本实验利用显微技术及透射电镜技术对小麦与叶锈菌(不同亲和程度)互作过程中小麦叶肉细胞的超微结构进行了细致的观察，结合琼脂糖凝胶电泳技术、原位检测技术对小麦与叶锈菌互作过程中寄主核DNA的生化特征进行系统分析，结果表明小麦与叶锈菌不亲和(洛夫林10×162)互作的HR属植物PCD的范畴。主要实验结果如下： 1．光学显微镜观察结果表明：在小麦与叶锈菌互作的不亲和组合中，菌丝生长缓慢，菌丝量较少，小麦叶肉细胞结构从12h开始出现变化，主要表现在叶绿体位置移动、形状变化及其后期的近乎解体以及细胞核的早期形状变化到最后的完全消失。接种后72h，菌丝周围叶肉细胞形状模糊，细胞内细胞器稀少，这些细胞可能趋于死亡。在亲和组合中，菌丝生长迅速，并在胞间隙中大量蔓延繁殖，而寄主细胞结构变化不大，只是偶尔见到细胞内个别叶绿体发生变形和位置移动，这说明锈菌菌丝的扩张还未对寄主细胞造成明显影响。 2．电子显微镜观察结果表明：在不亲和组合中，侵染早期(接种后8h-24h)小麦叶肉细胞核变形，核内染色质发生凝聚，并聚于细胞核边缘。叶绿体膨胀成圆球形，内部基粒排列松散，结构紊乱，但线粒体结构仍保持完整。侵染后期(接种后72h)，细胞核、叶绿体已完全解体，唯有线粒体双层膜结构较完整，但其嵴突已发生解体。内质网和液泡共同行使溶酶体功能，吞噬着各种细胞器片段及原生质组分。但细胞质膜始终保持着形态上的完整性。不亲和组合小麦叶肉细胞在超微结构水平的变化显示出植物PCD的部分形态特征。在亲和组合中，接种后8、12h，寄主细胞的超微结构变化不大；接种后24h，叶绿体膨胀变形，叶绿体片层结构轻微零乱，被侵染细胞质膜下陷；接种后72h，细胞核发生变形，叶绿体继续膨胀但基粒排列稍松散，淀粉粒数目增多，线粒体嵴突已发生退化，只有双层膜结构。 3．DNA特异片段化是PCD的典型生化特征，不亲和组合小麦叶片在接种后24h观察到了DNA梯状条带(DNA Ladder)，但以接种后72h DNA梯状图谱最为清晰；而亲和组合的叶片、健叶细胞、叶锈菌162孢子的DNA没有检测到梯状条带。 4．不亲和组合接种后12h被叶锈菌侵染的叶肉细胞及其周围的少数细胞经TUNEL检测结果均为阳性，细胞核被染成黄褐色，证明了核DNA发生断裂。而离侵 河北农业大学硕士学位论文 染部位较远的细胞，检测结果呈阴性反应。 综上所述，在小麦与叶锈菌互作的不亲和组合中，核染色质凝聚细胞核变形、解体；叶绿体解体；线粒体最后消失；内质网、液泡消化分解细胞质、细胞器；琼脂糖凝胶电泳出现DNA Ladder；原位标记检测结果阳性。这些结果证明了小麦与叶锈菌互作过程中的HR属植物PCD范畴，而亲和组合中，这些特征不明显，出现时间也比不亲和组合晚两天以上。亲和组合中出现的个别细胞死亡是否具有PCD性质，还有待进一步的研究确定。