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1、植物防禦台北市立成淵高級中學生物教師張鈴蘭2植物病蟲害類型病源菌對植物有危害，會造成植物染病發生病徵感病感病非病源菌對植物沒危害，在植物體內無適當繁殖途徑抗病抗病蟲害啃食機械性傷害3植物面對病蟲害的防禦植物面對病蟲害的防禦1.基礎防禦(PAMPperception)2.R基因主導的免疫3.系統性抗病4基礎防禦辨識microbe-associatedmolecularmicrobe-associatedmolecularpatternspatterns(MAMP），如微生物蛋白、微生物細胞壁、鞭毛、多醣體等，來啟動植物防禦非專一性防禦結構性防禦化學性防禦Theepidermisisaprotec
2、tivelayerofcellsthatisusuallycoveredwithathin,water-resistantcuticle基礎防禦6葉毛( (trichometrichome) )針刺(spine)(spine)皮刺(prickle)(prickle)枝條刺( (thronthron) )結構性防禦化學性防禦老師，這個可不可以吃？化學性防禦化學性防禦有些植物在生長過程中會產生具有抗微生物或驅蟲功能的二次代謝物。這些代謝物大致上分為：萜類、酚類、含氮物質、蛋白質酵素等。先天化學先天化學性的抵抗機制性的抵抗機制克氏循環含氮二次代謝物酚類萜類光合作用萜類萜類 ( (TerpenesTe
3、rpenes) )毛地黃毒薄荷精油酚類包括類黃酮、花青素、單寧、木質素、抗菌素及呋喃糖香豆素等。抗菌素可清除自由基、抗氧化、破壞病原體的代謝及細胞結構等功能。例如苜宿製造的medicarpin、茄科產生的rishitin、阿拉伯芥的camalexin皆為植物抵禦病蟲害的酚類。呋喃糖香豆素會插入到DNA，造成入侵者的細胞死亡。n紫色洋蔥鱗莖表面包含有水溶性兒茶酚 (catechol)n兒茶酚可抑制洋蔥污斑病菌孢子發芽，但白色品種洋蔥則不含兒茶酚有。 susceptibleresistant酚類酚類 ( (PhenolicsPhenolics) )含氮物質含氮物質（生物鹼）生物鹼：具有苦味的含氮化
4、合物例如：咖啡因、古柯鹼、尼古丁、嗎啡、唐辛子咖啡因對昆蟲及真菌有毒，高濃度的咖啡因會影響鄰近植物的種子萌發。唐辛子具有抗菌功能。誘導化學性的抵抗機制誘導化學性的抵抗機制蛋白質與酵素蛋白質與酵素防禦素防禦素 抑制細胞膜上的離子通道，或使細胞膜產生破洞凝集素凝集素與醣蛋白上的醣類結合，阻礙昆蟲的消化作用及造成脊椎動物血球細胞凝集。蛋白水解蛋白水解酶酶抑制子抑制子 抑制動物的消化酵素水解酵素水解酵素 如幾丁質水解酶、Glucanases、Lysozymes等，以分解真菌或細菌的細胞壁。16PRprotein真菌孢子以GLIP1蛋白(5mg)處理後之掃瞄前式電顯圖Bars=500mm.R基因主導型免
5、疫18Resistancegene植物演化出的病原體抗性基因基因產物:R蛋白，可用來辨識病原菌釋放出來的特定elicitor(與Avrgene相關)當elictor被R蛋白所辨識結合後便會啟動一連串植物抗病基因的活動這些抗病活動包括：HR、平行抗病、系統獲得性抗病19avirulencegene病原體的基因組中,因應植物的Rgene所演化出的基因基因產物：Avr蛋白Avr蛋白的功能:1.1.直接由病原體釋放出來成為直接由病原體釋放出來成為elicitorelicitor2.2.或造成病原體釋放出特定的或造成病原體釋放出特定的elicitorelicitor20病原體病原體植物植物AvrAvr
6、基因基因產產物物RgeneRgene蛋白蛋白產產物物啟動植物抗病基因植物對該病原體具抗病性R基因主導型免疫結合21The hypersensitive response (HR)植物遇到病源進入時，所啟動的細胞凋亡可抑止病源體的生長及擴散HR 反應後續可透過植物體內訊息傳遞，引發後續的防禦22HR反應Scandalios,Scandalios, 2005 2005 AbioticBioticDNAlipidprotein.23ReactiveOxygenSpecies(ROS)O2-H2O2OH superoxidehydroxylradical24生物逆境非生物逆境Complex respo
7、nses局部局部反應反應Threeendogenousplantsignalingmoleculesareinvolvedinplantdefense水楊酸 (SA) 茉莉酸 (JA) 乙 烯 (ET)系統性反應系統性反應SARISR系統性抗性系統性抗性 25系統性防禦受損局部葉受損局部葉系統葉系統葉產生抑制蛋白酶物質產生抑制蛋白酶物質26FunctionsofGLIP1intheSystemicDefenseResponseFunctionsofGLIP1intheSystemicDefenseResponsesystemicleafLocalleaf27系統獲得抗病性(SAR)pathog
8、eninfectionnecorsisSASAinduciblePR誘導系統抗性(ISR)Non-pathogenicrhizobacteriaJAethylenedefensecompound28CorneM.J.TRENDSinplantscience199929Scheer,J.M.(2003)Plantphysiologyprosysteminsysteminlipid-basesignalcascadelinolenicacidJASWRPs30系統素（Systemin）31LeLeproHypSysproHypSys細胞核細胞膜32Trends in plant science 1999 Corne M. J.prosysteminsysteminlipid-basesignalcascadelinolenicacidJASWRPs33TRENDSinPlantScienceVol.10No.7July2005植物防禦之訊息傳遞植物面對病蟲害的防禦機制植物面對病蟲害的防禦機制致病菌非致病菌蟲害(啃咬造成機械性傷害)系統素基礎防禦基礎防禦SARISR全株性抗病HR反應全株性抗病全株性抗病強化防禦力R-gene 防禦ISR
