全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2007, 34 (4) : 1015 - 1018
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2007 - 02 - 05; 修回日期 : 2007 - 04 - 28
基金项目 : 云南省 ‘十五’攻关项目 (2001NG21)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: shanyau29@ hotmail1com)
不同抗性番茄品系接种晚疫病菌后超微结构的变化
李从顺 , 金兆辉 , 朱海山 3
(云南农业大学园林园艺学院园艺系 , 昆明 650201)
摘 　要 : 对不同抗性的番茄品系 (自交系 5号、CLN2037E及杂交一代 ) 人工接种晚疫病菌后 , 观察
叶片超微结构变化。结果表明 : (1) 接菌前 , 自交系 5号的线粒体比 CLN2037E和 F1多。 (2) 接菌 42 h,
3个品系都出现质壁分离 ; 自交系 5号和 F1的线粒体增加 , 同时出现过氧化物酶体 ; 自交系 5号叶绿体被
破坏。 (3) 接菌 54 h, CLN2037E线粒体增加 , 出现过氧化物酶体 ; F1有部分叶绿体破坏。 (4) 接菌 72 h,
3个品系都出现细胞壁折叠 , 自交系 5号的叶绿体只存在零散的基质、基粒片层 , 少数线粒体膜破坏和空
泡化 ; F1的多数叶绿体还存在基本形状 ; CLN2037E只有少数的叶绿体膜破坏。结论 : 接种病菌后 , 抗性
品系 (CLN2037E) 比感病品系 (自交系 5号 ) 叶绿体被破坏程度轻 , 线粒体增加和过氧化物酶体出现时
间晚 , 细胞壁折叠很明显。
关键词 : 番茄 ; 叶片 ; 晚疫病菌 ; 超微结构
中图分类号 : S 64112　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2007) 0421015204
Changes of Cell Ultra Structure in D ifferen t Resistan t L ines of Toma to after
Phytoph thora infestans Inocula tion
L I Cong2shun, J IN Zhao2hui, and ZHU Hai2shan3
(D epartm ent of Horticu lture, College of Landscape and Horticu lture, Yunnan A gricu ltura l U niversity, Kunm ing 650201, China)
Abstract: Three different resistant tomato lines ( Inbred line 5, CLN2037E and their cross F1 ) were stud2
ied in incubator after inoculating Phytophthora infestans. W e took leaves at different time to observe the deterio2
ration of leaves ultra structure. The result showed that: first, before inoculating Phytophthora infestans, Inbred
line 5 has more m itochondria than F1 and CLN2037E. Second, inoculated 42 h, three lines appeared p lasmoly2
sis. Both Inbred line 5 and F1 appeared peroxisome and the m itochondria quantity increased, and chlorop last of
Inbred line 5 was also damaged. Third, inoculated 54 h, CLN2037E appeared peroxisome and m itochondria
quantity increased; also a part of chlorop last of F1 was destroyed. Fourth, inoculated 72 h, the cell wall in all
three lines became creased. Much of the chlorop lastmembrane of inbred line 5 was decomposed. There was only
scattered thylakoid and grana lamella, a few m itochondria cavitations and membrane was damaged. There was
basic chlorop last structure in F1 and little chlorop last membrane of CLN2037E was damaged. Conclusion: we
compared resistant line (CLN2037E) with sensitive line ( Inbred line 5) after inoculating Phytophthora infes2
tans, and found that the structure of resistant line chlorop last was least damaged. Peroxisome appeared later and
increased quantities of m itochondria also appeared at later stage. Creasing in the cell wall became obvious.
Key words: Tomato; Leaf; Phy toph thora infestans; U ltra structure
目前关于番茄晚疫病的研究主要集中在病原菌 [ Phytoph thora infestans (Mont. ) de Bary ] 生物学
特性 (杨宇红 等 , 2004)、病害发生规律及防治 (徐振升和王成云 , 2006)、抗病育种 (赵统敏 等 ,
2006)、寄主抗病性和分子生物技术等方面 (薛敏菊 等 , 2002)。作者利用不同抗性番茄品系为父母
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本获得 F1代 , 通过人工接种晚疫病菌 , 观察亲本及其 F1代叶片细胞器超微结构变化 , 并通过与 F1代
的比较 , 得到抗性亲本特性是否遗传到子代 F1 , 为进一步杂交育种及抗病机理研究提供参考。
1　材料与方法
番茄材料为感病自交系 5号 ( Zhu et al. , 2006) , 高抗晚疫病的自交系 CLN2037E (由台湾亚洲
蔬菜研究中心引入 ) 及其 F1 (CLN2037E ×自交系 5号 , 人工接种晚疫病鉴定为抗性 )。幼苗在人工
气候箱内培养至 5～6叶时进行人工接种。昼 /夜温度 2315℃ /20℃, 相对湿度 65% /80% , 光照 1 500
lx, 14 h /d。病原菌是由云南农业大学植物病理重点实验室分离、纯化及鉴定的生理小种 T1, T2,
T3。配制 4 000个 /mL孢子悬浮液向叶背面和正面均匀喷雾接种 , 置于相对湿度 95%、温度 20℃的
人工气候箱中黑暗保湿 36 h后给予光照。在接种前、接种后 42、54、72 h取相同发育时期的功能叶
1 mm ×3 mm的小块 , 用 215%的戊二醛固定 (pH 710) , 磷酸缓冲液漂洗 3次 , 1%锇酸固定 1～2 h,
磷酸缓冲液漂洗 3次 , 50%、70%、80%、90%、95%乙醇脱水 , 丙酮 ∶EP812树脂 (1∶1) 渗透 4 h,
丙酮 ∶EP812树脂 (1∶2) 渗透 4 h, EP812树脂渗透过夜 , 60℃烘箱中聚合 48 h, AO超薄切片机切
片 , 经醋酸双氧铀染色后再用柠檬酸铅染色 , JEM 2100CXⅡ型透射电镜观察 , 拍照。
2　结果与分析
未接种病菌的 3个番茄材料叶片超微结构正常 , 区别是自交系 5号的线粒体比 F1和 CLN2037E的
多且小 (图版 , 1～5)。接菌 42 h, 3个材料都出现质壁分离 (图版 , 7、8、9)。自交系 5号被破坏
的叶绿体的基粒、基质片层已分解 (图版 , 6) , 出现过氧化物酶体 , 线粒体明显增多 (图版 , 10)。
F1的少量叶绿体破坏 , 叶绿体基质类囊体排列疏松 , 线粒体数量增加 (图版 , 8 ) , 出现过氧化物酶
体 (图版 , 11)。CLN2037E叶绿体中有很大的淀粉粒 , 基质片层排列整齐 (图版 , 9 )。接菌 54 h,
自交系 5号没有取到发病样 , F1的叶绿体基质片层排列疏松 , 叶绿体膜部分受到破坏 (图版 , 12) ;
CLN2037E的叶绿体基质类囊体和基粒内囊体的片层排列有序 , 出现过氧化物酶体 (图版 , 13) 和大
量的线粒体 (图版 , 14)。接菌 72 h, 自交系 5号的多数叶绿体只存在零散的基质、基粒片层 (图
版 , 16) , 出现过氧化物酶体 , 线粒体膜被破坏和空泡化 (图版 , 15) , 细胞壁折叠且细胞内含物质
已大部分分解 (图版 , 19) ; F1的多数叶绿体膜分解 , 叶绿体的基本形状还存在 (图版 , 17) , 细胞
壁明显折叠 (图版 , 20) ; CLN2037E有少数的叶绿体膜受到破坏 , 淀粉粒分解 (图版 , 18) , 多数叶
绿体结构完整 , 细胞壁明显折叠 (图版 , 21)。
表 1　不同番茄品系接种晚疫病菌后细胞器的变化
Table 1　Changes of cell organ s of d ifferen t toma to lines after Phytoph thora infestans inocula tion
时间 Time ( h) 自交系 5号 Inbred line 5 F1 CLN2037E
0 线粒体多且小。
M itochondria was more and smaller.
线粒体少且大。
M itochondria was less and larger.
线粒体大且少。
M itochondria was less and larger.
42 多数叶绿体被破坏 ,线粒体增多 ,
质壁分离 ,出现过氧化物酶体。
Most of chlorop last was damaged,
quantity of m itochondria increased,
appeared p lasmolysis and peroxisome.
少数叶绿体破坏 ,线粒体增多 ,
质壁分离 ,出现过氧化物酶体。
A few chlorop last was damaged,
m itochondria quantity increased,
appeared p lasmolysis and peroxisome.
叶绿体正常 ,质壁分离 ,细胞壁折叠。
Chlorop last integrity, appeared
p lasmolysis and cell wall folded.
54 - 叶绿体破坏程度加重。
Damage of chlorop last aggravated.
出现过氧化物酶体 ,线粒体增多。
Appeared peroxisome and m itochondria
increased.
72 叶绿体结构消失 ,线粒体破坏 ,出现过氧化物
酶体 ,细胞壁折叠 ,内含物分解。
Basic structure of chlorop last disappeared,
m itochondria was damaged, appeared peroxisome
and cell wall folded, most cell content degraded.
多数叶绿体被破坏 ,还存在叶绿体
的基本形状 ,细胞壁明显折叠。
Most of chlorop last was damaged,
basic structure has existed,
cell wall folded obviously.
少数叶绿体被破坏 ,细胞壁明显折叠。
A few chlorop last was damaged,
cell wall folded obviously.
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　4期 李从顺等 : 不同抗性番茄品系接种晚疫病菌后超微结构的变化 　
图版说明 : 1～5. 未接种的对照。1. 自交系 5号的叶绿体和细胞壁 ( ×14 000) ; 2. F1的叶绿体 ( ×27 000) ; 3. CLN2037E的线粒体、
叶绿体和细胞壁 ( ×20 000) ; 4. 自交系 5号的线粒体 ( ×27 000) ; 5. F1的线粒体 ( ×27 000) ; 6～11. 接种 42 h。6. 自交系 5号的
叶绿体 ( ×14 000) ; 7. 自交系 5号的质壁分离和叶绿体 ( ×14 000) ; 8. F1的质壁分离、线粒体和叶绿体 ( ×20 000) ; 9. CLN2037E
的叶绿体和质壁分离 ( ×14 000) ; 10. 自交系 5号的线粒体和过氧化物酶体 ( ×20 000) ; 11. F1的过氧化物酶体 ( ×40 000) ; 12～14.
接菌 54 h。12. F1的叶绿体 ( ×10 000) ; 13. CLN2037E的过氧化物酶体 ( ×20 000) ; 14. CLN2037E的线粒体和叶绿体 ( ×14 000) ;
15～21. 接菌 72 h。15. 自交系 5号的线粒体和过氧化物酶体 ( ×14 000) ; 16～18. 叶绿体。16. 自交系 5号 ( ×20 000) ; 17. F1 ( ×
10 000) ; 18. CLN2037E ( ×14 000) ; 19～21. 细胞壁折叠。19. 自交系 5号 ( ×14 000) ; 20. F1 ( ×14 000) ; 21. CLN2037E ( ×
14 000)。Chl: 叶绿体 ; M: 线粒体 ; CW: 细胞壁 ; Ps: 过氧化物酶体。
Explana tion of pla tes: 1 - 51Contrast. 1. Chlorop last and cell wall of Inbred line 5 ( ×14 000 ) ; 21Chlorop last of F1 ( ×27 000 ) ;
31M itochondria, Chlorop last and cell wall of CLN2037E ( ×20 000) ; 41 M itochondria of Inbred line 5 ( ×27 000) ; 51 M itochondria of F1 ( ×
27 000) ; 6 - 11. Inoculated 42 h. 61Chlorop last of Inbred line 5 ( ×14 000) ; 71Plasmolysis of Inbred line 5 ( ×14 000) ; 81Chlorop last, m ito2
chondria and Plasmolysis of F1 ( ×20 000) ; 91Chlorop last and p lasmolysis of CLN2037E ( ×14 000) ; 101 M itochondria and peroxisome of Inbred
line 5 ( ×20 000) ; 111Peroxisome of F1 ( ×40 000) ; 12 - 141 Inoculated 54 h. 121Chlorop last of F1 ( ×10 000) ; 131Peroxisome of CLN2037E
( ×20 000) ; 141M itochondria and chlorop last of CLN2037E ( ×14 000) ; 15 - 211 Inoculated 72 h. 151M itochondria and peroxisome of Inbred line
5 ( ×14 000) ; 16 - 181 Chlorop last. 161 Inbred line 5 ( ×20 000) ; 171F1 ( ×10 000) ; 181CLN2037E ( ×14 000) ; 19 - 211 Infolded wall.
191 Inbred line 5 ( ×14 000) ; 201F1 ( ×14 000) ; 211CLN2037E ( ×14 000). Chl: Chlorop last; M: Mitochondria; CW: Cell wall; Ps: Peroxisome.
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3　讨论
线粒体的数目与细胞的生理功能及需求密切相关。需能量较多的细胞线粒体数也较多 (汪堃仁
等 , 1998)。接种前自交系 5号的线粒体比 CLN2037E和 F1多 , 说明感病父本所需能量比其它两者高 ,
F1偏向于抗病母本。整个观察过程中 , 只有自交系 5号少数线粒体的结构受到破坏 ; 自交系 5号和 F1
的线粒体数量先增加 , CLN2037E后增加。植物发生病害时呼吸作用大大加强 , 染病组织的呼吸比健
康组织增加 10倍 (潘瑞炽 , 2001)。说明线粒体增加在 F1代偏向于感病父本。
接种后 , 自交系 5号的叶绿体破坏程度较严重 , F1较轻 , 而 CLN2037E几乎看不出变化 , 这些变化
与张洁和李天来 (2005) 昼间亚高温可导致番茄叶片叶绿体大小、叶绿体膜发生改变 , 以及王冬梅等
(2004) 高温胁迫破坏番茄叶肉细胞叶绿体被膜和类囊体系统正常的超微结构特征 , 并且耐热性不同的
番茄品种之间存在明显差异的结果一致。叶绿体的破坏与活性氧的产生有关 (R ich & Bonner, 1978; El2
ster, 1982; A sada, 1992)。晚疫病菌的侵染对感病品系的叶绿体破坏很明显 , F1介于两者之间。
3个材料质壁分离都很明显 , 但 CLN2037E和 F1的细胞壁折叠很明显 , 且细胞膜旁的细胞内含物
很丰富。质壁分离说明细胞壁和细胞质膜对逆境的出现反应很快。而细胞壁折叠说明不同的材料对逆
境出现后的反应方式不一样 , CLN2037E和 F1在发病后病斑不蔓延 , 发病到死亡持续的时间很长 , 而
自交系 5号出现病斑的时间晚 , 且发病后很快死亡。表明细胞壁折叠在 F1代与抗性母本一致。
F1和自交系 5号先出现过氧化物酶体 , 过氧化物酶体的出现与植物体中过氧化氢的含量有关 , 说
明 F1 过氧化物酶体出现与感病父本一致。
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