劉興菊，馬源，馬暉玲*，張?jiān)伱?，余倩?/p>

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070；3.中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070；4.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)研究測(cè)試中心, 甘肅 蘭州 730070；5.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642)

2,3-丁二醇誘導(dǎo)下匍匐翦股穎葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化及抗病相關(guān)性分析

劉興菊1，2，3，馬源1，2，3，馬暉玲1，2，3*，張?jiān)伱?，余倩倩5

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070；3.中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070；4.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)研究測(cè)試中心, 甘肅 蘭州 730070；5.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642)

由立枯絲核菌(Rhizoctoniasolani)引起的褐斑病是匍匐翦股穎草坪最常見(jiàn)的病害之一，2,3-BD(2,3-butanediol)可誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗病反應(yīng)，提高植物的抗病性。本試驗(yàn)采用250 μmol/L 2,3-BD誘導(dǎo)匍匐翦股穎對(duì)褐斑病的抗性，以石蠟切片方法通過(guò)顯微觀察，測(cè)定接種立枯絲核菌后匍匐翦股穎葉片細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明，接種病原菌后匍匐翦股穎病情指數(shù)第15天達(dá)到70.45%，2,3-BD誘導(dǎo)后病情指數(shù)顯著降低至21.63%。與未誘導(dǎo)接菌處理相比，誘導(dǎo)后匍匐翦股穎葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)排列緊密，氣腔變小，有較多乳突形成，上、下表皮細(xì)胞顯著增大，第7天差異最顯著，分別是其1.19和1.26倍；葉肉細(xì)胞大小于第15天差異最為顯著，是其1.30倍；葉綠體數(shù)量明顯增加，第1、7、15天分別是未誘導(dǎo)接菌處理的1.25、1.20、1.24倍；維管束和導(dǎo)管大小在各時(shí)間段均變化不明顯，但木質(zhì)化程度較高，皮層組織加厚。綜上所述，250 μmol/L 的2,3-BD能誘導(dǎo)匍匐翦股穎對(duì)褐斑病的抗性，并使細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其中葉片上、下表皮細(xì)胞、葉肉細(xì)胞大小和葉綠體數(shù)目與抗病性呈正相關(guān)性。

2,3-BD；匍匐翦股穎；石蠟切片；細(xì)胞結(jié)構(gòu)

匍匐翦股穎(Agrostisstolonifera)是禾本科多年生草本植物，翦股穎屬，具匍匐莖，重要的冷季型草坪草之一[1]。一般在溫暖、濕潤(rùn)、土壤肥沃的條件下生長(zhǎng)良好，匍匐翦股穎的抗寒性強(qiáng)，綠期長(zhǎng)，質(zhì)地纖細(xì)柔軟，喜光，也具一定耐陰性，能在行道樹(shù)萌環(huán)境中良好生長(zhǎng)。由于匍匐莖蔓延能力強(qiáng)，成坪速度快，耐頻繁低修剪，適用于保齡球場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等高質(zhì)量高強(qiáng)度草坪建植，也被廣泛用于常規(guī)城市、庭院、公園以及高速公路等綠化建設(shè)[2]。

由于匍匐翦股穎根系入土較淺，喜水，草坪質(zhì)地密，抗病性較差，易受多種病原菌侵染。在盛夏高溫潮濕季節(jié)褐斑病(Rhizoctoniasolani)、稈銹病(Pucciniagraminisf. sp.tritici)、錢(qián)斑病(Lanziamoellerodiscus)等發(fā)病率較高，這些病害通常引起草坪的質(zhì)量、觀賞以及綠化等功能顯著退化，給草坪的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)帶來(lái)巨大損失。褐斑病是匍匐翦股穎最嚴(yán)重的病害之一。該病害主要發(fā)生在植株根部和頸部，一般病原菌先從植株根部開(kāi)始侵染，然后是匍匐莖，最后是葉片。褐斑病是一種土傳真菌病害，主要由病原菌立枯絲核菌(Rhizoctoniasolani)引起[3]，受侵染植株葉片初期呈水浸狀并顏色變暗，后期干枯萎縮，褐斑病在修剪較低的草坪上感病草呈水漬狀、顏色變暗，病斑最初一般為紫綠色，感病后期顏色變成淺褐色。病斑的形狀略呈圓形或不規(guī)則形。在空氣濕度較大時(shí)，植株葉片感病部的外緣會(huì)有“煙圈”出現(xiàn)，這是由病菌的菌絲形成的，在已枯萎和新近感病的葉片上出現(xiàn)，當(dāng)葉片干枯時(shí)“煙圈”會(huì)消失，這也是褐斑病鑒定過(guò)程中一個(gè)重要特征[4-5]。修剪過(guò)的草頂端往往是病原菌入侵的主要部位。匍匐翦股穎褐斑病的爆發(fā)會(huì)引起匍匐翦股穎草坪的大面積死亡，成為匍匐翦股穎草坪質(zhì)量管理的難題之一。

草坪病害防治中，多采用一些化學(xué)殺菌劑來(lái)防除病害[6-7]，如多菌靈、撲海因、敵菌靈等被大量使用?；瘜W(xué)殺菌劑的廣泛使用已對(duì)環(huán)境造成巨大污染，同時(shí)使病原菌產(chǎn)生一定抗藥性，防除病害效果不太理想。近年來(lái)誘導(dǎo)植物抗病性被大量研究，成為一種新的病害防治措施，誘導(dǎo)植物抗病性是通過(guò)各種化學(xué)、物理等方法誘導(dǎo)激發(fā)植物體自身對(duì)病原微生物的抗病潛力。誘導(dǎo)植物抗病性一般采用一些無(wú)毒或微毒的生物和非生物因子作為誘導(dǎo)因子，對(duì)人畜安全無(wú)害且抗病效果良好，有效降低化學(xué)殺菌劑的使用，可減輕對(duì)環(huán)境造成的污染，是今后實(shí)現(xiàn)作物綠色、安全可持續(xù)發(fā)展道路的理想選擇[8]。Suzuki等[9]在匍匐翦股穎抗病誘導(dǎo)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)病菌熒光假單胞桿菌(Pseudomonasfluorescens)株系HP72可誘發(fā)匍匐翦股穎對(duì)立枯絲核菌的抗病性。Ryu等[10]指出假單胞菌植物根際促生菌分泌的有機(jī)物(2R,3R)-butanediol及其同分異構(gòu)體2,3-butanediol在誘導(dǎo)植物抗病性過(guò)程中有重要作用。其作用方式是以誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性(induced systemic resistance，ISR)的抗病機(jī)制使植株產(chǎn)生抗病性[11]。馬祥等[12-13]采用2R,3R-butanediol以ISR機(jī)制誘導(dǎo)處理匍匐翦股穎，能顯著降低植株的病情指數(shù)，并且提高抗病相關(guān)酶活性，其抗病效果顯著。

本研究利用2,3-BD誘導(dǎo)處理匍匐翦股穎后，接種立枯絲核菌，采用石蠟切片觀察匍匐翦股穎葉片顯微結(jié)構(gòu)，體細(xì)胞及葉綠體數(shù)目等是否發(fā)生變化，旨在為丁二醇誘導(dǎo)匍匐翦股穎對(duì)褐斑病的抗病性，以便采用誘導(dǎo)方法防治匍匐翦股穎褐斑病的發(fā)生，減少殺菌劑對(duì)環(huán)境的污染。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料：匍匐翦股穎品種Penn-A4(A.stolonifera，Penn-A4)種子，由北京克勞沃集團(tuán)提供(原產(chǎn)地美國(guó))；供試藥劑:誘導(dǎo)劑2,3-BD購(gòu)自Sigma；病原菌：匍匐翦股穎褐斑病病原菌為立枯絲核菌，購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院菌種保存中心。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理：2,3-BD誘導(dǎo)并接種(2,3-butanediol treatment and with pathogenic，BD+T)；清水處理并接種(water treatment and with pathogenic，W+T)；清水處理不接種為對(duì)照(CK)，每個(gè)處理設(shè)5個(gè)重復(fù)。

供試苗培育：于2016年5月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院組培室培育。供試種子依次用無(wú)菌水浸泡5 h，70%乙醇溶液浸泡1 min，10%次氯酸鈉浸泡15 min，無(wú)菌水沖洗6～7次，晾干，種植于沙土(土∶沙=2∶1)的花盆(12 cm×12 cm)中，每盆0.05 g。

誘導(dǎo)與接種：幼苗長(zhǎng)出第3片真葉后，用2,3-BD(250 μmol/L) 進(jìn)行土壤注射誘導(dǎo)處理。誘導(dǎo)處理7 d后接種病原菌，立枯絲核菌于PDB液體培養(yǎng)基中搖床上(25 ℃，100 r/min)培養(yǎng)4～5 d，培養(yǎng)好的菌種研磨成菌絲，無(wú)菌水配置成濃度為OD340=0.8的菌絲懸浮液。采用菌絲懸浮液噴霧法接種，每盆40 mL，接種后黑暗保濕16 h，再繼續(xù)培育。

1.3 試驗(yàn)項(xiàng)目與方法

病情指數(shù)調(diào)查：接菌種后第7、10、15天，參考南志標(biāo)[14]的方法進(jìn)行病情觀察，統(tǒng)計(jì)病葉率并計(jì)算病情指數(shù)。匍匐翦股穎褐斑病嚴(yán)重度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下,0級(jí)：無(wú)癥狀；1級(jí)：葉片上有零星菌絲；2級(jí)：10%～40%的葉片上有菌絲；3級(jí)：40%～60%的葉片上有菌絲體生長(zhǎng)并有壞死跡象；4級(jí)：60%～80%的葉片上有豐富的菌絲體和壞死現(xiàn)象；5級(jí)：全部植株普遍感病。

切片制作：采用常規(guī)石蠟切片技術(shù)并加以改良。于接種第1、7、15天分別采取材料第3片真葉供試，取葉片中間5～7 mm，F(xiàn)AA(甲醇∶冰乙酸∶70%乙醇=1∶1∶18)固定液固定24 h，經(jīng)酒精系列脫水，以95%伊紅酒精溶液代替95%酒精溶液，以免材料的丟失，二甲苯逐級(jí)透明，54～56 ℃石蠟逐步浸蠟、包埋，Leica全自動(dòng)切片機(jī)切片，切片厚度6 μm，40 ℃展片，37 ℃充分烤片，再進(jìn)行番紅(1 h)-固綠(10 s)二重染色法染色。Olympus BX61正置萬(wàn)能顯微鏡下觀察并拍照，Image-Pro Plus 5.0軟件對(duì)上、下表皮細(xì)胞、葉肉細(xì)胞、大維管束、導(dǎo)管細(xì)胞進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)葉綠體數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素ANOVA進(jìn)行分析處理，Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性方差分析， Excel 2010軟件進(jìn)行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 匍匐翦股穎病情指數(shù)分析

由圖1所示，2,3-BD處理可有效降低匍匐翦股穎褐斑病的病情指數(shù)。隨接種時(shí)間延長(zhǎng)，兩個(gè)接種處理的病情指數(shù)均呈上升趨勢(shì)。接種后第7天各處理發(fā)病不顯著，接種后第10天， W+T葉片可觀察到少量菌絲的出現(xiàn)，病情指數(shù)為5.75%，顯著高于BD+T，是其5.64倍。接種后第15天，未誘導(dǎo)接種處理中出現(xiàn)較多菌絲和病斑，病情指數(shù)明顯升高到70.45%，是2,3-BD誘導(dǎo)處理的3.26倍，且差異顯著(P<0.05)。

2.2 匍匐翦股穎葉片顯微結(jié)構(gòu)變化

圖1 2,3-BD處理對(duì)匍匐翦股穎褐斑病病情指數(shù)的影響Fig.1 Effects of 2,3-BD on disease index of creeping bentgrass inoculated with R. solani CK:對(duì)照清水處理 Water treatment; W+T:清水處理并接種Water treatment and with pathogenic; BD+T:2,3-BD誘導(dǎo)并接種 2,3-butanediol treatment and with pathogenic; 不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05) The different small letters mean the significant differences at P<0.05; 下同 The same below.

匍匐翦股穎葉片主要由三部分組成，分別是表皮、葉肉和葉脈(圖2)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。其上、下表皮各由一層細(xì)胞組成，細(xì)胞較小，并且細(xì)胞的排列緊密程度不相同，上表皮中有泡狀細(xì)胞分布，水滴狀，不含有葉綠體。葉肉組織比較簡(jiǎn)單，只由2～3層細(xì)胞及圍繞著維管束排列的薄壁細(xì)胞組成，含有葉綠體。葉脈由一個(gè)大維管束和若干小維管束共同組成，是植物葉片的骨架部分，起支撐作用，穿插分布于葉肉細(xì)胞中，維管束鞘細(xì)胞有1～2層，但并沒(méi)有與葉肉細(xì)胞組成C4植物特有的花環(huán)結(jié)構(gòu)。葉片解剖結(jié)構(gòu)顯示匍匐翦股穎屬C3植物。

2.2.1葉片上表皮細(xì)胞大小變化 如圖3所示，接菌后隨時(shí)間變化，匍匐翦股穎葉片上表皮細(xì)胞大小沒(méi)有明顯變化趨勢(shì)。W+T上表皮細(xì)胞在第7天與CK相比差異不顯著，第15天時(shí)減小為CK的95%，且差異性顯著。BD+T上表皮細(xì)胞顯著增大，與CK相比在第1、7天差異顯著，分別是其1.14和1.21倍，第15天差異不顯著，與W+T相比第1、7、15天均有顯著差異，分別是W+T的1.19、1.19和1.08倍(P<0.05)。

圖2 匍匐翦股穎葉片解剖結(jié)構(gòu)Fig.2 Anatomical structure of leaf in A. stolonifera 1:葉尖Leaf apex; 2:葉片中部Middle part of leaf; 3:葉脈Leaf vein; co:皮層Cortex; ue:上表皮Upper-epidermis; de:下表皮Down-epidermis; m:葉肉細(xì)胞Mesophyll cell; bc:泡狀細(xì)胞Bulliform cell; vb:維管束Vascular bundle; xy:木質(zhì)部Xylem; ph:韌皮部Phloem.

2.2.2葉片下表皮細(xì)胞大小變化 接種病原菌后隨時(shí)間變化，匍匐翦股穎葉片下表皮細(xì)胞大小無(wú)明顯變化趨勢(shì)(圖4)。W+T處理與CK相比，各時(shí)間段均無(wú)顯著性差異。2,3-BD對(duì)匍匐翦股穎葉片下表皮的影響顯著，在第1、7、15天BD+T處理葉片細(xì)胞均明顯大于CK和W+T處理，差異性顯著，分別是其CK的1.14、1.24、1.23倍，W+T的1.18、1.26、1.23倍(P<0.05)。

2.2.3葉片葉肉細(xì)胞大小變化 接菌后隨時(shí)間延長(zhǎng)(圖5)，CK匍匐翦股穎葉片葉肉細(xì)胞大小逐漸增大，W+T處理葉肉細(xì)胞在第7天時(shí)顯著增大，第15天迅速減小，均與CK有顯著差異，分別是CK的1.15倍和80%。BD+T處理葉肉細(xì)胞大小在各時(shí)間段無(wú)明顯變化趨勢(shì)，第1、7天顯著大于CK，分別是CK的1.16和1.12倍，第1、15天顯著大于W+T處理，分別是W+T的1.16和1.30倍(P<0.05)。

2.2.4葉片大維管束大小變化 接菌后隨時(shí)間延長(zhǎng)，各處理匐匍翦股穎葉片維管束大小在各時(shí)間段變化均不顯著(圖6)。W+T處理在第15天時(shí)減小，是CK的90%。2,3-BD誘導(dǎo)對(duì)維管束大小的影響不明顯，BD+T處理各時(shí)間段與CK均無(wú)顯著差異，第15天顯著大于W+T處理，是其1.10倍(P<0.05)。

2.2.5葉片大維管束導(dǎo)管大小變化 如圖7所示，接種病原菌后隨時(shí)間延長(zhǎng)，匍匐翦股穎葉片大維管束導(dǎo)管大小有緩慢減小趨勢(shì)。W+T處理，在接種病原菌后第15天明顯減小，是CK的86%且差異性顯著。各時(shí)間段BD+T處理導(dǎo)管大小均無(wú)顯著變化，與CK均無(wú)顯著差異，第15天顯著大于W+T處理，是其1.22倍(P<0.05)。

圖3 匍匐翦股穎葉片上表皮細(xì)胞變化Fig.3 The changes in upper epidermis cell of leaf in A. stolonifera

圖4 匍匐翦股穎葉片下表皮細(xì)胞變化Fig.4 The changes in down epidermis cell of leaf in A. stolonifera

圖5 匍匐翦股穎葉片葉肉細(xì)胞變化Fig.5 The changes in mesophyll cell of leaf in A. stolonifera

圖6 匍匐翦股穎葉片大維管束變化Fig.6 The changes in main vascular bundle of leaf in A. stolonifera

圖7 匍匐翦股穎葉片大維管束導(dǎo)管變化Fig.7 The changes in vessels of main vascular bundle in leaf to A. stolonifera

圖8 匍匐翦股穎葉片葉綠體變化Fig.8 The changes in chloroplast of leaf in A. stolonifera

2.2.6葉片葉綠體數(shù)目變化 如圖8所示，接菌后隨時(shí)間延長(zhǎng)，CK匍匐翦股穎葉片葉綠體數(shù)目緩慢增加，BD+T和W+T處理呈明顯下降趨勢(shì)。W+T處理第1、7天與CK無(wú)顯著差異，第15天下降顯著，是CK的80%。2,3-BD對(duì)匍匐翦股穎葉綠體數(shù)目影響較為顯著，BD+T處理接菌后第1、7天均顯著多于CK，分別是其1.25和1.16倍，第15天時(shí)減少，與CK相比差異性不顯著；第1、7、15天葉綠體數(shù)目均顯著多于W+T，分別是其1.25、1.20、1.24倍(P<0.05)。

圖9 接種病原菌后匍匐翦股穎葉片解剖結(jié)構(gòu)變化Fig.9 The changes in anatomical structure of leaf in A. stolonifera after inoculation with pathogenic A:接種1 d葉脈Main vein at 1 day after inoculation; B:接種7 d葉脈Main vein at 7 day after inoculation; C:接種15 d葉脈Main vein at 15 day after inoculation; 1:對(duì)照清水處理(CK) Water treatment; 2:2,3-BD處理+病原菌2,3-BD treatment+pathogenic; 3:清水處理+病原菌Water treatment+pathogenic; co:皮層Cortex; ue:上表皮Upper-epidermis; de:下表皮Down-epidermis; m:葉肉細(xì)胞Mesophyll cell; bc:泡狀細(xì)胞Bulliform sell; vb:維管束Vascular bundle; xy:木質(zhì)部Xylem; ph:韌皮部Phloem.

2.3 葉片解剖結(jié)構(gòu)的變化

接種病原菌后隨時(shí)間的變化，匍匐翦股穎葉片其他顯微結(jié)構(gòu)也發(fā)生相應(yīng)的變化(圖9)。接種病原菌第1天，CK和W+T處理相比變化不明顯，BD+T處理比CK和W+T處理的細(xì)胞排列更緊密；葉綠體數(shù)量較多且清晰可數(shù)，緊靠細(xì)胞邊緣排列，氣腔明顯變小，且有較多乳突形成。接種病原菌后第7天，CK、BD+T和W+T處理的葉綠體都未發(fā)生較大變化；W+T處理與CK相比氣腔變小，BD+T處理氣腔也明顯較W+T處理與CK小，同時(shí)，BD+T和W+T兩個(gè)處理的皮層組織相比CK有明顯加厚現(xiàn)象。接種病原菌后第15天，匍匐翦股穎葉片結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化。W+T處理葉綠體變得模糊不清，且數(shù)量減少明顯，BD+T處理葉綠體仍然清晰可數(shù)、排列有序，數(shù)量變化不太明顯，與CK和W+T處理相比，維管束增大且木質(zhì)化程度明顯升高，皮層組織也有明顯增厚現(xiàn)象。

3 討論與結(jié)論

植物抗病性誘導(dǎo)的機(jī)理包括分子結(jié)構(gòu)、組織細(xì)胞和生理功能等的一系列復(fù)雜變化。病原物侵入寄主后，植物的細(xì)胞壁、內(nèi)皮層、厚壁組織、維管束組織、表皮細(xì)胞及許多內(nèi)含物均能抑制病菌的定殖和擴(kuò)展。已有大量研究表明，誘導(dǎo)劑能使植株細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化來(lái)提高植株的抗病作用。2,3-BD在誘導(dǎo)植物抗病方面，近幾年研究中也取得了有效成果[10-13]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，250 μmol/L的2,3-BD可顯著降低匍匐翦股穎褐斑病的病情指數(shù)，降低病原菌對(duì)植株的侵染和傷害，顯著提高匍匐翦股穎幼苗期對(duì)褐斑病的抗病能力。

病原菌入侵階段，植物葉片厚度、上、下表皮細(xì)胞和皮層等均與抗病性相關(guān)。李淼[15]指出，葉片越厚，表皮越厚，表皮上覆蓋物越多，則植株對(duì)潰瘍病(Pseudomonassyringaepv.actinidiae)的抗病效果就越好，上、下表皮細(xì)胞與抗病性也有一定關(guān)系。司龍亭等[16]試驗(yàn)指出，植物葉片厚度、下表皮厚度、柵欄組織厚度以及葉片結(jié)構(gòu)的緊密程度等均與植物的抗白粉病(Erysiphegraminisf.sp.tritici)能力呈正相關(guān)性，其品種抗病品系各指標(biāo)明顯高于感病品系。采用BTH誘導(dǎo)甜瓜對(duì)抗抗病性的研究[17-18]中發(fā)現(xiàn)，苯并噻二唑(benzothiadiazole，BTH)誘導(dǎo)能使果皮的細(xì)胞間隙變小，細(xì)胞排列更為緊密且細(xì)胞壁加厚以有效抵抗病原菌的入侵。王麗芳[19]同樣認(rèn)為葉片厚度和上、下表皮厚度以及細(xì)胞排列緊密度與植物的抗病性為正相關(guān)性。蔚麗珍[20]試驗(yàn)指出，病原微生物侵染植株后，葉片葉肉細(xì)胞變大，細(xì)胞數(shù)目減少，葉綠體數(shù)量也減少。乳突的形成能使表皮細(xì)胞面積增大，排列更為緊密，能有效地阻止病原菌的入侵[21]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，2,3-BD在匍匐翦股穎結(jié)構(gòu)抗性方面有一定的影響，經(jīng)2,3-BD誘導(dǎo)處理的匍匐翦股穎葉片細(xì)胞排列緊密，氣腔變小，上、下表皮細(xì)胞有所增大且有較多的乳突形成，接種病原菌后，葉肉細(xì)胞也有所增大，隨時(shí)間變化，葉肉細(xì)胞大小的變化趨勢(shì)較未經(jīng)2,3-BD誘導(dǎo)的穩(wěn)定。與上述試驗(yàn)結(jié)果一致。匍匐翦股穎葉片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有單層表皮細(xì)胞，上、下表皮細(xì)胞及葉肉細(xì)胞的增大都能使葉片的厚度增加，細(xì)胞內(nèi)含物的量也會(huì)有所增加，這能使植物在結(jié)構(gòu)抗性方面得到提高，起到抵抗病原菌的作用。

一般而言，維管束越大、數(shù)目越多，對(duì)植物的養(yǎng)分供應(yīng)就越好。劉進(jìn)等[22]試驗(yàn)指出，植物維管束較短或有一定的特殊結(jié)構(gòu)，病害的抗擴(kuò)展能力就較強(qiáng)，維管束少且木質(zhì)部導(dǎo)管短這一結(jié)構(gòu)能有效延緩病原菌在植物體的繁殖和進(jìn)一步擴(kuò)展，木質(zhì)化程度高和皮層組織的增厚能有效阻止病原菌的入侵。本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)2,3-BD誘導(dǎo)處理后，匍匐翦股穎葉片大維管束有所增大且木質(zhì)化程度高，皮層組織加厚。木質(zhì)部導(dǎo)管的大小變化較小，與未經(jīng)誘導(dǎo)處理的相比沒(méi)有差異性，在接種病原菌后，2,3-BD誘導(dǎo)后維管束及導(dǎo)管的大小均沒(méi)有呈現(xiàn)出明顯的變化，而未誘導(dǎo)處理出現(xiàn)緩慢的下降趨勢(shì)，這說(shuō)明2,3-BD誘導(dǎo)處理后，能夠較長(zhǎng)時(shí)間地維持匍匐翦股穎葉片維管束的運(yùn)輸功能，使葉片的正常功能得到維持，在抵御病害入侵時(shí)起到一定的作用。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)，光合作用是衡量植物合成功能的重要生理指標(biāo)。一般植物葉綠素的含量越高，葉片的光合作用越強(qiáng)，植物所積累的有機(jī)物質(zhì)也就越多，能為植株積極抵御病原菌入侵提供的能量就越多，抗性也隨之增強(qiáng)。病原物侵染植物后，往往能與葉綠體發(fā)生相互作用，導(dǎo)致葉綠體功能減退甚至解體，發(fā)病嚴(yán)重的導(dǎo)致葉綠素合成受阻，出現(xiàn)葉片褪綠、黃化或花葉等癥狀。本試驗(yàn)結(jié)果表明，2,3-BD能使匍匐翦股穎葉片葉綠體含量顯著增加，接種病原菌后隨時(shí)間的變化，葉綠體含量逐漸減少，但始終多于未經(jīng)誘導(dǎo)的處理以及對(duì)照組且變化較穩(wěn)定。試驗(yàn)結(jié)果與陳臻等[23]相符，他認(rèn)為病害能使植物葉綠體含量減少，但抗病品種葉綠素含量下降幅度低于感病品種。王春明等[24]也指出，不同葡萄品種葉片葉綠素含量降幅與品種間的抗病能力呈顯著負(fù)相關(guān)。徐秉良等[25]也發(fā)現(xiàn)，葉片內(nèi)葉綠素含量的高低與植株抗性強(qiáng)弱呈正相關(guān)性。這都表明葉綠素含量的變化與植物的抗病性有關(guān)。所以，本試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明2,3-BD能使匍匐翦股穎葉片葉綠體含量增加，增強(qiáng)植株對(duì)褐斑病侵染的抗性。

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Thecorrelationbetweencellmicrostructureinducedby2,3-butanediolandfungalresistanceofcreepingbentgrass

LIU Xing-Ju1,2,3, MA Yuan1,2,3, MA Hui-Ling1,2,3*, ZHANG Yong-Mei4, YU Qian-Qian5

1.PrataculturalCollege,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China; 2.KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,Lanzhou730070,China; 3.SinoU.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China; 4.InstrumentalResearch&AnalysisCenter,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China; 5.CollegeofHorticulture,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China

The brown spot caused byRhizoctoniasolaniis one of the most common diseases of creeping bentgrass (Agrostisstolonifera) lawns. Application of 2,3-butanediol (2,3-BD ) can induce plant disease response and improve disease resistance. In the present study, creeping bentgrass was inoculated withR.solaniafter treatment with 2,3-BD (250 μmol/L) and then the cell microstructure of leaves was observed using a paraffin sectioning method. It was found that the disease index of creeping bentgrass without 2,3-BD reached 70.45% after 15 days from inoculation. However, the disease index of creeping bentgrass treated with 2,3-BD was significantly lower, at 21.63% (P<0.05). Compared to leaves of pathogen-infected plants untreated with 2,3-BD, creeping bentgrass leaves with both pathogen inoculation and 2,3-BD treatment had a closely arranged cell structure, smaller cavities, more papillae, and increased upper and lower epidermal cell size. The size increase of upper and lower epidermal cells of 2,3-BD induced plants, compared to uninduced plants, was a factor of 1.19 and 1.26 times, respectively, and was most significant on day 7 after inoculation. The mesophyll cell size increase was the most significant on the 15th day (×1.30). The chloroplast density 1, 7, and 15 days after inoculation was, respectively, 1.25, 1.20, and 1.24 times that of uninduced plants (P<0.05). The size of vascular bundles and ducts did not change significantly at any time, however, the degree of lignification was higher and the cortical tissue became thicker in induced plants. In conclusion, 2, 3-BD can induce resistance of creeping bentgrass to brown spot disease through change in the cell structure. There was a positive correlation between the upper and lower epidermal cell size, the mesophyll cell size, and the number of chloroplasts per cell in creeping bentgrass leaves, and the disease resistance.

2,3-butanediol； creeping bentgrass； paraffin section； the cell structure

10.11686/cyxb2017065http//cyxb.lzu.edu.cn

劉興菊, 馬源, 馬暉玲, 張?jiān)伱? 余倩倩. 2,3-丁二醇誘導(dǎo)下匍匐翦股穎葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化及抗病相關(guān)性分析. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 26(12): 170-178.

LIU Xing-Ju, MA Yuan, MA Hui-Ling, ZHANG Yong-Mei, YU Qian-Qian. The correlation between cell microstructure induced by 2,3-butanediol and fungal resistance of creeping bentgrass. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(12): 170-178.

2017-02-24；改回日期：2017-03-29

國(guó)家自然科學(xué)

基金項(xiàng)目(31360583)資助。

劉興菊(1990-)，女，甘肅白銀人，在讀碩士。 E-mail:1437415960@qq.com*通信作者Corresponding author. E-mail: mahl@gsau.edu.cn