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虫瘿(gall)是自然界中昆虫对寄主植物进行诱导并使寄主植物组织产生异常生长的产物。虫瘿组织的形态学、细胞学及生理生化特性与正常组织间存在着较大的差异。对虫瘿形成机制的研究将有助于我们阐明并揭示植物发育学、植物生理学中的一些特殊机制。本文通过细胞学和植物生理学等手段探索了蓟马(Phlaeothripidae)诱导鹅掌藤(Schefflera arboricola)叶片产生的特异性虫瘿组织的细胞学以及生理学特征,为进一步揭示虫瘿的形成机制提供前期基础。
对鹅掌藤以及相关造瘿昆虫的生物学特性研究表明,蓟马专一性的诱导鹅掌藤形成叶片虫瘿,其诱导方式为取食或产卵行为,虫瘿的形态为口袋型突起,生长速率高于正常叶片组织。虫瘿的类型根据其受蓟马的诱导情况分为一次发生型和多次发生型,蓟马对正常叶片组织进行单次诱导产生一次发生型虫瘿,而蓟马对一次发生型虫瘿组织进行再次诱导则产生多次发生型虫瘿。蓟马对虫瘿的诱导有范围性,只有初次诱导范围内的细胞组织体现虫瘿活性,能够保持快速生长状态,蓟马对虫瘿的诱导强度不随蓟马活动时间及取食产卵等活动的频率变化而变化。蓟马用于直接诱导虫瘿生成的物质有时效性,可能只存在于活体蓟马内,其诱导后不在植物组织中扩散,有可能诱导植物细胞产生细胞分裂素类的植物激素。
利用石蜡切片及常见植物组织染色方法研究虫瘿组织与细胞的微观结构特点,结果表明虫瘿组织内的叶肉部分充满薄壁组织细胞,脱分化明显,居间分生组织与薄壁组织的分界不明显,虫瘿组织垂周分裂的速度远远高于平周分裂。虫瘿组织保持保护组织一薄壁组织一分生组织一维管束组织的叶片结构特点。番红可以对虫瘿组织细胞的细胞核区内某一区域进行特异性染色,推测其与染色体复制相关联。
对正常叶片、同一叶片上虫瘿组织和其周围正常组织的营养物质含量、光合呼吸作用强度的研究结果表明,虫瘿组织本身光合作用微弱却富集大量营养物质,虫瘿周围正常组织光合作用较强但营养物质含量水平较低,其产生的大量营养物质可能被专一输送至虫瘿组织,自身成为营养源(source),而虫瘿组织成为活性较高的移动库(sink)并与其周围组织组成库源体系。测定虫瘿组织中与植物抗性有关的笨丙氨酸解氨酶活性与过氧化物酶活性以及氧自由基与丙二醛含量。结果表明鹅掌藤没有产生明显的诱导抗性,将虫瘿组织的生长识别为自身正常的细胞分裂和生长过程,蓟马的活动可能主动抑制了植物诱导抗性的产生。