寄主植物的抗病性.

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1、是植物与病原物长期斗争和共同进化中逐步 发展起来并保存下来的为保持物种生存和 繁衍所必需的特性。 植物的抗病性 植物避免、中止或阻滞病原物侵入与扩展， 减轻发病和损失程度的可遗传的性状。 Nanjing Agricultural University 南京农业大学南京农业大学“ “精品课程精品课程” ” 普通植物病理学普通植物病理学 GENERAL PLANT PATHOLOGYGENERAL PLANT PATHOLOGY 第十一章 植物的抗病 性 disease resistance 研究和学习植物抗病性的机制有助于揭 示抗病性的本质，合理利用抗病性，达 到控制病害的目的。 是植物与病原物

2、长期斗争和共同进化中逐步 发展起来并保存下来的为保持物种生存和 繁衍所必需的特性。 植物的抗病性 植物避免、中止或阻滞病原物侵入与扩展， 减轻发病和损失程度的可遗传的性状。 非寄主抗病性 寄主抗病性 抗病性类型 垂直抗性 水平抗性 小种专化抗性 非小种专化抗性 抗接触 抗侵入 抗扩展 抗损害 抗再侵染 避病 耐病 诱导抗病性 植物因不能接触病原 物或接触的机会减少 而不发病或发病减少 的现象。 病原物侵染后，植物 虽然表现明显或严重 的症状，但仍然可以 获得较高的产量。 垂直抗性 小种专化抗性 寄主品种与病原物生理小种之间具有特 异的相互作用，即寄主品种对病原物某 个或少数生理小种能抵抗，这种

3、抗性称 为小种专化抗性，这种抗性往往由个别 主效基因 (major gene)和寡基因 (oligogene)控制，一般呈质量性状。 由于培育具有这种抗性的品种相对较为容易， 品种抗病性水平较高 -目前农业生产上广泛使用的抗病品种大多是 小种专化抗性品种。 因而，抗病性难以稳定和持久。容易因病原物 生理小种发生变异而丧失 水平抗性、非小种专化抗性 寄主品种与病原物生理小种之间没有特异的相互作用，即 某个品种对所有或多数小种具有一定的抗性，称为非小种 专化抗性 这种抗性通常是由多个微效基因（minor gene）控制的。 数量性状。 具有这种抗性的品种一般表现为中度抗病，在病害流行过 程中能减缓

4、病害的发展速率，便病害群体受害较轻。 抗性较为稳定和持久，因此，有人也将这种抗性称为持久 抗性 (durable resistance)。 慢锈性 慢粉性 慢瘟性 表现为病菌潜育期较长，孢子 堆或病斑较小，产孢量较低， 而且无论在植株个体上还是在 作物群体中，病害发展速率较 慢，最终对产量的影响较小。 抗病机制 被动抗性 固有抗性 组成抗性 主动抗性 诱导抗性 结构抗性 化学抗性 结构抗性 化学抗性 角质层 蜡质层 气孔的结 构、数量 和开闭习 性 抗菌化合物 酚类物质、 皂角苷、不 饱和内酯、 有机硫化合 物等等 细胞壁加 固和修复 乳突 过敏性反应 植物保卫素 水解酶 病程相关蛋白 物理抗

5、性物理抗性 Examples of resistance factors:Stomata pore 中国柑橘 葡萄柚 木质化作用 Lignification 在细胞壁、胞间层和细胞质等不同 部位产生和积累木质素的过程。 木栓化Suberization 木栓质在细胞壁微原纤维间积累 ，常伴随植物细胞重新分裂和保 护组织形成。 乳突 Papillae 病原真菌侵入时，在植物细胞 壁和质膜之间，与真菌附着胞和 侵入钉相对应的位置上形成的半 球形沉积物，即乳头状突起。 离层 Abscission layer 穿孔、疤痕 侵填体 tylose 与导管相邻的 薄壁细胞通过 纹孔膜在导管 腔内形成的膨 大球

6、状体。 抵抗维管束病害 纵 剖 面 横 剖 面 PP： perforation plate V:Xylem vessel XP:xylem parenchyma cell T: tylosis Papilla formation and hypersensitive reaction of a potato epidermal cell. Papilla formation and hypersensitive reaction of a potato epidermal cell. A germling of A germling of Phytophthora infestansPhyto

7、phthora infestans (blue fluorescent staining) was (blue fluorescent staining) was attempting to penetrate an epidermal cell of a potato leaf. The defence attempting to penetrate an epidermal cell of a potato leaf. The defence response of the plant cell is reflected by morphological changes: dark res

8、ponse of the plant cell is reflected by morphological changes: dark brown papilla at the penetration site, brownish coloration and thickened brown papilla at the penetration site, brownish coloration and thickened cell wall cell wall (http:/www.mpiz-koeln.mpg.de/cemic 维管束组织和周 围细胞变化时间 和空间模式 吲哚乙酸和侵填体（

9、3696hr） 植物保卫素 凝胶葡聚糖(24168hr) 酚化合物渗入24168hr 捕获胞子(0hr) 胼胝质沉积(848hr) 被动抗病性化学因素 植物普遍具有化学的被动抗病性因素，抗病植物可能含有天然抗菌物质或抑制病 原菌某些酶的物质，也可能缺乏病原物寄生和致病所必需的重要成分。 1、在受到病原物侵染之前，健康植物体内就含有多种抗菌性物质，谙如酚类物质 、皂角苷、不饱和内酯、有机硫化合物等等。 2、紫色鳞茎表皮的洋葱品种比无色表皮品种对炭疽病(Colletotrichum circinans)有更强的抗病性。这是因为前者鳞茎最外层死鳞片分泌出原儿茶酸 和邻苯二酚，能抑制病菌孢子萌发，防小

10、侵入。 3、由燕麦根部分离到一种称为燕麦素(avenacin)的皂角苷类抑菌物质，能抑制全 蚀病菌小麦变种和其它微生物生长，其杀菌机制是与真菌细胞膜中的甾醇类结 合，改变了膜透性。 4、芥子油存在于十字花科植物中，以葡萄糖苷酯存在，被酶水解后生成异硫氢酸 类物质，有抗菌活性。葱属植物含大蒜油，其主要成分是蒜氨酸(alliin)，酶解 后产生大蒜素(allicin)亦有较强的抗细菌和抗真菌活性。 天然形成的防卫因子 首例发现炭疽病菌（ Colletotrichum circinans ）的侵染与洋葱合成的两种酚类化合物有关 OH OH OH OH COOH 儿茶酚 原儿茶酸 绿原酸含量与马铃薯疮

11、痂病（Streptomyces scabies）发生有关 OH COOH HO OH O O OH OH 绿原酸 A phenolic compound 主动抗病性的物理因素 病原物侵染引起的植物代谢变化，导致亚细胞、细胞 或组织水平的形态和结构的修饰，产生了物理的主动 抗病性因素。物理抗病因素可能将病原物的侵染局限 在细胞壁、单个细胞或局部组织中。 病原菌侵染和伤害导致植物细胞壁木质化、木栓化、 发生酚类物质和钙离子沉积等多种保卫反应。 主动抗病性的化学因素 化学的主动抗病性因素主要有过敏性坏死反应 、植物保卫素形成和植物对毒素的降解作用等 ，研究这些因素不论在植物病理学理论上或抗 病育种的

12、实践中都有重要意义。 主要抗病因子主要抗病因子 植保素 Phytoalexin 过敏反应 Hypersensitive response ( HR ) 病程相关蛋白 Pathogenesis-related proteins 过敏性坏死反应 （Hypersensitive Reaction) 植物对非亲和性病原物侵染表现高度敏感的 现象，此时受侵细胞及其邻近细胞迅速坏死 ，病原物受到遏制或被杀死，或被封锁在枯 死组织中。 H. M. Wart (1902 ) 首先在真菌病害（ Puccinia dispersa）中发现 Z. Klement (1964 ) 在细菌中发现 在植物病毒病也有 一种

13、抗病表型 主动过程，有特殊防卫基因表达（ hsr203,hin1) rapid and localized cell death at the site of infection in resistant rapid and localized cell death at the site of infection in resistant interactions between plants and pathogens Hypersensitive response in interactions between plants and pathogens Hypersensitive re

14、sponse in pepper leaf (arrows) indicating that a resistance gene is present (left). pepper leaf (arrows) indicating that a resistance gene is present (left). Bacteria were infiltrated into the leaf tissue using a syringe without a Bacteria were infiltrated into the leaf tissue using a syringe withou

15、t a needle (right) needle (right) HR 中的细胞学变化 膜损伤: 细胞破坏，干扰酶系统 ，离子渗漏，细胞 代谢失调 细胞器改变 原生质变性 染色体断裂 植物对锈菌、白粉菌、霜霉菌等专性寄生菌 非亲和小种的过敏性反应以侵染点细胞和组 织坏死，发病叶片不表现肉眼可见的明显病 变或仅出现小型坏死斑，病菌不能生存或不 能正常繁殖为特征。 对病毒侵染的过敏性反应也产生局部坏死病斑( 枯斑反应)，病毒的复制受到抑制，病毒粒子 由坏死病斑向邻近组织的转移受阻。在这种 情况下，仅侵染点少数细胞坏死，整个植株 不发生系统侵染。 病原菌刺激或化学或机械损伤后,由植物产生的 低分子量抗菌性次生代谢产物。 植物保卫素 (phytoalexin，PA) 在抗、感病坏死周围产生； 活体营养生物亲和性互作不产生PA 病原菌在感病组织中会产生抑制 PA形成的因子 ； 在30科植物中分离到300种以上具 PA活性的物 质 病程相关蛋白 抗性反应蛋白的特征 蛋 白 类 型 蛋 白 功 能 具保护功能的蛋白 富含羟脯氨酸糖蛋白 富含甘氨酸糖蛋白 苯丙烷途径后期酶类 过氧化物酶 具抗菌功能的蛋白 硫堇 苯