美味黑粉菌与菰草互作的细胞学研究

摘要

美味黑粉菌(Ustilago esulenta)是寄生在菰草（Zizania latifolia）上的一种活体营养型真菌。美味黑粉菌侵染菰草产生明显特征是在其茎上部形成膨胀结构，称为茭白。真菌在寄主体内以菌丝体形式完成整个生活史，与寄主演化形成和谐互作模式。我们应用光学显微镜和电子显微镜观察研究美味黑粉菌与寄主互作的细胞学特征。研究结果如下:
　　 1、非产孢美味黑粉菌与菰草互作的细胞学研究
　　 真菌菌丝在植株上的分布不均匀，菌丝主要分布在茭白、成熟茎和根的节以及芽和苗中，尤其中含有大量菌丝体，但在成熟茎节间罕见，老根节间也很少。通过菰草的新芽产生在茎和根节上，在寄主植物越冬前后，产生在茎和根节上的几乎所有新芽都被侵染。细胞学发现，真菌菌丝通过维管间组织及其薄壁组织和维管束从母体节中进入新产生的芽中。菌丝在寄主细胞间扩展，在成熟组织以及发育着的组织中形成大量的菌丝聚集体或菌丝簇。在一个典型的互作界面上，寄主细胞内的真菌菌丝壁与凹陷的寄主原生质膜之间的界面具有一个鞘。围绕这菌丝的鞘是由一个电子不透明基质层（外层）和一个电子浓密层（内层）组成。在茭白组织中，电子不透明基质层比较薄，厚度为0.28-0.85μm。覆盖在菌丝表面的电子浓密层在幼芽或幼苗中比在成熟茎中要明显。进入寄主细胞的菌丝在细胞间或破裂的细胞壁间造出一个大的腔。破碎的寄主细胞壁与菌丝鞘的电子不透明层在互作界面上融合。产生在含有零星冬孢子堆的成熟茭白组织和含有大量冬孢子堆的灰茭组织中的冬孢子，冬孢子壁及其纹饰的发育是相同的，但包裹冬孢子的鞘在茭白中比在灰茭中更透明。
　　 2、产孢美味黑粉菌孢子堆发育的细胞学研究
　　 在一些情况下，茭白组织中有大量黑色孢子堆存在，此时则被称为灰茭，灰茭植株比茭白植株矮小，灰茭不能食用常被丢弃。通过光学显微镜和电子显微镜对灰茭中孢子堆发育过程的研究发现，在茎膨大前孢子堆发育过程就已开始。在茎膨大前，大量的菌丝聚集体分布在节间组织和节中。在超微结构的水平上，位于真菌细胞壁和寄主原生质膜间的互作界面上含有一个电子不透明外层和电子浓密的内层。电子浓密内层的降解处有时是在互作界面上相邻于寄主原生质膜不连续的位点。细胞内菌丝聚集体引起寄主原生质膜破裂。覆盖在真菌细胞壁表面的电子浓密内层明显变薄，菌丝内出现大量脂肪体是普遍的。细胞学和超微结构观察显示，孢子堆随着茎上部的膨大开始发育。同一组织中孢子堆的发育是不同的，而孢子堆中冬孢子的发育是不均匀的，孢子堆内层比外层发育要早。

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致谢

摘要

英文目录

第一章 文献综述

第一节 菰草和茭白

1．1 菰草生物学特性

1．2 菱白的栽培

第二节 黑粉菌属生物学特性

2．1 黑粉菌侵染寄主引起的生物学病症

2．2 黑粉菌侵染循环

2．3 黑粉菌与寄主互作的细胞学特征

第三节 细胞学研究

第五节 研究目的和意义

第二章 非产孢美味黑粉菌与菰草互作的细胞学研究

1 材料和方法

1．1 试验材料

1．2 试验方法

2 细胞学和超微结构观察

2．1 细胞学观察和光学显微镜观察

2．2 共聚焦显微镜观察

2．3 电子显微镜观察

3 结果与分析

3．1 茭白组织中菌丝的分布

3．2 越冬前茎中菌丝的分布

3．3 越冬前后地下茎中菌丝的分布

3．4 芽和幼苗中菌丝的分布

3．5 美味黑粉菌与菰草之间的互作

4 讨论

第三章 产孢美味黑粉菌孢子堆发育的细胞学研究

1 材料和方法

1．1 试验材料

1．2 试验方法

2 细胞学和超微结构观察

2．1 细胞学观察和照相

2．2 光学显微镜观察

2．3 电子显微镜观察

3 结果与分析

3．1 灰茭和孢子堆发育

3．2 菌丝和孢子堆发育的细胞学特征

3．3 茎膨大前茎组织中美味黑粉菌和寄主的互作

3．4 孢子堆发育期间美味黑粉菌和寄主间的互作

4 讨论

参考文献

附录 实验主要仪器和设备