植物的抗病性

植物的抗病性第1頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)植物抗病性的概念和類別植物的抗病性是指植物避免、中止或阻滯病原物侵入與擴(kuò)展，減輕發(fā)病和損失程度的一類特性?？共⌒允侵参锱c其病原生物在長(zhǎng)期的協(xié)同進(jìn)化中相互適應(yīng)、相互選擇的結(jié)果。病原物發(fā)展出不同類別、不同程度的寄生性和致病性，植物也相應(yīng)地形成了不同類別、不同程度的抗病性。第2頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗病性是植物普遍存在的、相對(duì)的性狀。所有的植物都具有不同程度的抗病性，從免疫和高度抗病到高度感病存在連續(xù)的變化，抗病性強(qiáng)便是感病性弱，抗病性弱便是感病性強(qiáng)，抗病性與感病性兩者共存于一體，并非互相排斥。只有以相對(duì)的概念來(lái)理解抗病性，才會(huì)發(fā)現(xiàn)抗病性是普遍存在的?？共⌒允侵参锏倪z傳潛能，其表現(xiàn)受寄主與病原的相互作用的性質(zhì)和環(huán)境條件的共同影響。第3頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按照遺傳方式的不同區(qū)分：1、主效基因抗病性（majorgeneresistance），由單個(gè)或少數(shù)幾個(gè)主效基因控制，按孟德?tīng)柗▌t遺傳，抗病性表現(xiàn)為質(zhì)量性狀；2、微效基因抗病性（minorgeneresistance），由多數(shù)微效基因控制，抗病性表現(xiàn)為數(shù)量性狀。第4頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按照小種?；詤^(qū)分：1、小種?；共⌒裕╮ace-specificresistance）：對(duì)銹菌、白粉菌、霜霉菌以及其它專性寄生物和稻瘟病菌等部分兼性寄生物，寄主的抗病性可以僅僅針對(duì)病原物群體中的少數(shù)幾個(gè)特定小種，具有該種抗病性的寄主品種與病原物小種間有特異性的相互作用，也稱為垂直抗性（verticalresistance）。這種抗病性是由主效基因控制的，稱為主效基因抗性、單基因抗性或寡基因抗性，抗病效能較高，是當(dāng)前抗病育種中所廣泛利用的抗病性類別；其主要缺點(diǎn)是易因病原物小種組成的變化而“喪失”，在生產(chǎn)上這種抗性是不穩(wěn)定和不能持久的。第5頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、非小種?；共⌒?race-non-specificresistance)：具有該種抗病性的寄主品種與病原物小種間沒(méi)有明顯特異性相互作用，也稱為水平抗性（horizontalresistance）。是針對(duì)病原物整個(gè)群體的一類抗病性。病原物毒性不依寄主抗性基因的變化而變化，寄主品種沒(méi)有它們自己所特有的病原物小種。在遺傳上抗性一般是由多個(gè)微效基因控制的，也叫微效基因抗性或多基因抗性。這種抗性表現(xiàn)為中度抗病，是穩(wěn)定和持久的。第6頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因?qū)驅(qū)W說(shuō)（gene-for-genetheory）：20世紀(jì)50年代由Flor提出,闡明了抗病性的遺傳學(xué)特點(diǎn)。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為：

寄主方面—決定抗病性的基因

病原方面—決定致病性的基因該學(xué)說(shuō)不僅可用以改進(jìn)品種抗病基因型與病原物致病性基因型的鑒定方法，預(yù)測(cè)病原物新小種的出現(xiàn)，而且對(duì)于抗病性機(jī)制和植物與病原物共同進(jìn)化理論的研究也有指導(dǎo)作用。第7頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按照寄主植物的抗病機(jī)制區(qū)分：1、被動(dòng)抗病性(passiveresistance)：植物與病原物接觸前即已具有的性狀所決定的抗病性。2、主動(dòng)抗病性(activeresistance)：受病原物侵染所誘導(dǎo)的寄主保衛(wèi)反應(yīng)。第8頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、抗接觸，2、抗侵入，3、抗擴(kuò)展，4、抗損害，5、抗再侵染。

其中，抗接觸又稱為避病(diseaseescaping)，抗損害又稱為耐病(diseaeatolerance)，而植物的抗再浸染特性則通稱為誘導(dǎo)抗病性(iducedresistance)。植物抗病反應(yīng)是多種抗病因素共同作用、順序表達(dá)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。根據(jù)表達(dá)的病程階段不同區(qū)分：第9頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月耐病性：植物能忍受病害，在產(chǎn)量和質(zhì)量方面不受嚴(yán)重?fù)p害的性能。避病性：由于某種原因，使本質(zhì)上并非抗病的植物，最易感病的階段與病原物的侵染期相錯(cuò)，或者縮短了寄主感病部分暴露在病原物之下的時(shí)間，從而避免或減少了受侵染的機(jī)會(huì)。第10頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、高抗：受輕度侵染，表現(xiàn)輕微受害；2、中抗：中等程度感染和受害；3、中感：明顯的感染，受害程度較重；4、高感：對(duì)病原物的侵染幾乎沒(méi)有抵抗力，嚴(yán)重受害。按抗病的程度常區(qū)分為：第11頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)植物被侵染后的生理生化變化植物被各類病原物侵染后，發(fā)生一系列具有共同特點(diǎn)的生理變化。植物細(xì)胞的細(xì)胞膜透性改變和電解質(zhì)滲漏是侵染初期重要的生理病變，繼而出現(xiàn)呼吸作用、光合作用、核酸和蛋白質(zhì)、酚類物質(zhì)、水分關(guān)系以及其它方面的變化。研究病植物的生理病變對(duì)了解寄主—病原物的相互關(guān)系有重要意義。第12頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

呼吸強(qiáng)度提高是寄主植物對(duì)病原物侵染的一個(gè)重要的早期反應(yīng)。呼吸代謝途徑發(fā)生變化：

—正常的植物呼吸作用是糖酵解途徑；

—植物發(fā)病后磷酸戊糖途徑呼吸作用增強(qiáng)。一、呼吸作用第13頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

病原物的侵染對(duì)植物最明顯的影響是破壞了綠色組織，減少了植物進(jìn)行正常光合作用的面積，光合作用減弱。

◆葉綠素破壞或葉綠素合成受抑制◆光合產(chǎn)物的運(yùn)輸受影響：發(fā)病部位淀粉（及其他有機(jī)物）的積累—光合部位有機(jī)物質(zhì)不能運(yùn)出；—健康部位的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)向發(fā)病部位輸入。二、光合作用第14頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、核酸代謝：

病原真菌侵染前期，病株葉肉細(xì)胞的細(xì)胞核和核仁變大，RNA總量增加；侵染的中后期細(xì)胞核和核仁變小，RNA總量下降。2、蛋白質(zhì)代謝：

—真菌侵染：通常先高后低

—病毒侵染：衣殼蛋白合成病程相關(guān)蛋白（pathogenesisrelatedprotein,PRprotein）：植物病原物侵染誘導(dǎo)植物產(chǎn)生的一類特殊蛋白，與抗病性表達(dá)有關(guān)。三、核酸和蛋白質(zhì)第15頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

各類病原物浸染還引起一些酚類代謝相關(guān)酶的活性增強(qiáng)，其中最常見(jiàn)的有苯丙氨酸解氨酶(PAL)、過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化輕酶和多酚氧化酶等，以苯丙氨酸解氨酶和過(guò)氧化物酶最重要。四、酚類物質(zhì)和相關(guān)酶第16頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水分吸收、運(yùn)輸受阻：多種病原物侵染引起的根腐病和維管束病害顯著降低根系吸水能力，阻滯導(dǎo)管液流上升。蒸騰作用：植物葉部發(fā)病后可提高或降低水分的蒸騰，依病害種類不同而異。麥類作用感染銹病后，葉片蒸騰作用增強(qiáng)，水分大量散失。細(xì)胞的滲透性破壞五、水分關(guān)系第17頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物膜的磷脂和糖脂成分變化細(xì)胞膜透性的變化；氨基酸和糖的滲出量增大。六、脂類物質(zhì)第18頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)植物的抗病機(jī)制※植物在與病原物長(zhǎng)期的共同演化過(guò)程中，針對(duì)病原物的多種致病手段，發(fā)展了復(fù)雜的抗病機(jī)制。※研究植物的抗病機(jī)制，可以揭示抗病性的本質(zhì)，合理利用抗病性，達(dá)到控制病害的目的?！参锏目共C(jī)制是多因素的，有先天具有的被動(dòng)抗病性因素，也有病原物侵染引發(fā)的主動(dòng)抗病性因素。第19頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

按照抗病因素的性質(zhì)則可劃分為形態(tài)的、機(jī)能的和組織結(jié)構(gòu)的抗病因素，即物理抗病性因素(physicaldefense)，以及生理的和生物化學(xué)的因素，即化學(xué)抗病性因素(chemicaldefence)。第20頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、被動(dòng)抗病性的物理因素

該類因素是植物固有的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，它們主要以其機(jī)械堅(jiān)韌性和對(duì)病原物酶作用的穩(wěn)定性而抵抗病原物的侵入和擴(kuò)展。1、植物體抵抗病原物侵入的最外層防線——植物表皮以及被覆在表皮上的蠟質(zhì)層、角質(zhì)層等。2、植物表皮層細(xì)胞壁發(fā)生鈣化作用或硅化作用，對(duì)病原菌果膠酶水解作用有較強(qiáng)的抵抗能力。3、氣孔的結(jié)構(gòu)、數(shù)量和開(kāi)閉習(xí)性也是抗侵入因素。第21頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、植物受到機(jī)構(gòu)傷害后，可在傷口周圍形成本栓化的愈傷周皮(woundperiderm)，能有效地抵抗從傷口侵入的病原細(xì)菌和真菌。5、纖維素細(xì)胞壁對(duì)一些穿透力弱的病原真菌也可成為限制其侵染和定植的物理屏障。6、植物細(xì)胞的胞間層、初生壁和次生壁都可能積累木質(zhì)素(lignin)，從而阻止病原菌的擴(kuò)展。第22頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、被動(dòng)抗病性的化學(xué)因素

植物普遍具有該類抗病性因素，抗病植物可能含有天然抗菌物質(zhì)或抑制病原菌某些酶的物質(zhì)，也可能缺乏病原物寄生和致病所必需的重要成分。1、體表分泌物葉片和根系分泌各種物質(zhì)，有許多生化物質(zhì)對(duì)病原菌有防御作用，有些對(duì)病原物有直接毒害作用，影響真菌孢子萌發(fā)和芽管形成。

2、酶抑制物植物體內(nèi)的某些酚類、丹寧和蛋白質(zhì)是水解酶的抑制劑，可抑制病原菌分泌的水解酶。第23頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、水解酶類

植物細(xì)胞的液泡內(nèi)含有多種水解酶，在病原菌致病過(guò)程中，可使之釋放到植物細(xì)胞及細(xì)胞間隙中，如β-1,3-葡聚糖酶和幾丁質(zhì)酶，能夠分解病原物細(xì)胞壁成分，溶解菌絲，因而表現(xiàn)對(duì)病原菌的抗性。4、抗菌物質(zhì)

在受到病原物侵染之前，許多健康植物體內(nèi)就含有多種抗菌性物質(zhì)，如酚類物質(zhì)、皂角苷、不飽和內(nèi)酯、芥子油、有機(jī)硫化合物、糖苷類化合物等等。第24頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月▲紫色鱗莖表皮的洋蔥品種比無(wú)色表皮品種對(duì)炭疽病(Colletotrichumcircinans)有更強(qiáng)的抗病性。這是因?yàn)榍罢喵[莖最外層死鱗片分泌出原兒茶酸和鄰苯二酚，能抑制病菌孢子萌發(fā)，減少侵入?！裳帑湼糠蛛x到一種稱為燕麥素(avenacin)的皂角苷類抑菌物質(zhì)，能抑制全蝕病菌小麥變種和其它微生物生長(zhǎng)，其殺菌機(jī)制是與真菌細(xì)胞膜中的甾醇類結(jié)合，改變了膜透性?！孀佑痛嬖谟谑只浦参镏校云咸烟擒挣ゴ嬖?，被酶水解后生成異硫氫酸類物質(zhì)，有抗菌活性。蔥屬植物含大蒜油，其主要成分是蒜氨酸(alliin)，酶解后產(chǎn)生大蒜素(allicin)亦有較強(qiáng)的抗細(xì)菌和抗真菌活性。第25頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、主動(dòng)抗病性的物理因素

病原物侵染引起的植物代謝變化，導(dǎo)致亞細(xì)胞、細(xì)胞或組織水平的形態(tài)和結(jié)構(gòu)改變，產(chǎn)生了物理的主動(dòng)抗病性因素。物理抗病因素可能將病原物的侵染局限在細(xì)胞壁、單個(gè)細(xì)胞或局部組織中。病原菌侵染和傷害導(dǎo)致植物細(xì)胞壁木質(zhì)化、木栓化、發(fā)生酚類物質(zhì)和鈣離子沉積等多種保衛(wèi)反應(yīng)。第26頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、形成乳突

植物細(xì)胞受病原菌的侵入刺激在侵染釘下的細(xì)胞壁與細(xì)胞膜之間形成半球形沉積物，即乳突（papillae）。與抗病性有關(guān)。多數(shù)乳突含有胼胝質(zhì)（β-1,3-葡聚糖）、木質(zhì)素、軟木質(zhì)、酚類物質(zhì)、纖維素、硅質(zhì)及多種陽(yáng)離子。乳突防御病菌的侵入，也具有修復(fù)傷害的功能，同時(shí)可調(diào)節(jié)受傷細(xì)胞的滲透性。第27頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

炭疽病菌附著孢-寄主作用的界面特征第28頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小麥白粉菌入侵結(jié)構(gòu)、乳突結(jié)構(gòu)第29頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、形成木栓層、離層

病原物的侵染和傷害常引起侵染點(diǎn)周圍細(xì)胞的木質(zhì)化和木栓化，形成幾層木栓細(xì)胞。木栓層的作用：阻止病原物從初始病斑向外進(jìn)一步擴(kuò)展，也阻擋病原物分泌的任何毒性物質(zhì)的擴(kuò)散；切斷養(yǎng)料和水分由健康組織輸入到病部，從而形成壞死斑，或使植保素積累到有效劑量，共同抑制病原菌的侵入。第30頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月葉片病健組織間形成木栓層第31頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

離層（abscissionlayer）即脫落層，將受病部位與健康組織隔斷，阻止了物質(zhì)的運(yùn)輸和病菌的擴(kuò)散，受病組織逐漸的皺縮、死亡，隨同病原菌一起脫落。核果類樹(shù)木的葉片受病原菌危害后易形成離層。第32頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月葉片病葉周圍形成的離層第33頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月桃穿孔病—產(chǎn)生離層第34頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、主動(dòng)抗病性的化學(xué)因素

該類抗病性因素主要有過(guò)敏性壞死反應(yīng)、植物保衛(wèi)素形成和植物對(duì)毒素的降解作用等，研究這些因素不論在植物病理學(xué)理論上或抗病育種的實(shí)踐中都有重要意義。第35頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、過(guò)敏性壞死反應(yīng)

過(guò)敏性壞死反應(yīng)（necrotichypersensitivereaction）是植物對(duì)非親和性病原物侵染表現(xiàn)高度敏感的現(xiàn)象，此時(shí)受侵細(xì)胞及其鄰近細(xì)胞迅速壞死，病原物受到遏制或被殺死，或被封鎖在枯死組織中。過(guò)敏性壞死反應(yīng)是植物發(fā)生最普遍的保衛(wèi)反應(yīng)類型，長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是小種?；共⌒缘闹匾獧C(jī)制，對(duì)真菌、細(xì)菌、病毒和線蟲(chóng)等多種病原物普遍有效。第36頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

植物對(duì)銹菌、白粉菌、霜霉菌等專性寄生菌非親和小種的過(guò)敏性反應(yīng)以侵染點(diǎn)細(xì)胞和組織壞死，發(fā)病葉片不表現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的明顯病變或僅出現(xiàn)小型壞死斑，病菌不能生存或不能正常繁殖為特征。對(duì)病毒侵染的過(guò)敏性反應(yīng)也產(chǎn)生局部壞死病斑(枯斑反應(yīng))，病毒的復(fù)制受到抑制，病毒粒子由壞死病斑向鄰近組織的轉(zhuǎn)移受阻。在這種情況下，僅侵染點(diǎn)少數(shù)細(xì)胞壞死，整個(gè)植株不發(fā)生系統(tǒng)侵染。第37頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第38頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、植物保衛(wèi)素

植物保衛(wèi)素（phytoalexin）是植物受到病原物侵染后或受到多種生理的、物理的刺激后所產(chǎn)生或積累的一類低分子量抗菌性次生代謝產(chǎn)物。植物保衛(wèi)素對(duì)真菌的毒性較強(qiáng)。現(xiàn)在已知21科100種以上的植物產(chǎn)生植物保衛(wèi)素，豆科、茄科、錦葵科、菊科和旋花科植物產(chǎn)生的植物保衛(wèi)素最多。90多種植物保衛(wèi)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)已被確定，其中多數(shù)為類異黃酮和類萜化合物。第39頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

植物保衛(wèi)素是誘導(dǎo)產(chǎn)物，除真菌外，細(xì)菌、病毒、線蟲(chóng)等生物因素以及金