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1、第一节 植物病原物的寄生性和致病性,一、微生物和植物的关系,共栖(Commensalism) 共生(Symbiosis) 寄生(Parasitism),一、共栖,没有明显的互利关系，或对一方的存在有利 植物的根围或叶围相应的微生物类群,二、共生,对双方都有利 豆科植物根瘤菌,三、寄生,一种生物依赖另一种生物提供营养物质的生 活方式 寄主(host)：被依赖的生物 寄生物(parasite)：营寄生生活的生物,1.寄生性,从植物体内取得营养而生存的能力 死体寄生(Necrotrophic parasitism) 活体寄生(Biotrophic parasitism),关于寄生的另外几个概念 专性
2、寄生(Obligate patasitism) 兼性寄生(Facultative parasitism) 兼性腐生(Facultative saprophytism) 亲合性(Compatibility) 非亲合性(Incompatibility) 毒性(Virulence)：品种水平上的致病力特称为毒性,四、致病性(Pathogenicity),破坏寄主和引起病变的能力 寄生性和致病性的关系 一致性 不一致性,1.致病机制,夺取寄主的营养物质 机械压力 酶 毒素 生长调节物质,1.1夺取寄主的营养物质,症状 营养不良 黄化 矮化 枯死,寄生性植物,寄主植物,1.2机械力量,症状 表皮破裂 伤
3、痕,造成表皮破裂,1.3 酶,降解植物角质层 角质酶 降解细胞壁 果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶 降解细胞质 蛋白酶，淀粉酶、脂酶,在固体培养基定性测定果胶酶活性,A=0.5u标准酶 B=Ep-1PNA5 C=Ep-1PN D=SHTN5-6 E=SHTN5-7,A,B,C,E,D,果胶酶导致软腐症状,1.4 毒素,病原真菌和细菌在代谢过程中产生的、 能在极低浓度下干扰植物正常生理代谢的 非酶类化合物 褪绿、坏死和萎蔫,分泌毒素,毒素作用位点 膜蛋白，线粒体，叶绿体，特定的酶类 毒素种类 寄主选择性毒素(host selective toxin) 非寄主选择性毒素(host non-select
4、ive toxin),1.4.1寄主选择性毒素,对寄主植物尤其是感病的植物品种高度致病 与病原菌具有相似的寄主选择性 诱导植物产生典型的症状 寄主植物的敏感性 感病品种最敏感，中感品种次之，抗病品种最耐,寄主选择性毒素种类 离蠕孢属(=长蠕孢属)和交链孢属病原多产生这种毒素 如：HMT毒素（玉米小斑病菌） AK毒素（交链孢菌产生） AM毒素（交链孢菌产生）,非寄主选择性毒素,没有严格的寄主选择性 特征 寄主选择性较差 和寄主的感抗性可能不一致 种类 镰刀菌酸，草酸等,研究毒素的意义,认识病原的致病机制 筛选抗病品种,1.5生长调节物质,功能 调节植物细胞分裂、分化、生长、休眠和衰老 致病机制
5、扰乱植物正常的生理过程，引起畸形症状,山核桃树丛枝病（Phytoplasma),分泌生长调节物质,冠瘿/根癌（Crown gall）,分泌生长调节物质,症状类型 徒长，矮化，畸形，赘生，落叶，顶芽/根尖抑制 种类 植物生长素(IAA) 赤霉素(Gibberellin) 细胞分裂素(Cytokenine) 乙烯(Ethylene) 脱落酸(abscisic acid),注意,病原物往往依赖多种致病因素进行致病作用，因此，一种病害往往产生多种症状,第二节 植物抗病性,一、抗病性概念,避免、中止或阻止病原物侵入与扩展，减 轻发病和减轻损失程度 抗病性是普遍存在，是相对的性状,抗病性、耐病性及避病性的
6、差别 抗病：病原存在发病轻 耐病：病原存在，同等发病，但产量损 失较小 避病：寄主在时间上或空间上避开病原 而使发病较轻,二、抗病性分类,按病原物与寄主的关系 垂直抗性 水平抗性,按抗病机制 被动抗病性 主动抗病性,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,品种A,品种B,水平抗性水平,垂直抗性水平,10个生理小种,2个植物品种针对10个生理小种表现出的抗病性,抗病,抗病,寄主抗性: 对寄主的抗性 非寄主抗性:在非寄主植物上不引起病害,三、植物感病后的生理生化变化,呼吸作用 光合作用 核酸和蛋白质合成 酚类物质和相关酶 水分生理,3.1 呼吸作用,呼吸
7、强度提高早期反应 非特异性 发病植物的糖酵解 由TCA变为PPP 机制 生物合成增加，解偶联作用，末端氧化酶系统变化，线粒体机构的破坏等,3.2光合作用,光合作用下降 有效光合面积减少 叶绿素含量降低 光合速率下降 光合产物转移 -淀粉酶活性下降导致淀粉在病部积累 病部物质输导受阻导致物质积累,3.3核酸和蛋白合成,RNA的变化（所有病害） 侵染前期增加，侵染的中后期下降，自潜育期开始增加 DNA的变化（细菌病害） A. tumefaciens侵染后DNA增加,蛋白质的变化 病毒病害蛋白质增加 真菌病害早期蛋白质含量增加，后期蛋白质下降(降解) 病程相关蛋白(PR蛋白) 受病毒、细菌和真菌侵染
8、后诱导出的一类特殊蛋白，同植物抗病性的表达有关,3.4 酚类物质和相关酶,酚类物质及其氧化产物醌 植物的重要次生代谢产物 酚代谢相关酶 苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶 与植物的抗病性密切相关,3.5水分生理,叶部病害 增加蒸腾作用（裂口或气孔开启失控） 降低蒸腾作用（抑制气孔开启） 植物根病 降低水分吸收 维管组织病害 阻止水分输导,四、植物的抗病机制,多因素事件 被动抗病因素 物理抗病因素(physical defense elements) 化学抗病因素(chemical defense elements) 主动抗病因素 物理抗病因素(physical defense
9、elements) 化学抗病因素(chemical defense elements),4.1物理的被动抗病因素,植物固有的形态特征抗性 成份 蜡质层及角质层 表皮细胞的钙化或硅化 自然孔口的数目及其结构 组织木栓化 组织木质素化 导管的组织结构,4.2化学的被动抗病因素,植物体内的天然抗菌物质或酶类 成份 酚类物质 皂角苷 不饱和内脂 有机硫化合物 糖类,4.3物理的主动抗病因素,病原物的侵染导致植物在形态结构上产生抗病的变化 成分 细胞壁木栓化 木质化 酚类物质及Ca2沉积 细胞内侧或外侧局部加厚如乳突的形成 形成离层 形成侵填体,4.4化学的主动抗病因素,成分 过敏性坏死反应(necro
10、tic hypersensitive reaction) 植物保卫素(phytoalexin) 植物对毒素的降解作用,4.4.1过敏性坏死反应,植物对非亲合性病原物侵染表现出的高度敏感的现象 机制 受侵细胞及相邻细胞迅速坏死，病原物受到遏制或被杀 死，或被封锁在枯死组织中,4.4.2 植物保卫素,植物受到病原物的侵染后或受到其它生理 的、物理的刺激后所产生的一类低分子量次生 代谢产物。,已报道植保卫素的植物 21科100种以上的植物豆科，茄科， 锦葵科，菊科和旋花科,植保素类型 类异黄酮化合物（豆科植物） 类萜化合物（茄科植物） 植保素在抗病反应中的作用 抑制病原菌的生长 导致细胞死亡 抗病植
11、物中积累快,4.4.3 降解毒素,定义 植物组织能代谢病原菌产生的毒素，将其转化为无毒物质 例子 番茄组织能代谢转化镰刀菌酸 燕麦的抗病品种能钝化victorin毒素,五、植物避病的机制,机制 不能接触到病原物而减少了发病机会时间避病 空间避病 环境条件不适宜而避病,六、植物耐病性,定义 虽可发病，但产量或品质损失较小 机制 生理调节能力 生物补偿作用,七、植物的诱发抗性,定义 植物经过各种生物预先接种或受到化学因子 、物理因子处理后所产生的抗病性 几个概念 交互保护作用(cross protection) 诱发接种(Inducing inoculation) 挑战接种(Challenge i
12、noculation),局部诱发抗性(Localized resistance) 系统性诱发抗性(Systemic resistance),7.1 诱发抗性的机制,占位效应 诱发结构上的抗性 细胞壁加厚 诱发化学上的抗性 诱导植物保卫素 诱导抗病相关蛋白或酶类,7.2可利用的诱导抗性因子,植物病原菌产生的激发子(elicitor) 诱导抗性的化合物 SA，INA，Herpin蛋白等 根围微生物 荧光假单胞菌,名词解释： 寄生性(parasitism)： 致病性(pathogenicity) 活体营养生物（biotroph） 死体营养生物（necrotroph） 寄生专化性(specialization of parasitism) 简答： 病原物寄生性和致病性的关系。,判断： 1寄生物不一定是病原物。 2 不是所有的生物病原物都是寄生物。 3 不是所有的生物病原物都吸收植物的养分。 4 寄生性强的寄生物寄生专化性也较强；寄生性较弱的病原物其寄生专化性也较弱。 5 寄生性较弱的病原物往往有较广的寄主范围，寄生性较强的病原物寄主范围较窄，但有例外。 6寄生性和致病性可以一致，也可以不一致，寄生性强致病性不一定强，同理寄生性弱致病性不一定弱。 7 弱寄生物引起的病害一般不能用培育抗病品种的方法防治病害。,