病原菌与寄主植物的相互作用在自然植物种群中普遍存在,二十世纪八十年代以来一直是国内外生态学研究的热点之一。一般情况下,病原菌的侵染不会立即杀死寄主,而是引起寄主植物体内发生复杂的生理生化变化,从而导致寄主形态及代谢功能发生改变。通过病原菌对寄主植物的生理生态学影响的研究,有助于揭示寄主植物与其病原菌在自然界相互作用的规律,为进一步研究寄主植物对病原菌的抗病机制及抗病遗传育种提供理论依据。本研究中的寄主植物-羊草(Leymus chinensis)是一种多年生禾本科植物,其寄生菌-披碱草柄锈菌(Puccinia elymi)是首次在羊草上被发现的,两者建立了稳定的相互作用体系。本研究以羊草-披碱草柄锈菌作用体系为研究对象,研究锈菌的两个重要生活阶段(夏孢子、冬孢子时期)和不同土壤环境条件下,不同感病(锈病)程度羊草的形态特征及营养代谢物质的变化。实验结果及主要结论如下:(1)披碱草柄锈菌的侵染对羊草叶片的重量及形态有明显的影响。与健康植株相比,感病的羊草叶片的鲜重、叶长、叶宽显著下降(P﹤0.05),而干物质百分率却高于对照叶片。Ⅲ级病叶的鲜重(10.50g)比对照(11.45g)下降了8.30%,但是各级干重差别不明显。(2)披碱草柄锈菌对羊草体内非结构碳水化合物、粗蛋白、脯氨酸含量的影响有相同的变化趋势,即随病害严重度的增加,可溶性糖、蔗糖、果糖、粗蛋白、脯氨酸的含量升高,而光合色素的含量是逐渐减小的。说明感病程度愈高的羊草叶片,其体内营养代谢物质的含量就会受到愈大的影响。(3)无论感病与否,处于披碱草柄锈菌夏孢子时期的羊草叶片中非结构碳水化合物、粗蛋白、脯氨酸及光合色素的含量均低于冬孢子时期,且在冬孢子时期感病程度较高的Ⅲ级病叶内的可溶性糖、蔗糖、果糖含量显著高于健康植株(P﹤0.05)。可见,锈菌为了进入下一个生活周期完成生活史,而消耗寄主体内大量的营养,给寄主代谢和光合作用造成了更大的影响。(4)在自然生境中,不同土壤条件下,披碱草柄锈菌对羊草的生理生化特性的影响也存在明显的差异。盐碱程度较高样地中的羊草其病叶与正常叶片的非结构碳水化合物、脯氨酸、光合色素的含量也较高,但是粗蛋白含量却是减小的。羊草种群在盐碱及病原菌这两种逆境当中依然能较好的维持、恢复生理代谢作用和光合作用,这证明碳水化合物、脯氨酸、光合色素含量的积累对植物抵抗不良环境具有一定的作用,同时也说明羊草是一种抗逆境较强的植物。通过上述实验结果说明,披碱草柄锈菌对羊草的毒害作用是非常明显的,它不但影响了羊草叶片的形态和正常发育,而且还对羊草的生理代谢功能造成了不同程度的影响。