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Effects of Leifsonia xyli subsp.xyli (Lxx)on quality and ultrastructure of stalks and leaves in sugarcane

宿根矮化病菌对甘蔗品质及茎、叶超微结构的影响



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  44(4): 379 ̄386(2014)
收稿日期: 2013 ̄01 ̄30ꎻ 修回日期: 2014 ̄02 ̄16
基金项 目: 国 家 国际 合 作项 目 ( 2013DFA31600 )ꎻ 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 ( 31360293 )ꎻ 广 西 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目
(2012GXNSFDA053011)ꎻ 广西壮族自治区主席科技资金项目 ( 11166 ̄02 )ꎻ 广西自然科学基金创新团队项目
(2011GXNSFF018002)ꎻ 广西农业科学院创新团队项目(桂农科 2011YT01)ꎻ广西科学研究与技术开发计划项目(桂科产
1123008 ̄1ꎻ桂科能 0815011)ꎻ广西八桂学者和特聘专家专项经费
通讯作者: 杨丽涛ꎬ 教授ꎬ 主要从事作物生理生化和分子生物学研究ꎻ Tel: 0771 ̄3236407ꎬ E ̄mail: liyr@gxu.edu.cn
李杨瑞ꎬ 教授ꎬ主要从事作物生长发育和分子生物学研究ꎻ Tel: 0771 ̄3247689ꎬ E ̄mail: liyr@gxaas.net
第一作者: 陈明辉ꎬ 男ꎬ 河南叶县人ꎬ 博士研究生ꎬ 主要从事甘蔗与细菌互作研究ꎻ E ̄mail: cmh_abc@126.comꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2014.04.006
宿根矮化病菌对甘蔗品质及茎、叶超微结构的影响
陈明辉1ꎬ2ꎬ 谢晓娜1ꎬ2ꎬ 王 盛1ꎬ2ꎬ 杨丽涛1ꎬ2ꎬ3∗ꎬ 李杨瑞2ꎬ3ꎬ4∗ꎬ 陈保善1ꎬ2
( 1广西大学农学院ꎬ 南宁 530005ꎻ 2 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室ꎬ 南宁 530005ꎻ
3 中国农业科学院甘蔗研究中心 /广西农业科学院甘蔗研究所 /农业部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室 /
广西甘蔗遗传改良重点实验室ꎬ 南宁 530007ꎻ 4 广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室ꎬ 南宁 530007)
摘要:甘蔗宿根矮化病(Ratoon Stunting Diseaseꎬ RSD)是由 Leifsonia xyli subsp.xyli (Lxx)引起的ꎬ是目前世界所有植蔗地
区危害性极大的病害之一ꎮ 本实验以甘蔗品种新台糖 22号(ROC22)健康植株为对照ꎬ感染 RSD植株为处理ꎬ观察和测定
RSD侵染甘蔗引起的蔗株农艺性状、蔗糖分以及茎、叶超微结构的变化ꎮ 结果表明:(1)感染 RSD种茎的出苗率比对照减
少 2.94个百分点ꎻ株高比对照下降 28.85 cmꎻ茎径比对照减少 0.28 cmꎻ节间长度比对照减短 3.50 cmꎻ单茎重比对照低 0.36
kgꎮ (2)感染 RSD植株的蔗糖分低于对照 0.9个百分点(绝对值)ꎮ (3)利用透射电镜技术对感染 RSD 植株茎、叶细胞超
微结构进行观察表明ꎬ叶片叶肉细胞、维管束鞘细胞及茎细胞内的细胞器及细胞核都发生了明显的病理变化ꎮ 与健康叶片
相比ꎬ叶绿体变形ꎬ叶绿体基质片层大部分消解ꎬ基粒结构消失ꎬ叶绿体外膜和内膜剥离ꎮ 线粒体形态异常ꎬ有的肿大、内嵴
模糊ꎬ严重者内嵴消失并空泡化ꎬ仅剩未被消解的残骸ꎻ细胞核形态变为不规则ꎬ核膜破裂ꎬ染色质分布不均匀ꎬ呈降解状
态ꎮ 在感染 RSD甘蔗茎维管束导管细胞内积累有大量的电子致密物质ꎬ细胞壁有不同程度的溶解和断裂ꎬ这可能和 RSD
病原细菌侵染有关ꎮ 以上结果表明:RSD侵染甘蔗后ꎬ可能导致光合效率下降ꎬ对水分和营养物质的运输能力降低ꎬ从而导
致甘蔗品质和产量的降低ꎮ
关键词:甘蔗宿根矮化病(RSD)ꎻ 蔗糖分ꎻ 超微结构ꎻ 细胞病理变化
Effects of Leifsonia xyli subsp.xyli (Lxx)on quality and ultrastructure of stalks and
leaves in sugarcane   CHEN Ming ̄hui1ꎬ2ꎬ XIE Xiao ̄na1ꎬ2ꎬ WANG Sheng1ꎬ2ꎬ YANG Li ̄tao1ꎬ2ꎬ3ꎬ LI
Yang ̄rui2ꎬ3ꎬ4ꎬ CHEN Bao ̄shan1ꎬ2   ( 1 College of Agronomyꎬ Guangxi Universityꎬ Nanning 530005ꎬ Chinaꎻ 2 State Key
Laboratory of Subtropical Bioresources Conservation and Utilizationꎬ Nanning 530005ꎬ Chinaꎻ 3 Sugarcane Research Centerꎬ Chi ̄
nese Academy of Agricultural Sciences / Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvementꎬ Nanning 530007ꎬ Chinaꎻ
4Guangxi Crop Genetic Improvement and Biotechnology Labꎬ Nanning 530007ꎬ China)
Abstract: Ratoon stunting disease (RSD) of sugarcane (Sacchrum spp.Hybrids)ꎬ caused by bacterium Leif ̄
sonia xyli subsp. xyli (Lxx)ꎬ is one of the economically damaging diseases worldwide. The effects of RSD on
agronomic charactersꎬ sucrose content and ultrastructure of stalk and leaf of sugarcane were determined with
the infected and healthy cane plants of the sugarcane variety ROC22.The results showed: (1) The emergence
rate of seedcaneꎬ plant heightꎬ stalk diameterꎬ internode length and single stalk weight was decreased by
2.94%ꎬ 28.85 cmꎬ 0.28 cmꎬ 3.50 cm and 0.36 kg respectively in the RSD infected treatment than in the control.
(2) The sucrose content in cane was decreased by 0.9% (absolute value) in the RSD infected treatment than
in the control. (3)The ultrastructure of stalks and leaves under transmission electron microscopy showed appa ̄
rent difference between healthy and infected plants in chloroplastꎬ mitochondria and nucleus of mesophyll
 
植物病理学报 44卷
cellsꎬ bundle sheath cells and stalk cells. The chloroplasts in diseased leaves were deformedꎬ most chloroplast
grana were dissolved and the inner and outer membrane of chloroplast delaminated. The abnormal mitochondria
expanded with indistinct cristae. In serious abnormal mitochondriaꎬ of cristae disappearance and vacuolation of
mitochondria with a few remains found. The abnormal nucleuses were found and envelope of nucleus was split.
The chromatin distributed asymmetrically and degraded. There was a large amount of electron ̄dense substances
accumulated in the infected stalk cells that might be associated with the bacterialꎬ and xylem cell walls were
degraded and broken in different degree. The results indicate that sugarcane quality and yield reduced due to
RSD infection might associate to the disorder of water and nutrition transportation and the decline of photosyn ̄
thetic efficiency in the plants.
Key words: ratoon stunting disease (RSD)ꎻ sucrose contentꎻ ultrastructureꎻ cytopathological alteration
中图分类号: S566.1          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2014)04 ̄0379 ̄08
    甘蔗宿根矮化病 ( Ratoon stunting diseaseꎬ
RSD)是由 Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx)所引起的
一种甘蔗重要细菌性病害[1]ꎮ 该菌体呈直或微弯
的细长棒状ꎬ有的中部或一端膨大ꎬ菌落直径范围
0.1~0.3 mmꎬ是一种寄居维管束木质部的较难培
养的棒状杆菌属细菌[2~4]ꎮ 该病于 1944 年在澳大
利亚昆士兰州甘蔗品种 Q28 上首次发现[5]ꎮ 我国
大陆于 1986 年首次报道有该病害的发生[6]ꎬ随后
对广东、福建、广西和云南的蔗区进行普查ꎬ结果表
明均存在甘蔗宿根矮化病[7~10]ꎮ 受 RSD 病菌侵染
后ꎬ感病甘蔗一般表现为植株矮化、纤弱、分蘖少、
生长迟滞ꎬ且蔗株矮化会随甘蔗宿根年限延长而加
重[11]ꎮ RSD 主要通过收获机械和带病蔗种传
播[12]ꎮ 一般情况下蔗区感染该病害产量下降 5%
~ 10%[13]ꎬ遇到干旱的环境条件ꎬ产量下降可达
50%以上ꎬ还可导致品种退化[14~16]ꎮ
目前ꎬ对甘蔗宿根矮化病的研究主要集中于细
菌培养、传播与防治、检测技术和分子生物学鉴定
等方面ꎮ 而对 RSD 侵染甘蔗引起的蔗株农艺性
状、蔗糖分以及茎、叶超微结构变化研究较少ꎮ 本
文以 ROC22健康植株为对照、感染 RSD 的相同品
种甘蔗植株为处理ꎬ研究甘蔗感染 RSD 后蔗株农
艺性状、蔗糖分以及茎、叶超微结构的变化ꎬ为探讨
甘蔗宿根矮化病的发病原因和控制该病害的蔓延
提供依据ꎮ
1  材料与方法
1.1  实验材料与处理设计
2010年 11 月从广西大学农学院甘蔗实验田
采集甘蔗品种 ROC22疑似 RSD症状的植株ꎬ分离
RSD病原菌ꎮ 从广西农业科学院甘蔗研究所组培
中心隔离温室中采集甘蔗品种 ROC22健康脱毒苗
植株ꎬ用 RSD病原菌浸种ꎮ 经过 PCR 检测[17]ꎬ确
定浸种的种茎感染了 RSD 病原菌ꎬ健康种茎没有
感染 RSD病原菌ꎮ 2011 年 2 月 24 日以健康甘蔗
品种 ROC22种茎为对照ꎬ感染 RSD种茎为处理进
行桶栽种植ꎮ 每个处理 10桶ꎬ每桶种植 3株ꎬ按照
常规措施进行日常管理ꎮ
1.2  测定项目与方法
1.2.1  农艺性状的调查  4 月 28 日出苗整齐后调
查出苗率ꎻ12月 27日甘蔗成熟收获期每处理各选
择有代表性的甘蔗 20 株ꎬ分别进行株高、茎径、节
间长度和单茎重的调查ꎮ
1.2.2  品质分析  每处理各选择有代表性的甘蔗
6株ꎬ在甘蔗压榨机上榨取蔗汁约 800 mLꎬ利用附
温锤度计测定蔗汁锤度(Brixꎬ%)ꎮ 采用二次旋光
法测定蔗汁蔗糖分ꎮ 即吸取 2份滤液 50 mLꎬ分别
经氯化钠和盐酸溶液处理后ꎬ摇匀过滤ꎬ在自动旋
光仪上观测其旋光读数ꎮ 压榨后的蔗渣取 2 个平
行样ꎬ以恒温水浴锅为热源ꎬ蒸煮 2.5 h 后ꎬ测定蒸
煮液的失水重ꎬ挤出蒸煮液测定蒸煮液的旋光读数
和锤度ꎮ 每个样品另取 2 份蔗渣ꎬ于电热烘干箱
105℃条件下烘干至恒重ꎬ测定蔗渣含水量ꎮ 按照
甘蔗制糖化学管理分析方法中的公式计算甘蔗蔗
糖分和甘蔗纤维分ꎮ
1.2. 3   超微结构观察   以感染 RSD 甘蔗品种
ROC22和健康甘蔗品种 ROC22 茎基部 2 ~ 3 节为
材料ꎬ切成长 3 ~ 5 mm×1 ~ 2 mm 的小块ꎮ 样品材
083
 
  4期 陈明辉ꎬ等:宿根矮化病菌对甘蔗品质及茎、叶超微结构的影响
料用 2.5%的戊二醛(电镜专用)预固定ꎬ磷酸缓冲
液冲洗 2次ꎬ再用 1%的四氧化锇后固定ꎬ经常规方
法酒精、丙酮脱水、醋酸铀染色、渗透后ꎬ用 Eopon
树脂包埋ꎮ 包埋材料在 Reichert ̄Jung ULTR A ̄
CUTE型超薄切片机上切片ꎮ 在透射电镜(日立
H ̄7650)下观察样品超微结构并拍照ꎮ
2  结果与分析
2.1  甘蔗 RSD病原菌的检测
提取健康对照植株和显症植株的 DNAꎬPCR
扩增后显症植株得到目的片段ꎬ而健康对照无此片
段(图 1)ꎬ将扩增的目的片段回收纯化后连接到
pMD18 ̄T载体上并转化到大肠杆菌中ꎬ对菌落进
行 PCR扩增ꎬ确认为阳性克隆后进行双向测序ꎬ所
得序列长度为 438 bpꎬ与 NCBI 上公布的 RSD 病
原菌 rDNA的 ITS 相应区段的序列 AF034641(澳
大利亚)、AE016822(巴西)完全吻合ꎬ确认显症甘
蔗植株感染了 RSD病原菌ꎮ
Fig. 1  PCR detection of the healthy and RSD ̄
infected seedcane of sugarcane varie ̄
ty ROC22
M: DL 2 000 Markerꎻ CK+: Positive controlꎻ CK ̄: Negative
controlꎻ Lane 1 ̄3: Healthy seedcaneꎻ Lane 4 ̄6: RSD ̄infec ̄
ted seedcane.
2.2  感染 RSD对甘蔗农艺性状及蔗糖分影响
甘蔗农艺性状调查及蔗糖分测定结果(表 1)
表明ꎬ甘蔗品种 ROC22 感染 RSD 后ꎬ出苗率比对
照低 2.94个百分点ꎻ株高比对照降低 28.85 cmꎻ茎
径比对照减少 0.28 cmꎻ节间长度比对照减短 3.50
cmꎻ单茎重比对照低 0.36 kgꎮ 由此可见ꎬ甘蔗品种
ROC22感染 RSD后ꎬ出苗率明显降低ꎬ植株矮化、
蔗茎变细、单茎重降低ꎬ最终造成产量下降ꎮ
2.3  感染 RSD对甘蔗品质的影响
甘蔗品质测定结果 (表 2)表明ꎬ甘蔗品种
ROC22感染 RSD后ꎬ蔗糖分比对照低 0.9 个百分
点(绝对值)ꎮ 甘蔗品种 ROC22感染 RSD处理ꎬ降
低了甘蔗蔗糖分ꎬ使甘蔗品质下降ꎬ最终造成每公
顷含糖量的的下降ꎮ
2.4  感染 RSD 对甘蔗叶片叶肉细胞和维管束鞘
细胞超微结构的影响
与健康植株叶片细胞相比较ꎬ感染 RSD 的甘
蔗叶片细胞内叶绿体等细胞器以及细胞核都发生
了明显的病理变化ꎮ 在健康植株叶片叶肉细胞内ꎬ
叶绿体呈较规则的椭圆形ꎬ类囊体结构清晰ꎬ基粒
或基质片层平行排列ꎬ片层结构正常ꎬ内部有少数
嗜锇颗粒(图 2A)ꎮ 而在感染 RSD 的甘蔗植株叶
片叶肉细胞中ꎬ叶绿体发生肿胀、基粒片层排列轻
度紊乱ꎬ呈松弛状态ꎬ外膜局部破裂(图 2B)ꎮ 叶
绿体被膜及类囊体膜被破坏严重ꎬ片层结构被消
解ꎬ基粒模糊ꎬ排列紊乱ꎬ叶绿体解体ꎬ基质外流ꎬ基
粒碎片散布于细胞质中(图 2C、D)ꎮ
    在健康植株叶片维管束鞘细胞内ꎬ叶绿体呈梭
形ꎬ双层被膜及基质片层结构完整ꎬ内部有少数嗜
锇颗粒(图 2E)ꎮ 而在感染 RSD 的甘蔗植株叶片
维管束鞘细胞中ꎬ叶绿体发生肿胀ꎬ叶绿体被膜及
基质片层呈松弛状态ꎬ膜结构被破坏消解(图 2F)ꎮ
被膜破裂ꎬ叶绿体基质流出ꎬ基粒和基质片层松散
并严重扭曲(图 2G)ꎮ 严重病变的细胞中ꎬ基质片
层解体ꎬ淀粉粒增多并膨大ꎬ叶绿体内的嗜锇颗粒
明显增多(图2H) ꎮ在感病细胞中ꎬ线粒体空泡
Table 1  Effects of RSD on agronomic characters in sugarcane variety ROC22
Treatment
Emergence rate of seedcane
(%)
Plant height
(cm)
Stalk diameter
(cm)
Internode length
(cm)
Single stalk weight
(kg)
Healthy seedcane 85.25 276.60 2.71 14.93 1.35
RSD ̄infected seedcane 82.31 253.20 2.43 11.43 0.99
183
 
植物病理学报 44卷
Table 2  Effects of RSD on cane quality in sugarcane variety ROC22
Treatment
Juice
Brix
Sucrose in juice
(%)
Gravity purity
(%)
Reducing sugar in juice
(%)
Sucrose
in cane
(%)
Increase or decrease
compared with
healthy seedcane
Healthy seedcane 20.51 16.35 37.20 1.50 14.80 -
RSD ̄infected seedcane 20.05 15.91 52.41 2.29 13.90 -0.90
Fig. 2  Ultrastructure of mesophyll cells and bundle sheath cells
of sugarcane leaves infected with RSD
A: Chloroplast in a mesophyll cell of healthy leavesꎻ Bꎬ Cꎬ D: Chloroplasts in mesophyll cells of RSD ̄infected leavesꎻ
E: Chloroplast of bundle sheath cells in healthy leavesꎻ Fꎬ Gꎬ H: Chloroplasts of bundle sheath cells in leaves
infected by RSDꎻ I: Nucleus in a mesophyll cell of t healthy leavesꎻ Jꎬ Kꎬ L: Nuclei in mesophyll cells of
RSD ̄infected leavesꎻ CH: Chloroplastꎻ CM: Cell wallꎻ M: Mitochondriaꎻ O: Osmiophilic globulesꎻ
PI: Plasmalemmaꎻ ML: Myelin ̄likeꎻ N: Nucleusꎻ Lxx: RSD pathogen.
283
 
  4期 陈明辉ꎬ等:宿根矮化病菌对甘蔗品质及茎、叶超微结构的影响
化并产生类囊膜鞘结构(图 2G)ꎬ原生质膜大量增
生(图 2F、H)ꎮ 在健康植株的叶片叶肉细胞中ꎬ细
胞核多为圆环形状ꎬ核被膜双层结构清晰ꎬ内部的
染色质均匀分布(图 2I)ꎮ 而在感染 RSD 的甘蔗
植株叶片叶肉细胞中ꎬ局部核膜发生消解ꎬ内部的
染色质分布不均匀ꎬ呈降解状态(图 2J、K)ꎬ细胞核
变为不规则形状ꎬ染色质散乱分布(图 2K、L)ꎬ可
观察到 RSD病原菌寄生于细胞壁内侧及细胞质中
(图 2L)ꎮ
2.5  感染 RSD对甘蔗茎细胞超微结构的影响
与健康植株茎细胞相比较ꎬ感染 RSD 的甘蔗
植株茎细胞内细胞核以及线粒体等细胞器都发生
了明显的病理变化ꎮ 在健康的茎细胞中ꎬ细胞核多
为长椭圆形状ꎬ核膜清晰ꎬ内部的染色质均匀分布ꎮ
线粒体呈比较规则的圆形或椭圆形ꎬ被膜结构完
整ꎬ内嵴清晰可见ꎬ呈随机排列(图 3A)ꎮ 而在感
染 RSD的甘蔗植株茎细胞中ꎬ细胞核和线粒体都
发生了明显的变化ꎮ 细胞核由正常的长椭圆形变
成不规则形状ꎬ局部核膜发生消解ꎬ染色质呈现降
解状态(图 3B、C)ꎬ有的染色质凝聚ꎬ分布不均匀
(图 3D)ꎮ 线粒体数量明显增多ꎬ有的线粒体发生
了变形ꎬ被膜呈消解状态ꎬ内嵴不明显ꎬ基质减少ꎬ
有的线粒体空泡化ꎬ仅剩未被消解的残骸 (图
3C)ꎮ 在感染 RSD的甘蔗植株茎细胞中含有丰富
的核糖体颗粒和膨大内质网(图 3B)ꎻ过氧化物酶
体的数量明显增多(图 3C)ꎻ细胞内内质网膨大ꎬ
产生大量囊泡(图 3E)ꎻ在细胞壁外侧和内侧均发
现了 RSD病原菌(图 3F、G)ꎻ感染 RSD 植株茎细
胞内还产生了大量电子致密物质(图 3H)ꎮ
Fig. 3  Ultrastructure of sugarcane stalk cells infected with RSD
A: Stalk cells structure of healthy plantsꎻ Bꎬ Cꎬ D: Abnormal structures of nuclei and mitochondria in RSD ̄infected
sugarcane stalksꎻ E: Endoplasmic reticulum swelling and vacuolization in a cell of RSD ̄infected sugarcane stalksꎻ
Fꎬ G: RSD pathogens were found inside and outside on the cell wallꎻ H: A large number of electron ̄dense
materials produced. CM: Cell wallꎻ M: Mitochondriaꎻ O: Osmiophilic globulesꎻ N: Nucleusꎻ
ER: Endoplasmic reticulumꎻ R: Ribosomeꎻ ED: Electron ̄dense materialꎻ
ES: Extraprotoplasmic sacꎻ Lxx: RSD pathogen.
383
 
植物病理学报 44卷
3  讨论
本研究表明ꎬ甘蔗感染 RSD后ꎬ出苗率、株高、
茎径、节间长度和单茎重等农艺性状都受到不同程
度影响ꎬ明显低于健康种苗ꎬ而甘蔗的品质也有所
下降ꎮ 健康种苗具有生长快ꎬ单位面积产蔗量高、
产糖量高的特点ꎬ这和 You等[18]研究结果相一致ꎮ
叶绿体是植物进行光合作用的细胞器ꎮ 已有
的研究结果表明ꎬ感病叶片的叶绿体结构受到破
坏ꎬ尤其是被膜和基粒类囊体结构的破坏ꎬ必然会
减少叶绿素含量组成的改变ꎬ直接影响光合作用的
进行ꎬ降低光合强度[19~21]ꎮ Matile等[22]研究表明ꎬ
叶绿素酶存在于叶绿体膜上ꎬ而叶绿素蛋白质复合
物存在于类囊体上ꎬ叶绿体受到损伤时叶绿素酶与
叶绿素接触ꎬ从而使叶绿素降解加速ꎮ 本研究发
现ꎬRSD 侵染甘蔗叶片后ꎬ叶绿体发生肿胀ꎬ基粒
片层和间质片层组成的群体变得紊乱ꎬ基粒片层变
得疏松、膨胀ꎬ排列不规则ꎬ类囊体呈膨胀状态ꎬ排
列方向发生变化ꎻ整个类囊体系统逐渐膨大ꎬ基粒
消失ꎬ内膜和外膜逐步瓦解ꎬ基质外流ꎬ叶绿体结构
受到严重损伤ꎮ 从而推断ꎬ甘蔗植株感染 RSD后ꎬ
叶绿体结构变化促使叶绿素降解ꎬ叶片光合功能降
低ꎬ同化产物减少ꎬ有可能是造成甘蔗蔗糖分降低ꎬ
植株矮化的原因之一ꎮ
本研究还发现ꎬ感病植株叶片叶肉细胞和茎细
胞细胞核均有不同程度的破坏ꎮ 受 RSD侵染的甘
蔗叶片和茎细胞核为不规则形状ꎬ染色质凝聚ꎬ分
布不均匀ꎬ呈降解状态ꎬ这和 Guo等[23]、Liu等[24]、
Vega等[25]研究结果相一致ꎮ 线粒体是细胞呼吸
作用的主要场所ꎬ是细胞生命活动的动力工厂ꎬ因
此研究线粒体结构的病变有利于了解 RSD侵染危
害与植株抗病性的关系ꎮ Wang等[26]研究表明ꎬ禾
谷镰刀菌侵染小麦后ꎬ造成小麦叶片线粒体膜模糊
不连续ꎬ双层核膜之间间距拉大ꎬ核膜断裂ꎬ直至整
个细胞解体ꎮ 本实验结果表明ꎬRSD 侵染甘蔗后ꎬ
造成甘蔗细胞内线粒体基质减少ꎬ内嵴消解并空泡
化ꎬ线粒体数量明显增多ꎮ
甘蔗维管束导管是运输营养物质和水分的主
要通道ꎮ 由于 RSD 的侵染ꎬ甘蔗茎维管束导管细
胞遭到破坏ꎬ势必会影响到甘蔗植株的正常生长ꎬ
从而影响到甘蔗产量和糖分积累ꎮ 本研究通过电
镜超薄切片观察发现ꎬ感染 RSD 的茎维管束导管
细胞内出现了电子密度大的物质ꎬ可能与寄主细胞
减少病菌侵入和增加抗性有关ꎮ 在 Pijut等[27]、Hu
等[28]、Yu等[29]和 Teng等[30]的类似研究中也均发
现细胞内积累电子密度大的沉积物ꎬ认为可能是与
寄主抗病性有关的酚类物质ꎬ与减少病菌侵入和增
加抗性有关ꎮ 本研究观察到的这些物质是否为
RSD 病原菌诱导产生的酚类物质ꎬ或者是酶类物
质ꎬ还需要进一步研究证实ꎮ Kao 等[31]研究也曾
指出ꎬ感染宿根矮化病甘蔗植株的矮化症状和较弱
的宿根能力是导管被堵塞的结果ꎮ 本研究发现感
病植株茎维管束导管细胞壁增厚ꎬ细胞壁附着胶黏
物质ꎮ 这可能导致甘蔗茎维管束导管堵塞ꎬ对营养
物质和水分的运输能力降低ꎬ造成甘蔗植株生长缓
慢ꎬ植株矮小ꎬ为甘蔗宿根矮化病的发病机理提供
了解剖学上的证据ꎮ 本研究中ꎬ在叶片和茎细胞中
都发现了 RSD病原菌ꎬ它常以中间体的形式存在ꎬ
这和Weaver等[32]的研究相一致ꎮ
综上所述ꎬ甘蔗感染 RSD病原菌后ꎬ叶绿体结
构遭到破坏ꎻ线粒体增多ꎬ有的空泡化ꎻ细胞核染色
质降解ꎬ核膜消失ꎻ细胞壁增厚ꎬ细胞内积累有大量
的电子致密物质ꎮ 这可能是造成感染 RSD甘蔗植
株细弱、矮化的主要原因ꎮ
参考文献
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责任编辑:张宗英
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