植物病理学的发展2

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1、植物病理学的发展摘要:人是由新石器时代开始，便已启蒙，逐步认识植物的本性，并系统地积累起来而建成 一门自然科学。古代人民对植物学的奠基工作主要是在农、药等实用方面，本科及种植的著 作。随着世界新技术革命高潮的到来,植物病理学这一古老而又年轻的学科得以产生和发展， 特别是在农业领域。遗传模式植物的利用，农业上重要生物的序列测定以及生物信息学和功 能基因组学的结合使用促进了农业领域的植物病理学发展。关键词：植物病理学；植物一病原菌；发展；新技术1植物病理学的产生植物病理学成为一门学科，即使从Til lei,和Prevost算也还不到200年的 历史，真正形成一门学科要从 De Bary 算起，那还

2、不过百余年的事。在这百余年 之中，植物病理学贡献最多的方面是病原微生物学。当然，最早集中研究的只是 真菌调查、真菌分类以及真菌的形态学和个体发育学。当然，最早集中研究的只 是真菌调查、真菌分类以及真菌的形态学和个体发育学。只有对少数重要的病原 真菌如麦类黑粉菌（包括散黑穗和腥黑粉）和锈菌是研究得比较详细的，也由此而 揭发了一些病原真菌的侵染规律，例如锈菌的长短型生活循环和其中的一些转株 寄生型。随着病原真菌的确立，从植物病害整体来看，细菌病害占的比列倒比较小， 因此对植物病理学的基本原理也研究得比较少。对于病原真菌和一般真菌的分类 研究，从上世纪2O年代起，在美国以康乃尔大学为主，贡献较多我国

3、有许多著 名的真菌学家，都在此校进行过研究。2 植物病理学的发展2.1 植物病理学发展趋势上世纪的植物病理学有两大发展：一、对植物抗病性的认识和作物的抗病育 种的兴起，以及抗病基因遗传规律的研究，从而证实了抗病基因的复杂性。抗病 性可以是单对的，也可是多对而具有加成作用的，此外还有所谓抑制基团等等。 因此抗病育种便成为一门专门学科。除此以外，真菌生理小种和生物型的发现又 增加了抗病育种的复杂性。美国明尼苏达太学对小麦锈病经过持续几十年的研究 常被称为明尼苏达学派。此派的抗病性是以一个或数个生理小种为对象的，这就 是后来称之为垂直抗性的。另有一个学派在上世纪 50 年代以后提出了水平抗性 在实用

4、方面的重要性。水平抗性往往是中度或低度的，但是比较稳定。有一些水 平抗性接近于耐病性。本世纪该学科经多年的研究积累已形成三个有明显优势和特色的研究方向： 一是植物分子病毒学及抗病毒基因工程育种，主要研究植物病毒诊断技术、不同 植物病毒之间以及病毒与寄主之间的互作方式、病毒相关基因的克隆及抗病毒基 因工程等，了解病毒间互作机制、对病害流行学及病害防治有重要的指导作用； 二是真菌与植物真菌病害，在半知菌分类、真菌资源的前期利用和植物真菌病害 的研究等方面形成了自身的特色，并行成明显优势；三是分子植物病毒学，主要 研究植物与病原物互作的分子机理及其利用策略和途径。2.2植物病理学发展中的新技术2.2

5、.1 细胞培养技术利用细胞培养技术培育抗病品种已广泛投入应用。如利用茎尖组织培养可获 得不带病毒的种苗等等都是成功的实例。近年利用DNA重组技术并结合单细胞 培养技术来培育抗病品种也进行了大量的研究工作。另外,利用体细胞克隆变异 （即组织培养时再生植物的遗传性变异）法培育抗病品种的研究也在进行。2.2.2 单克隆杭体技术单克隆抗体技术的发展,为植物病害的快速而准确地诊断提供了新的手段。 在美国及欧洲一些国家已经能生产一些植物病毒的单克隆抗体。单克肆抗体技术 不仅为检测患病植物的病因提供了非常敏感和特异性的方法,而且对植物病毒、 类菌质体和细菌的分类鉴定及血清学亲缘关系的研究等也提供了强有力的手

6、段。 单克隆抗体技术由于只能识别单个抗原的位置,不与宿主蛋白起交叉反应,故对 难以提纯的病毒特别重要。因此,单克隆抗体技术用来鉴定植物病毒比酶联免疫 吸附分析更快更精确。今后几年内,预计这一技术在植病领域中的应用研究将是 主要课题之一。2.2.3 激光技术在植物病理学领域的应用在植物病理学领域中，激光技术的应用研究已经有了良好的开端，激光照射 的杀菌机理是激光的光子激活病菌抱子内的分子，使病菌抱子内温度骤然升高， 从而杀死病菌抱子。这些研究表明，激光技术用于植物病害防治将是一种有希望 的方法，其实用价值及防病效果如何人们正拭目以待。激光技术的其它应用包括， 采用激光粒径测定技术测定在空中运动的

7、药物雾粒直径，为雾粒运动性能的研究 提供了有效手段。2.3植物病理学发展过程的交叉学科2.3.1 分子生物学与植物病理学分子生物学技术的飞速发展及其在植物病理学中的广泛应用，为植物抗病基 因和病原菌无毒基因的克隆奠定了基础。近40个植物抗病基因和30多个病原菌 无毒基因的克隆及其结构与功能的明确，有利于深入研究病原菌一寄主之间的相 互作用关系，制定更为有效的植物病害防治措施。因此植物抗病基因和病原菌无 毒基因等抗病相关基因的克隆策略、结构与功能、抗病分子机制，以及植物抗病 基因的研究离不开分子生物学。2.3.2基因组学在植物病理学基因组学和后基因组学研究期望能提供植物生物过程一个全面的了解，特

8、 别是在病原菌和植物互作方面。另外后基因组学也可以并且应该用于植物病理学 研究。其中包括基因组范围敲除突变株的反向遗传研究途径，特别是 TDNA 插 入突变株在拟南芥基因功能的研究上已经成为有价值的资源。使用蛋白微阵列技 术用于抗体检测存在的抗原或用抗原检测抗体蛋白的蛋白组学研究，针对检测生 物系统代谢过程的代谢组学研究，针对检测生物系统代谢过程的代谢组学研究也 应该结合进来。为了增强植物抗性，综合的基因组学研究可以加强对最适合调控的候选基因 的选择，而且可以预测更为准确的调控结果，更深入地理解植物作为“寄主”的 遗传途径。类似的，作为复杂的有机体，对病原菌生物学的深入了解更显示出其 在农业上

9、的重要性，因此任何有关基因组学的研究都能够促进新防治方法的产生 例如可以针对特异病原菌的基因遗传方式发明一个新的除草剂或杀菌剂。传统的 研发过程包括喷洒各种化学药剂处理杂草和病菌，期望从中找到一种能杀死病菌 而对作物无害的药剂。一旦发现了合适的药剂，还要开展大强度的遗传、生理及 生化方面的研究来鉴定杂草或真菌何种蛋白受到了影响。这种传统方法费时、昂 贵且成功率小。通过针对杂草或病菌特异基因及其遗传方式的研究方法将会大大 加快对环境无害的除草剂和杀菌剂的发明。2.3.3 生物信息学与植物病理学以往植物病理学家利用电子计算机主要是进行数据分析。而今,电子计算机 在植物病理学中的应用范围也十分广泛,

10、包括数据分析和图示、模拟模型、数据 收集、文字处理以及信息传递等。当前,电脑在植物病理学科研、教学、情报咨 询服务等各方面已经成为一种重要的有时是必需的工具。植物病理学上使用的计算机语言主要是 FORTRAN 语言和 BASIC 语言。随着微 型机的日益发展，用BASIC语言编写的用于植物病理学的程序也日益多起来。现 在已有专门用于植物病理学的软件。在美国明尼苏达州已用电脑来预测马铃薯和 甜菜病害。预测稻瘟病发病趋势，符合率达 70%，为及时防病提供了信息，减少 了损失。 利用生物信息学进行文献检索及情报咨询服务也早已为植物病理学家所采用。还 有新农药的开发研究也可借助计算机来帮助进行分子结构设计。3 植物病理学发展前景新技术的不断产生植物病理学中应用的评述实为豹斑之窥。应该说，新技术 在植物病理中的应用范围是广泛的 ，前景是辉煌的，随着科学的发展必将得到逐 步完善和推广，并且我国是农业大国，但是中国农业的生产技术比较落后，尤其 是对农作物病虫草鼠害的防治技术还比较落后，虽然我国的农作物种植面积大， 但是产量较低，生产效益较差，农业生产过程中存在很多隐患，因此可以进行此 方面的研究真正将农业生产向健康发展态势转变。