白粉病菌对结果期南瓜叶片光合特性和叶绿体超微结构的影响

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.08.011

摘要/Abstract

摘要： 以高抗白粉病南瓜自交系112-2、高感白粉病南瓜品种九江轿顶（JJJD）为试材，在结果期进行白粉病菌喷雾接种，研究南瓜叶片光合指标、叶绿素含量以及侵染点细胞坏死、叶绿体超微结构的变化，探讨白粉病菌影响南瓜光合作用的生理机制。结果表明，与CK（不接种白粉病菌）相比，接种白粉病菌后，112-2和JJJD叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和叶绿素含量均下降，抗性材料112-2 Pn的降幅整体小于感病材料JJJD，二者Pn在接菌后2 d分别降低了45.4%和63.8%，叶绿素含量在接菌后12 d分别降低57.0%和49.0%，而胞间CO2浓度（Ci）增加。接种白粉病菌后4 d，2种南瓜材料侵染点周围均出现坏死斑，叶绿体肿胀变形，基质片层与基粒片层排列疏松，嗜锇体和淀粉粒增多；JJJD坏死斑面积和叶绿体变形程度均大于112-2。因此认为，结果期南瓜叶片感染白粉病后的光合速率下降主要由侵染点细胞坏死、叶绿素含量下降和叶绿体结构破坏引起，抗病材料112-2光合速率降幅较小与细胞坏死和叶绿体结构受损程度较轻有关。

关键词: 南瓜, 白粉病, 光合特性, 细胞坏死, 叶绿体超微结构

Abstract: In order to explore the physiological effects of powdery mildew on pumpkin photosynthesis，the photosynthetic indexes，chlorophyll content，as well as cell necrosis and chloroplast ultrastructural changes were studied，with the high powdery mildew⁃resistant pumpkin inbred line 112⁃2 and the highly susceptible variety Jiujiang Jiaoding（JJJD） as test materials by spraying powdery mildew pathogens during the fruiting period.The results showed that compared with CK（without powdery mildew inoculation），the net photosynthetic rate（Pn），stomatal conductance（Gs），transpiration rate（Tr）and chlorophyll content of pumpkin leaves（112⁃2 and JJJD）inoculated with powdery mildew pathogens all decreased.The reduction in Pn of the resistant material was smaller than that of the susceptible material，which decreased by 45.4% and 63.8% at 2 days after inoculation respectively，and the total chlorophyll content decreased by 57.0% and 49.0% at 12 days after inoculation respectively，while intercellular CO2 concentration（Ci）increased.At 4 days after inoculation，necrotic spots near the infection point of both two pumpkin materials appeared，and chloroplasts were swollen and deformed，stromal lamella and basal lamella loosely arranged，and osmophilic bodies and starch granules increased. The area of necrotic spots and the degree of chloroplast deformation in JJJD were bigger than those of 112⁃2.It is concluded that the reduction in Pn of powdery mildew pathogens⁃infected pumpkin leaves at fruiting stage is mainly caused by cell necrosis occurrence，chlorophyll decrease and chloroplast structure destruction.The lesser decrease in Pn of the resistant material 112⁃2 is related to milder cell necrosis and chloroplast structure damage.

Key words: Pumpkin, Powdery mildew, Photosynthetic characteristics, Cell necrosis, Chloroplast ultrastructure

中图分类号:

S436.429

叶佳净, 赵锦鹏, 卞世杰, 郭卫丽, 李新峥. 白粉病菌对结果期南瓜叶片光合特性和叶绿体超微结构的影响[J]. 河南农业科学, 2022, 51(8): 92-98.

YE Jiajing, ZHAO Jinpeng, BIAN Shijie, GUO Weili, LI Xinzheng. Effect of Powdery Mildew Pathogens on Photosynthetic Characteristics and Chloroplast Ultrastructure of Pumpkin Leaves during Fruiting Stage[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2022, 51(8): 92-98.

参考文献

［1］李新峥，杨鹏鸣，范文秀，等.南瓜多糖及可溶性固形物含量与口感性状相关性分析［J］.中国蔬菜，2009（4）：26⁃29.
LI X Z，YANG P M，FAN W X，et al.Correlation analysis on pumpkin polysaccharide，soluble solid content and taste characters［J］.China Vegetables，2009（4）：26⁃29.
［2］夏伟伟，邓竹根，戴祖云，等.长丰地区南瓜白粉病病原菌生理小种鉴定［J］.中国瓜菜，2021，34（11）：24⁃29.
XIA W W，DENG Z G，DAI Z Y，et al.Identification of physiological race of pumpkin powdery mildew in Changfeng region［J］.China Cucurbits and Vegetables，2021，34（11）：24⁃29.
［3］黎豪，龚诗琦，宋慧娟，等.南瓜白粉病研究进展［J］.中国瓜菜，2021，34（2）：8⁃11.
LI H，GONG S Q，SONG H J，et al.Research progress of pumpkin powdery mildew［J］.China Cucurbits and Vegetables，2021，34（2）：8⁃11.
［4］屈淑平，綦聪，王云莉，等.南瓜白粉病病原菌及种质资源抗性鉴定［J］.东北农业大学学报，2018，49（12）：9⁃17.
QU S P，QI C，WANG Y L，et al.Identification of resistance to pathogens and germplasm resources of pumpkin powdery mildew［J］.Journal of Northeast Agricultural University，2018，49（12）：9⁃17.
［5］刘新社，陈妍.生物农药对设施和露地黄瓜白粉病的防效及其品质和产量的影响［J］.河南农业科学，2019，48（3）：95⁃99，114.
LIU X S，CHEN Y.Effects of biological fungicides on powdery mildew，quality and yield of protected and field cucumber［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2019，48（3）：95⁃99，114.
［6］付健，王玉凤，张翼飞，等.不同木霉菌对寒地盐碱土壤玉米杂交种光合特性及活性氧代谢的影响［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2021，33（1）：7⁃14.
FU J，WANG Y F，ZHANG Y F，et al.Influence of different Trichoderma on the photosynthetic parameters and active oxygen metabolism of maize hybrid grown on saline⁃alkaline soils in the cold region［J］.Journal of Heilongjiang Bayi Agricultural University，2021，33（1）：7⁃14.
［7］许珂，王萍，崔晓伟，等.籽用美洲南瓜叶片对白粉病菌的抗逆生理响应［J］.西北植物学报，2021，41（10）：1673⁃1680.
XU K，WANG P，CUI X W，et al.Physiological response of Cucurbita pepo L.leaves to powdery mildew［J］.Acta
Botanica Boreali⁃Occidentalia Sinica，2021，41（10）：1673⁃1680.
［8］IQBAL M J，GOODWIN P H，LEONARDOS E D，et al.Spatial and temporal changes in chlorophyll fluorescence images of Nicotiana benthamiana leaves following inoculation with Pseudomonas syringae pv.tabaci［J］.Plant Pathol，2012，61（6）：1052⁃1062.
［9］PETROV V D，VAN BREUSEGEM F.Hydrogen peroxide：A central hub for information flow in plant cells［J］.AoB Plants，2012，2012：pls014.
［10］向婧姝.植物过敏性反应分子机制研究进展［J］.江西农业学报，2018，30（12）：41⁃46.
XIANG J S.Review on hypersensitive reaction⁃like response⁃mediated broad⁃spectrum resistance in plants［J］.Acta Agriculturae Jiangxi，2018，30（12）：41⁃46.
［11］徐正.茉莉酸路径与脂转运蛋白GhLTPd在棉花ssn突变体类病斑形成中的功能研究［D］.武汉：华中农业大学，2018.
XU Z.Functional analysis of JA pathway and lipid transfer protein GhLTPds in cotton ssn lesion mimic mutant［D］.Wuhan：Huazhong Agricultural University，2018.
［12］刁倩楠，曹燕燕，蒋雪君，等.白粉病菌对不同甜瓜品种幼苗生理生化指标的影响［J］.分子植物育种，2021，19（7）：2346⁃2353.
DIAO Q N，CAO Y Y，JIANG X J，et al.Effect of powdery mildew on physiological and biochemical indexes of different melon varieties［J］.Molecular Plant Breeding，2021，19（7）：2346⁃2353.
［13］张兆辉，卢盼玲，陈春宏，等.西葫芦抗白粉病的生理生化机制［J］. 分子植物育种，2021，19（9）：3074⁃3080.
ZHANG Z H，LU P L，CHEN C H，et al.Resistance of squash against powdery mildew and its physiological and biochemical mechanism ［J］.Molecular Plant Breeding，2021，19（9）：3074⁃3080.
［14］CHEN B H，GUO W L，YANG H L，et al.Photosynthetic properties and biochemical metabolism of Cucurbita moschata genotypes following infection with powdery mildew［J］.Journal of Plant Pathology，2020，102（4）：1021⁃1027.
［15］ZHOU J G，HU H L，LI X Z.Identification of a resource of powdery mildew resistance in Cucurbita moschata［J］.Acta Hortic，2010，871：141⁃146.
［16］蔡庆生.植物生理学实验［M］.北京：中国农业大学出版社，2013.
CAI Q S.Plant physiology experiment［M］.Beijing：China Agricultural University Press，2013.
［17］金海军，胡继军，卜立君，等.华南型黄瓜自交系白粉病抗性与光合特性的关系［J］.中国瓜菜，2020，33（2）：27⁃30.
JIN H J，HU J J，PU L J，et al.Relationship between powdery mildew resistance and photosynthetic characteristics of cucumber inbred lines of South China type［J］.China Cucurbits and Vegetables，2020，33（2）：27⁃30.
［18］FARQUHAR G D，SHARKEY T D.Stomatal conductance and photosynthesis［J］.Annual Review Plant Physiology，1982，33（1）：317⁃345.
［19］李宁，王美月，孙锦，等.外源24-表油菜素内酯对弱光胁迫下番茄幼苗生长及光合作用的影响［J］.西北植物学报，2013，33（7）：1395⁃1402.
LI N，WANG M Y，SUN J，et al.Effects of exogenous 24⁃epibrassinolide on growth and photosynthesis of tomato seedling under low light stress［J］.Acta Botanica Boreali⁃Occidentalia Sinica，2013，33（7）：1395⁃1402.
［20］王莹，秦阳阳，曾婷，等.柑橘黄脉病毒侵染对柠檬光合特性和叶绿体超微结构的影响［J］.园艺学报，2022，49（4）：861⁃867.
WANG Y，QIN Y Y，ZENG T，et al.Effect of Citrus yellow vein clearing virus on photosynthetic characteristics and chloroplast ultrastructure of lemon［J］.Acta Horticulturae Sinica，2022，49（4）：861⁃867.
［21］秦宏坤，李帅，马冬，等.南瓜侵染白粉菌后的活性氧爆发观察［J］.中国农学通报，2020，36（25）：121⁃128.
QIN H K，LI S，MA D，et al.Active oxygen outbreak of pumpkin infected with powdery mildew［J］.Chinese Agricultural Science Bulletin，2020，36（25）：121⁃128.
［22］沈喜，李红玉.病毒侵染后植物叶绿体光合作用变化的分子机制［J］.植物病理学报，2003，33（4）：289⁃291.
SHEN X，LI H Y.The molecular mechanism of plant chlorophyll photosynthetic changes after virus infection［J］.Acta Phytopathologica Sinica，2003，33（4）：289⁃291.
［23］李小玲，刘长命，刘炼红，等.外源亚精胺对甜瓜幼苗白粉病抗性的影响［J］.西北植物学报，2015，35（9）：1800⁃1807.
LI X L，LIU C M，LIU L H，et al.Study on exogenous spermidine improving resistance to powdery mildew in melon seedlings［J］.Acta Botanica Boreali⁃Occidentalia Sinica，2015，35（9）：1800⁃1807.
［24］柯思佳，毕研飞，任琴琴，等.蔓枯病菌侵染影响抗感甜瓜品种及杂种的光合特性分析［J］.植物病理学报，2019，49（4）：465⁃473.
KE S J，BI Y F，REN Q Q，et al.Analysis of photosynthetic characteristics of anti⁃allergic melon varieties and hybrids after inoculated with Didymella bryoniae［J］.Acta Phytopathologica Sinica，2019，49（4）：465⁃473.
［25］李冬林，金雅琴，崔梦凡，等.遮光对连香树幼苗光合特性及其叶片解剖结构的影响［J］.西北植物学报，2019，39（6）：1053⁃1063.
LI D L，JIN Y Q，CUI M F，et al.Photosynthetic characteristics and leaf anatomical structure of Cercidiphyllum japonicum seedlings under shading condition［J］.Acta Botanica Boreali⁃Occidentalia Sinica，2019，39（6）：1053⁃1063.
［26］YU W Y，PAN Y G，KE Y Q，et al.studies on photosynthesis of sweet potato under the stress of sweet potato scab ［J］.Chinese Journal of Eco⁃Agriculture，2006，14（4）：161⁃164.
［27］何金环，李存法，梁月丽，等.植物细胞活性氧及其胞内信号转导［J］.河南农业科学，2005（8）：18⁃20.
HE J H，LI C F，LIANG Y L，et al.Reactive oxygen species and signaling transduction in plant cell［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2005（8）：18⁃20.
［28］赵海新，黄晓群，陈书强，等.碱胁迫下不同水稻品种微观结构响应解析［J］.东北农业大学学报，2020，51（11）：11⁃22.
ZHAO H X，HUANG X Q，CHEN S Q，et al.Response analysis of microstructure of different rice varieties under alkali stress［J］.Journal of Northeast Agricultural University，2020，51（11）：11⁃22.

[1]	王俊美, 李亚红, 徐飞, 杨共强, 冯超红, 李好海, 宋玉立. 腥掷孢酵母17wy1 的分离、鉴定及对小麦白粉病防效初探[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 101-107.
[2]	赵立尚, 王香生, 高楠楠, 韩鹏彬, 李杰, 任永哲, 林同保, 王志强, 连延浩. 2 种基因型小麦间作对籽粒灌浆特性及产量的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 18-25.
[3]	信龙飞, 娄闯, 冀保毅, 刘红云, 张艳玲. 干旱胁迫对桔梗光合作用和生理特性的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 69-77.
[4]	章子爽, 宋巍, 许本波, 徐劲松, 张学昆, 谢伶俐. 氧化石墨烯浸种对甘蓝型油菜生长发育及产量的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(5): 74-80.
[5]	李建欣, 葛桂民, 黄文, 申爱民. 菌渣有机肥在口感番茄栽培上的应用效果[J]. 河南农业科学, 2022, 51(5): 117-125.
[6]	张剑, 陈建华, 孙永强, 丁士富, 郑永涛, 董胜君. 西伯利亚杏不同树冠光合特性及产量差异[J]. 河南农业科学, 2022, 51(1): 107-115.
[7]	陈久红, 马建江, 李永丰, 位杰, 王岩, 黄国辉. 香梨不同树形冠层结构、光合特性及产量品质的比较[J]. 河南农业科学, 2021, 50(8): 113-123.
[8]	刘玉兵, 陈海燕, 王军伟, 黄科, 李洁, 刘明月. LED红蓝光质调控辣椒幼苗生长的光合机制研究[J]. 河南农业科学, 2021, 50(7): 145-153.
[9]	方保停, 李向东, 王汉芳, 岳俊芹, 邵运辉, 张德奇, 杨程, 秦峰. 干旱条件下喷施独脚金内酯对小麦光合特性、抗氧化能力和产量的影响[J]. 河南农业科学, 2021, 50(6): 37-43.
[10]	王保平, 周静, 史向远, 李欣欣, 王秀红, 杜慧平. 不同农业废弃物复合基质对西瓜光合特性、产量和品质的影响[J]. 河南农业科学, 2021, 50(6): 116-124.
[11]	杨金清, 陈薪宇, 赵正雄, 保志娟. 茶多酚对烤烟光合特性及多酚含量的影响[J]. 河南农业科学, 2021, 50(5): 41-48.
[12]	秦涛. 茄子秸秆复合基质在苦瓜育苗上的应用[J]. 河南农业科学, 2021, 50(5): 115-121.
[13]	管艳霞, 王群, 赵寒梅, 贾绪存, 闫振华, 刘东尧, 董朋飞, 李潮海. 深松和施肥方式对砂姜黑土区夏玉米生长、光合特性及产量的影响[J]. 河南农业科学, 2021, 50(4): 31-39.
[14]	李超, 王吉, 朱敏, 李凤海. 增密条件下化控处理对春玉米光合特性、叶片衰老及产量的影响[J]. 河南农业科学, 2021, 50(3): 33-41.
[15]	孙浩月, 吴洪斌, 李明, 张琦, 韩毅强, 杜吉到. 褪黑素浸种对盐胁迫下芸豆幼苗生长及生理特性的影响[J]. 河南农业科学, 2021, 50(12): 111-120.