2,3-丁二醇誘導下匍匐翦股穎葉片細胞結構變化及抗病相關性分析

劉興菊，馬源，馬暉玲*，張詠梅，余倩倩

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院，甘肅 蘭州 730070；2.草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室，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)大學研究測試中心, 甘肅 蘭州 730070；5.華南農(nóng)業(yè)大學園藝學院，廣東 廣州 510642)

2,3-丁二醇誘導下匍匐翦股穎葉片細胞結構變化及抗病相關性分析

劉興菊1，2，3，馬源1，2，3，馬暉玲1，2，3*，張詠梅4，余倩倩5

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院，甘肅 蘭州 730070；2.草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室，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)大學研究測試中心, 甘肅 蘭州 730070；5.華南農(nóng)業(yè)大學園藝學院，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的病害之一，2,3-BD(2,3-butanediol)可誘導植物產(chǎn)生抗病反應，提高植物的抗病性。本試驗采用250 μmol/L 2,3-BD誘導匍匐翦股穎對褐斑病的抗性，以石蠟切片方法通過顯微觀察，測定接種立枯絲核菌后匍匐翦股穎葉片細胞顯微結構的變化。結果表明，接種病原菌后匍匐翦股穎病情指數(shù)第15天達到70.45%，2,3-BD誘導后病情指數(shù)顯著降低至21.63%。與未誘導接菌處理相比，誘導后匍匐翦股穎葉片細胞結構排列緊密，氣腔變小，有較多乳突形成，上、下表皮細胞顯著增大，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天分別是未誘導接菌處理的1.25、1.20、1.24倍；維管束和導管大小在各時間段均變化不明顯，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能誘導匍匐翦股穎對褐斑病的抗性，并使細胞結構發(fā)生變化，其中葉片上、下表皮細胞、葉肉細胞大小和葉綠體數(shù)目與抗病性呈正相關性。

2,3-BD；匍匐翦股穎；石蠟切片；細胞結構

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、土壤肥沃的條件下生長良好，匍匐翦股穎的抗寒性強，綠期長，質(zhì)地纖細柔軟，喜光，也具一定耐陰性，能在行道樹萌環(huán)境中良好生長。由于匍匐莖蔓延能力強，成坪速度快，耐頻繁低修剪，適用于保齡球場、高爾夫球場、運動場等高質(zhì)量高強度草坪建植，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[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)營帶來巨大損失。褐斑病是匍匐翦股穎最嚴重的病害之一。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，植株葉片感病部的外緣會有“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)，當葉片干枯時“煙圈”會消失，這也是褐斑病鑒定過程中一個重要特征[4-5]。修剪過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，多采用一些化學殺菌劑來防除病害[6-7]，如多菌靈、撲海因、敵菌靈等被大量使用。化學殺菌劑的廣泛使用已對環(huán)境造成巨大污染，同時使病原菌產(chǎn)生一定抗藥性，防除病害效果不太理想。近年來誘導植物抗病性被大量研究，成為一種新的病害防治措施，誘導植物抗病性是通過各種化學、物理等方法誘導激發(fā)植物體自身對病原微生物的抗病潛力。誘導植物抗病性一般采用一些無毒或微毒的生物和非生物因子作為誘導因子，對人畜安全無害且抗病效果良好，有效降低化學殺菌劑的使用，可減輕對環(huán)境造成的污染，是今后實現(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試驗中發(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物(2R,3R)-butanediol及其同分異構體2,3-butanediol在誘導植物抗病性過程中有重要作用。其作用方式是以誘導系統(tǒng)抗性(induced systemic resistance，ISR)的抗病機制使植株產(chǎn)生抗病性[11]。馬祥等[12-13]采用2R,3R-butanediol以ISR機制誘導處理匍匐翦股穎，能顯著降低植株的病情指數(shù)，并且提高抗病相關酶活性，其抗病效果顯著。

本研究利用2,3-BD誘導處理匍匐翦股穎后，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構，體細胞及葉綠體數(shù)目等是否發(fā)生變化，旨在為丁二醇誘導匍匐翦股穎對褐斑病的抗病性，以便采用誘導方法防治匍匐翦股穎褐斑病的發(fā)生，減少殺菌劑對環(huán)境的污染。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

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

1.2 試驗設計

試驗設3個處理：2,3-BD誘導并接種(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照(CK)，每個處理設5個重復。

供試苗培育：于2016年5月在甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院組培室培育。供試種子依次用無菌水浸泡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。

誘導與接種：幼苗長出第3片真葉后，用2,3-BD(250 μmol/L) 進行土壤注射誘導處理。誘導處理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 試驗項目與方法

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

切片制作：采用常規(guī)石蠟切片技術并加以改良。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，二甲苯逐級透明，54～56 ℃石蠟逐步浸蠟、包埋，Leica全自動切片機切片，切片厚度6 μm，40 ℃展片，37 ℃充分烤片，再進行番紅(1 h)-固綠(10 s)二重染色法染色。Olympus BX61正置萬能顯微鏡下觀察并拍照，Image-Pro Plus 5.0軟件對上、下表皮細胞、葉肉細胞、大維管束、導管細胞進行測量，并對葉綠體數(shù)目進行統(tǒng)計。

1.4 數(shù)據(jù)分析

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

2 結果與分析

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)。隨接種時間延長，兩個接種處理的病情指數(shù)均呈上升趨勢。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構變化

圖1 2,3-BD處理對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誘導并接種 2,3-butanediol treatment and with pathogenic; 不同小寫字母表示差異顯著(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)，結構比較簡單。其上、下表皮各由一層細胞組成，細胞較小，并且細胞的排列緊密程度不相同，上表皮中有泡狀細胞分布，水滴狀，不含有葉綠體。葉肉組織比較簡單，只由2～3層細胞及圍繞著維管束排列的薄壁細胞組成，含有葉綠體。葉脈由一個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，穿插分布于葉肉細胞中，維管束鞘細胞有1～2層，但并沒有與葉肉細胞組成C4植物特有的花環(huán)結構。葉片解剖結構顯示匍匐翦股穎屬C3植物。

2.2.1葉片上表皮細胞大小變化 如圖3所示，接菌后隨時間變化，匍匐翦股穎葉片上表皮細胞大小沒有明顯變化趨勢。W+T上表皮細胞在第7天與CK相比差異不顯著，第15天時減小為CK的95%，且差異性顯著。BD+T上表皮細胞顯著增大，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構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:葉肉細胞Mesophyll cell; bc:泡狀細胞Bulliform cell; vb:維管束Vascular bundle; xy:木質(zhì)部Xylem; ph:韌皮部Phloem.

2.2.2葉片下表皮細胞大小變化 接種病原菌后隨時間變化，匍匐翦股穎葉片下表皮細胞大小無明顯變化趨勢(圖4)。W+T處理與CK相比，各時間段均無顯著性差異。2,3-BD對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葉片葉肉細胞大小變化 接菌后隨時間延長(圖5)，CK匍匐翦股穎葉片葉肉細胞大小逐漸增大，W+T處理葉肉細胞在第7天時顯著增大，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處理葉肉細胞大小在各時間段無明顯變化趨勢，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 接菌后隨時間延長，各處理匐匍翦股穎葉片維管束大小在各時間段變化均不顯著(圖6)。W+T處理在第15天時減小，是CK的90%。2,3-BD誘導對維管束大小的影響不明顯，BD+T處理各時間段與CK均無顯著差異，第15天顯著大于W+T處理，是其1.10倍(P<0.05)。

2.2.5葉片大維管束導管大小變化 如圖7所示，接種病原菌后隨時間延長，匍匐翦股穎葉片大維管束導管大小有緩慢減小趨勢。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。各時間段BD+T處理導管大小均無顯著變化，與CK均無顯著差異，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，接菌后隨時間延長，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。W+T處理第1、7天與CK無顯著差異，第15天下降顯著，是CK的80%。2,3-BD對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構變化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:葉肉細胞Mesophyll cell; bc:泡狀細胞Bulliform sell; vb:維管束Vascular bundle; xy:木質(zhì)部Xylem; ph:韌皮部Phloem.

2.3 葉片解剖結構的變化

接種病原菌后隨時間的變化，匍匐翦股穎葉片其他顯微結構也發(fā)生相應的變化(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處理的細胞排列更緊密；葉綠體數(shù)量較多且清晰可數(shù)，緊靠細胞邊緣排列，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，BD+T和W+T兩個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，匍匐翦股穎葉片結構發(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 討論與結論

植物抗病性誘導的機理包括分子結構、組織細胞和生理功能等的一系列復雜變化。病原物侵入寄主后，植物的細胞壁、內(nèi)皮層、厚壁組織、維管束組織、表皮細胞及許多內(nèi)含物均能抑制病菌的定殖和擴展。已有大量研究表明，誘導劑能使植株細胞結構發(fā)生變化來提高植株的抗病作用。2,3-BD在誘導植物抗病方面，近幾年研究中也取得了有效成果[10-13]。本試驗結果表明，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)，降低病原菌對植株的侵染和傷害，顯著提高匍匐翦股穎幼苗期對褐斑病的抗病能力。

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

一般而言，維管束越大、數(shù)目越多，對植物的養(yǎng)分供應就越好。劉進等[22]試驗指出，植物維管束較短或有一定的特殊結構，病害的抗擴展能力就較強，維管束少且木質(zhì)部導管短這一結構能有效延緩病原菌在植物體的繁殖和進一步擴展，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。本試驗結果表明，經(jīng)2,3-BD誘導處理后，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)部導管的大小變化較小，與未經(jīng)誘導處理的相比沒有差異性，在接種病原菌后，2,3-BD誘導后維管束及導管的大小均沒有呈現(xiàn)出明顯的變化，而未誘導處理出現(xiàn)緩慢的下降趨勢，這說明2,3-BD誘導處理后，能夠較長時間地維持匍匐翦股穎葉片維管束的運輸功能，使葉片的正常功能得到維持，在抵御病害入侵時起到一定的作用。

葉綠素是植物進行光合作用的基礎，光合作用是衡量植物合成功能的重要生理指標。一般植物葉綠素的含量越高，葉片的光合作用越強，植物所積累的有機物質(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。病原物侵染植物后，往往能與葉綠體發(fā)生相互作用，導致葉綠體功能減退甚至解體，發(fā)病嚴重的導致葉綠素合成受阻，出現(xiàn)葉片褪綠、黃化或花葉等癥狀。本試驗結果表明，2,3-BD能使匍匐翦股穎葉片葉綠體含量顯著增加，接種病原菌后隨時間的變化，葉綠體含量逐漸減少，但始終多于未經(jīng)誘導的處理以及對照組且變化較穩(wěn)定。試驗結果與陳臻等[23]相符，他認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相關。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弱呈正相關性。這都表明葉綠素含量的變化與植物的抗病性有關。所以，本試驗結果說明2,3-BD能使匍匐翦股穎葉片葉綠體含量增加，增強植株對褐斑病侵染的抗性。

References：

[1] Xu Z. The World Gramineae Grass. Beijing: Agricultural Science Publishing House, 1999.

徐柱. 世界禾草屬志. 北京: 農(nóng)業(yè)科學出版社, 1999.

[2] Guo W J, Chen P, Liu A. Turf establishment and maintenance of creeping bentgrass in South Subtropical China. Agriculture and Technology, 2004, (2): 111-114.

郭偉經(jīng), 陳平, 劉艾. 南亞熱帶匍匐翦股穎草坪建植與管理技術. 農(nóng)業(yè)與技術, 2004, (2): 111-114.

[3] Piper C V, Coe H S. Rhizoctonia in lawns and pastures. Phytopathology, 1919, 9(1): 89-92.

[4] Smith J D, Jackson N, Woolhouse A R. Fungal Diseases of Amenity Turf Grasses. E & FN Spon Ltd., 1989.

[5] Zhou C Q, Yuan H J. The research on occurrence regularity and control technology toRhizoctoniasolanispeckle diseases of turfgrasses. Agricultural Technology Extension, 2013, (7): 100.

周翠琴, 袁輝杰. 草坪立枯絲核菌褐斑病的發(fā)生規(guī)律及防治技術研究. 農(nóng)技推廣, 2013, (7): 100.

[6] Chen H B. Effect of several fungicides onPythiumdiseases of turfgrasses. Grassland and Turf, 2009, (2): 17-20.

陳海波. 幾種殺菌劑對草坪草腐霉枯萎病的防治試驗. 草原與草坪, 2009, (2): 17-20.

[7] Mu H T R, Wang R, Liu R T,etal. Use of carbendazim to controlPythiumdiseases of turfgrasses. Grassland and Turf, 2000, (2): 22-25.

穆合塔爾, 王瑞, 劉榮堂, 等. 多菌靈防治草坪草腐霉枯萎病的研究. 草原與草坪, 2000, (2): 22-25.

[8] Luo L Y. The research progress and application prospect of plant induced disease resistance. Agricultural Technical Services, 2012, 29(2): 175-177.

羅來銀. 植物誘導抗病性研究進展及其應用前景. 農(nóng)技服務, 2012, 29(2): 175-177.

[9] Suzuki S, He Y, Oyaizu H. Indole-3-acetic acid production inPseudomonasfluorescensHP72 and its association with suppression of creeping bentgrass brown patch. Current Microbiology, 2003, 47: 138-143.

[10] Ryu C, Farag M, Hu C,etal. Bacterial volatiles inducesystemic resistance inArabidopsis. Plant Physiology, 2004, 134: 1017-1026.

[11] Cortes-Barco A M, Hsiang T, Goodwin P H. Induced systemic resistance against three foliar diseases ofAgrostisstoloniferaby (2R, 3R)-Butanediol or an isoparaffin mixture. Annals of Applied Biology Plant Pathology, 2010, 157: 179-189.

[12] Ma X, Ma H L, Yao T,etal. Butanediol induced disease resistant against brown spot in creeping bentgrass. Journal of Gansu Agricultural University, 2011, 46(6): 77-80.

馬祥, 馬暉玲, 姚拓, 等. 新型誘導劑丁二醇對匍匐翦股穎抗病性誘導的研究. 甘肅農(nóng)業(yè)大學學報, 2011, 46(6): 77-80.

[13] Ma X, Ma H L, An H H,etal. Effects on defense-related enzyme activity in creeping bentgrass with inducer butanediol. Grassland and Turf, 2012, 32(3): 37-42, 48.

馬祥, 馬暉玲, 安惠惠, 等. 誘導劑丁二醇對匍匐翦股穎抗病相關的防衛(wèi)酶活性的影響. 草原與草坪, 2012, 32(3): 37-42, 48.

[14] Nan Z B. Grass diseases investigation and evaluation//Ren J Z. The Methods of Grassland Science Rerearch. Beijing: China Agriculture Press, 1998: 214-236.

南志標. 牧草病害的調(diào)查與評定//任繼周.草業(yè)科學研究方法. 北京: 中國農(nóng)業(yè)版社, 1998: 214-236.

[15] Li M. Study on the leaf tissue structure of kiwifruit cultivars in relation to bacterial canker disease resistance. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2002, 30(5): 740-742.

李淼. 獼猴桃品種葉片組織結構與抗?jié)儾〉年P系. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2002, 30(5): 740-742.

[16] Si L T, Tian L B. Relationship between the leaf structure of bitter melon and resistance to powdery mildew. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2013, 33(10): 2010-2015.

司龍亭, 田麗波. 苦瓜葉片結構與白粉病抗性的關系. 西北植物學報，2013, 33(10): 2010-2015.

[17] Zhang Z K. Preharvest BTH Treatment Induces Resistance in Fruit of Muskmelon. Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2006.

張正科. 采用BTH處理對厚皮甜瓜的抗病性誘導. 蘭州: 甘肅農(nóng)業(yè)大學, 2006.

[18] Li M. Effect of BTH or Harpin Treatment on Latent Infection in Muskmelons (CucumismelonL.). Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2005.

李梅. 采前 BTH 或 Harpin 處理對“銀帝”甜瓜潛伏侵染的影響. 蘭州: 甘肅農(nóng)業(yè)大學, 2005.

[19] Wang L F. Physiology Mechanism and the Ultrastructure Studies on the Resistance to Sunflower Rust. Hohhot: Inner Mongolia Agricultural University, 2008.

王麗芳. 向日葵抗銹病生理機制及超微結構的研究. 呼和浩特: 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學, 2008.

[20] Wei L Z. Effects of Antioxidant Enzyme System and Mesophyll Cell Structure on Seeding Leaf of Chinese Cabbage During the Infection of Black Rot. Yangling: North West Agriculture and Forestry University, 2009.

蔚麗珍. 黑腐病侵染對大白菜幼苗葉片抗氧化酶系統(tǒng)和葉肉細胞結構的影響. 楊凌: 西北農(nóng)林科技大學, 2009.

[21] Bi J X, Yu D D. The research of wheat powdery mildew resistance. Journal of Anhui Agriculture Science, 2008, 36(28): 12320-12321, 12384.

畢建秀, 于冬冬. 小麥白粉病抗性研究. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2008, 36(28): 12320-12321, 12384.

[22] Liu J, Liu J F, Zeng Y,etal. The morphological structure of host plant disease resistance. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2001, 22(3): 54-56.

劉進, 劉建鋒, 曾義, 等. 寄主植物的形態(tài)結構抗病性. 四川林業(yè)科技, 2001, 22(3): 54-56.

[23] Chen Z, Xu B L. Relationship between chlorophyll and resistance to leaf blight of turfgrass. Grassland and Turf, 2005, 109(2): 59-61.

陳臻, 徐秉良. 葉綠素含量與草坪草對葉枯病抗病性的關系. 草原與草坪, 2005, 109(2): 59-61.

[24] Wang C M, Du H. Effects of leaf chlorophyll mass fraction on grape cultivar resistance toPlasmoparaviticola. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica, 2016, 25(3): 458-464.

王春明, 杜蕙. 葡萄葉片葉綠素質(zhì)量分數(shù)與其霜霉病抗性的關系. 西北農(nóng)業(yè)學報, 2016, 25(3): 458-464.

[25] Xu B L, Yan H X. Effects of chlorophyll content and stoma density on pumpkin resistance to Powdery mildew. Plant Protection, 2009, 35(1): 79-81.

徐秉良, 顏惠霞. 南瓜品種對白粉病的抗病性與葉綠素含量和氣孔密度的相關性. 植物保護, 2009, 35(1): 79-81.

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, 張詠梅, 余倩倩. 2,3-丁二醇誘導下匍匐翦股穎葉片細胞結構變化及抗病相關性分析. 草業(yè)學報, 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

國家自然科學

基金項目(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