全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(6): 1009−1017 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家公益性行业(农业)科研专项(200903040), 国家自然科学基金项目(31171545和 30971899), 国家重点基础研究发展计划
(973计划)项目(2009CB118300)和科技部中澳特别基金项目(2010DFA31380)的资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 李洪杰, E-mail: hongjie@caas.net.cn; 李洪连, E-mail: honglianli@sina.com
第一作者联系方式: E-mail: cuileicomeon@yahoo.com.cn
Received(收稿日期): 2011-12-13; Accepted(接受日期): 2012-02-22; Published online(网络出版日期): 2012-03-29.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20120329.1115.001.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.01009
不同抗性小麦根与菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)互作的
表型特征
崔 磊 1,2 高 秀 2,4 王晓鸣 2 简 恒 3 唐文华 3 李洪连 1,* 李洪杰 2,*
1 河南农业大学植物保护学院, 河南郑州 450002; 2 中国农业科学院作物科学研究所 / 农作物基因资源与基因改良国家重大科学工
程, 北京 100081; 3 中国农业大学植物病理系, 北京 100193; 4 河北科技师范学院生命科学学院, 河北秦皇岛 066004
摘 要: 菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)是最近在我国新发现的小麦病原线虫, 在黄淮冬麦区对小麦生产构成
威胁。2009—2011 年 2 个生长季在河南省许昌市进行的田间病圃抗性鉴定中, 小麦-黑麦 6R(6D)染色体代换系(带有
抗病基因 CreR)对 H. filipjevi Hfc-1致病型表现高抗反应型(HR), 小麦品种太空 6号表现中抗反应型(MR), 其亲本品
种豫麦 49 表现高感反应型(HS)。利用 Pluronic F-127 胶体为介质, 研究了不同抗性小麦品种根尖对线虫的吸引性。
结果显示, 无论品种的抗性水平如何, 其根尖单独存在时均能够吸引线虫的二龄幼虫; 当 3 个品种(系)的根尖同时存
在时, 6R(6D)根尖吸引的二龄幼虫数量显著少于太空 6号和豫麦 49。采用酸性品红-次氯酸钠染色法观察线虫对根系
的侵染, 发现不论抗性水平高低, 二龄幼虫都能侵入寄主根的组织, 但至侵染后期, 6R(6D)和太空 6号根中的线虫数
量显著少于豫麦 49。这些结果表明, 虽然线虫能够侵入抗病品种的根组织, 但是大部分二龄幼虫却不能继续发育而形
成孢囊。这为了解小麦对 H. filipjevi的抗性机制提供了实验证据。
关键词: 小麦; 菲利普孢囊线虫; 抗病性; 侵染; 吸引; 小麦-线虫互作
Characterization of Interaction between Wheat Roots with Different Resistance
and Heterodera filipjevi
CUI Lei1,2, GAO Xiu2,4, WANG Xiao-Ming2, JIAN Heng3, TANG Wen-Hua3, LI Hong-Lian1,*, and LI Hong-Jie2,*
1 College of Plant Protection, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2 Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricul-
tural Sciences / National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement, Beijing 100081, China; 3 Department of Plant Pathology,
China Agricultural University, Beijing 100193, China; 4 College of Life Science and Technology, Hebei Normal University of Science and Techno-
logy, Qinhuangdao 066004, China
Abstract: Heterodera filipjevi is a newly identified pathogenic species of cereal cyst nematode that invades wheat (Triticum aes-
tivum L.) in central China. A two-year field test (2009–2011) conducted in Xuchang County, Henan Province, China, where H.
filipjevi has severely damaged wheat for several years, demonstrated that the wheat-rye (Secale cereale L.) chromosome substitu-
tion line 6R(6D) (carrying gene CreR for resistance to Heterodera spp.) was highly resistant (HR) to the nematode. The wheat
cultivar Taikong 6 was moderately resistant (MR) and its parental cultivar Yumai 49 was highly susceptible (HS). Attraction of H.
filipjevi juveniles to root tips of wheat differed in resistance to H. filipjevi was studied using Pluronic F-127 gel as a medium. Al-
though root tips from wheat cultivars with different resistance were able to attract juveniles of nematode alone, the number of
juveniles around the root tip from line 6R(6D) was obviously less than that from Taikong 6 (MR) and Yumai 49 (HS) when they
were challenged together concurrently by H. filipjevi. The juveniles were capable to penetrate into wheat roots regardless of their
resistance as revealed by acid fuschin-sodium hypochlorite staining of infected roots. However, significantly smaller number of
nematodes in the roots of 6R(6D) and Taikong 6 were observed compared to those of Yumai 49 at later stage of wheat-H. filipjevi
interaction. These findings demonstrate that some of the H. filipjevi juveniles are not able to continue to reproduce themselves
although they can penetrate the roots of resistant wheat cultivars 6R(6D) and Taikong 6. The results from this study provide ex-
perimental evidence on mechanism of host resistance to H. filipjevi.
1010 作 物 学 报 第 38卷

Keywords: Wheat; Heterodera filipjevi; Resistance; Infestation; Attraction; Wheat-nematode interaction
禾谷孢囊线虫病(cereal cyst nematode, CCN)是
由 Heterodera 属若干种线虫引起的一种危害严重的
土传病害 , 其中危害小麦的主要是 H. avenae、H.
filipjevi和 H. latpons [1]。病原线虫通过侵入小麦根
系, 引起根系的畸形生长而形成大量的须根状根结,
同时线虫利用寄主的营养进行繁殖, 从而抑制根系
的正常发育和营养吸收, 最终导致减产。这种土传
病害防治比较困难, 虽然作物轮作具有一定的效果,
但是我国小麦主产区主要采用小麦-玉米-小麦连作
模式, 轮作很难实行; 其他控制措施(例如施用杀线
剂)因使用成本高、环境污染大、高效低毒制剂缺乏
等问题, 也不能实现经济、有效控制 CCN的目的。在
澳大利亚, 利用抗病品种成功控制了 CCN的危害[2]。
尽管在小麦对 CCN 的抗性及其利用方面有很多研
究, 但是关于线虫在不同抗性小麦品种根系中的侵
染行为报道较少, 而了解线虫与植株根系的互作行
为对解析小麦品种的抗性机制具有重要的意义。有
研究指出, 含有抗病基因 Cre2 的小麦在 H. avenae
侵染后, 根部会发生过敏性反应, 根部酶的代谢也
比感病小麦更加活跃 [3]。细胞组织学证据显示, 受
H. avenae侵染后, 抗、感品种根内形成合胞体的位
点及代谢活跃程度存在差异[4]。
由于对 H. avenae 在世界上的分布和危害认识
较早, 我国最早鉴定出的病原线虫也是H. avenae [1,5]。
近年来, H. filipjevi在北欧、中亚、南亚、西亚和北
美洲很多国家的严重性越来越受关注[6-7]。2010 年,
在河南省许昌县、临颍县、延津县和卫辉市等地发
现了 H. filipjevi [8-9]。过去国内外关于 CCN的研究大
多是针对 H. avenae, 而关于 H. filipjevi对小麦的侵
染、危害及其与寄主的互作研究较少。我们经过多
年的田间和温室接种鉴定, 发现了一些小麦品种和
种质资源对 H. filipjevi 的反应具有明显差异[10-11]。
在此基础上, 本研究以田间病圃鉴定表现出不同抗
性水平的小麦品种(系)为材料, 通过观察小麦根对
线虫的吸引、根内线虫侵染和发育的动态过程, 以
及最终孢囊的形成情况, 研究不同抗性的小麦品种
对 H. filipjevi的反应, 为明确小麦对 CCN的抗性机
制, 培育和利用抗病品种提供理论指导。
1 材料与方法
1.1 供试材料
小麦材料 6R(6D)是一个小麦-黑麦(Secale ce-
reale L.)代换系, 其中小麦的 6D染色体被黑麦的 6R
染色体所替代, 该品系含有抗 CCN 基因 CreR [12]。
小麦品种太空 6号是由豫麦 49经过太空辐射而选育
的。温麦 19为感病对照品种。6R(6D)由国际小麦玉
米改良中心(CYMMIT)提供, 太空 6 号和豫麦 49 由
河南省农业科学院小麦研究中心提供。
1.2 田间病圃抗性鉴定
2009—2011 连续 2 个生长季, 在河南省许昌市
河街乡半坡铺村进行田间病圃鉴定, 试验地已连续
多年种植小麦, CCN 发病较重, 经形态和内转录间
隔区(ITS)鉴定该地块的病原线虫为 H. filipjevi, 致
病型为 Hfc-1 [13]。前茬作物为玉米(Zea mays L.)。田
间试验品种排列采用随机完全区组设计, 3次重复, 2
行区, 行长 2 m, 每行播种 60 粒小麦。小麦生长期
间按照当地的条件进行田间管理。
每年 5月中旬小麦灌浆期, 在小区的前、中、后
位置随机选 3个点取样。计数 10个植株根系上以及
落入根际土壤中的白雌虫(孢囊)数量。根据平均单株
孢囊数评价小麦品种(系)对 H. filipjevi的反应, 其中
免疫(IM)、高抗(HR)、抗(R)、中感(MS)、感(S)和高
感 (HS)反应型的单株孢囊数分别为 0、0.1~5.0、
5.1~10.0、10.1~20.0和>20个孢囊[10]。
1.3 小麦根尖对线虫的吸引
参照 Wang 等[14]的方法, 在 4℃下将 Pluronic
F-127 (Sigma, USA)粉末溶解于蒸馏水中 24 h, 配制
23% (W/V) Pluronic F-127胶体(pH 7.0)。这种胶体在
低温条件下 (<15 )℃ 呈液态 , 而在较高的温度下
(>20 )℃ 则凝固成胶体状。加入 H. filipjevi二龄幼虫,
并调节至每 100 μL胶体 80条, 保存于 15℃。小麦
种子在 25℃下发芽 60 h, 选取各品种(系)长度和生
长势相近的根尖, 采用细胞培养板和载玻片 2 种方
法观察根尖对线虫的吸引能力。细胞培养板观察法
是将根尖置于直径 2 cm 的 24 孔细胞培养板, 在
15℃下每孔加入 1 mL 上述含 H. filipjevi 幼虫的
Pluronic F-127 胶体, 单个品种(系)观察时每孔放入
1个长 1 cm的根尖, 多品种(系)竞争性观察时, 每孔
中放入 6R(6D)、太空 6 号和温麦 49 各一个根尖(长
0.5 cm), 每种处理重复 5 次; 放入根尖 1、3、6 和
12 h 后 , 在室温下用装有照相系统(Nikon Digital
Camera D50型相机)的OLYMPUS CX31显微镜(日本
东京)观察线虫的行为。载玻片观察法是将 1 cm长的
根尖置于载玻片上, 加入 200 μL含 H. filipjevi幼虫
第 6期 崔 磊等: 不同抗性小麦根与菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)互作的表型特征 1011


的 Pluronic F-127胶体, 盖上盖玻片(20 mm×20 mm)。
每张载玻片上放置 1个根尖, 每个品种(系)观察 5个
根尖, 0、1、2、3、4、5和 6 h时分别计数吸引到根
尖周围 2 mm的二龄幼虫数目。实验重复 2次。
1.4 温室接虫方法
每年 7 月中下旬待孢囊完全发育成熟后, 从河
南省许昌市河街乡半坡铺村田间病圃采集病土, 通
过冲洗、过筛(20目与 60目嵌套)去除各种杂质, 在
解剖镜下挑取孢囊。用 0.5% NaClO对孢囊表面消毒
10 min, 无菌水冲洗数次, 于 4℃冰箱内放置 10 周,
然后置于(15℃±2 )℃ 人工气候箱内黑暗条件下孵化
20~30 d, 收集二龄幼虫, 并用水将二龄幼虫悬浮液
稀释至 200条 mL−1。
将沙土混合物(3∶7)在 120℃下灭菌 2 h, 装入
PVC管(高 13 cm, 直径 3 cm)中。小麦种子在 25℃
恒温培养箱中催芽 60 h后, 选长势相近的种子移种
到 PVC管中, 每管种植 1株。将已制备好的二龄幼
虫悬浮液接在幼苗根部, 再用细沙覆盖 1~2 cm, 每
株接种 800条二龄幼虫。接种后的植株在 15~20℃、
12 h光照/12 h黑暗条件下培养。
1.5 根组织内线虫的观察
按照上述方法对不同小麦品种进行接虫, 接虫
后 20 d开始染色观察, 每隔 10 d观察一次。将小麦
根系浸入改良次氯酸钠-酸性品红染液染色 [15], 用
OLYMPUS CX31显微镜(日本东京)观察和计数侵入
小麦根内的二龄幼虫及其他虫态, 第 75天调查根部
白雌虫数。实验设 3次重复, 每个重复每次取样调查
3株, 实验重复 2次。
1.6 统计分析
对于田间病圃鉴定 , 计算每个品种(系)单株孢
囊数的平均值和标准差, 在方差分析之前先对单株
孢囊数进行 log (x+1)转换。对小麦根尖对线虫的吸
引和室内接种鉴定数据, 按照品种(系)计算线虫平
均数和标准差, 进行方差分析。利用最小显著差数
法(LSD)比较平均数的差异显著性(P < 0.05)。采用
SASv9.1统计软件(SAS Institute, Cary, NC, USA)进
行统计。
2 结果与分析
2.1 田间病圃鉴定
两年度田间病圃抗病鉴定结果表明, 3个供试品
种(系)的单株孢囊数差异显著(P < 0.05), 其中 6R
(6D)的平均单株孢囊数为 3.4 个, 表现 HR 反应型,
太空 6号的单株孢囊数为 8.9个, 表现为MR反应型,
豫麦 49的单株孢囊数为 34.7个, 表现为HS反应型。
感病对照温麦 19的单株孢囊数(66.5个)远大于其他
3个供试材料, 表现 HS反应型(图 1)。



图 1 小麦材料对 Heterodera filipjevi (Hfc-1致病型)的田间反应
Fig. 1 Field reactions of wheat entries to Heterodera filipjevi
(pathotype Hfc-1)

2.2 不同抗性小麦品种(系)根尖对线虫的吸引能力
采用细胞培养板方法, 观察三维空间条件下不
同抗性小麦根尖对 H. filipjevi 的吸引能力。在未放
入根尖之前, 线虫均匀地分布在胶体中, 放入根尖
后, 胶体中的线虫开始向根尖方向移动, 1 h时可见
部分线虫聚集在根尖周围, 3 h时线虫在根尖周围大
量聚集(图 2)。无论植株的抗病性如何, 根尖周围都
可见到幼虫聚集, 尤其在根尖的分生区数量更多。
将不同抗性小麦的根尖置于同一胶体中, 虽然初期
在 3个品种(系)的根尖周围都可见到线虫(图 3-A), 但
是随着时间的推移, 太空 6号和温麦 49的根尖周围
逐渐聚集了大量线虫, 而 6R(6D)根尖周围的线虫明
显少于太空 6号和温麦 49。从 3 h开始, 3个品种(系)
的根尖上聚集的线虫数目就呈现明显的差异(图 3- B)。
9 h和 12 h后 3个品种(系)根尖周围线虫数目与 3 h
观察结果无明显增减(图 3-C, D)。5 d后取出细胞培
养板中的根尖进行染色观察, 发现已有线虫侵入根
尖组织中(图 4-A, B)。
用细胞培养板法观察时, 线虫在根尖周围呈立
体分布, 无法准确计数根尖吸引的线虫。为便于定
量分析根尖对线虫的吸引能力, 采用载玻片法在较
低群体密度下观察H. filipjevi线虫的行为。在 0 h, 二
龄幼虫均匀地分布于胶体中, 1 h后 3个品种(系)根
尖附近区域开始出现线虫的积聚, 至 2 h 时可见大
量线虫聚集在根尖周围, 之后, 各品种(系)根尖周围
线虫的数量基本维持稳定(图 5)。统计分析结果表明,
在观察的前 2 h, 根尖吸引线虫数量的增加在不同品
种(系)间存在显著差异, 6R(6D)根尖周围线虫的增
1012 作 物 学 报 第 38卷



图 2 以细胞培养板法观察不同抗性小麦根尖分别对 Pluronic F-127胶体中 Heterodera filipjevi (Hfc-1致病型)二龄幼虫的吸引
Fig. 2 Attraction of Heterodera filipjevi (pathotype Hfc-1) juveniles in Pluronic F-127 gel to wheat root tips to wheat roots with
different resistance in different wells of cell culture plates
标尺 = 1 mm。Scale bar = 1 mm.

加量显著少于太空 6号和温麦 49 (P < 0.05), 而后两
者之间的差异不显著(P > 0.05)。此后各个品种(系)
的根尖周围增加的线虫数量很少, 所以 3个品种(系)
根尖周围增加的线虫数量差异不显著(P > 0.05) (图
6-A)。3个品种(系)根尖周围吸引的线虫总量存在显
著差异, 在各调查时间点, 6R(6D)根尖吸引的线虫
数量均显著少于太空 6号和温麦 49 (P < 0.05), 而太
空 6 号与温麦 49 之间没有显著差异(P > 0.05) (图
6-B)。在观察过程中, 线虫不断以头、尾靠近类似曲
线运动的方式向根尖方向移动, 未观察到根尖附近
的线虫远离根尖的现象。
2.3 线虫在小麦根中的发育及危害
接种观察表明, 无论寄主的抗性如何, H. filip-
jevi能够侵入 3个小麦品种(系)的根组织。二龄幼虫
多从寄主的根尖部位侵入(图 7-A), 进而在根内建立
侵染位点。侵入后的线虫沿着根输导组织维管束周
边分布、取食和吸收营养(图 7-A, B)。线虫在根组织
内发育为三龄幼虫(图 7-B)、四龄幼虫(图 7-C)、雌、
雄成虫, 最终形成孢囊(图 7-D)。线虫在小麦根内的
取食使根部形成大量须根团和根结(图 7-D), 2 条或
多条线虫同时侵染同一位点(图 7-E)或同一段小麦根
系(图 7-F)。相对于太空 6号和豫麦 49, 6R(6D)根内
三龄、四龄幼虫数目都较少。
2.4 线虫对不同抗性小麦品种(系)的侵染
虽然侵入不同抗性品种根内线虫数目变化的趋
势相似, 但品种之间在根内线虫数量上存在差异。在
第 6期 崔 磊等: 不同抗性小麦根与菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)互作的表型特征 1013




图 3 以细胞培养板法观察不同抗性小麦根尖在相同环境下对 Pluronic F-127胶体中 Heterodera filipjevi (Hfc-1致病型)
二龄幼虫的吸引
Fig. 3 Attraction of Heterodera filipjevi (pathotype Hfc-1) juveniles in Pluronic F-127 gel to wheat root tips with different
resistance in the same wells of cell culture plates
同一组根尖与二龄幼虫互作开始后 1 h (A)、3 h (B)、9 h (C)和 12 h (D)观察, 标尺 = 1 mm。
A–D: Observations at 1 h (A), 3 h (B), 9 h (C), and 12 h (D) after initiation of interaction between root and juveniles for
the same group of wheat roots. Scale bar = 1 mm.



图 4 Pluronic F-127胶体中的 Heterodera filipjevi (Hfc-1致病型)二龄幼虫侵入小麦根尖
Fig. 4 Juveniles of Heterodera filipjevi (pathotype Hfc-1) penetrated inside wheat root tips from Pluronic F-127 gel
A: 侵入根尖伸长区的多个二龄幼虫(箭头), 标尺 = 500 μm; B: 正在侵入根尖的二龄幼虫, 标尺 = 100 μm。
A: Several juveniles inside the elongation region of root (arrows), scale bar = 500 μm; B: Juveniles penetrating root tip,
scale bar = 100 μm.

接虫后 20~30 d, 不同抗性品种(系)内侵入的线虫量
没有显著差异。接虫后 40~50 d 时, 各品种(系)根内
的线虫量达到高峰, 且品种(系)间差异显著(P < 0.05)。
这时, 6R(6D)根内线虫数目显著少于太空 6号和豫麦
49, 而太空 6号的根内线虫量也显著少于豫麦 49。接
虫 60 d时, 6R(6D)和太空 6号的根内线虫数量显著低
于豫麦 49, 但是 6R(6D)与太空 6 号之间没有显著差
异, 最终根系上的孢囊数也表现相同的结果(图 8)。
1014 作 物 学 报 第 38卷



图 5 在载玻片上的小麦根尖对 Pluronic F-127胶体中 Heterodera filipjevi (Hfc-1致病型)二龄幼虫的吸引
Fig. 5 Attraction of Heterodera filipjevi (pathotype Hfc-1) juveniles in Pluronic F-127 gel to wheat root tips on glass slides
标尺 = 1 mm。Scale bar = 1 mm.

3 讨论
Heterodera filipjevi是我国近年来发现的威胁小
麦生产的病原线虫[8-9]。在本研究中, 含有 CreR 基
因的小麦-黑麦 6R(6D)染色体代换系在田间病圃及
室内接种鉴定中均表现高抗 H. filipjevi Hfc-1 致病
型。虽然 6R(6D)的根能够吸引线虫, 并且线虫也能
够侵入其根组织 , 但是侵入根内的线虫数目较少 ,
部分已侵入根组织内的线虫发育可能受到抑制, 最
终不能形成孢囊。因此, 6R(6D)的抗病性主要表现在
限制侵入根系的线虫数目及线虫在根内的正常发
育。在黑麦 6R染色体上还有抗白粉病基因Pm20 [16]。
该基因对我国不同地区的很多白粉菌菌株都具有很
强的抗性[17]。抗黑森蝇蚊(Mayetiola destructor)H25
基因也位于 6R染色体上[18]。黑麦 6R染色体上的这
些抗性基因可使其在小麦抗性育种方面发挥更大的
作用。太空 6号对 H. filipjevi的抗性优于豫麦 49。
太空 6 号根尖吸引的线虫数量和前期侵入根系的线
虫数量与感病的豫麦 49差异不大, 但是后期根内的
线虫数量显著少于感病品种。这也说明太空 6 号具
有某种机制限制了侵入根内的二龄幼虫继续发育 ,
从而发挥其抗性。在番茄上, 不管抗性基因 Mi-1存
在与否, 根结线虫(Meloidogyne spp.)对番茄的根都
有趋向性, 抗性基因主要是在侵入后发挥作用[19]。
线虫寄居于土壤中, 当小麦植株生长时, 土壤
中的线虫可以察觉到寄主根系的存在, 并在根上建
第 6期 崔 磊等: 不同抗性小麦根与菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)互作的表型特征 1015




图 6 不同小麦品种对 Pluronic F-127胶体中 Heterodera filipjevi (Hfc-1致病型)二龄幼虫吸引性的比较
Fig. 6 Comparison of attraction of Heterodera filipjevi (pathotype Hfc-1) juveniles in Pluronic F-127 to wheat root tips differing in
resistance on glass slides
A: 相邻 2个时间点根尖周围增加的幼虫数目; B: 各时间点根尖周围的幼虫数目。
A: Number of juveniles increased around root tips between two adjacent time-points; B: Number of juveniles around root tips at each time-point.



图 7 Heterodera filipjevi (Hfc-1致病型)在小麦根内的发育及其对根的危害
Fig. 7 Infestation and development of Heterodera filipjevi (pathotype Hfc-1) in wheat roots
A: 从根尖侵入根内的二龄幼虫, 标尺 = 500 μm; B: 根部的三龄幼虫沿着维管束分布和取食, 标尺 = 500 μm; C: 四龄幼虫, 标尺 =
500 μm; D: 根系上的白孢囊和线虫侵入造成的大量须根; E: 3条线虫同时侵染同一部位的侧根, 标尺 = 500 μm; F: 多条线虫侵染同
一段根系, 标尺 = 1 mm。
A: Second-stage juveniles in the root tip, scale bar = 500 μm; B: Third-stage juveniles within root cortex with heads near the stele, scale bar
= 500 μm; C: Forth-stage juveniles, scale bar = 500 μm; D: White cyst on root and lateral roots arising from feeding of H. filipjevi; E: Three
third-stage inside the same part of lateral root, scale bar = 500 μm; F: Several second-stage in the same part of main root, scale bar = 1 mm.

立侵染点[20]。根据本研究的观察, 当抗性不同的品
种根尖单独面临 H. filipjevi 二龄幼虫时, 线虫都可
以趋向并吸附在根尖上(图 2)。但当不同抗性小麦品
种的根尖同时面临线虫时, 抗病材料 6R(6D)根尖
周围的线虫数量明显少于感病品种(图 3)。太空 6号
是由豫麦 49 经过太空辐射培育而来的, 因此, 除了
1016 作 物 学 报 第 38卷



图 8 不同抗性小麦品种根中 Heterodera filipjevi (Hfc-1致病型)
幼虫和根表面白雌虫的数量变化
Fig. 8 Variation in number of Heterodera filipjevi (pathotype
Hfc-1) juveniles and white females in/on wheat roots with dif-
ferent resistance

太空辐射造成的某些遗传变异之外, 两者的遗传背
景非常接近。它们对线虫的吸引性相近, 两者的根
际微环境或根分泌物可能相差不大 , 但它们与
6R(6D)可能具有较大的差异, 因而导致根尖对线虫
的吸引性迥异。目前尚不明确是什么物质引起线虫
的趋向性不同。有研究指出, 根际周围的 CO2的浓
度梯度是造成线虫积聚的一种原因 [19,21-22]。最近的
研究表明, 这种线虫趋向性现象可能归因于 CO2分
解作用引起根尖周围的 pH值变化, 低 pH值的环境
条件有利于线虫的积聚[23]。因此, 通过施肥和其他
农事操作降低土壤的 pH 值, 以阻断线虫寻找寄主,
可能有助于控制线虫的危害。另外, 抗性不同的品
种根分泌物的成分可能对线虫的趋向性有影响, 通
过准确分析根分泌物的成分, 有可能揭示这种对线
虫的趋向性产生关键影响的物质。本研究的另一个
启示是, 大面积种植感病品种, 不但可能聚集大量
的线虫, 危害当季的小麦生产, 而且还可能扩大线
虫的繁殖, 提高土壤中线虫的群体密度, 对后续的
小麦生产造成威胁。通过对不同抗性水平的小麦根
际土壤的分析发现, 种植感病品种根际土壤中线虫
危害的风险高于抗病品种(李洪杰和唐文华 , 未发
表数据)。
当 H. avenae 侵入抗性不同的小麦品种根系之
后, 小麦根内诱导产生合胞体的时间不同, 感病品
种第 4 天就能在根尖的分生区和成熟区观察到合胞
体, 抗病品种第 14天只在根尖的成熟区观察到合胞
体[24]。不论抗病品种还是感病品种, 临近合胞体的
中柱和中柱鞘的薄壁细胞受到线虫侵入刺激而分裂,
靠近合胞体的中柱鞘细胞分裂形成侧根。感病品种
受线虫侵入后位于根部分生区的合胞体附近区域形
成了大量的侧根, 抗病品种根尖成熟区的细胞分裂
能力不活跃而产生较少的侧根。吴绪金等[25]发现小
麦品种间对禾谷孢囊线虫的抗性与品种根系的侧根
数量存在紧密联系, 抗病品种受到侵染后产生的侧
根数量比感病品种少, 同时观察到抗、感品种侧根
表皮的薄壁细胞在苗期和分蘖期存在差异, 感病品
种侧根表皮薄壁细胞的细胞间隙大, 排列疏松, 而
抗病品种侧根表皮的薄壁细胞细胞间隙小, 排列比
较紧密。
最初对于线虫趋向吸引的研究局限于琼脂表面
的观察[26-27], 而 Pluronic F-127提供了在三维空间观
察线虫动态活动以及侵入寄主的一种媒介方法[14]。
Pluronic F-127是一种广泛应用于医学、制药等领域
的合成共聚物[28-30], 当其浓度为 20%~30%时在 15℃
以下呈液体状, 在室温下呈胶体状。与琼脂等其他
媒介相比, Pluronic F-127在胶体状态下无毒且具良
好的透明度, 并能模拟土壤环境观察植物线虫的积
聚, 因而在线虫、真菌和细菌等研究领域得到广泛
应用[31-32]。本研究观察可见, 在 Pluronic F-127胶体
中的线虫与土壤中的线虫侵入根及其在根内定殖的
情形相似(图 4和图 7)。因此, 这种胶体是研究线虫
对根侵染的一种良好介质。
4 结论
小麦 -黑麦 6R(6D)代换系的单株孢囊数最少 ,
表现高抗反应型, 太空 6 号表现中抗反应型, 而豫
麦 49呈高感反应型。6R(6D)根系根尖周围吸引的线
虫明显少于太空 6号和豫麦 49, 侵入 6R(6D)根系的
二龄幼虫相对较少 , 同时由于根内线虫发育受阻 ,
最终根系上形成的孢囊较少, 表现出对 H. filipjevi
的抗性。与豫麦 49相比, 太空 6号对线虫的吸引程
度相近, 前期侵入根系的线虫数目也相当, 但部分
线虫在根系内不能正常发育, 导致根系上形成的孢
囊数较少。因而, 6R(6D)代换系和太空 6 号对 H.
filipjevi 的抗性表现在线虫侵入之后, 并非阻止线虫
的侵入。
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