应用GFPuv标记技术研究猕猴桃溃疡病菌在组织中的侵染扩展动态

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由丁香假单胞杆菌猕猴桃致病变种(Pseudomonas syringae pv. actinidiae,Psa)引起的猕猴桃溃疡病是猕猴桃生产中最具毁灭性的一种细菌性病害,是中国林业上的检疫性病害。该病原菌寄主范围广、致病性强,引致的病害发展快、流行性强、危害重、控制难,在所发生的国家都曾造成了严重的产量和经济损失。由于对猕猴桃溃疡病菌自然寄主、侵染过程和存活部位的了解甚少,使得人们至今对该病害的致灾机制仍不明确,致使其防治成本高、效益差。为了明确该病菌在猕猴桃组织中的侵染过程,本研究通过遗传转化技术,首次对猕猴桃溃疡病菌进行GFPuv标记;应用平板稀释法、荧光显微镜、光学显微镜和电镜技术对猕猴桃溃疡病菌在植物组织中的入侵方式、扩展速度和定殖部位进行了系统研究,以期为明确猕猴桃溃疡病成灾规律及制定防控措施提供理论依据。主要研究结果如下:1采用电击法将质粒载体pDSK-GFPuv转入猕猴桃溃疡病菌,获得的转化子在荧光显微镜下可发出强烈的绿色荧光,转化效率为1.78×105CFU·μg-1;采用GFPuv基因的特异性引物进行PCR检测,随机选择的8个转化子基因组DNA中均扩增出约700bp的目的片段;对一株标记菌PSAmx7-GFPuv1进行生物学特性检测,结果表明突变菌株的菌落菌体形态、生长曲线、最适温度、最适pH、致病性均与野生型无显著差异;在非选择性培养基中,每隔12h连续转接20次后,其荧光稳定性还保持在100%。2运用标记菌株PSAmx7-GFPuv1对离体和盆栽猕猴桃进行人工接种,结合平板稀释法以及荧光显微镜技术检测、监测病菌在组织的侵染动态。结果表明,标记菌接种离体枝条3h后,就能通过皮孔、叶痕和伤口成功侵染枝条,产生与田间相同的病状,并在组织中上下迁移和增殖,相比较而言,4℃培养条件下其迁移速度最快;标记菌能在叶柄叶脉组织中上下迁移,扩展至侧脉和细脉,引起系统扩散,温度超过24℃时病菌停止扩展,叶面无病斑形成;浇灌于根部土壤中的标记菌可依附于根表,侵入根内,并在根内增殖;在冬季温度环境条件下标记菌可在灭菌土壤中存活3个月,在未灭菌土壤中也能存活3周。3运用光学显微镜和透射电子显微镜技术观察人工接种条件下标记菌株PSAmx7-GFPuv1以及田间感病病样中猕猴桃溃疡病菌在猕猴桃组织中的定殖部位。结果表明,PSAmx7-GFPuv1皮孔涂菌接种枝条后,病菌可通过皮孔侵入枝条组织的皮层,再经过韧皮纤维的细胞间隙进入韧皮部;斜切悬滴接种枝条,病菌大量聚集成团地定殖在皮层薄壁组织和韧皮组织的细胞间隙,少量定殖在细胞内和木质部导管中,病菌的定殖破坏寄主细胞的结构,引起细胞发生质壁分离和细胞畸形。接种叶片,病菌大量定殖于叶肉细胞间隙,叶脉的维管束导管以及皮层细胞内和细胞间隙,病菌的定殖引起细胞畸形,细胞瓦解。根部灌根接种3d,大量的病菌吸附在根部表皮上,定殖在表皮细胞和皮层细胞内;接种10d,少量病菌已扩展至维管束。田间感病病样中观察到猕猴桃溃疡病菌在枝条组织主要定殖在皮层、韧皮部以及木质部导管,在叶片组织中主要定殖在上下表皮和叶肉细胞间隙。
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