第三章第二節(jié) 植物病毒

第三章植物侵染性病原

第三節(jié)植物病毒

教學目的任務：

使學生了解植物病毒的形態(tài)特點、生物學特性及引起的代表病害，為學習各論打下良好的基礎。重點:病毒的形態(tài)特點、生物學特性。

難點：病毒生物學特性。

課型：新授課。

教法：課堂講授。

教具：多媒體、圖片

教學過程：

1、組織教學

2、提問、復習前次重點內(nèi)容第三節(jié)植物病毒AdolfE.MayerDimitrijIvanovskijMartinusW.Beijerinck植物病毒對生產(chǎn)的影響引起多種植物病害，大多數(shù)植物都不同程度地受到病毒的危害。茄科和十字花科植物上，有50%的病害為病毒病。在煙草,馬鈴薯上成為重要的病害。在花卉上，病毒病使品質(zhì)和產(chǎn)量降低，甚至影響進出口。大麥黃矮病毒，在使美國小麥損失6000萬美元，加拿大損失1700萬美元。植物病毒的有用之處做基因工程的載體，研究轉基因技術；因為病毒是簡單的生命，用病毒研究生命的基本問題。

第三節(jié)植物病毒一、病毒(Virus)定義

(一)、定義：病毒粒體:完整植物病毒的基本形態(tài)（三）種類動物病毒植物病毒細菌病毒（噬菌體）真菌病毒(二)、特點：1、微小，簡單，無細胞結構2、基因組只含一種核酸（DNA或RNA），3、病毒的復制是盜用機器、原料和場所進行自我復制，因而叫增殖4、缺乏完整的酶和能量系統(tǒng)5、細胞內(nèi)專性寄生物。二、植物病毒的形態(tài)、結構與組分及理化特性（一）、植物病毒的形態(tài)

形態(tài):大多為球狀、桿狀和線狀，少為彈狀、桿菌狀和雙聯(lián)體狀等球狀病毒的直徑大多為20～35nm，少數(shù)可以達到70—80nm。球狀病毒也稱為多面體病毒或二十面體病毒。桿狀病毒多為15—20nm×130-300nm，兩端平齊；少數(shù)兩端鈍圓。桿狀病毒粒體剛直，不易彎曲。線狀病毒多為11—13nmⅹ480-1250nm，個別可以達到2000nm以上；線狀病毒的兩端也是平齊的，粒體有不同程度的彎曲。

（一）、植物病毒的形態(tài)（二）、植物病毒的結構病毒粒體中間是螺旋狀的核酸鏈，外面是由許多蛋白質(zhì)亞基組成的衣殼。但植物彈狀病毒粒體外面有囊膜(envelope)包被。TMV結構模式圖TMV負染電鏡照片球形病毒的結構球形病毒的結構模式結構圖球狀病毒是由二十個正三角形拼接形成的二十面體粒體，也叫二十面體病毒

蛋白質(zhì)衣殼一殼基(形態(tài)單位)一蛋白亞基

(結構單位)病毒粒體核酸(RNA或DNA)核衣殼其它組分（三）、植物病毒的組分（三）、植物病毒的組分植物病毒的主要成分是核酸(5%~40%)和蛋白質(zhì)(60%~95%)，內(nèi)部是核酸，外部由稱為外殼(或衣殼)的蛋白質(zhì)包被，合稱為核蛋白或核衣殼。另外還含有水分、礦物質(zhì)元素等。有的病毒粒體中還含有少量的糖蛋白或脂類。類病毒則無蛋白質(zhì)外殼，僅為RNA的分子。1、蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)作用：保護核酸免受核酸酶或紫外線破壞作用識別寄主。組成：氨基酸多肽連蛋白質(zhì)亞基殼基。種類：結構蛋白和非結構蛋白。（三）、植物病毒的組分2、核酸

（1）、核酸類型有RNA和DNA兩類。大體可分為5種類型，其中3種為RNA，2種為DNA：①正單鏈RNA（十ssRNA）②負單鏈RNA(singlestrandRNA，-ssRNA）③雙鏈RNA(doublestrandRNA，dsRNA)④單鏈DNA(ssDNA)⑤雙鏈DNA(dsDNA

一種病毒粒體只含有一種核酸①正單鏈RNA毒。其單鏈RNA可以直接翻譯蛋白，起mRNA的作用，故稱為十ssRNA病毒。這是最主要的類型，70％以上的植物病毒均為此種核酸類型，如煙草花葉病毒屬的TMV、黃瓜花葉病毒屬的CMV、馬鈴薯X病毒屬的PVX和馬鈴薯Y病毒屬的PVY等。②負單鏈RNA(negativesinglestrandRNA，—ssRNA)病毒。其單鏈RNA不能起mRNA的作用，必須先轉錄成互補鏈，才能翻譯蛋白，故稱為—ssRNA病毒。如小麥叢矮病毒(WRDV)。（1）、植物病毒的核酸類型

③雙鏈RNA(doublestrandRNA，dsRNA)病毒。因其核酸為互補的雙鏈RNA而得名。其中的負鏈RNA轉錄出正鏈RNA，才能作為mRNA翻譯蛋白。④單鏈DNA(ssDNA)病毒。由于DNA不能直接作為mRNA而起作用，所以DNA病毒無十、—之分。⑤雙鏈DNA(dsDNA)病毒。核酸類型與高等動、植物的相同，為互補的雙鏈DNA。花椰菜花葉病毒屬(Caulimovirus)和桿狀DNA病毒屬(Badnavirus)為此種類型。（2）．病毒核酸的比例

球形病毒：15％～45％長條形：占5％～6％彈狀病毒：1％左右。（3）．核酸的多分體現(xiàn)象和多分體病毒

核酸多分體現(xiàn)象：是指病毒的基因組分布在不同的核酸鏈上，分別包裝在不同的病毒粒體里?；蚪M分布在不同的核酸鏈上，被稱為多組分基因組。多分體病毒：含多組分基因組的病毒被稱為多分體病毒。多分體現(xiàn)象為植物病毒所特有單分體病毒：指整個遺傳信息存在于一條核酸鏈上、包被在一種粒體中的病毒，如常見的煙草花葉病毒屬(Tobamovirus)、馬鈴薯X病毒屬(Potxvirus)和馬鈴薯Y病毒屬(Potyvirus)。

雙分體病毒：指遺傳信息為雙組分基因組包被在兩種粒體里的病毒，如煙草脆裂病毒屬(Tobravirus)和蠕傳病毒屬(Nepovirus)。

三分體病毒：指核酸包被在三種粒體中的病毒。如黃瓜花葉病毒屬(Cucumovirus)和苜?；ㄈ~病毒(AMV)，它們均有四條核酸鏈，但被包裝在三種或四種粒體中。有關類型：單分體病毒雙分體病毒三分體病毒病毒衛(wèi)星衛(wèi)星病毒衛(wèi)星核酸被病毒衛(wèi)星依賴的病毒稱為輔助病毒。多分體病毒代表——衛(wèi)星RNA

在某些多分體病毒中發(fā)現(xiàn)了小分子量的RNA，其與病毒RNA無同源性，單獨不具有侵染性，要依賴病毒的核酸才能侵染和增殖，其中自身能編碼衣殼蛋白的稱衛(wèi)星病毒，不能編碼衣殼蛋白的稱衛(wèi)星核酸。絕大多數(shù)植物病毒的的衛(wèi)星核酸是RNA，因此稱為衛(wèi)星RNA(satelliteRNA，sRNA)被衛(wèi)星RNA依賴的病毒稱為輔助病毒。衛(wèi)星RNA與輔助病毒包被在同一衣殼內(nèi)，并能抑制輔助病毒的復制，降低其濃度，并改變其致病力。利用sRNA與病毒的關系，可進行生物防治及基因工程抗病毒育種。如S323、其它組分水分碳水化合物多胺金屬離子：鈣、鈉和鎂離子3、其它組分水分

例如在西紅柿束矮病毒和蕪菁黃花葉病毒的結晶體中，水分的含量分別為47％和58％。

碳水化合物彈狀病毒科病毒中，以糖蛋白或脂類的形式存在于病毒的囊膜中。如西紅柿斑萎病毒合有7％的碳水化合物。某些病毒粒體含多胺，主要是精胺和亞精胺，它們與核酸上的磷酸基團相互作用，為穩(wěn)定折迭的核酸分子。金屬離子也是許多病毒必須的，主要有鈣離子、鈉離子和鎂離子。利用離子整合劑去掉這些金屬離子，往往導致病毒粒體膨脹，易受核酸酶的分解。1．稀釋限點(DilutionEndPoint，DEP)病組織汁液保持病毒侵染力的最高稀釋度，用10—1，10—2，……表示。

2．鈍化溫度(ThermallnactivationPoint，TIP)將病組織汁液處理10min使病毒喪失活性的最低溫度，用攝氏度表示。

3．體外存活期(Longevityinvitro.LIV)室溫（20~22℃）下，病組織汁液保持病毒侵染力的最長時間。

4、沉降系數(shù)

5、光譜吸收特性

6、植物病毒的化學特性。

(四)、病毒物理化學特性

三、植物病毒的復制和增殖需要兩個步驟：病毒核酸的復制病毒核酸信息的表達（一）、病毒基因組的復制(replication)

病毒核酸的復制需要寄主提供復制的場所(通常是在細胞質(zhì)或細胞核內(nèi))、復制所需的原材料和能量、部分寄主編碼的酶以及膜系統(tǒng)。病毒自身提供的主要是模板核酸和專化的聚合酶(polymerase)，也稱復制酶(或其亞基)。（二）、植物病毒基因組信息的表達（geneexpression)

即按照信息RNA的序列來合成病毒專化性蛋白的過程。病毒基因組信息的表達的不同點主要在于其基因組mRNA具有多種合成途徑，mRNA的翻譯加工有多種策略。

1、病毒核酸的轉錄

2、植物病毒核酸的表達不同核酸類型病毒的轉錄過程不同植物病毒合成mRNA的途徑（三）、植物病毒的增殖復制增殖：植物病毒作為一種分子寄生物，無細胞結構，分別合成核酸和蛋白組分再組裝成子代粒體。這種特殊的繁殖方式稱為復制增殖(multiplication)。植物病毒增殖復制的主要步驟侵入并脫殼核酸復制和基因表達病毒粒體的裝配擴散轉移＋RNA植物病毒的復制概況示意圖四、植物病毒的傳播和移動（一）、定義及一般特性傳播(transmission)：植物病毒從一個植株轉移或擴散到其他植物的過程。移動(movement)：植物病毒從植物的一個局部到另一局部的過程。

（二）、植物病毒的傳播(transmission)方式：介體傳播(vectortransmission)是指病毒依附在其他生物體上，借其他生物體的活動而進行的傳播

動物介體植物介體非介體傳播機械傳播無性繁殖材料和嫁接傳播種子和花粉傳播

（1）介體傳毒過程可分為幾個時期：①獲毒(取食)期(acquisitionperiod)：獲得病毒所需的取食時間。②循回期(incubationperiod)：從獲得病毒到能傳播病毒，也稱潛伏期。③接毒(取食)期(inoculativeperiod)：傳毒所需取食時間。④持毒期(retentionperiod)：是指介體能保持傳毒能力的時間

1、介體傳播

（2）、介體與所傳病毒之間的關系循回型：增殖型(propagative)

非增殖型(nonpropagative)。非循回型(noncirculative

（3）、根據(jù)介體持毒時間的長短非持久性(nonpersistent)

半持久性(semipersistent)

持久性(persistent)三種相互關系。介體傳播

植物病毒的介體種類很多，主要有昆蟲、螨類、線蟲、真菌、菟絲子等。其中以昆蟲最為重要。目前已知的昆蟲介體約有400多種，其中約200種屬于蚜蟲類，130多種屬于葉蟬類。在傳毒介體中，昆蟲是最主要的介體，其中70%為同翅目的蚜蟲、葉蟬和飛虱，而又以蚜蟲為最主要的介體，大部分昆蟲傳毒的資料來源于蚜蟲傳毒。葉蟬和飛虱土壤中的介體土壤中的線蟲或真菌。（4）、介體種類昆蟲蚜蟲：非持久性關系?？芍耗Σ羵鞑?。2、非介體傳播(1)機械傳播

(2)無性繁殖材科和嫁接傳播

(3)種子和花粉傳播（三）、病毒在植物體內(nèi)的移動1、細胞間的移動產(chǎn)生運動蛋白去修飾胞間聯(lián)絲；或以RNA通過侵入。植物旺盛生長的分生組織很少含有病毒，如莖尖、根尖，通過分生組織培養(yǎng)獲得無毒植株。

2、長距離移動

韌皮部，上、下雙向轉移TMV在番茄植株中的移動示意圖五、植物病毒的分類與命名

植物病毒的分類工作由國際病毒分類委員會(InternationalCommitteeonTaxonomyofViruses，ICTV)植物病毒分會負責。隨著病毒學研究水平的提高，有關病毒基本性質(zhì)的知識不斷更新和豐富，病毒學家們對病毒分類研究也不斷深入，新的病毒屬（組）不斷增加，尤其是病毒分類標準、指標內(nèi)容越來越明確且接近病毒的本質(zhì)。經(jīng)過20多年的不斷修改、充實，到1995年，ICTV先后發(fā)表《病毒分類與命名》報告六次，在第六次報告中，植物病毒與動物病毒和細菌病毒一樣實現(xiàn)了按科、屬、種分類。近代病毒分類體系趨于將病毒這類非細胞結構的分子寄生物列為獨立的“病毒界”，下分為RNA病毒和DNA病毒兩大類。但為方便及習慣，仍按寄主種類分為動物病毒、植物病毒、微生物病毒等實用系統(tǒng)分類。五、植物病毒的分類與命名1、植物病毒的分類（1）、分類依據(jù)

①核酸類型(DNA或RNA)；②核酸是單鏈(singlestrand，ss)還是雙鏈(doublestrandds)；③是否存在脂蛋白包膜；④病毒形態(tài)；⑤核酸分段狀況(即多分體現(xiàn)象)等。

(3)病毒的株系

株系(strain)是病毒種下的分類單元(2)分類方式按科、屬、種分類。2、植物病毒的命名

寄主英文俗名加上癥狀，如煙草花葉病毒為Tobaccomosaicvirus，縮寫為TMV；黃瓜花葉病毒為Cucumbermosaicvirus，縮寫為CMV。屬名：典型種的寄主名稱(英文或拉丁文)縮寫+主要特點描述(英文或拉丁文)縮寫+virus拼組而成。如：黃瓜花葉病毒屬的學名為Cucu-mo-virus

煙草花葉病毒屬為Toba-mo-virus。即植物病毒屬的結尾是-virus，科、屬名書寫時應用斜體，的確定種(definitivespecies)用斜體或打印，而暫定種(tentativespecies)或?qū)倜炊ǖ牟《久Q暫用正體。

煙草花葉病毒屬和煙草花葉病毒煙草花葉病毒屬(Tobamovirus)16個確定種和1個可能種，典型種為煙草花葉病毒(TMV)。病毒形態(tài)為直桿狀。寄主范圍較廣，世界性分布；摩擦傳播(有時為花粉或種苗)傳播；對外界環(huán)境的抵抗力強。引起花葉病六、重要植物病毒屬及典型種

馬鈴薯Y病毒屬和馬鈴薯Y病毒(PVY)馬鈴薯Y病毒屬(Potyvirus)91個確定種和88個可能種。線狀病毒，主要以蚜蟲進行非持久性傳播，絕大多數(shù)可以通過機械傳播，個別可以種傳。寄主范圍局限于特定科的植物，桃蚜等蚜蟲以非持久性方式傳播。也可通過汁液、機械方式傳播。

黃瓜花葉病毒屬和黃瓜花葉病毒(CMV)

黃瓜花葉病毒屬(Cucumovirus)3個確定種，即黃瓜花葉病毒、番茄不孕病毒(TAV)和花生矮化病毒(PSV)。球狀。依賴多種蚜蟲以非持久性方式傳播，也可由汁液摩擦和土壤傳播。寄主范圍十分廣泛七、植物病毒病的識別特點病