杨梅枝叶凋萎病的营养器官结构特征分析

known 发布于 2025-08-15 阅读(351)

摘要:" 运用植物显微技术研究杨梅枝叶凋萎病的营养器官结构特征,揭示患病植株的组织结构变化。实验结果表明杨梅患枝叶凋萎病的植株根部分生区存在病菌组织,成熟区病菌侵入到皮层和维管柱,横向疏导途径被阻断。茎部导管出现成单晶或簇晶堵塞导管,输导水分和无机盐的能力减弱;筛管联络索发生收缩现象,导致茎部有机物的运输受阻;叶的上表皮、栅栏组织和叶片厚度变小,栅栏组织与海绵组织厚度的比值降低(PT/ST),叶片气孔密度增加,叶的抗寒性、抗旱性变差。通过杨梅枝叶凋萎病植株的营养器官结构特征研究,为提高杨梅经济产量和开展综合防治提供理论依据。

关键词:" 杨梅;" 枝叶凋萎病;" 营养器官;" 组织结构

中图分类号:" "Q 949. 734; Q 944.5" " " " " " " "文献标识码:" "A" " " " " " " " 文章编号:1001 - 9499(2025)02 - 0040 - 05

Analysis on Structure Characteristics of Vegetative Organs

of the Twig and Leaf Blight in Myrica rubra

LU Yuchen CHENG Qinheng CAI Yihui XU Haiyang LIANG Renjie CHEN Moshun**

(School of Life Sciencesnbsp; "Taizhou University," Zhejiang Taizhou 318000)

Abstract Using plant microscopy technology to study structural characteristics of vegetative organs of the twig and leaf blight in Myrica rubra can reveal the tissue structure changes of diseased plants. The experimental results show that there is fungal tissue in the meristematic zone of diseased plants, and fungi invade the cortex and vascular bundle in the maturation zone, thereby blocking the horizontal transport pathway. The stem vessels appear single crystal or cluster crystal blockage, resulting in weakened ability to transport water and inorganic salts; the connacting strend of sieve-tube contracted, hindering the transport of organic matter in the stem. The thickness of the upper epidermis, the palisade parenchyma, and the leaf blade become thinner, the ratio of the palisade parenchyma to the spongy parenchyma thickness (PT/ST) decreases, and the stomata density of the leaf increases, leading to the cold and drought resistance of leaves decreases. By studying structural characteristics of vegetative organs of the twig and leaf blight in M. rubra, theoretical basis can be provided for improving the economic yield of M. rubra and carrying out comprehensive prevention and control.

Key words Myrica rubra; the twig and leaf blight; vegetative organs; tissue structure

杨梅(Myrica rubra)是杨梅科(Mycicacae)杨梅属(Myrica L.)常绿或落叶乔木,是原产于中国的亚热带果树之一,已生长7 000多年[ 1 ]。杨梅属约50种,广泛分布于热带、亚热带及温带;我国产4种,1变种,分布于西南至东部,浙江产1种[ 2 ]。杨梅在中国华东和湖南、广东、广西、贵州等地区均有分布。杨梅是发展经济林的主要树种,由于大面积的种植,原有山地生态环境的变化,导致杨梅枝叶凋萎病类群演变[ 3 -5 ]。近年来,杨梅枝叶凋萎病在浙江省、福建、两广等地均有发生。其中拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)对杨梅叶凋萎起重要作用[ 6 - 8 ],病菌侵入杨梅的根茎等组织,根系受到严重破坏,导致杨梅空壳率较高。杨梅在浙江栽培面积接近130万亩,近年来发生的杨梅枝叶凋萎病病害给浙江省内的台州、丽水、绍兴杨梅产业带来严重影响,大大影响当地的经济效益[ 9 - 11 ]。早期对于杨梅的研究主要集中在其生物学特性与开发利用上,本文通过杨梅枝叶凋萎病显微结构分析,研究植株抗寒性、抗旱性对自然环境的适应能力改变,旨在为杨梅枝叶凋萎病的综合防治提供理论基础。

1 材料与方法

1. 1 材 料

选取多年生杨梅及患枝叶凋萎病植株的营养器官进行石蜡切片与组织解离实验。新鲜材料野外采集固定,其中根、茎采用70%酒精FAA固定48 h,然后软化(95%乙醇∶甘油=1∶1)2个月;叶采用50%酒精FAA固定24 h进行实验。材料采自浙江省台州市椒江区杨梅试验基地(图1),位于28°39′N,121°23′E,该地年平均气温17.1℃,年降水量1 522.4 mm,年相对湿度为82%。6~7月是杨梅成熟期,平均气温24. 0 ℃,降水量 212. 3 mm。地处江南丘陵地带,土壤多为含砾石的砂质红壤和黄壤,水热条件好,杨梅生长茂盛,发育良好[ 12 ]。

1. 2 方 法

对杨梅和患枝叶凋萎病植株的根、茎和叶解剖结构观察采用石蜡切片法[ 13 - 15 ],将固定的组织材料采用 Rotary Microtome HM 315 切片机石蜡切片,切片厚 8~10μm,经乙醇梯度脱水(50%、60%、70%、80%、90%和 100%),二甲苯透明,番红-固绿对染,中性树胶封片。叶表皮解离采用Jeffrey法(10%铬酸∶10%硝酸 =1∶1)[ 16 ],成熟叶片保留主脉剪取叶的中央部分,剪成约 0.25 cm2 小块,在暗处离析 24 h,经番红染色后装片。

1. 3 显微摄影与数据处理

选取杨梅根、茎和叶的清晰装片置于Leica DFC320显微镜下并拍照。利用Leica QWin V3计算机显微图象分析系统,测量叶片厚度、气孔密度等指标,并计算栅栏与海绵组织厚度的比值(PT/ST)。组织结构测量每实验材料取装片5 张,各观察取5~6个视野,测量结果取平均值。显微图像经Adobe Photoshop 23.0图象处理系统处理制版。

2 结果与分析

2. 1 杨梅根的组织结构

患枝叶凋萎病的杨梅植株根部表面粗糙黑褐色,根尖的根冠部分被病菌破坏造成破裂损害,分生区周围细胞遭到一定程度的损伤(图2-A),由于病害根尖呈现断裂现象(图2-B)。根的次生结构由周皮、次生维管组织等组成(图2-C)。根尖成熟区横切结构表明真菌自周皮侵入,周皮细胞出现皱缩凋萎(图2-D);皮层细胞遭受病菌侵染后,细胞壁的木质化加厚情况加重、细胞发生变形程度加剧,并开始出现一定质壁分离,最后致使皮层细胞质膜断裂。由于皮层到维管柱细胞破碎,横向疏导途径被阻断(图2-E,F)。

2. 2 杨梅茎的组织结构

杨梅茎部的横切结构外层为表皮,细胞外壁角化形成角质层;皮层组织外层为厚角组织,细胞有4~5层;内层薄壁组织,细胞为分支状,细胞间隙较大。维管束外侧分布次生韧皮部细胞,内侧为次生木质部。髓部位于茎部中央,其组成细胞是薄壁细胞(图3-A)。杨梅茎部纵切观察到导管出现个别簇晶,筛管联络索通过筛管分子之间相互接通,形成运输同化产物的通道(图3-B)。

通过对枝叶凋萎病的杨梅茎部横切观察,真菌侵染至木质部和髓部,茎部的表皮、皮层以及维管柱细胞大多不完整,髓部已经被破坏。木射线细胞的木质化减弱,使其细胞壁逐渐变薄变脆。维管柱遭遇一定破坏,使次生木质部导管细胞等排列杂乱破损(图3-C)。通过对患病植株的茎部纵切发现导管出现成串状、非单个排列的单晶与成串状的簇晶(图3-D,E);筛管出现收缩呈棒状、节状的联络索,联络索原生质体发生了一定程度的收缩堵塞现象(图3-F)。

2. 3 杨梅叶的组织结构

杨梅叶为典型的异面叶,表皮细胞扁平,形状不规则,排列致密;表皮具角质层。叶的上角质层厚度为10.98~14.28 μm,上表皮细胞厚度为13.04~14.68 μm。叶肉细胞分布整齐,间隙小,栅栏组织分为两层,栅栏组织厚152.12~162.46 μm,海绵组织厚120.17~132.47 μm。下表皮细胞厚11.18~12.82 μm,下角质层厚10.18~12.88 μm,下表皮具有气孔,长度为46.98~50.02 μm,宽度31.13~33.25 μm,气孔密度为96个/mm2,叶片厚度为381.15~389.55 μm(图4-A,B,C;表1)。

患枝叶凋萎病的杨梅叶片细胞变得十分柔软脆弱、叶色变深;表皮细胞基本呈长柱状并且角质层部分通透。上角质层厚度为7.80~9.24 μm,上表皮厚度为15.43~16.99 μm,叶肉组织的栅栏组织厚度102.00~112.40 μm,海绵组织厚度135.83~151.46 μm,细胞排列疏松、间隙大;下表皮角质层破损不完整,下表皮厚度为12.08~14.12 μm,下表皮气孔长度39.01~42.51μm,宽度29.76~32.60 μm,气孔密度82个/mm2;叶的厚度为286.85~293.15 μm(图4-D,E,F;表1)。叶肉组织中栅栏组织与海绵组织厚度的比值(PT/ST)与半致死温度呈现明显负相关。杨梅PT/ST平均为1.245,患枝叶凋萎病的杨梅PT/ST为0.746。

3 结论与讨论

3. 1 杨梅枝叶凋萎病的组织结构分析

实验结果表明,杨梅枝叶凋萎病菌从营养器官的保护组织侵入,在维管组织的韧皮薄壁细胞处生成菌丝结或团块状结构,形成一个病害区域。部分菌丝侵入到木质部直至髓部位置,破坏木质部的导管细胞,髓部薄壁细胞破损严重,影响对水分和无机盐的运输;病菌损害杨梅根部的正常生长,导致植株根部坏死。患病植株茎部的导管分子出现串状单晶和簇晶,研究表明植物内生菌可产生多种次生代谢产物,形成草酸钙单晶和簇晶等结构[ 17 - 19 ],这些晶体使茎部导管发生堵塞,茎部丧失输导水分和无机盐的能力,缺水使植株凋萎或死亡。筛管分子的联络索发生一定程度的收缩状况,筛管变狭窄,堵塞细胞,导致有机质的运输出现一定的障碍,植株茎部运输有机物受阻,植株因缺乏营养而枯萎[ 20 ]。

3. 2 杨梅枝叶凋萎病的组织结构与抗旱性、抗寒性的关系

杨梅叶的表皮细胞扁平,形状不规则,排列致密,患病植株上表皮角质层较薄,其下表皮角质层已破损,角质层厚度的减少增加了水分的散失,降低了抗旱性。植物叶片的上表皮、栅栏组织和叶片厚度代表抗寒性能力的有效数据指标,指标数值越大,抵抗寒冻能力越强[ 21 ]。生长在低温干旱环境中的植物其叶会增厚,是植物对低温环境的适应;叶肉组织中栅栏组织与海绵组织厚度的比值(PT/ST)与半致死温度呈负相关,杨梅叶片比患病植株叶片的栅栏组织厚度大,患病杨梅PT/ST比正常小,说明患枝叶凋萎病杨梅容易在严寒环境下冻伤、冻死亡[ 22 ]。杨梅叶片厚度385.35μm,大于患病杨梅叶片厚度290.00μm,叶片厚度增加,说明植物抵抗干旱的能力越强。患病杨梅叶片气孔密度约为96个/mm2,比杨梅气孔密度82个/mm2多,在相同的自然环境下,患病植株气孔密度大,抗旱性减弱[ 8 ]。实验结果说明患枝叶凋萎病的杨梅在遭受真菌侵染后抗寒性、抗旱性都有一定程度的降低,对自然环境的适应能力变弱。

患杨梅枝叶凋萎病杨梅植株,病菌通过表皮、皮层至维管束直达髓部,导管、筛管等构成的输导组织由于细胞结构的破坏而发生运输困难,影响植株营养元素的运输和吸收,养护过程应适量的施肥。在预防杨梅病害时,剪修伤口处应喷洒可抑制病菌的药剂,防止病菌在植物根茎部扩散至维管系统,阻止切断病菌的侵入。通过杨梅枝叶凋萎病组织结构和侵入特征的分析,了解其适应机理,为进一步开发杨梅药用和食用价值,开展枝叶凋萎病的综合防治提供理论依据。

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