基本信息
- 项目名称：
- 南瓜抗白粉病产生过敏性反应机理初步研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文章通过研究南瓜抗白粉病产生过敏性坏死反应来证明抗病南瓜和感病南瓜，对进一步研究南瓜与白粉菌的专一性识别以及过敏性反应的信号传递机制，培育抗白粉菌南瓜新品种有重要意义。
- 详细介绍：
- 本文章首次利用组织学方法、植物病理学方法探明南瓜和白粉菌互作中产生过敏性坏死反应机理及活性氧物质在南瓜和白粉菌互作中的作用，采用组织染色、DAB法、荧光染色法、间苯三酚染色和间苯二酚染色等方法观察了白粉菌对南瓜的侵染过程，检测了过氧化氢、木质素、酚类物质和胼胝体在南瓜抗白粉病过程中的积累，解析了这些物质和过敏性反应的关系。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 南瓜白粉病的发生日趋严重，已成为限制南瓜生产的主要因素，受害植株产量和籽粒饱满度降低，影响南瓜结实、品质，抗病品种的培育和种植是控制白粉菌的最根本的措施。本研究主要采用组织学方法检测活性氧物质在南瓜抗白粉病过程中的积累，解析活性氧物质和过敏性反应的关系。其结果有助于认识南瓜表皮细胞对白粉菌产生过敏性反应的机理，为进一步研究南瓜与白粉菌的专一性识别以及过敏性反应的信号传递机制奠定基础。
科学性、先进性及独特之处
- 首次利用组织学方法、植物病理学方法探明南瓜和白粉菌互作中产生过敏性坏死反应机理及活性氧物质在南瓜和白粉菌互作中的作用，为评价南瓜抗病效果，开辟生产无污染、优质、高产的无公害南瓜病害防治提供新途径。
应用价值和现实意义
- 该论文针对南瓜生产中白粉病发生日趋严重的问题，采用组织染色、DAB法、荧光染色法、间苯三酚染色和间苯二酚染色等方法观察了白粉菌对南瓜的侵染过程，检测了过氧化氢、木质素、酚类物质和胼胝体在南瓜抗白粉病过程中的积累，解析了这些物质和过敏性反应的关系，对于认识南瓜表皮细胞对白粉菌产生过敏性反应的机理，进一步研究南瓜与白粉菌的专一性识别以及过敏性反应的信号传递机制，培育抗白粉菌南瓜新品种有重要意义。
学术论文摘要
- 通过白粉菌接种不同抗性南瓜后发现，抗病品种三星表现为过敏性坏死反应，感病品种天然表现为亲和感病反应；侵染过程观察发现感病南瓜天然接种白粉菌12h后分生孢子芽管从侧面萌发，分别于24h、36h、72h和96h芽管伸长、形成菌丝、稠密的网状菌丝形成、分生孢子梗及串生分生孢子形成；采用DAB法、荧光法、间苯三酚染色和间苯二酚染色对抗性南瓜品种三星和白粉菌互作中过敏细胞的化学物质检测结果表明，过敏性坏死细胞周围有过氧化氢、木质素、酚类物质和胼胝体的积累； 通过DAB法和荧光法检测南瓜叶片中过敏性细胞数量，结果均表明接种后不同时间亲和性组合天然中过敏性细胞数量明显低于非亲和性组合三星中的，其中接种后96h时天然叶片中过敏性细胞数量分别比三星中的低105个/cm2 和100个/cm2； 过氧化氢具有诱导亲和性组合产生过敏细胞的能力。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 用DAB法、荧光法、 间苯三酚染色和间苯二酚染色对抗性南瓜品种三星和白粉菌互作中过敏细胞的化学成分检测表明过敏性细胞周围有过氧化氢、木质素、酚类物质和胼胝体的积累。
参考文献
- [1]Thodral-christenesn H，ZhangZ，Wei Y,CollingeDB.Subeellular localization of H2O2 in plants: H2O2 accumulation in papillae and hypersensitive response during the barley-powdery mildew interraction[J].the Plant Journal,1997,11:1187-1194 [2]Schopfer P.Histochemical demonstration and localization of H2O2 in organs of higher Plants by tissue printing on nitrocellulose paper[J].Plant Physiol,1994,104:1209-1275 [3]Bushnell W R,J Dueck and S E Bercquist.Aggregation of host cytoplasm and the formation of papillae and haustoria in Powdery mildew of barley[J].Phytopathology，1975,65:310-318 [4]Ziguo Zhang，David B.Colling and Hans Thordal- Christensen.Germin-like oxalate oxidase，a H2O2-Produing enzyme accumulate in barley attaeked by the powdery mildew fungal[J].The plant Journal,1995,8(1):139-145 [5]王丽芳.小麦抗白粉病产生过敏性反应机理的初步研究[D].华中农业大学植物科技学院,2005(5):5-17 [6]李映霞.小麦抗白粉病机理的初步研究[D].华中农业大学学报,2004(6):9-12
同类课题研究水平概述
- 目前，在麦类作物的过敏性反应机理研究中对大麦白粉菌的过敏性反应机理研究相对较多；Thordal-Christensen（1997）在亚细胞水平上观察到H2O2在大麦叶片的细胞中积累。Schopfer（1994）等人用KI淀粉法在组织水平上证实了H2O2的产生，Thordal-Christensen（1997）等用二氨基联苯胺（DAB）检测到受白粉菌侵染的大麦叶片中有过氧化氢的产生。DAB在过氧化物酶存在下，与H2O2结合后立即局部形成多聚体，可在亚细胞水平上原位检测到H2O2的积累。他还认为用DAB染色方法在显微镜下直接观察到白粉菌接种15小时后大麦表皮细胞有H2O2的积累，最初在接近叶肉细胞的区域产生，最后整个过敏性反应细胞都有H2O2的积累，黄俊斌等人对大麦抗病品种Sutan–5及其突变体与白粉菌小种A6互作的细胞学研究表明，H2O2可以诱导亲和组合产生过敏性反应，黄俊斌(1998)研究认为当病菌侵入到细胞后，寄主细胞表现单细胞或多细胞过敏性反应，进一步阻止病菌的生长和发育。乳突是白粉菌侵染后，诱导被侵染的寄主细胞在细胞质膜和细胞壁之间分泌形成类似于乳头状的细胞壁沉积物。乳突中含有胼胝体、木质素、胍类、蛋白质、可溶性硅、水解酶和多酚物等，这些细胞壁多聚体相互交联使乳突具有抗碱性水解的作用。在病菌侵染后很快形成无固定形状或球状、致密度很高的大型或超大型乳突，成为抵抗白粉菌入侵的物理屏障(Bushnell，1975)。HÜckdnoven等（1998，1999）研究了具有不同抗性基因型的大麦近等基因系在接种白粉菌后H2O2细胞中积累的时空动态。一些细胞死亡突变体的发现，使人们对的遗传机理有了更多的了解。在玉米中已经鉴定了许多仿坏死的突变体，这种突变体在没有受到病原物侵染时也表现出HR坏死。己发现一些类坏死突变定位在已知的抗病基因位点（如玉米中的rpl及大麦中的mlo）。Dangl 等（1996）研究认为拟南芥“致死型叶斑”突变体是一种由Mu转座诱发的隐性蔓延型突变体，即坏死一旦形成，就很快地扩散到整个叶片，甚至茎杆，出现这种突变体可能是因为其野生型基因的功能是控制反应关键步骤的负调空子。总之，自二十世纪九十年代开始，对大麦、小麦、拟南芥、烟草、番茄、马铃薯等作物的过敏性反应进行了初步的研究，有关白粉菌侵染南瓜后产生过敏性坏死反应的研究尚未见报道。
