全 文 ：植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA　 42(3): 319-322(2012)
收稿日期: 2011-10-18; 修回日期: 2012-01-15
基金项目: 国家自然科学基金(30671382); 广东省自然科学基金项目(6022863)
通讯作者: 向梅梅,博士,教授,主要从事植物病原真菌及其代谢产物研究; E-mail: mm_xiang@ 163. com。
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췍研究简报
Vuculic acid对空心莲子草叶片光合作用的影响
王连水, 张云霞, 黄江华, 孙 辉, 向梅梅*
(仲恺农业工程学院农学院, 广州 510225)
Effect of vuculic acid produced by Nimbya alternantherae on photosynthesis of alli-
gatorweed leaf 　 WANG Lian-shui, ZHANG Yun-xia, HUANG Jiang-hua, SUN Hui, XIANG Mei-mei
　 (College of Agronomy, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou 510225, China)
Abstract: Vuculic acid is a phytotoxin produced by Nimbya alternantherae, a potential biocontrol agent to
alligatorweed (Alternanthera philoxeroides) . Effect of vuculic acid on photosynthesis of alligatorweed leaf
was investigated. The results showed that after the leaves were treated with the toxin for 5 d, net photosynthe-
tic rate, stomatal conductance and transpiration rate declined but intercellular carbon dioxide concentration in-
creased significantly, and the chloroplasts swelled, chloroplast membrane digested and lamellae distorted. The
effect on photosynthesis was increased with the increase of the mass concentration of the toxin. However, the
toxin had no effect on chlorophyll contents. It was deduced that the damage of chloroplast ultrastructure might
be the direct cause of photosynthesis decrease.
Key words: Nimbya alternantherae, phytotoxin, photosynthesis, pathogenesis, Alternanthera philoxeroides
文章编号: 0412-0914(2012)03-0319-04
　 　 Vulculic acid(2-乙酰基-3, 4-二羟基-5-甲氧苯
基-乙酸)是从空心莲子草(Alternanthera philoxe-
roides)潜在生防真菌莲子草假隔链格孢(Nimbya
alternantherae)培养滤液中分离获得的致病毒素。
研究表明,该毒素为非寄主专化毒素,能够引致空
心莲子草叶片细胞膜透性升高,导致电解质渗漏,
同时降低叶片细胞内过氧化物酶(POD)和过氧化
氢酶(CAT)的活性,使细胞防御酶系统发生紊乱,
还能够造成空心莲子草叶片细胞质壁分离、质膜消
解,叶绿体片层紊乱、膜消解[1,2]。 本文研究了
Vulculic acid对空心莲子草叶片光合作用的致病
机理,旨在为其开发应用提供理论依据。
1　 材料与方法
1. 1　 叶绿素含量的测定
用双蒸水将纯化获得的纯度达 98%的毒素配
制成 50、100、150 和 200 μg·mL -1的溶液。
取生长一致、健康的水培空心莲子草第 4 对叶
片,流水轻轻冲洗 5 min,再用双蒸水冲洗 3 次,以
无菌滤纸吸干表面水分,分别放入装有 5 mL 不同
浓度毒素的培养皿(直径 = 6 cm)中,每皿 3 个叶
片,以双蒸水为对照,每处理 3 次重复,于室温、光
照下处理 48 h。 取出叶片称重,放入含有 10 mL
浸提液(丙酮∶乙醇∶蒸馏水 = 4. 5 ∶ 4. 5 ∶ 1)的试管
中,加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP),于室温、黑暗下浸
提 24 h。 取上清液,以浸提液为空白对照,用
DU730 型分光光度计在 645 和 663 nm 处测吸光
度,每个处理重复 3 次。 叶绿素含量以 mg·g -1
FW为单位计算。 采用邓肯氏新复极差处理系统
统计分析测得的数据, 比较处理间的差异
(下同)。 　 　 　 　
　
植物病理学报 42 卷
1. 2　 光合作用参数的测定
选取生长均匀一致、健康的水培空心莲子草第
2 ~ 3 对叶片,流水轻轻冲洗 3 次,以无菌滤纸吸干
表面水分,然后用脱脂棉蘸取 1. 1 中配制的毒素
液,分别均匀涂抹在叶片正反两面,以双蒸水作对
照,每个浓度重复 3 次。 每天涂抹 1 次,连续涂抹
10 d。 于涂抹第 2 d 到第 11 d,每天上午 9:00 ~
10:00 用 Li-6400 XT 型便携式光合作用测定仪测
定各处理的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞
间 CO2 浓度,光子通量密度为 1 000 ± 2 μmol·
m -2·s -1,装置内反映供应的 CO2 浓度为 350 ±
2 ppm,测定环境的温度控制在 25 ± 1℃,相对湿度
为 65% ±2% ,每个样品重复 3 次。
1. 3　 叶绿体超微结构的观察
叶片处理同 1. 2。 于涂抹第 5 d 取样,样品采
用戊二醛-锇酸双重固定法固定,经系列乙醇逐级
脱水后,用环氧树脂 812 包埋,超薄切片,然后用醋
酸双氧铀-柠檬酸铅双重染色,于 Tecnai G2 12 分
析透射电子显微镜下观察、拍照。
2　 结果与分析
2. 1　 毒素对叶绿素含量的影响
测定结果表明,毒素处理空心莲子草叶片 48 h
后,各处理叶片的叶绿素 a、b和总叶绿素含量和对
照相比几乎没有变化,表明 Vulculic acid 对空心莲
子草的叶绿素含量没有影响。
2. 2　 毒素对光合作用参数的影响
涂抹 Vulculic acid 5 d 后,各浓度毒素处理叶
片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率
(Tr)与对照相比均明显下降,且毒素浓度越高,下
降越明显(图 1-A,B,C),200 μg·mL -1毒素处理
5 d,三者分别下降 48. 33、48. 8 和 51. 06% 。 而胞
间 CO2 浓度(Ci)明显上升,且毒素浓度越高,上升
越明显(图 1-D),200 μg·mL -1毒素处理 5 d,Ci
上升 20. 87% 。
2. 3　 毒素对叶绿体超微结构的影响
经双蒸水处理 5 d 后, 空心莲子草叶绿体多
呈长梭形,双层被膜完整均一,基质片层和基粒片
层结构完整,排列整齐有序(图 2-A)。 毒素处理
5 d 后,50 μg·mL -1毒素处理的,叶绿体被膜部分
消解,个别基粒片层肿胀,并有轻微离散(图 2-B);
100 μg·mL -1毒素处理的,少数叶绿体肿胀,基粒
片层肿胀变形,离散明显,被膜多处消解断裂,基质
外流(图 2-C, 2-D);150 μg·mL -1毒素处理的,
部分叶绿体肿胀严重,基粒片层离散明显,并开始
出现空泡(图 2-E,2-F);200 μg·mL -1毒素处理
的,基粒片层紊乱,空泡化加重(图 2-G,2-H)。
3　 结论与讨论
导致叶片光合速率下降是许多植物病原真菌
毒素的致病机理。 Li 等[3] 用百日草链格孢菌
(Alternaria zinniae)毒素处理加拿大一枝黄花后,
叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率显著降低,而
胞间 CO2 浓度显著升高,叶片光合功能紊乱。
Jiang等[4]的研究表明,马唐叶片经 200 μg·mL -1
长蠕孢菌素处理 24 h 后, 叶绿素含量下降
18． 41% ,进而影响了马唐叶片正常的光合作用。
本研究结果表明,Vulculic acid 不影响空心莲子草
叶片光合色素含量,但涂抹 5 d 后,叶片的净光合
速率、气孔导度、蒸腾速率明显下降,胞间 CO2 浓
度明显升高,而且叶绿体变形膨大,基粒片层肿胀
并离散,直至紊乱或空泡化。 由此可见,叶绿体结
构破坏可能是 Vulculic acid 导致空心莲子草光合
作用下降的直接原因。 由于叶绿体结构受到破坏,
ATP和 NADPH供应不足,CO2 不能发生碳同化而
积累;而高浓度的 CO2 导致气孔不均匀关闭,从而
使气孔导度和蒸腾速率降低。
参考文献
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mechanism of toxin from Nimbya alternantherae to
Alternanthera philoxeroides ( in Chinese) [J] . Journal
of Zhongkai University of Agriculture and Technology
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of Alternanthera philoxeroides ( in Chinese ) [ J ] .
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大学学报), 2011, 30(1): 84 -88.
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Solidago canadensis leaves ( in Chinese ) [ J ] . Acta
023
　
　 3 期 　 　 王连水,等:Vuculic acid对空心莲子草叶片光合作用的影响
Fig. 1　 Effect of vulculic acid on photosynthetic parameters of alligatorweed leaf
A: Net photosynthetic rate; B: Stomatal conductance; C: Transpiration rate; D: Intercellular CO2 concentration.
Data are mean values ± SE. Different letters indicate values significantly different between
treatments (P <0. 01) according to Duncan’s multiple range test (SSR) .
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植物病理学报 42 卷
Fig. 2　 Effect of vulculic acid on ultrastructure of alligatorweed chloroplast
A: Normal chloroplast in control leaf tissue; B: Chloroplast lamellae swelled, chloroplast membrane disrupted in the
treated tissue with vulculic acid of 50 μg·mL -1 for 5 d; C, D: Chloroplast deformed, chloroplast lamellae swelled
and scattered in the treated tissue with vulculic acid of 100 μg·mL -1 for 5 d; E, F: Chloroplast lamellae scattered
evidently in the treated tissue with vulculic acid of 150 μg·mL -1 for 5 d; G, H: Chloroplast
lamellae severely disordered and vacuolated with vulculic acid of 200 μg·mL -1 for 5 d.
　 　 Botanica Boreali-Occidentalia Sinica(西北植物学报),
2006, 26(5): 995 -1000.
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责任编辑:李晖
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