力学参数测定显示 ,感病青菜叶片的 Fv /Fo和 Fv /
Fm值明显降低 ,而感病芥菜的叶片 Fv /Fo和 Fv /Fm值受影响程度较轻。 根据以上结果认为 , TuMV对
两种寄主植物的光合作用均造成了伤害 ,并且对 PSⅡ的伤害程度大于 PSⅠ 。
关　键　词: 芜菁花叶病毒 ; 青菜 ; 芥菜 ; 净光合速率 ; 电子传递
中图分类号: Q945. 11; S432. 1; S634　　　文献标识码: A
FU Dong-ya1 , HONG Jian2 , CHEN Ji-sh uang1 , JIANG De-an1 ( 1. Dept. of Bioscience, Zhejiang
University , Hangzhou 310029, China; 2.Center of Analy sis and Measurement, Zhejiang University ,
Hangzhou 310029, China )
Effects of TuMV infect ion on photosynthet ic characters of Chinese cabbage and mustard. Journal o f
Zhejiang Univ ersity ( Ag ric. & Life Sci. ) , 2003, 29( 6): 599-602
Abstract: This study w as to eva luate the effec ts o f Tunip mosaic virus ( TuMV ) infection on the pho to-
synthe tic cha racte ristics of Chinese cabbage (B rassica chinensis L. cv . Suzhou) and musta rd (B . juncea
L. cv . Wenzhou) . As the result o f infection, the chlo rophy ll content , net pho tosynthetic ra te ( Pn) ,
stomatal conductance ( Gs) and intercellular CO2 concentra tion ( Ci ) o f leav es decreased in compa rison
with that of the healthy plants. The elec tron tr anspo rt activities, especially th e ph oto system Ⅱ ( PSⅡ )
section, w er e depressed. On the tenth day af ter TuMV inocula tion, Fv /Fo and Fv /Fm values of Chinese
cabbage show ed considerable decline, as com pared with the healthy plants. Thus TuMV infection
caused injury to th e ho sts and PSⅡ w as injur ed mo re severely than PSⅠ .
Key words: Turnip mosaic v irus; Chinese cabbage; mustard; net pho tosynthetic ra te; electr on trans-
po r t
　 　芜菁花叶病毒 ( Turnip mosaic virus ,
TuMV )是十字花科蔬菜作物上最重要的病毒
病原之一 [1, 2 ] ,浙江省重要经济作物榨菜、雪菜、
温州盘菜、芥菜、油菜近年来病毒病呈上升趋
势 , 成为生产上十分突出的问题。 TuMV在十
字花科蔬菜上的主要发病症状是花叶和畸形 ,
搞清楚该病毒致花叶症状的机理有助于建立新
的病害治理体系。 对于病毒影响寄主植物光合
作用的机理研究国际上开展得较早 [3～ 5 ] ,国内
近年来也逐步受到重视 ,王春梅等 ( 2000)报道
了黄瓜花叶病毒 ( CMV)对烟草叶片和叶绿体
光合活性的影响 [6 ] ,郭兴启等 ( 2000)报道了烟
草感染马铃薯 Y病毒 ( PV Y)后光合作用的变
化规律 [7 ]。本文从生理学角度研究了 TuMV侵
染后对青菜和芥菜叶片叶绿素含量、净光合速
率、气孔导度、光合链电子传递活力和叶绿素荧
光动力学参数的影响 ,旨在探讨病毒影响植物
光合作用的生化机理。
1　材料与方法
1. 1　病毒和寄主植物
　　芜菁花叶病毒榨菜分离物 TuMV JC-1由
本实验室分离保存 ,供试寄主植物为青菜苏州
青品种 (Brassica chinensis L. cv. Suzhou) (杭
州市种子公司 )和温州芥菜品种 ( B. juncea L.
cv . W enzhou) (温州市蔬菜种子公司 )。在防虫
温室中盆栽青菜和芥菜 ,当植株达到 2片真叶
时按常规机械摩擦接种病毒 ,以未接种病毒的
健康青菜和芥菜为对照 ,在相同条件下进行
管理。
1. 2　叶绿素含量的测定
　　接种 TuMV JC-1后 20 d,分别用打孔器
随机取青菜和芥菜叶片 ,用混合液法 [8 ]浸提叶
绿素 ,在 DU-7型紫外分光光度计上测定浸提
物的 A645、 A663值 ,并根据 Arnon公式计算叶绿
素含量。每个处理各设 4个重复 ,比较健康对照
与感病寄主的叶绿素含量差异。
1. 3　叶片净光合速率、气孔导度和胞间 CO2
浓度的测定
　　接种 TuMV JC-1后 20 d,用 CIRAS-1型
便携式光合作用测定仪测定感病寄主和健康对
照叶片的净光合速率 ( Pn)、气孔导度 ( Gs)和胞
间 CO2浓度 ( Ci )。测定部位为从植株顶部向下
数第 4张叶片 ,光量子通量为 ( 1000± 2) μmol /
m2 s,装置内反应供应的 CO2浓度为 ( 350± 2)
μL /L,测定环境的温度控制在 ( 25± 1) ℃ ,相
对湿度为 ( 65± 2)% 。每个处理设 4个重复 ,分
析比较处理与对照间的差异显著性。
1. 4　光合链电子传递活力的测定
　　参照李德耀等的方法 ,用薄膜氧电极和自
动记录装置分段测定叶绿体电子传递全链 ( PS
Ⅰ + PSⅡ )、 PSⅠ的吸氧能力以及 PSⅡ的放氧
活性。
1. 5　叶片荧光动力学参数的测定
　　接种 TuMV 10 d的青菜、芥菜以及各自的
健康对照各 4株 ,暗处理 30 min以上。 用
PAM-2000型便携式荧光仪在室温下测定每株
植物叶片的叶绿素固定荧光 ( Fo )、可变荧光
( Fv )和最大荧光 ( Fm ) ,计算 Fv /Fo和 Fv /Fm
值。测量部位为顶部向下数第 3张叶片 ,测定用
光强度为 600μmol /m2 s。
2　结　果
2. 1　 TuMV侵染对寄主植物叶绿素含量的
影响
　　青菜和芥菜受 TuMV侵染后 ,叶片的叶绿
素含量都明显下降 ,两者的叶绿素总量仅为健
康对照的 69. 69%和 74. 45% ,分别下降了
30. 31%和 25. 55% 。其中青菜叶绿素 a、叶绿素
b和叶绿素总量的降低程度均达到极显著水平
(P < 0. 01) ,芥菜叶绿素 a及总量降低程度分
别达到极显著水平 ( P < 0. 01)和显著水平 ( P <
0. 05) ,两种寄主植物叶绿素 a含量的降低程度
均大于叶绿素 b(表 1)。
2. 2　 TuMV侵染对叶片净光合速率、气孔导度
和胞间 CO2浓度的影响
　　青菜和芥菜受 TuMV侵染后 ,叶片的净光
合速率、气孔导度明显降低 ,细胞间 CO2浓度
也下降。 其中青菜的净光合速率下降了 61% ,
芥菜的净光合速率下降了 40% ,青菜的降幅大
于芥菜 ,两者与健康对照的差异均达到极显著
水平 ( P < 0. 01) ;青菜和芥菜的气孔导度分别
600　　　　 　 浙 江 大 学 学 报 (农业与生命科学版 ) 　 第 2 9卷　
下降了 79. 6%和 29. 4% ,胞间 CO2浓度分别
下降了 22. 3%和 2. 5% ,青菜均比芥菜的降幅
要大得多 (表 2)。
2. 3　 TuMV侵染对光合链电子传递活力的
影响
　　由单位质量叶绿素在单位时间内的吸氧或
放氧值统计结果可以看出 (表 3) ,青菜和芥菜
受 TuMV侵染后 ,全链电子传递速率 ( H2O→
MV)分别降低了 6. 4%和 64. 6%。 PSⅡ电子传
递速率 ( H2O→ DCIP)分别降低了 56. 9%和
34. 3% ,与健康对照的差异达到极显著水平 ( P
< 0. 01) ; PSⅠ 的电子传递速率 ( DCIP→ MV )
分别下降 25. 8%和 24. 7% ,与健康对照相比差
异不显著。
2. 4　 TuMV侵染对叶片 Fv /Fo和 Fv /Fm值的
影响
　　接种 TuMV后 10 d青菜、芥菜的 Fv /Fo、
Fv /Fm值都有不同程度地降低。与对照相比 ,感
病青菜的 Fv /Fo和 Fv /Fm值分别降低 27. 4%
和 5. 8% ,与健康对照的差异达极显著水平 ( P
< 0. 01) ;感病芥菜的 Fv /Fo、 Fv /Fm 值受影响
程度较轻 ,与健康对照相比差异不显著 (表 4)。
601　第 6期 　 付东亚 ,等: 青菜和芥菜感染芜菁花叶病毒 ( TuMV )后的光合特性变化 　 　　　　
3　讨　论
　　以上实验结果表明 ,青菜和芥菜受 TuMV
侵染后 ,其叶绿素含量、叶片净光合速率、气孔
导度和胞间 CO2浓度均比健康对照明显降低 ,
光合作用受到抑制 ,这与以往报道的 CMV、
PVY、烟草环斑病毒 ( T RSV )等对植物光合作
用的影响是一致的 [6 , 7, 9, 10]。叶绿素含量的降低
导致了暗绿和浅绿相间的花叶症状。 叶片净光
合速率和气孔导度降低 ,说明该病毒对植株造
成了生理胁迫 ,导致光合作用受到抑制 ,在一定
程度上气孔导度的下降会引起净光合速率的减
弱 ,但主要是非气孔因素在起作用。本实验测得
的叶片净光合速率和气孔导度的相关性比较
强 ,很可能是因为叶绿体损伤以及叶绿素含量
减少导致了两者的降低。
　　从病毒对寄主植物电子传递链的影响来
看 , TuMV侵染后光合电子传递活力受到了严
重干扰 ,全链及分区段电子传递活力呈不同程
度的下降 , PSⅡ活性受到抑制 ,同时 PSⅠ活性
也受到影响 ,病毒感染对光合电子传递活力的
抑制是光合作用受干扰的重要原因。 叶绿素荧
光动力学测定显示感病青菜叶片的 Fv /Fo和
Fv /Fm值明显下降 ,表明其 PSⅡ的潜在光化学
活性和最大光能转化效率均降低 ,可用于光合
碳同化的能量不如对照充足 ,进一步证实了
TuMV抑制 PSⅡ的光化学活性 ,干扰了 PSⅠ
和 PSⅡ之间的能量分配和能量传递 ,从而影响
到寄主植物的光合磷酸化和碳同化。 叶绿素荧
光是研究植物光合生理及外界因子影响的探
针 ,通过叶绿素荧光动力学测量分析 ,可以得出
有关光能利用及环境胁迫的信息 [11 ]。根据这些
实验结果我们认为 , TuMV侵染青菜和芥菜后
可能首先作用于 PSⅡ ,而 PSⅡ的活性降低是
整个光合电子传递链受阻的主要原因。
　　本实验还发现不同寄主植物对同一种病毒
造成的胁迫反应存在差异 ,芥菜的参数变化要
小于青菜 ,尤其是 Fv /Fo和 Fv /Fm值差异不显
著 ,其原因尚不清楚 ,可能是由于某些十字花科
植物叶绿体的类囊体膜在提取过程中较易受损
所致 ,因此选择合适的实验植物也十分重要。
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