全 文 ：武汉植物学研究 2000, 18 (1) : 7～ 9
J ourna l of W uhanB otan ica lResea rch
白叶枯病菌侵染水稻体细胞无性系
变异植株叶片的扫描电镜观察 Ξ
欧阳叶新　李中奎　刘成运
(中国科学院武汉植物研究所　武汉　430074)
提　要　选用离体筛选的抗白叶枯病水稻体细胞无性变异系后代植株的种子, 收获后播种。
对其功能叶用白叶枯病菌菌株浙 173 剪叶接种 72 h 后, 对叶片进行扫描电镜观察。结果发
现, 筛选的抗性品种的水孔周围病菌较少, 而感病品种的水孔周围病菌则分布较多。证明了白
叶枯病菌的侵染途径首先是通过水孔进入植物叶片内部的; 另外也证明了筛选的水稻体细胞
无性变异系后代植株已具有成株抗性。
关键词　白叶枯病菌, 水稻, 体细胞无性变异系, 扫描电镜
SEM STUD IES ON R ICE SOM ACLONAL VAR IANT
L EAVES INOCULATED W ITH XAN THOM ON AS
OR YZA E DOW SON
O uyang Yex in　L i Zhongku i　L iu Chengyun
(W uhan Institu te of B otany , T he Ch inese A cad emy of S ciences　W uhan　430074)
Abstract　T he functional leaves of in v itro screened som aclonal varian ts (J ing 3037R and J ing 105R )
resistan t to X anthom onas ory z ae w ere inocu lated w ith X . ory z ae stra in Zhe 173. T he observation of the
leaves after 72 h inocu lat ion by m eans of scann ing electron ic m icro scopy (SEM ) show ed that J ing 3037R
and J ing 105R had far few er bacteria l num bers around the w ater po res than J ing 3037S and J ing 105S.
T h is resu lt suppo rted that the infection path of X . ory z ae to rice leavesw as th rough the w ater po res in to
the vascu lar t issues and also confirm ed that in v itro screened som aclonal varian ts (J ing 3037R and J ing
105R ) had stab le resistance in p lan tlet level to X . ory z ae.
Key words　X anthom onas ory z ae, R ice, Som aclonal varian ts, Scann ing electron ic m icro scopy (SEM )
白叶枯病菌 (X an thom onas ory z ae)是危害水稻的一种常见病害菌, 在我国分布广泛,
危害较大, 严重影响了水稻作物的产量。为了防治白叶枯病菌, 提高水稻产量, 许多学者对
水稻白叶枯病菌的致病机理进行了探索。早在 60 年代末, 有人对白叶枯病菌侵染水稻后Ξ 收稿日: 1998211224, 修回日: 1999204218。第一作者: 男, 1965 年 6 月出生, 助理研究员 (博士) , 研究方向为植物
　　　遗传育种。
水稻叶片对病原菌的反应作过病理解剖学研究, 后来M ew 等〔1〕研究了白叶枯病菌侵入叶
片的途径。本文报道用离体筛选后的水稻体细胞无性变异系后代, 收获种子播种后对功能
叶接种白叶枯病菌浙 173 菌株, 然后对其功能叶作扫描电镜观察, 一方面证实病原菌侵入
水稻叶片的途径, 另一方面以此作为鉴定筛选后代对白叶枯病菌具有抗性的依据。
1　材料和方法
1. 1　实验材料
(1) 水稻 (O ry z a sa tiva L. ) : 金刚 30、IR 26由江苏省农业科学院植物保护研究所提供,
粳稻 3037 和粳稻 105 由本实验室保存; 离体筛选后的水稻品种粳稻 3037 和粳稻 105 的
体细胞无性变异系后代种子由刘成运等获得〔2〕, 本实验室保存。
( 2) 白叶枯病菌 (X an thom onas cam p estris pv. ory z ae) 及其继代培养: 白叶枯病菌浙
173 (X . O ry z ae Zhe 173)菌株由江苏省农业科学院植物保护研究所提供。白叶枯病菌的
培养选用马铃薯半合成培养基〔3〕, 其成分为马铃薯 (300 göL ) 煎汁+ Ca (NO 3) 2·4H 2O
(0. 5 göL ) + N a2H PO 4·2H 2O (2 göL ) + 蛋白胨 (5 göL ) + 蔗糖 (20 göL ) + 蒸馏水
(pH 618～ 710) , 培养基加琼脂 (15 göL )固化。
1. 2　实验方法
以对白叶枯病菌浙 173 菌株敏感的金刚 30 品系和具抗性的 IR 26 品系为对照, 将粳
稻 3037、粳稻 105 和离体筛选的粳稻 3037、粳稻 105 的体细胞无性变异系后代种子吸水
萌发, 育苗后插于网室稻田中; 待长出剑叶后, 剪叶接种〔4〕白叶枯病菌浙 173 菌株于倒三
叶上; 将接种 72 h 后的叶片固定于 01025 mo löL 磷酸缓冲液 (含 3% 戊二醛 pH 710) 中,
4℃固定 24 h, 然后用 1% 锇酸固定约 2 h; 用磷酸缓冲液冲洗样品 3 次, 经脱水、干燥、包
理, 最后于AM RA Y21000B 型扫描电镜观察, 拍照记录〔5〕。
2　实验结果
2. 1　感抗品种植物叶片水孔上细菌分布
本实验取人工接菌 72 h 的叶片尖端进行 SEM 制片, 通过扫描电镜观察植物叶片水
孔上细菌繁殖情况, 结果见图版。从图版É 中可看出抗性品种 IR 26叶片的水孔附近白叶枯
病菌较少 (图版É: 2) , 而敏感品种金刚 30 的水孔附近则分布有较多的白叶枯病菌 (图版É: 1)。在经过筛选后的体细胞无性系变异植株粳稻 3037R 和粳稻 105R 中, 水孔周围的白
叶枯病菌较少 (图版É: 4, 6) , 而其对照的敏感品种则较多 (图版É: 3, 5)。另外, 对白叶枯病
菌浙 173 菌株敏感的金刚 30 品系叶片的气孔中, 没有发现白叶枯病菌的存在 (图版É: 7) ,
其它感抗品种及筛选后代品系叶片的气孔中均没有发现白叶枯病菌的存在。上述结果表
明: 细菌侵入叶片内部的途径主要是由水孔进入其它通水组织的, 而且在水孔周围大量繁
殖, 并且其分布细菌数量多少与植物抗病性强弱有关。抗病性强的植株, 其水孔周围细菌
繁殖受阻, 说明叶片内可能分泌产生某种或某些物质, 通过阻止细菌的繁殖以抵御细菌的
侵染, 而使植物叶片免遭或少遭伤害, 因此表现出对致病菌的抗性。另外, 筛选的体细胞无
性系变异后代植株粳稻 3037R 和粳稻 105R 与抗白叶枯病菌的品种 IR 26表现一致, 说明
筛选后的体细胞无性系变异后代植株粳稻 3037R 和粳稻 105R 对白叶枯病菌已产生成株
8 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　第 18 卷　
抗性。
3　讨论
对水稻白叶枯病的抗性机制, 已有了大量研究, 就其组织结构与其抗病性关系而言,
感抗品系表现出特定的差异。由于水稻对白叶枯病的抗性主要表现为抗扩展〔6〕, 因此感抗
品种叶片对病菌侵入反应的差异也体现在组织结构上, 具体表现出与抗性有关的物质和
结构的差异。白叶枯病菌感染水稻首先是通过叶片边缘的开口, 经水孔进入叶组织, 在通
水组织中繁殖后进入木质部导管开口。M ew 等〔1〕研究了致病菌株和非致病菌株在感染感
抗品种后在剑叶上的存在情况, 通过 SEM 观察了病菌与剑叶水孔间的相互作用, 结果表
明在寄主2宿主不相容系统中, 细菌繁殖大量减少, 而在相容系统中, 细菌可在水孔上大量
繁殖。此外, 赵新平等〔7〕观察到抗病品种接种病菌后的叶片导管中, 形成大量纤维状物质
(FM ) 将细菌包围; 并推测 FM 与抗病性表现有关, 其形成可能与寄主组织抵抗非亲和菌
的保卫机制有密切关系。
本实验通过 SEM , 对感抗白叶病菌菌株浙 173 品种的剑叶在受感染 72 h 后水孔上
细菌数目作观察, 结果发现感抗品种的水孔上细菌数目差别明显。敏感品种的水孔上细菌
数目多, 而抗性品种的病菌数目少, 这与M ew〔1〕研究的结果是一致的。M ew〔1〕证实了不相
容寄主2宿主体系中, 细菌繁殖会受到抑制, 并且细菌在水孔周围不移动, 他认为抗病基因
是一种功能性基因, 必定会通过控制某些生理生化过程, 产生一定的抗性物质, 杀死病原
物或阻止病原物在体内的进一步增殖和侵染, 使植物具有抗性。因此, 如果能借助生化手
段分离出抗性物质的组成成分和了解其作用方式, 将会为利用抗菌素进行筛选和研究抗
病基因功能的表达与调控机理提供有价值的信息〔7〕。另外, 本研究中细菌侵染敏感植株
72 h 后没有观察到细菌在气孔中的繁殖, 与M ew〔1, 8〕结果一致。可能是白叶枯病菌在气孔
中繁殖没有外在表现或具有位点特异性, 也可能与取材有关, 其详细机制有待进一步探
讨。
致谢　江苏省农业科学院植物保护研究所殷尚智先生提供部分实验材料, 中国科学院武汉病毒研
究所电镜室的邓红、袁爱华等老师协助 SEM 制片及观察, 在此表示衷心的感谢。
参 考 文 献
1　M ew T W , M ew I C, H uang J S. Scann ing electron m icro scopy of viru len t and aviru len t strains of X an thom onas
camp estris pv. ory z ae on rice leaves. P hy top a th , 1984, 74: 635～ 641
2　刘成运, 李中奎, 权明清等. 水稻抗白叶枯病菌毒素细胞无性变异系的初步筛选. 武汉植物学研究, 1994, 12 (1) ∶
1～ 6
3　〔日〕赤井重恭著, 李清铣译. 见: 桂琦一编. 植物病理学实验指导. 北京: 人民教育出版社, 1981. 157
4　褚菊征,M ew T W. 水稻品种苗期阶段对白叶枯病的抗性研究. 植物病理学报, 1990, 20 (4) : 281～ 286
5　姚俊思, 李文镇, 翟中和等. 扫描电子显微镜标本制作技术. 见: 洪涛主编. 生物医学超微结构与电子显微镜技术. 北
京: 科学出版社, 1980. 183～ 194
6　方中达, 许志刚. 水稻白叶枯病中的几个问题. 中国农业科学, 1978, 2: 73～ 77
7　赵新平, 张端品, 谢岳峰. 水稻白叶枯病成株抗性品种病理解剖研究. 植物病理学报, 1987, 17 (3) : 185～ 189
8　M ew T W , Kennedy B W. Seasonal variation in popu lation in of pathogen ic pesudomonas on soybean leaves.
P hy top a th, 1982, 72∶103～ 105
9　第 1 期　　　　 　欧阳叶新等: 白叶枯病菌侵染水稻体细胞无性系变异植株叶片的扫描电镜观察