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研究生: 柯如營
論文名稱: 蕹菜白銹菌對蕹菜植株光合作用與醣類代謝之影響
指導教授: 周雪美
Chou, Hsueh-Mei
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 生命科學系
Department of Life Science
論文出版年: 2002
畢業學年度: 90
語文別: 中文
論文頁數: 80
中文關鍵詞: 蕹菜白銹菌光合作用醣類代謝蔗糖轉化酵素
英文關鍵詞: Albugo ipomoeae-aquaticae, photosynthesis, carbohydrate metabolism, invertase
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:164下載:3
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  • 本研究以蕹菜(Ipomoea aquatica Forsk)作為實驗材料,探討蕹菜白銹菌(Albugo ipomoeae-aquaticae)對其植株形態與光合作用生理上的影響,並驗證“蔗糖轉化酵素活性提高是造成感病植株光合作用下降的主要因子”之假說。根據光學與電子顯微鏡觀測之孢子囊與卵孢子的形態與大小,鑑定實驗菌種為蕹菜白銹菌。蕹菜植株感病7天之後,開始出現形態與生理上的變化;子葉與成熟葉之上表皮出現黃褐色病斑,下表皮形成白色孢子囊堆。接種後7-14天,呼吸速率以及蔗糖轉化酵素、ADP-葡萄糖焦磷酸酵素、b-澱粉酵素活性提高,葡萄糖、果糖、以及海藻糖含量大幅上升,澱粉堆積,蔗糖合成酵素活性降低,蔗糖、葉綠素a、類胡蘿蔔素的含量下降,氣孔導度、蒸散速率、以及光合作用同化速率下降。根據感病過程中,光合作用與醣類代謝變化發生的時間順序顯示,支持上述假說。

    The aim of this study was to investigate the impact of white rust on the morphology and photosynthetic physiology of Ipomoea aquatica, a very common vegetable in Taiwan, and to examine the hypothesis that increasing the activity of invertase was the primary factor responsible for the reduction of photosynthesis in diseased leaves. According to the morphology and size of sporangia and oospores examined by light and electronic microscopes, the studied pathogen was identified to be Albugo ipomoeae-aquaticae. Changes in morphology and physiology of infected leaves occurred 7 days after infection. Yellow-brown patches and white rust pustules appeared respectively on the upper and lower surfaces of locally infected cotyledons and leaves. Elevation of respiratory rates and the activities of invertase, ADP-glucose pyrophosphorylase and b-amylase, increase in the amounts of glucose, fructose, starch and trehalose, decrease in the contents of chlorophyll a, carotenoids and sucrose, and in the activity of sucrose synthase, and decline in the rates of assimilation, transpiration, and stomatal conductance were observed in the infected tissues during the infection (7-14 days after infection). The timing of the changes in the photosynthetic and carbohydrate metabolism of the infected tissues described above suported the hypothesis.

    中文摘要 I 英文摘要 II 英文縮寫對照表 III 圖表目錄 V 壹、前言 1 一、白銹菌的真菌分類地位、病徵與種類 1 (一)白銹菌的真菌分類地位與宿主 1 (二)蕹菜白銹病的病徵及生活史 1 (三)蕹菜白銹病病原的種類與鑑定 2 二、植物正常情況下之光合生理與醣類代謝途徑 3 (一)植物正常情況下之光合作用 3 1.光合作用的電子傳遞(photosynthetic electron transport) 3 2.光合作用的碳還原循環(photosynthetic carbon reduction cycle) 5 (二)植物葉片在正常情況下之醣類代謝 5 1.蔗糖的合成與分解 6 2.澱粉的合成與分解 7 三、病原真菌對宿主光合生理之影響 8 (一)感病植株光合速率之變化 8 (二)影響感病植株光合速率之因子 8 1.呼吸速率的變化 9 2.二氧化碳與水氣擴散速率的改變 9 3.光合色素含量的轉變 9 4.光合作用相關酵素(Rubisco及其他Calvin cycle enzymes)活性的改變與中間產物的含量變化 9 5.可溶性醣類含量的變化 10 6.電子傳遞系統的改變 10 四、病原真菌對宿主醣類代謝之影響 10 (一)感病植株醣類含量之變化 10 (二)影響感病植株醣類含量變化之因子 11 1.醣類代謝相關酵素活性之變化 11 (1)蔗糖轉化酵素與蔗糖合成酵素活性之變化 11 (2)磷酸化蔗糖合成酵素活性之變化 14 (3)ADP-葡萄糖焦磷酸酵素活性之變化 14 (4)澱粉酵素(amylase)活性之變化 14 2.碳水化合物之運送 15 3.海藻糖(trehalose)的影響 15 (1)海藻糖的來源 15 (2)植物體內海藻糖的功能 16 (3)海藻糖對植物澱粉代謝的影響 16 五、實驗目的 16 貳、材料與方法 18 一、研究材料 18 (一)研究材料之背景 18 (二)材料來源與栽種方式 18 二、研究方法 18 (一)蕹菜白銹菌的接種方法 18 (二)採樣 19 (三)形態觀察 19 1.外部形態的觀察 19 2.內部解剖構造的觀察 19 3.微細構造的觀察 20 (1)穿透式電子顯微鏡的觀察 20 (2)掃描式電子顯微鏡的觀察 20 (四)光合速率的測定 20 1.碳同化速率的測量 20 2.光合作用相關數值的分析 21 (五)光合色素的含量 21 (六)醣類代謝 21 1.可溶性醣類與澱粉的測定 21 2.海藻糖的測定 22 (七)測量澱粉與蔗糖代謝相關酵素的活性 23 1.萃取酵素 23 2.酵素活性的測定 23 (1)測定ADP-葡萄糖焦磷酸酵素的活性 23 (2)a-澱粉酵素活性的測量 24 (3)β-澱粉酵素活性的測量 24 (3)測量蔗糖轉化酵素的活性 24 (4)蔗糖合成酵素活性測定 25 (5)磷酸化蔗糖合成酵素活性的測量 25 (6)海藻糖酵素活性的測定 25 參、結果 27 一、蕹菜白銹菌對感病植株形態之影響與菌種鑑定 27 (一)蕹菜白銹菌感染後之形態變化 27 1.蕹菜葉片之病徵以及蕹菜白銹菌之無性生殖構造與吸器 27 2.蕹菜莖之病徵與蕹菜白銹菌之有性生殖構造 30 (二)菌種鑑定 34 二、蕹菜白銹菌感病植株之光合作用生理變化 36 (一)CO2同化速率光飽和曲線圖 36 (二)光量子產值與光飽和光合作用速率的變化 36 1.光量子產值的變化 36 2.光飽和光合作用速率的變化 36 (三)呼吸速率與光補償點的變化 40 1.呼吸速率的變化 40 2.光補償點的變化 40 (四)氣孔導度的變化 40 (五)蒸散速率的變化 40 (六)細胞間隙CO2濃度的變化 44 (七)光合色素含量的變化 44 三、蕹菜白銹菌感病植株之醣類代謝變化 44 (ㄧ)可溶性醣類含量與蔗糖代謝相關酵素之變化 44 (二)澱粉與澱粉代謝相關酵素之變化 48 1.由解剖構造觀察澱粉含量的變化 48 2.由生化測定結果觀察澱粉含量與澱粉代謝相關酵素之變化 51 四、蕹菜白銹菌感染造成感病植株海藻糖含量與海藻糖酵素活性之變化 51 肆、討論 55 一、蕹菜白銹菌的菌種鑑定 55 二、蕹菜白銹菌對感病植株光合生理之影響 55 三、蕹菜白銹菌對感病植株醣類代謝之影響 57 四、驗證假說 59 (一)感病過程光合生理與醣類代謝變化之發生順序 59 (二)修正假說 60 五、未來展望 60 伍、參考文獻 63

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