全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2010, 37 (1) : 109 - 113
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2009 - 07 - 31; 修回日期 : 2009 - 11 - 16
基金项目 : 山东省农业重大应用技术创新项目3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: liulucky99@ yahoo1com1cn)
银叶病对西葫芦叶片光合特性和叶绿体超微结构的
影响
郝树芹 1 , 刘世琦 13 , 张自坤 1 , 郭延奎 2
(1 山东农业大学园艺科学与工程学院 , 园艺作物生物学农业部重点开放实验室 , 作物生物学国家重点实验室 , 山东
泰安 271018; 2 山东农业大学生命科学学院 , 山东泰安 271018)
摘　要 : 以西葫芦杂交种 ‘硕丰早玉 ’为材料 , 烟粉虱诱导西葫芦银叶病 , 研究了其对叶片净光合速
率、气孔导度、胞间 CO2浓度和叶绿体超微结构的影响。结果表明 , 西葫芦发生银叶病后 , 叶片光合速率
降低 , 气孔导度降低 , 胞间 CO2浓度增加。与健康叶片相比 , 发病叶片叶绿体膜受损 , 叶绿体数量和体积
均减少 , 基粒数和片层数减少 , 淀粉粒数量和大小减少。西葫芦发生银叶病后 , 叶绿体超微结构的变化可
能是导致发病叶片叶绿素含量降低和光合速率下降的重要原因。
关键词 : 西葫芦 ; 烟粉虱 ; 银叶病 ; 光合 ; 叶绿体 ; 超微结构
中图分类号 : S 64216　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2010) 0120109205
Effects of Squa sh S ilverleaf on Photosyn thetic Character istics and Chloro2
pla st Ultra2structure of the Summ er Squa sh L eaves
HAO Shu2qin1 , L IU Shi2qi13 , ZHANG Zi2kun1 , and GUO Yan2kui2
(1 College of Horticu lture Science and Engineering, A griculture M inistry Key Laboratory of Horticultural C rop B iology, S ta te Key
L aboratory of C rop B iology, Shandong A gricultural U niversity, Ta ipian, Shandong 271018, Ch ina; 2L ife Sciences College,
Shandong A gricultural U niversity, Taipian, Shandong 271018, China)
Abstract: U sing shuofeng, one cultivar of summer squash (Cucurbita pepo L. ) , as material, silverleaf
whitefly induced the silvering symp tom s. The effect of squash silverleaf on photosynthetic rates ( Pn ) , stomatal
conductance (Gs ) , intercellular CO2 concentration (Ci ) and chlorop last ultra2structure were studied. The Pn
of silvered leaves was lower than that in the healthy leaves. The Gs of silvered leaves decreased but the Ci of
silvered leaves increased. Chlorop lastmembrane was impaired, the size and number of chlorop lasts decreased.
The lamellae of the grana and stroma were disintegrated gradually. The size and number of starch grains
decreased. The change of chlorop last ultra2structure may be the important cause of the decrease of chlorophyll
content and photosynthetic rate.
Key words: summer squash; silverleaf whitefly; squash silverleaf; photosynthesis; chlorop last; ultra2
structure
近年来西葫芦银叶病发生严重 , 给生产带来严重损失 , 但其发生机理尚未探明。起初有报道指出
西葫芦银叶病是植株感染银叶病毒引起的 , 烟粉虱自身携带或者传播病毒 (Bharathan et al. , 1990)。
目前普遍认为银叶病是 B型烟粉虱 ( silverleaf whitefly, B em isia argen tifolii Bellows & Perring) 危害引起
的 ( Yokom i et al. , 1990; Costa et al. , 1993a)。Yokom i等 ( 1995) 指出由烟粉虱引起的西葫芦银叶
病是由植物内源激素的变化所致 , GA3合成抑制剂能引起银叶病 , 症状与烟粉虱引起的银叶病症状相
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园 　　艺 　　学 　　报 37卷
似。B型烟粉虱寄主广泛 , 危害多种蔬菜 , 并能引起其他植物着色异常 , 如番茄果实不均匀成熟
( Schuster et al. , 1989; Hanif2Khan et al. , 1997) , 青萝卜白心病 (潘云平 等 , 2005) , 莴苣白纹病
(Costa et al. , 1993b) 等 , 在西葫芦上表现银叶症状 , 这些症状是由银叶粉虱唾液中的成分调控还是
由受伤植株的细胞分泌物所致尚不清楚 ( Yokom i et al. , 1990)。
已有银叶病的研究主要集中于烟粉虱的生活史、寄主植物、种群动态、寄主选择性、分子生物学
鉴定和应急防治等方面 , 对银叶病的描述也只是局限于发病现象方面。本试验中通过研究西葫芦叶片
光合特性和叶绿体超微结构的变化 , 为探讨银叶病的发病原因和控制该病害的蔓延提供依据。
1　材料与方法
111　材料
试验采用西葫芦 (Cucurbita pepo L. ) 杂交种 ‘硕丰早玉 ’, 于 2008年 8月 20日浸种后放入 28～
30 ℃生化培养箱中催芽 2 d, 发芽后直播于露地。行距 120 cm, 株距 50 cm, 常规管理。9月 11日幼
苗 3片真叶时进行处理 , 用指形管取 20对在西葫芦植株上继代培养的烟粉虱成虫 , 放飞到健康植株
上 , 以诱导西葫芦植株发生银叶病 , 以健康不接虫的植株为对照。以上处理均在出苗以后用规格为
70目的防虫网覆盖 , 防止其他病虫害危害 , 网室做成立体形状 , 小区面积 8 m2 , 随机排列 , 3次重
复。
112　叶片光合速率、气孔导度和胞间 CO2 浓度的测定
接虫 20 d后 , 西葫芦叶片出现明显的银叶症状时 , 用 C IRAS21型便携式光合仪测定健康和发病
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 3
片完全展开叶片 , 光量子通量为 800μmol·m - 2 ·s- 1 , CO2供气系统控制 CO2浓度 (Ca ) 为 (350 ±2)
μL·L - 1 , 叶温为 (25 ±1) ℃, 每个处理重复测定 3次。
113　叶片超微结构的测定
在各处理中向上数第 3片完全展开叶上 (与光合测定时叶位相同 ) 切取叶片中部主脉两侧大小
1～2 mm见方小块 , 用 4%戊二醛前固定 , pH 712磷酸缓冲液冲洗 , 1%锇酸后固定 , 梯度乙醇 —丙
醇脱水 , Epon2812环氧树脂包埋 , 利用 LKB 25型超薄切片机切片 , 醋酸铀 —柠檬酸铅双重染色 ,
JGE21200EX型透射电镜观察叶绿体超微结构、形态和分布 , 测量大小并拍照。每处理观测 20～40个
视野 , 取平均值。
数据采用 Excel软件和 DPS数据处理系统进行统计分析。
2　结果与分析
211　西葫芦银叶病对叶片光合特性的影响
由表 1可见 , 西葫芦发生银叶病后 , 叶片光合速率降低 , 比对照降低 41122%。发病叶片气孔导
度比对照降低 19149% , 胞间 CO2浓度增加 , 比对照增加 15195%。
表 1　西葫芦银叶病对叶片光合特性的影响
Table 1　Effect of squa sh silverleaf on photosyn thetic character istics of summ er squa sh leaves
处理
Treatment
光合速率 /
(μmol·m - 2 ·s - 1 ) Pn
气孔导度 /
(mmol·m - 2 ·s - 1 ) Gs
胞间 CO2 浓度 /
(mg·kg - 1 ) C i
对照 Control 13190 ±0165 a 255125 ±32114 a 266150 ±12104 a
发病 Silvered 8117 ±0123 b 205150 ±30141 b 309100 ±12112 b
　　注 : 每列中不同小写字母表示差异达 5%显著水平 , 下同。
Note: D ifferent small letters in the same column indicates significant difference ( P < 0105) . The same below.
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　1期 郝树芹等 : 银叶病对西葫芦叶片光合特性和叶绿体超微结构的影响 　
212　西葫芦银叶病对叶片叶绿体超微结构的影响
由电镜观察 (图 1) 可以看出 , 健康叶片叶绿体结构完整 , 椭圆形或卵圆形 , 类囊体膜系统发
达 , 整个类囊体膜的片层系统由基粒片层及基质片层两部分组成 , 基质类囊体与基粒类囊体高度分
化 , 构成基粒的垛叠层数较多 , 基粒数也较多 , 且排列整齐 , 整个叶绿体内部呈现出一个完整的膜系
统结构 , 并含有大型淀粉粒。发病叶片叶绿体垛叠层变模糊 , 基粒结构破坏 , 片层变得模糊并开始解
体 , 叶绿体被膜和内膜出现不同程度的断裂、解体 , 基质减少 , 线粒体脊开始降解 , 基质空泡化 , 线
粒体膜破裂。
图 1　健康和发病叶片叶绿体超微结构
A. 健康叶片叶绿体 , ×10 000; B. 健康叶片叶绿体 , ×25 000;
C. 发病叶片叶绿体 , ×10 000; D. 发病叶片叶绿体 , ×25 000。
F ig. 1　Electron m icrograph of chloropla st ultra2structures of the hea lthy and silvered leaves
A. The chlorop last of the healthy leaves, ×10 000; B. The chlorop last of the healthy leaves, ×25 000;
C. The chlorop last of the silvered leaves, ×10 000;
D. The chlorop last of the silvered leaves, ×25 000.
表 2表明 , 发病叶片叶绿体数降低 , 比对照降低 35152% , 并且叶绿体变小 , 叶绿体长和宽分别
比对照减少 18147%和 27195%。发病叶片基粒数和基粒片层数分别为 27150和 8102, 比对照降低
34140%和 50125%。说明西葫芦银叶病导致叶片类囊体垛叠程度显著降低。发病叶片单个细胞的平
均淀粉粒数、淀粉粒长和宽均显著减少 , 分别比对照减少 31139%、14169%和 40153%。由此可见 ,
西葫芦发生银叶病后 , 叶片合成和积累的碳水化合物明显减少。
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表 2　西葫芦银叶病对叶片叶绿体超微结构的影响
Table 2　Effect of squa sh silverleaf on ultra2structure of chloropla st of summ er squa sh leaves
处理
Treatment
叶绿体数 /
细胞
Number of
chlorop last /Cell
叶绿体大小
Chlorop last size
长 /μm
Length
宽 /μm
W idth
基粒数 /叶绿体
Number of
grana /
Chlorop last
片层数 /基粒
Number of
lamella /
Grana
淀粉粒数 /细胞
Number of
starch grains/
Cell
淀粉粒大小
Starch grain size
长 /μm
Length
宽 /μm
W idth
对照 17157 ±3122a 19122 ±2137a 8148 ±2110a 27150 ±5164a 8102 ±3168a 26138 ±7159a 3154 ±1109a 2127 ±0183a
Control
发病 11133 ±2199b 15167 ±2158b 6111 ±0174b 18104 ±4180b 3199 ±2196b 18110 ±7151b 3102 ±1152b 1135 ±0165b
Silvered
3　讨论
已有研究表明 , 引起叶片光合速率降低的植物自身因素主要是气孔的部分关闭和叶肉细胞光合活
性下降 (许大全 , 1997; 张振贤 等 , 1997)。本试验结果证明 , 发病叶片光合速率下降 , 气孔导度
降低 , 胞间 CO2浓度增加。这与张战备等 ( 2007) 研究结果一致。虽然西葫芦银叶病导致 Gs 减小 ,
但由于叶片光合能力极显著下降 , 使 CO2的供应能力超出光合机构同化的能力 , 表现出胞间 CO2浓度
增加 (艾希珍 等 , 2006)。由此推断 , 发病叶片光合速率降低可能是叶肉因素所致。
本试验发现 , 西葫芦银叶病使叶片光合速率降低 , 与前人研究结果 (Burger et al. , 1988; 张慧
杰 等 , 2005; 张战备 等 , 2007) 一致。光合产物运输受阻导致光合产物在叶片中累积是光合速率降
低的内因之一 (Neales & Incoll, 1968; Herold, 1980; Veen, 1985)。L in等 ( 2000) 研究认为 , 烟粉
虱危害棉花后导致叶片可溶性糖含量升高 , 淀粉含量降低 , 烟粉虱的刺吸危害阻碍了叶片光合产物的
输出 , 从而导致光合速率降低。本研究中发现 , 发病叶片叶绿体结构受到严重损伤 , 导致叶片光合速
率降低 ; 西葫芦发病叶片淀粉粒数目和体积明显减少 , 可能与发病叶片光合功能降低 , 同化产物减少
有关 , 发病叶片光合能力的减弱程度大于光合产物输出能力的降低程度 , 从而导致淀粉粒数目和大小
减小。
西葫芦叶片发生银叶病后 , 叶片叶绿素含量低于健康叶片 (Burger et al. , 1988; Yokom i et al. ,
1995; 郝树芹 等 , 2009)。本研究发现 , 发病叶片叶绿体、基粒和片层数目均减少 , 叶绿体垛叠层变
模糊 , 片层解体 , 叶绿体体积变小 , 从而导致叶绿素含量降低。郝树芹等 ( 2009) 研究表明 , 西葫
芦发生银叶病后叶片叶绿素合成受阻 , 叶绿素酶活性增加 , 叶绿素降解加速 , 可能与叶绿体损伤有
关。本试验研究结果更进一步验证了此推论。已有研究表明 , 叶绿素酶存在于叶绿体膜上 , 而叶绿素
蛋白质复合物存在于类囊体上 ; 完整叶绿体的叶绿素酶与叶绿素单独分布 , 叶绿体受到损伤时叶绿素
酶与叶绿素接触 , 从而使叶绿素降解加速 , ( Fernandez2Lopez et al. , 1991; Matile et al. , 1997)。本试
验发现西葫芦银叶病导致叶绿体膜结构严重损伤 , 从而推断 , 叶绿体结构变化促使叶绿素降解 , 致使
叶绿素含量减少。有研究表明 , 西葫芦银叶病使叶片叶绿体 PSⅡ活性受到抑制 (郝树芹 等 , 2009) ,
在本试验中 , 银叶病使叶绿体结构损伤 , 可能是 PSⅡ活性受到抑制的原因。
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