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玉米瘤黑粉病是我国玉米产区的主要病害之一,提高品种抗性是控制该病最经济有效的措施。解析玉米苗期抗感瘤黑粉病的组织学、细胞学和生理差异是深入了解瘤黑粉病发病规律的基础和前提。本研究采用人工注射法对204份玉米自交系进行接种鉴定并明确自交系间抗感差异。以感病自交系掖478、抗病自交系齐319为材料,利用WGA-AF-488/PI染色、石蜡切片检测接种玉米瘤黑粉菌后0d、2d、4d、8d、12d抗感材料间感染程度差异,追踪抗感材料间动态发病过程;利用扫描电镜、透射电镜技术分析不同时间节点抗感材料间细胞结构差异;通过对不同时间节点抗感材料生理指标差异进行分析,揭示叶片苗期抗感材料对瘤黑粉菌侵染生理变化。研究结果初步阐明玉米抗感瘤黑粉病组织学、细胞学和生理学差异,可为探索寄主抗病防御途径和筛选抗病种质提供理论参考。主要结果如下:1.对204份玉米自交系进行人工注射接种瘤黑粉冬孢子,鉴定分析表明高感、感病和中抗自交系所占比例较大,抗病和高抗自交系所占比例较小,且不同玉米种质对瘤黑粉的抗性存在差异,旅大红骨、Lancaster、四平头、BSSS和PA类种质多出现不同程度的感病特征,而拥有亚热带和热带血缘的PB类玉米种质具有相对较好的抗性。2.通过对瘤黑粉菌侵染不同时间节点抗感材料苗期叶片WGA-AF-488/PI染色鉴定,掖478侵染后菌丝快速扩增繁殖;齐319菌丝生长速度缓慢。3.利用石蜡切片技术对抗感叶片进行组织学差异分析,发现掖478维管束鞘细胞分裂产生新维管束鞘细胞,新维管束鞘细胞进一步分裂破坏维管束鞘细胞的花环结构,叶肉细胞逐渐膨胀最终形成囊状物,对侵染12d囊状物进行淀粉染色观察,发现囊状物中积累大量的淀粉。齐319侵染8d时,维管束鞘细胞分裂缓慢,花环结构清晰可见。4.利用扫描电镜追踪玉米瘤黑粉菌侵染抗感材料动态过程发现,掖478菌丝快速生长产生附着胞,穿透细胞表皮或从气孔侵染叶片,菌丝在齐319表面生长受抑制,菌丝穿透叶片表皮受阻碍。5.通过对瘤黑粉菌侵染不同时间节点抗感材料苗期叶片超微结构分析,发现掖478维管束鞘细胞叶绿体逐渐膨胀,由梭形变为圆形,叶绿体基质片层由清晰完整逐渐转变为断裂模糊,淀粉粒数量逐渐增多,最终维管束鞘细胞中的各细胞器逐渐溶解消失,细胞结构瓦解。齐319维管束鞘细胞叶绿体及其基质片层均完整清晰,淀粉粒数量在侵染12d时骤然减少,线粒体数量逐渐增多。超微结构表明掖478叶肉细胞变化与维管束鞘细胞相似,齐319叶肉细胞在侵染12d线粒体伴有空泡化现象。6.分析瘤黑粉菌侵染抗感材料苗期叶片可溶性糖、防御性酶含量变化,掖478可溶性糖含量逐渐升高,12d时达到最大值,齐319可溶性糖含量先升高后降低。防御性酶检测分析表明,抗感材料的过氧化物酶(POD)活性均呈上升趋势,且齐319的POD酶活性始终高于掖478;抗感材料超氧化物歧化酶(SOD)活性均呈现出先升高后降低趋势;感病材料的过氧化氢酶(CAT)活性与对照相比变化幅度较小,齐319的CAT活性持续上升直至侵染12d时达到最大值。