全 文 ：西北农业学报 1 9 9 4, 3 ( 4 ) : 5 7~ 4 0
A e at A gr i e u l t u 卜a e 致 j r ea l i一 。` ( ide n at 】15 S in 通ca
胶锈菌在贴梗海棠上发育过程的电镜观察 ’
黄 丽 丽 康 振 生 马 远 利 十
(西北农业 大学植保系 陕西 杨陵 71 21 0 0)
摘要 未用 电 住技 术研 究丁 胶锈 菌在贴便海索上 的发育过程 , 发现位 于寄主细胞间隙的单核 菌
丝 可 直接使 入寄主细胞形成吸琴 。 成熟吸尽呈菌丝状或者由 细长的颈部和膨大的吸器体构 成 。 吸器
也可形成于幼叶的徽管束细胞内 , 但随后 者的进一 步分化 , 吸器趋 于坏死 。 性抱子器呈瓶状 , 每一性
饱子梗可 在近 同一部位上产生 多个性抱子 , 产饱方式为整体芽生环痕式 , 并具瓶体式特征 。 锈饱子器
通常呈杯状 , 每一锈饱子梗可 由 上向下连续产生多个锈艳子 , 锈饱子成串排列 。 成熟的锈饱子体表分
布有刺状 突起 。
关祖词 梨胶锈菌 ; 性饱 子器 ; 锈抱子器 ; 贴梗海棠
近 年 来 , 贴 梗海 棠锈病严重 发生 , 致 病 的病原 菌 为梨胶 锈菌 ( G卿n、 脚 a1t 妙川 俪 a。 。。 。
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。 胶锈菌是典型的缺夏型锈菌 ,担抱子侵染所产生的性抱子器和锈抱子器的超微结构 目前
研究甚少 。 为此 ,笔者采用电镜技术对梨胶锈菌在贴梗海棠上的发育过程进行了系统研究 。
1 材料与方法
接种用梨胶锈菌冬抱子角 , 于 】9 92 年早春采自西北农业大学校园的桧柏 。 4 月中旬 . 贴梗
海棠嫩叶充分展开时 ,将充分吸胀水分的冬袍子涂抹于叶片正面 ,喷水后用塑料袋 密闭保湿
2」 h 。 接种后第 5 夭开始采样 ,随后每隔 2 天采样 1次 ,直至叶背出现大量锈饱子器为止 。 样品
的固定 、 脱水 、 包埋均按常规方法进行工 。 样品的超薄切片经染色后在 EJ M一 2 0 E x 型透谢电
镜下观察 。 当接种叶片出现性抱子器和锈抱子器时 ,分别采样 2 次 。 样品的固定 、 脱水 、 置换 、
干燥 、 喷涂等均按常规方法进行贾 。 洋品的观察用日立 s一 45 0 型扫描 电镜 。
2 结果与分析
电镜观察发现 ,接种后第 5 天 已有大量的菌丝分布于叶片细胞间隙 ,并在寄主细胞内形成
吸器 ,到第 9 天菌丝聚集在寄主表皮下 , 构成了性抱子器原体 ,到 13 一 15 天 已有呈瓶状的性抱
子器在寄主表皮下形成 ,到第 9] ~ 21 天在性抱子器相对的叶片背面陆续出现锈抱子器 。
.2 1 胞间菌丝和吸器
分布于寄主细胞间隙的胞间菌丝细胞内仅含一个细胞核 , 故这类菌丝在锈菌中也称为单
国家教委资助项 目
十 在峡西省 农 科羡测试 中 .心工作
洲争箱 日 期 19 9 4一 0 3一 2 3
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3 8
· 西 北 农 业 学 报 3卷
核菌丝 。 菌丝分枝处均有隔膜存在 。 菌丝隔膜由 3层构成 , 2个外层的电子致密度较高 , 中间 1
层极低 。 菌丝细胞壁由多层组成 (图版一 1 ) 。
胞间菌丝与寄主的细胞接触时 ,菌丝伸出入侵栓穿透寄主细胞壁 ,继而在寄主的细胞内延
伸而形成吸器 (图版一 2 ) 。入侵栓在穿越寄主细胞壁的过程中 ,其结构未发生任何变化 ,直径仍
保持不变 , 壁的厚度几乎与菌丝的壁相当 (图版一 2 ) 。然而 ,所有锈菌夏抱子阶段的双核菌丝入
侵寄主细胞时 ,入侵栓两侧的细胞壁明显加厚 ,穿越寄主壁时 ,入侵栓直径也显著变小 aj[ 。 入侵
栓的这些变化可能有利于病菌穿透寄主细胞壁 。
在贴梗海棠叶片上 ,胶锈菌产生的吸器有两种类型 : 一类呈菌丝状 , 一类由细长的颈部和
顶端膨大的吸器体构成 (图版一 2 ) 。两类吸器在接近寄主的细胞壁处或在寄主细胞壁处都存在
一隔膜 , 隔膜的结构与菌丝隔膜相似 。 吸器内细胞器的种类与菌丝的种类一致 。 在吸器发育形
成的过程 中 , 吸器始终未刺破寄主细胞质膜与原生质接触 ,而是被下陷 、 扩展的寄主质膜所包
围 , 质膜与吸器体壁间仍保持一定的距离 , 在此区域有时可观察到一些染色较深的物质存在
( 图版一 3 ) 。
在入侵栓穿越寄主细胞壁和吸器形成过程中 ,寄主细胞可不断地分泌一些物质 , 累积在吸
器的外侧 (图版一 2 ) , 这种物质的染色程度与寄主细胞壁相似 ,可能其成分也类似细胞壁 。在某
些情况下 ,寄主细胞的分泌物可将整个吸器体包围起来 (图版一 4 ) , 这对吸器的进一步发育无
疑有阻碍作用 。
电镜观察还发现 , 在幼嫩叶片内 , 胶锈菌菌丝也可侵染 叶脉微管束细胞 ,并在其内形成吸
器 。 接种后 5~ 7 天 ,微管束细胞吸器发育正常 ,其形态特征与叶肉细胞 内的基本类似 。 但到第
9天后 ,微管束内吸器的原生质电子致密度加深 ,并出现了大量液泡 ,细胞器逐渐解体 ,与此同
时 , 吸器形态也发生了变化 ,吸器壁呈不规则的棱角状 。 在观察吸器坏死的同时应注意到在接
种后 5~ 7 天 ,微管束细胞 内原生质的电子致密度与叶肉细胞一致 , 细胞器形态也正常 ,但到接
种 9 天以后 , 无论是有还是无吸器的微管束细胞 ,其原生质的电子致密度逐渐加深 , 细胞器解
体 ,进而部分微管束细胞变成无细胞质的细胞空腔 。表明微管束内吸器的坏死可能与微管束细
胞 自身的进一步分化直接有关 。
么 2 性抱子器与性抱子
观察发现 , 接种后 9天大量菌丝聚集于叶表皮细胞下 ,这类菌丝的细胞壁厚 , 染色较深 ,菌
丝细胞互相粘连在一起 。 细胞内含有大量的内质网和核糖体 ,但仅含一个细胞核 。 由于这类菌
丝细胞可进一步发育构成性抱子器 ,故也被称为性抱子器原体 。
在性抱子器发育过程中 ,性抱子器原体可分别产生大量的性抱子梗细胞和侧丝细胞 。侧丝
细胞长形 ,大都较密集地排列在性抱子器外围 , 构成了性抱子器的包被 ,侧丝细胞内的细胞器
种类与菌丝细胞相似 ,但还含有大小不一 、 形状各异的内含体 , 内含体的染色程度极低 ,这种结
构与在向日葵锈菌性抱子器中和夏抱子堆中观察到的相同闭 。 当性抱子器成熟时 ,聚集的侧丝
刺破寄主表皮细胞伸出表皮外 (图版一 5 ) 。 性抱子梗细胞长形呈平行状排列 , 占据性抱子器 内
的主要空间 (图版一 6 ) 。性抱子梗细胞的细胞器种类与菌丝一致 ,也仅含一个细胞核 , 细胞壁可
分辨出由染色较深的外层和较浅的内层组成 。 性抱子梗间仍有侧丝存在 。
电镜观察发现 ,性抱子形成于性抱子梗顶端 , 每一性抱子梗可连续产生多个性抱子 。 性抱
子形成时 ,性抱子梗细胞顶端首先向上突起 ,而形成性抱子原体 。随性抱子原体不断增大 ,性抱
子梗中的原生质和细胞器流入原体内 (图版 一 6 , 单箭头处 ) 。 最后 ,在抱子原体基部形成一隔
4 期 黄丽丽等 胶锈菌在贴梗海棠上发育过程的电镜观察
膜 , 将性泡子和性抱子梗细胞分隔开来 (图版 6 ,双箭头处 ) 。 进一步发育 ,性抱子与性抱子梗在
隔膜处断裂 。 每一性抱子断裂后都在性抱子梗的同一部分留下一环痕 , 因而 ,根据梗上环痕的
多少 ,可估计性抱子梗产生性抱子的数 目 ( 图版 一 6 ) 。 每产生一性抱子后 ,性抱子和性抱子梗 内
都含有一单核 ,表明性抱子梗在产生每一性抱子过程中 , 都经历 1次细胞的等数分裂 。
性抱子器中形成的性抱子 ,经侧丝间隙涌到寄主表皮上 (图版一 5 ) 。 成熟的性抱子呈枣核
状 ,细胞内含有线粒体 、核糖体 、 单个细胞核和大量的脂肪粒 , 其细胞壁仍由两层组成 。
2
.
3 锈抱子器和锈抱子
性抱子器形成后 ,在其基部可观察到另一类排列紧密的菌丝细胞 (图版一 7 ) 。 这些细胞的
形状不规则 , 细胞壁较厚 ,并且染色较深 , 细胞内的细胞器种类相似于性抱子器原体 ,但细胞核
已成为双核 。 这类细胞进一步发育可形成锈抱子器 ,故称锈抱子器原体 。 锈抱子器原体可分别
再产生包被细胞和锈抱子梗细胞 。
锈抱子器包被细胞位于锈抱子器的外围 ,将锈抱子器围成杯状 (图版一 8 ) 。 包被细胞为单
层 , 细胞排列紧密 ,扫描电镜观察发现 ,包被细胞内侧的细胞壁上分布有大量的绒状饰物 ,而外
侧则光滑 。 透射电镜观察到包被细胞内充满大量的脂肪粒 ,细胞核为双核 ,外侧细胞壁明显厚
于内侧细胞壁 。
由锈抱子器原体细胞产生的锈抱子梗细胞呈长形 ,相互平行地排在锈抱子器内 ,抱子梗细
胞为双核 。 观察发现 ,锈抱子形成 由锈抱子梗顶端逐渐向下发生 。 每一锈抱子梗可连续产生多
个锈抱子 , 因而 ,在锈抱子器中通常成串着生 (图版一 8 ) 。 锈抱子形成时 , 锈抱子梗上端首先产
生一隔膜而成为两个细胞 ,顶端的细胞为锈抱子原体 。原体细胞内的细胞核数目与锈抱子梗细
胞一致 ,均为双核 ,表明锈抱子梗在形成子锈抱子原体时经历了一次细胞核的等数分裂 。 锈抱
子原体进一步发育 ,再度产生隔膜将原体分成两个细胞 (图版一 9 ) ,顶部较大的细 .胞为锈抱子 ,
基部较小的细胞为分隔细胞 。锈抱子细胞和分隔细胞均含有细胞核 ,表明在分隔前又经历了一
次核的等数分裂 。 随锈抱子的进一步成熟 ,其体表长出大量不规则的刺状结构 (图版 一 10 ) 。 而
分隔细胞则与锈抱子脱离并解体 。 顶部锈抱子形成后 ,下端锈抱子梗按上述方式再度形成锈抱
子 。成熟锈抱子呈球形或近球形 ,其内充满大量的脂肪粒 ,原生质的电子致密度高 , 细胞壁同样
染色较深 ,但萌发孔部位则染色较浅 。
3 讨论
本研究对梨胶锈菌在贴梗海棠上侵染和发育的超微结构特征所获结果表明 , 梨胶锈菌在
贴梗海棠上产生的胞间菌丝 、性抱子器和锈抱子器以及发育与前人的报道基本相似 ,但也存在
一些特异之处 。
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.
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s sj[ 研究胶锈菌在梨上发育时发现 , 由胞间菌丝入侵寄主细胞后所产生的吸器形态
都为菌丝状 ,吸器上的隔膜形成于接近入侵栓的部位 。 但本研究观察到胶锈菌在贴梗海棠上可
产生 2 种吸器 : 一种呈菌丝状 , 另一种由纽长的颈部和膨大的吸器体构成 。 并且吸器上产生的
隔膜可在接近人侵栓的部位 ,也可在入侵栓上 。 周世国 sj[ 报道 ,胶锈菌吸器分别由菌丝顶端的
吸器母细胞和菌丝细胞入侵寄主所形成 ,本研究也观察到这一现象 。 但仔细 比较发现 ,菌丝顶
端吸器母细胞的结构所产生的入侵栓以及入侵寄主的特征都与菌丝细胞 、 菌丝细胞的入侵栓
和入侵特征完全一致 。 这两类细胞实质上无任何差异 ,仅仅是所处的位置不同而 已 。
b
. 关于锈菌性抱子的产生方法 ,一直有争议 。 M im sl 〕在研究胶锈菌性抱子发育后指出 ,性
·
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· 西 北 农 业 学 报 3 卷
抱子的产生方式为瓶体式 。 但本研究观察到 , 在性抱子梗上的同一部位可连续产生多个性抱
子 ,而每一性抱子形成后都会在产抱部位留下一环痕 。 因而胶锈菌性抱子的产生方法应是整体
芽生环痕 ,兼有瓶体式产袍的特征 。 这种产抱特点与 H ar de r 巨7〕和康振生等 〔5 3在燕麦冠锈菌和向
日葵锈菌中报道的一致 。
c
. 周世 国等〔创在研究了感染锈菌的梨叶片后指出 , 根据寄主细胞的病变特征将梨叶片细
胞分为敏感细胞 、 易感细胞 、抗性细胞和过敏性坏死细胞 4 种类 型 ,其中过敏性坏死细胞系指
那些因受侵而原生质体迅速坏死的寄主细胞 ,认为这种寄主细胞现象与抗病性有关 ,但并未指
出这类细胞在叶片内的部位 。本研究也观察到了寄主细胞的坏死现象 , 然而该现象大都发生在
微管束细胞内 。 经大量不同时期样品观察表明 ,这种细胞的坏死与微管束细胞的分化密切相
关 , 并且一些未被侵染的微管束细胞也同样表现为坏死 。 因此 ,这种坏死现象的发生不应当与
抗性联系在一起 。
今 考 文 献
1 康振 生 , 李振峡 , 商鸿生等 . 小麦条锈菌胞间菌丝的超微结构和细胞 化学研 究. 真菌学报 , 19 3 , l 2( 3) : 2 08 ~ 2 13
2 康振 生 , 黄丽丽 ,魏 国荣 · 黑根霉菌抱囊抱子形成的电镜观察. 西 北农业大学学报 , 1 99 3 , 21 ( 增 2) : 3 一 3 6
3 康振 生 , 李振 峡 . 小麦条锈 菌吸器的超微结构和细 胞化学研 究. 真菌学报 , 19 9月, 1 3( l ) : 52 ~ 57
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7 H a r d e r D J
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C h o n g U l r r a s t r u e t u r e o f s详 rm a r i u m o n t o 名e n y i n P u c i n i a ca r o n a r a a v e n a e aC n
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5 6 : 3 9 5一 10 3
8 M im s C W
, 反 a b u r y , F E . T h u r s r o n A u U l r r as r r u e r u r a l s zad y of s pe r m a t i u m f o r m a t ion i n t h e r u s r f u n g u s G y m n os op r a n 吕i u m j u -
n i详 r i v i r口n认 n胡 . A m . J . BO r . 19 7 6 , 6 3 : 9 9 7 ~ 10 0 2
9 几 jk e n d e r g F , 5 . T r u沈 r T h e u i r r a s t r u e r u r e o f s OP r a n g n es is in rh e Py e n过 s at g e o f P u c i n 访 sor g h i M y e o l o gj a , 1 9 7 4 , 6 6 : 3 19一 32 6
E L E C T R O N M I C R O S C O P Y O B S E R V A T I O N O F D E V E L O P M E N T
O F G Y 凡J N O S P O R A N G I U 3 I H A R A E A N U 几1
O N C H A E N O 凡I E L E S S P E C I O S A
H u a n g L i l i , K a n g Z h e n s h e n g a n d M a Y u a n li
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T h e m a t u r e h a u s t o r ia w e r e i n h y P h a s h a P e o r
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l ik e n e e k a n d a e x Pa n d e d 卜记 y . T h e h a u s to r ia e o u ld a l s o be f o r m e d i n h o s t v a s e u la r
e e l ls o f y o u n g le a v e s
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e a rn e d e a t h w i t h th e d i f f e r e n t i a t io n o f t h e I a te r
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I t w a s f o t一n d t l l a t P y
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o r e w e r e P r浏 u e e d s u e c e s s i v e l y a t a n e a r ly f ix ed loc u s o n a P y c n io s P o r o Ph o r e , a n d
Py e n i沉 op r e f o r m a t io n m od e l w a s b a s i e a l ly a n n e l li d ie a n d w i t h e h a r a e t e r is t i e o f P h ia l id ie d e v e lo Pm e n t .
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