【doc】植物病毒感染寄主叶绿体的形态结构变化
植物病毒感染寄主叶绿体的形态结构变化 植物病毒感染寄主叶绿体的形态结构变化
洪健徐颖V徐正
(浙江大学分析测试中0.杭州310029)-,一.一一'hI'_酿牛zI/ ?
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植物病毒侵染系统寄主后产生显着的花叶症状.细胞内叶绿体结构和功能遭到破坏在褪绿
部位叶绿体发育不良,基粒类囊体垛叠差.体积变小,数量减少,有的发生团聚或接台.成熟叶绿
体往往肿胀,片层松散,甚至整体瓦解现已了解烟草花叶病毒TMV,黄瓜花叶病毒CMV,马铃
薯Y病毒PVY的外壳蛋白CP存在于被侵染的寄主细胞叶绿体中,特异性结合在类囊体膜的光
系统I上,阻止了电子在传递链中的传递.推测电子传递链中断导致氧原子积累,降解叶绿体,是
导致花叶症状的决定性因素.
我们在植物病毒的细胞病理学研究中.对芜菁花叶病毒TuMV,番茄花叶病毒ToMV,黄瓜
花叶病毒CMV,大麦黄花叶病毒BaYMV,葡萄扇叶病毒GFLV感染寄主的叶绿体超微结构作
了电镜观察,并用自行研制的CIA1型细胞图像分析系统,测量计算了叶绿体的二维形态参数
和三维体视学参数,以探讨病毒影响寄主叶绿体形态结构的定量关系,
材料
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与
方法
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1.电镜制样观察取以上几种病毒感染后呈典型花叶症状的寄主植物叶片褪绿部位,同时以相
应的健康植物为对照,经2.5戊二醛2多聚甲醛和1四氧化锇双固定.Spurr'低牯度树脂
包埋,超薄切片,在日本JEOL的JEM1200EX型透射电镜下观察细胞及叶绿体的超微结构.随
机拍摄叶绿体照片,每一组样品各拍摄8,9张底片,包含约50个叶绿体. 2.图像测量和分析在cIA-l型图像分析系统上直接由电镜底片采集图像,用图像处理功能对
原始图像进行翻转正像,灰度调节,图像分割等处理,根据放大倍数进行定标,然后分别测量叶绿
体的面积,周长,等效直径和规化形状因子等二维形态计量参数,再根据体视学原理及计算方法,
以叶肉组织为参照系,计算叶绿体的体密度,面密度,比
表
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面3项体视学参数,求出各项参数的均
值,对处理和对照间的参数差异进行t检验.
结果与讨论
在TuMV感染的榨菜叶肉细胞中,线状病毒粒子束存在于细胞质内,还可观察到大量呈风
轮状,薄板状和束状的柱状内含体,叶绿体较小,片层发育较差(图1).在ToMV感染的普通烟
叶肉细胞中,大量杆状病毒粒子成结晶状或分散分布于细胞质内,未见X一体,叶绿体结构变化不
明显,但有的出现一些周边小泡(图2)在带有坏死型卫星RNA的CMV分离物感染的普通烟
叶肉细胞中,大量球形病毒粒子散布在细胞质内,膜结构和液泡明显增生,叶绿体发育差,缺乏基
粒,肿胀或畸形,有的产生大的空泡,内含病毒粒子(图3).在BaYMV感染的大麦叶肉细胞中,
线状病毒粒子以及柱状内含体和膜状体均存在于细胞质内,有许多叶绿体肿胀,外形变圆,片层
疏松,有的外膜破裂瓦解(图4).在GFIV感染的苋色藜叶肉细胞质中,膜结构和囊泡增生,一些
球形病毒粒子成纵列排在小管内.叶绿体发生肿胀,基质部分占据较大体积,有的还含有个大
的结晶体(图5,6).
基金项目:国家自然科学基金(39970067)和浙江省丹析测试基金资助项目
336
电子显微j.ChinElectrMicrosc.Soc 19(3):335,3362000年
通过对叶绿体的二维形态参数测量和三维体视学参数计算,结果表明CMV,BaYMV,
GFLV感染寄主的叶绿体体密度Vv,面密度Sv,平均体积均比对照增大,比表面Rsv缩小,叶绿
体发生肿胀,而形状不规则的叶绿体规化形状因子数值明显变小,由这些数据可以定量表达叶绿
体形态变化的程度,较过去仅以非量化的形态描述更为科学.
参考文献
[1]申洪,洗忠英.实用生物体视学技术.广州:中山太学出版社,1991 [2]涂根辨.定量细胞学和细胞化学技术.长春:吉林科学技术出版社1993. [^_洪健,陈集双,周雪平,等.电子显微,1999,18(3):274289 图1感染TuMV的榨菜叶肉细胞叶绿体片层结构盎育较差(Bar一0.6m)}图2感染ToMV的普通烟叶肉
细胞叶绿体产生周边小泡(Bar=0.5~rrD;图3感染CMV的普通烟叶肉细胞叶绿体产生空泡结掏(Bar一
5pm){图4感染BaYMV的大麦叶肉细胞中肿胀的叶绿体(Bar=O.6pm);图5感染GF[V的苋色藜叶肉
细胞叶绿体含有结晶结构(Bar一0.jm){图6苋色藜的叶绿体结晶结构放大(Bar一0.2gm).
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