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甘蓝型油菜病原核盘菌菌核的结构观察

2013-09-19刘正立刘赤川

作物研究 2013年2期
关键词:菌核菌核病菌丝体

何 雯,贺 潜,刘正立,刘赤川,阮 颖

(湖南农业大学生物科学与技术学院,长沙410128)

核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum(Lib.)de Bary)是一种世界性的腐生型病原真菌,该菌主要分布于温带和亚热带[1]。它的寄主范围十分广泛,能寄生和侵害75科278属的450多种植物,绝大部分为草本植物[2]。在美国,核盘菌造成的经济损失每年超过2亿美元[3];在中国,核盘菌引起的菌核病是油菜生产中遇到的最主要病害[2],通常年份菌核病一般导致减产30%,严重时导致减产80%以上或绝收[4]。在核盘菌的生活史中,核盘菌主要以菌核的形式在土壤里长期存活。菌核是核盘菌的一种无性的休眠结构,抗逆性强;当遇到适宜的温度、湿度和其他的营养条件时,菌核会萌发产生子囊盘,继而释放子囊孢子,子囊孢子再萌发产生菌丝体侵入寄主,并再次形成菌核,以此循环危害寄主。

1992年Young&Ashford对核盘菌菌核的解剖结构进行了初步研究[5],将其分为3个组成部分:外表皮(R)、皮层(C)和髓部(M)。但对这3个组成部分的细微结构未做深入研究。鉴于对菌核结构的详细研究有利于了解菌核超强的抗逆能力,开发防治菌核病的新方法,笔者主要针对这个问题开展研究。

1 材料与方法

1.1 菌株材料与培养

所用核盘菌的菌株为SS-3。取颗粒饱满,粒形正常,无裂无霉变的核盘菌菌核颗粒,75%乙醇浸泡5 min,无菌水冲洗3~4次,将灭菌后的菌核接种于马铃薯葡萄糖琼脂(PDA:200 g/L土豆,20 g/L蔗糖,15 g/L琼脂粉)培养基上,然后放置在培养箱中25℃暗培养,用于菌核的结构观察。

1.2 方法

采用体视显微镜观察核盘菌菌核的表面和内部结构,采用电镜扫描观察菌核的细微结构。扫描电镜观察材料的制备:将菌核放入2.5% ~5.0%的戊二醛固定液中,抽真空5 min,使固定液充分浸入材料中,4℃放置1~3 h;然后吸出固定液,加0.1 mol/L pH 6.8的PBS在摇床上漂洗1 h,其间换漂洗液3~4次;吸出PBS后,用浓度分别为30%→50%→70%→80%→90%→100%→100%的乙醇进行梯度脱水,样品在每级乙醇中停留的时间为25 min;用无水乙醇清洗2 min后,将菌核放置在滤纸上自然干燥。将菌核用导电胶固定在样品台上,喷金后采用型号为SEM-6380LV扫描电子显微镜观察菌核的结构。

2 结果与分析

体视显微镜观察菌核整体成暗黑色,表面覆盖了一层银灰色物质,表面呈现凹凸状(图1-1),其内部呈乳白色,组织水浸状,结构松软(图1-2)。电镜扫描菌核横切面,菌核明显的分为3层(图1-3):外表皮(R)、皮层(C)和髓部(M)。从整体上看,菌核表面是由大小不同的凸面体紧密交错排列而成,凸面体大小在50~300 μm之间,而在凸面体上则覆盖着一层由菌丝体构成的网(菌丝体网),菌丝体是从凸面体延伸出来的(图1-4,1-5);凸面体是由一层膜(凸面膜)和膜下一个个紧密排列的小球体组成,小球体为大小约10 μm左右的中空球,有的小球体上有半透明膜状延伸(图1-6);每个小球体表面覆盖一层1 μm左右大小的颗粒状蓬松结构(图1-7);来自不同小球体上的半透明膜状延伸连接在一起,形成了一个连续完整的凸面膜(图1-8)。皮层位于外表皮和髓部之间,由与外表皮平行生长的菌丝体紧密排列形成(图1-9)。髓部位于菌核的最里层,结构疏松呈蜂窝状,由变形的菌丝体组成,类似植物的储藏组织,是菌核的主体组成部分(图1-10)。

图1 核盘菌菌核的显微结构Fig.1 Observation of sclerotium structure of S.sclerotiorum

3 小结与讨论

实验结果显示,核盘菌菌核是由一定程度上分化了的菌丝体构成,具有细致组织化的结构。如果将菌核的结构分为3部分,那么,外皮层的结构最为复杂。外皮层的菌丝体网不仅可以起到增强菌核结构稳定性的作用,而且可能与菌核感受环境因素的变化密切相关;凸面膜的存在可以有效地隔绝外部环境因素的直接影响;小球体的紧密排列和其中空的结构,非常有利于在微环境中保持菌核内部有一个相对稳定的温湿度。皮层在外皮层下面,是由与圆周面平行生长的菌丝体构成,这层结构就像是外皮层的地基,成为整个外皮层结构的基础;皮层的菌丝体可能通过分叉与外皮层和里面的髓部紧密相连。髓部是由变形的菌丝体组成,非常类似植物种子的储藏组织结构,并且占到了菌核总体积的绝大部分。这部分的作用应该是菌核为应对不利环境,在遇到合适环境条件之前维持生存的营养物质的储藏地。髓部的营养物质可能是通过皮层到达外皮层的。

菌核这种无性的休眠结构对不良的环境条件有抵抗作用[6~10],对菌核这种精细结构的新认识,为研究菌核病防治新方法提供了重要的理论依据。

[1] 李丽丽.世界油菜病害研究概述[J].中国油料,1994,(1):79 -81.

[2] Boland GJ,Hall R.Index of plant hosts of Sclerotinia sclerotiorum[J].Can J Plant Pathol,1994,16:93 - 100.

[3] Bolton MD,Thomma BPHJ,Nelson BD.Sclerotinia sclerotiorum(Lib.)de Bary:biology and molecular traits of a cosmopolitan pathogen [J].Mol Plant Pathol,2006,(7):1-16.

[4] 杨新美.油菜菌核病在我国的寄主范围及生态特性的调查研究[J].植物病理学报,1959,(2):111-121.

[5] Young N,Ashford AE.Changes during development in the permeability of sclero tia of Sclerotinia minor to an apoplastic tracer[J].Protoplasma,1992,167:205 -214.

[6] Christias C,Lockwood JL.Conversion of mycelial constituents in four sclerotium-forming fungi in nutrient deprived conditions[J].Phytopathology,1973,63:602 -605.

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[9] Willetts HJ,Bullock S.Developmental biology of sclerotia[J].Mycol Res,1992,96:801 -816.

[10] Willetts HJ,Wong JAL.The biology of Sclerotinia sclerotiorum,S.trifoliorum,and S.minor with emphasis on specific nomenclature[J].Bot Rev,1980,46:101 -165.

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