普通植物病理学植物病毒

1、1892年，俄罗斯年，俄罗斯 伊万诺夫斯基伊万诺夫斯基 烟草花叶病感病因子（细菌滤器滤过性）烟草花叶病感病因子（细菌滤器滤过性） 1892年从事烟草病工作的年青 的俄国科学家伊万诺夫斯基 (Ivanovski)发现感受花叶病的叶汁，即使经 过细菌滤器的过滤也仍具有传染的 性质。这项观察提示了存在一种比 以前所知的任何一种都小的病原， 他认为该病是由产生毒素的细菌 引起的。 1898年，荷兰科学家贝叶林克 (Beijerinck)重复了伊万诺夫的实验， 他从患花叶病的烟草叶中挤出汁液，并使之 通过细菌滤器。表明滤液仍有侵染性。贝杰林克相 信他的滤器阻挡住了细菌。将汁液置于琼脂凝胶块 的表面时，发

2、现侵染性物质在凝胶中以适当的速度 扩散，而细菌仍滞留于琼脂的表面。因此认为这种 侵染性物质要比通常的细菌小。贝杰林克用“病毒 (Virus)”来命名这种史无前例的小病原体。不难看出 真正发现病毒存在的是贝叶林克。 1935年，美国生物化学家年，美国生物化学家 斯坦莱斯坦莱 烟草花叶病毒结晶烟草花叶病毒结晶 按它们寄主的不同，病毒分为按它们寄主的不同，病毒分为: : 寄生植物的植物病毒寄生植物的植物病毒(PIant virus)(PIant virus)、 寄生动物的动物病毒寄生动物的动物病毒(Animal virus)(Animal virus) 医学病毒（人类病毒）；医学病毒（人类病毒）；

3、真菌病毒真菌病毒 寄生细菌的噬菌体寄生细菌的噬菌体( (细菌病毒细菌病毒bacteriophagebacteriophage）。）。 等。等。 病毒与人类的关系 有害方面： 引起人类疾病（天花、爱滋病、非典型肺炎、肝引起人类疾病（天花、爱滋病、非典型肺炎、肝 炎、流感、小儿麻痺等）。炎、流感、小儿麻痺等）。 引起畜禽疾病（狂犬病、口蹄疫、猪瘟、牛瘟、引起畜禽疾病（狂犬病、口蹄疫、猪瘟、牛瘟、 鸡瘟、鸭瘟）。鸡瘟、鸭瘟）。 引起植物病害（大麦黄矮病毒病、椰子死亡类病引起植物病害（大麦黄矮病毒病、椰子死亡类病 毒）。毒）。 非典型肺炎非典型肺炎”元凶冠状病元凶冠状病 毒毒 一、艾滋病毒一、艾滋病毒

4、 （一）形态：圆球形一）形态：圆球形 （二）侵染特点：逆转录病毒。（二）侵染特点：逆转录病毒。 AIDS：获得性免疫缺失综合病症 HIV：人类免疫缺陷病毒 （三）传播方式：血液及分泌物经由粘膜表面或皮肤破损处进入（三）传播方式：血液及分泌物经由粘膜表面或皮肤破损处进入 疯牛病疯牛病 HIV 艾滋病毒艾滋病毒 T淋巴细胞中的爱滋病毒 植物病毒植物病毒 被病毒感染的植物 病毒与人类的关系 有益方面： 用作基因工程的载体或元件。用作基因工程的载体或元件。 有害生物控制（害虫、真菌及杂草生防）。有害生物控制（害虫、真菌及杂草生防）。 环境保护（利用藻类病毒消除水面藻类污染）。环境保护（利用藻类病毒消除

5、水面藻类污染）。 花卉增色（金心黄杨、金边瑞香、杂色郁金香）花卉增色（金心黄杨、金边瑞香、杂色郁金香） 1576，荷兰人，荷兰人Charles de Lieclase描述郁金香杂色花。描述郁金香杂色花。 “郁金香热郁金香热”。一株郁金香（球根）：数头牛、猪、。一株郁金香（球根）：数头牛、猪、 绵羊；几顿谷物；上千磅奶酪；一个磨坊。绵羊；几顿谷物；上千磅奶酪；一个磨坊。 。 第一个记载的植物病毒病的是 郁金香碎色病，因为至今荷兰 阿姆斯特丹的Rijks博物馆还保存着 一张1619年荷兰画师的一幅得病的郁金香静物 画。当时一个得病郁金香球茎竟能换来成吨的 谷物或上千磅的奶酪。在1634-1637年

6、的荷兰， 这种嗜好达到了可称做“郁金香热”的高潮。 使我们知道在十七世纪就存在一种植物病毒病 -郁金香碎色病。 染病郁金香01碎色 染病郁金香02 二、昆虫病毒二、昆虫病毒 防治农林害虫的优势：防治农林害虫的优势： 专一性高扩散性强毒力大后效长环保功能专一性高扩散性强毒力大后效长环保功能 对人类的不利作用：经济昆虫对人类的不利作用：经济昆虫(蜂、蚕蜂、蚕)病毒病病毒病 斜纹夜蛾病毒杀虫剂及甜菜夜蛾病毒 杀虫剂：一种核型多角体病毒（NPV） 第一节第一节 植物病毒的形态、结构与组分植物病毒的形态、结构与组分 观察植物病毒的形态则需要放大数万倍的电子观察植物病毒的形态则需要放大数万倍的电子 显微镜

7、。度量病毒大小的尺度为纳米显微镜。度量病毒大小的尺度为纳米(nm)(nm)。 病毒与其它病原生物大小比病毒与其它病原生物大小比 较较 病毒与其它生物大小比较病毒与其它生物大小比较 一、植物病毒的形态一、植物病毒的形态 植物病毒的基本形态为粒体植物病毒的基本形态为粒体( (virion, virus particlevirion, virus particle) )，大，大 部分病毒的粒体为球状、杆状和线状，少数为弹状、杆部分病毒的粒体为球状、杆状和线状，少数为弹状、杆 菌状和双联体状等。菌状和双联体状等。 球状病毒球状病毒：直径大多在直径大多在202035nm35nm，少数可以达到，少数可以达

8、到 707080nm80nm；球状病毒也称为多面体病毒或二十面；球状病毒也称为多面体病毒或二十面 体（体（icosahedral particle)icosahedral particle)病毒。大约一半左病毒。大约一半左 右的植物病毒科、属是属于这种形态。右的植物病毒科、属是属于这种形态。 杆状病毒杆状病毒多为多为202080nm80nm100100250nm250nm，两端，两端 平齐；杆状病毒粒体刚直平齐；杆状病毒粒体刚直； 线状病毒线状病毒多为多为 111113nm13nm750nm750nm，个别可以，个别可以 达到达到2000nm2000nm以上，粒体有不同程度的弯曲。以上，粒体有

9、不同程度的弯曲。 二、植物病毒的结构二、植物病毒的结构 完整的病毒粒体是由一或完整的病毒粒体是由一或 多个核酸分子多个核酸分子(DNA(DNA或或 RNA)RNA) 包被在蛋白或脂蛋白衣壳包被在蛋白或脂蛋白衣壳 里构成的。里构成的。 绝大多数病毒粒体都只是绝大多数病毒粒体都只是 由核酸和蛋白衣壳由核酸和蛋白衣壳(capsid)(capsid) 组成，但植物弹状病毒组成，但植物弹状病毒 (PIant rhabdovirus)(PIant rhabdovirus)粒体粒体 外面有囊膜外面有囊膜(envelope)(envelope)包包 被。被。 三、植物病毒的组分三、植物病毒的组分 （一）蛋白质

10、（一）蛋白质 1 1 衣壳蛋白的组成和结构衣壳蛋白的组成和结构 绝大多数物病毒的衣壳只有一种蛋白，蛋白多肽绝大多数物病毒的衣壳只有一种蛋白，蛋白多肽 链经过三维折叠形成衣壳的基本结构单位，称作链经过三维折叠形成衣壳的基本结构单位，称作 蛋白亚基（蛋白亚基（subunitsubunit，也称结构亚基，也称结构亚基) )。多个蛋白。多个蛋白 亚基聚集起来形成壳基。亚基聚集起来形成壳基。 壳基是一种形态单位，主要表现在球状病毒上，壳基是一种形态单位，主要表现在球状病毒上， 多数壳基构成衣壳，起到保护核酸链的作用。多数壳基构成衣壳，起到保护核酸链的作用。 壳壳 植物病毒有两种基本结构方式：螺旋对称型结

11、构和等面体对称型植物病毒有两种基本结构方式：螺旋对称型结构和等面体对称型 结构。结构。 螺旋对称型结构：杆状病毒的结构，螺旋对称型结构：杆状病毒的结构，TMVTMV为代表。蛋白亚基呈为代表。蛋白亚基呈 螺旋状排列，镶嵌在螺旋状排列，镶嵌在 RNARNA螺旋链上，一个亚基和三个核苷酸螺旋链上，一个亚基和三个核苷酸 相结合。相结合。 等面体对称形结构：球形病毒的结构。壳基有规则地结合、等面体对称形结构：球形病毒的结构。壳基有规则地结合、 分布在二十个正三角形组成的面上；壳基经常由分布在二十个正三角形组成的面上；壳基经常由5 5、6 6、2 2、3 3 个蛋白亚基聚集而成，常被分别称为五邻体、六邻体

12、、二聚个蛋白亚基聚集而成，常被分别称为五邻体、六邻体、二聚 体和三聚体。这种结构使病毒消耗的能量最小，粒体最稳定。体和三聚体。这种结构使病毒消耗的能量最小，粒体最稳定。 2 2 植物病毒的蛋白种类植物病毒的蛋白种类 植物病毒的基因组很小，编码的蛋白质种类也植物病毒的基因组很小，编码的蛋白质种类也 很少，按照其功能可分为结构蛋白和非结构很少，按照其功能可分为结构蛋白和非结构 蛋白。蛋白。 结构蛋白：主要是衣壳蛋白结构蛋白：主要是衣壳蛋白(coat protein(coat protein， 缩写为缩写为 CP)CP)和囊膜蛋白。和囊膜蛋白。 非结构蛋白：病毒核酸编码的非结构必需的非结构蛋白：病毒

13、核酸编码的非结构必需的 蛋白，包括病毒复制需要的酶，传播、运动蛋白，包括病毒复制需要的酶，传播、运动 需要的功能蛋白等。需要的功能蛋白等。 （二）核酸 核酸是病毒遗传信息的载体，植物病毒粒体核酸是病毒遗传信息的载体，植物病毒粒体 中的核酸主要是其基因组，有些含中的核酸主要是其基因组，有些含DNA，有些含，有些含 mRNA。一套基因组含有病毒侵染、复制、运转、。一套基因组含有病毒侵染、复制、运转、 传播等生命活动所需的全部基因，决定病毒的增传播等生命活动所需的全部基因，决定病毒的增 殖、生物学特性及致病性等。殖、生物学特性及致病性等。 植物病毒基因组所包含的基因数目从一个植物病毒基因组所包含的基

14、因数目从一个 （卫星病毒）至十二个（植物呼肠孤病毒），一（卫星病毒）至十二个（植物呼肠孤病毒），一 般为般为47个基因，分子量从个基因，分子量从0.4106d到到15.5106d， 通常具有外壳蛋白基因、复制酶基因及运动蛋白通常具有外壳蛋白基因、复制酶基因及运动蛋白 基因等。大部分植物病毒基因组能编码基因等。大部分植物病毒基因组能编码47种蛋白种蛋白 质。质。 1、植物病毒的核酸类型 植物病毒的基因组多数为核糖核酸（植物病毒的基因组多数为核糖核酸（RNA），）， 少数为脱氧核糖核酸（少数为脱氧核糖核酸（DNA）。根据核酸性质及）。根据核酸性质及 功能，可将植物病毒基因组分为下列功能，可将植物病

15、毒基因组分为下列5种类型：种类型： （1）正单链）正单链RNA（+ssRNA） 单链单链RNA具有侵具有侵 染性，可以直接翻译，起染性，可以直接翻译，起mRNA的作用。大部的作用。大部 分重要植物病毒的基因组属这一类型。分重要植物病毒的基因组属这一类型。 70%， TMV，CMV（黄瓜花叶病毒），（黄瓜花叶病毒），PVY（马铃薯（马铃薯 Y病毒病毒 ）；多分体病毒。）；多分体病毒。 （2）负单链）负单链RNA（-ssRNA） 病毒粒体中的单链病毒粒体中的单链RNA不具侵染性，必需先转不具侵染性，必需先转 录成互补链，才能翻译蛋白。植物弹状病毒的基因录成互补链，才能翻译蛋白。植物弹状病毒的基因

16、组属这一类型。如小麦丛矮病。组属这一类型。如小麦丛矮病。 （3）双链）双链RNA（dsRNA） 其中一条链具有其中一条链具有mRNA的作用。负链变正链才的作用。负链变正链才 能作为能作为mRNA。植物呼肠孤病毒的基因组属这一类。植物呼肠孤病毒的基因组属这一类 型。型。 水稻矮缩病。水稻矮缩病。 （4）单链）单链DNA（ssDNA） 联体病毒科（联体病毒科（Geminiviridae）病毒含有这种类）病毒含有这种类 型基因组，复制时单链型基因组，复制时单链DNA先合成双链先合成双链DNA，再，再 以常规途径转录生成以常规途径转录生成mRNA。 （5）双链）双链DNA（dsDNA） 核酸类型与高等

17、动、植物的相同，为互补的双核酸类型与高等动、植物的相同，为互补的双 链链DNA，花椰菜花叶病毒属（，花椰菜花叶病毒属（Caulimovirus）、杆）、杆 状状DNA病毒属（病毒属（Badnavirus）具有这种类型基因组。）具有这种类型基因组。 2、病毒粒体核酸含量 球状病毒：球状病毒：15%45%。线状及杆状病毒：。线状及杆状病毒： 5%6%。弹状病毒：。弹状病毒：1%。 3、病毒的多分体现象 单体基因组：病毒基因组分布于一条核酸链上。单体基因组：病毒基因组分布于一条核酸链上。 分段基因组：病毒基因组分布于多条核酸链上。分段基因组：病毒基因组分布于多条核酸链上。 单分体病毒：一个病毒粒体中

18、包含有全套基因组。单分体病毒：一个病毒粒体中包含有全套基因组。 多（双、三）分体病毒：分段基因组分别包装于不多（双、三）分体病毒：分段基因组分别包装于不 同的病毒粒体中。同的病毒粒体中。 3、病毒的多分体现象 单分体病毒单分体病毒 整个遗传信息存在于一条核酸链上、包被在一种粒体中的病整个遗传信息存在于一条核酸链上、包被在一种粒体中的病 毒，如常见的烟草花叶病毒属毒，如常见的烟草花叶病毒属( (TobamovirusTobamovirus) )、马铃薯、马铃薯 X X病病 毒属毒属( (PotxvirusPotxvirus) )和马铃薯和马铃薯 Y Y病毒属病毒属( (PotyvirusPoty

19、virus). ). 双分体病毒双分体病毒 遗传信息为双组分基因组包被在两种粒体里的病毒，如烟草遗传信息为双组分基因组包被在两种粒体里的病毒，如烟草 脆裂病毒属脆裂病毒属( (TobravirusTobravirus) )和蠕传病毒属和蠕传病毒属( (NepovirusNepovirus). ). 三分体病毒三分体病毒 核酸包被在三种粒体中的病毒。如黄瓜花叶病毒属核酸包被在三种粒体中的病毒。如黄瓜花叶病毒属 （CucumovirusCucumovirus）和苜蓿花叶病毒）和苜蓿花叶病毒(AMV)(AMV)，它们均有四条核，它们均有四条核 酸链，但被包装在三种或四种粒体中。酸链，但被包装在三种或

20、四种粒体中。 基因组分离和多分体病毒的产生对植物病毒的遗传及进化基因组分离和多分体病毒的产生对植物病毒的遗传及进化 有重要的作用。有重要的作用。 4 4 卫星卫星RNARNA 在某些多分体病毒中发现了小分子量的在某些多分体病毒中发现了小分子量的RNA，其，其 与病毒与病毒RNA没有同源性，单独不能侵染，要依赖没有同源性，单独不能侵染，要依赖 病毒的核酸才能侵染和增殖，这种核酸称为卫星病毒的核酸才能侵染和增殖，这种核酸称为卫星 RNA（satellite RNA，sRNA），其依赖的病毒称），其依赖的病毒称 为辅助病毒。为辅助病毒。 卫星卫星 RNA与辅助病毒包被在同一衣壳内，并能够与辅助病毒包

21、被在同一衣壳内，并能够 抑制辅助病毒的复制，降低其浓度并改变其致病抑制辅助病毒的复制，降低其浓度并改变其致病 力，利用力，利用 sRNA与病毒的关系，可进行生物防治与病毒的关系，可进行生物防治 及基因工程育种研究。及基因工程育种研究。 （三）其它组分（三）其它组分 除蛋白和核酸外，植物病毒含有的最大量的其它除蛋白和核酸外，植物病毒含有的最大量的其它 组分是水分。碳水化合物主要发现在植物弹状病组分是水分。碳水化合物主要发现在植物弹状病 毒科病毒中，以糖蛋白或脂类的形式存在于病毒毒科病毒中，以糖蛋白或脂类的形式存在于病毒 的囊膜中。的囊膜中。 某些病毒粒体含多胺，主要是精胺和亚精胺，它某些病毒粒体

22、含多胺，主要是精胺和亚精胺，它 们与核酸上的磷酸基团相互作用，为稳定折叠的们与核酸上的磷酸基团相互作用，为稳定折叠的 核酸分子。核酸分子。 金属离子也是许多病毒必须的，主要有钙离子、金属离子也是许多病毒必须的，主要有钙离子、 钠离子和镁离子。这些金属离子与衣壳蛋白亚基钠离子和镁离子。这些金属离子与衣壳蛋白亚基 上的离子结合位点作用，稳定衣完蛋白与核酸的上的离子结合位点作用，稳定衣完蛋白与核酸的 结合。结合。 第二节第二节 植物病毒的复制和增殖植物病毒的复制和增殖 病毒在活细胞内增殖需要进行：病毒在活细胞内增殖需要进行： 核酸的复制和核酸信息的表达。核酸的复制和核酸信息的表达。 一、病毒基因组的

23、复制一、病毒基因组的复制 大部分植物病毒的核酸复制仍然是由大部分植物病毒的核酸复制仍然是由 RNARNA复制复制 RNARNA。 二、植物病毒基因组信息的表达二、植物病毒基因组信息的表达 病毒基因组信息的表达的不同点主要在于病毒基因组信息的表达的不同点主要在于: : 基因组转录基因组转录mRNAmRNA具有多种形式具有多种形式 mRNAmRNA翻译蛋白有多种策略。翻译蛋白有多种策略。 （一）病毒核酸的转录（一）病毒核酸的转录 ssRNAssRNA病毒的核酸可以直接作为病毒的核酸可以直接作为 mRNAmRNA使用，称使用，称 为单义为单义RNARNA。 ssRNAssRNA病毒，病毒负链核酸需先

24、转录为正链核酸病毒，病毒负链核酸需先转录为正链核酸 （mRNA)mRNA)。转录过程中所必须的复制酶是由病毒进。转录过程中所必须的复制酶是由病毒进 入时随病毒粒体带进去的。所以这些病毒的精提入时随病毒粒体带进去的。所以这些病毒的精提 纯核酸不能完成复制的过程。纯核酸不能完成复制的过程。 dsRNAdsRNA病毒，核酸链的部分可以作为病毒，核酸链的部分可以作为mRNAmRNA使用；另使用；另 外的部分则需要转录一次才能使用。这种类型的外的部分则需要转录一次才能使用。这种类型的 核酸核酸 称为双义称为双义RNARNA（ambisense RNA)ambisense RNA)。 DNADNA病毒病毒

25、(ssDNA(ssDNA病毒和病毒和dsDANdsDAN病毒病毒) )需要寄主的转录需要寄主的转录 酶转录酶转录 mRNAmRNA。 单链单链DNA病毒病毒 另一种特殊类型另一种特殊类型 双链双链DNA病毒病毒 负单链负单链RNA病毒病毒 正单链正单链RNA病毒病毒 双链双链RNA病毒病毒 （二）植物病毒核酸的表达（二）植物病毒核酸的表达 由于真核生物体内的蛋白质合成机构仅仅识别病由于真核生物体内的蛋白质合成机构仅仅识别病 毒毒RNARNA上的第一个开放阅读框架上的第一个开放阅读框架(open reading (open reading frameframe，ORF)ORF)，同一核酸链上其它

26、基因的表达则要，同一核酸链上其它基因的表达则要 借助病毒的特殊翻译策略。借助病毒的特殊翻译策略。 现在发现十现在发现十ssRNAssRNA病毒基因组在真核生物蛋白合成病毒基因组在真核生物蛋白合成 系统中有五种翻译策略：系统中有五种翻译策略： 1.1.亚基因组亚基因组RNAsRNAs策略策略: : 2. 2.多聚蛋白策略多聚蛋白策略 3.3.多体基因组策略多体基因组策略 4.4.通读蛋白通读蛋白(readthrough)(readthrough)策略策略 5.5.核糖体移码核糖体移码(transframe)(transframe)策略策略 +ssRNA病毒基因组五种翻译策略： 1亚基因组亚基因组

27、RNAs策略：策略：由基因组由基因组3末端转录产末端转录产 生一到多个亚基因组生一到多个亚基因组(sub genomic)RNA，从，从 各个亚基因组各个亚基因组5端的开放阅读框架翻译出功能性端的开放阅读框架翻译出功能性 蛋白，如烟草花叶病毒属。蛋白，如烟草花叶病毒属。 2多聚蛋白策略：多聚蛋白策略：基因组核酸具有编码多个蛋白基因组核酸具有编码多个蛋白 的能力，但是其翻译仅从单一开放阅读框架进的能力，但是其翻译仅从单一开放阅读框架进 行，产生的多聚蛋白行，产生的多聚蛋白(polyproteins)在病毒编码在病毒编码 的蛋白酶作用下，分解为多个最终的基因翻译的蛋白酶作用下，分解为多个最终的基因

28、翻译 产物，如马铃薯产物，如马铃薯Y病毒属。病毒属。 3. 多体基因组策略：多体基因组策略：病毒的基因组分装在不同的核酸病毒的基因组分装在不同的核酸 链上，每条核酸链均从链上，每条核酸链均从5端进行翻译，直接产生基端进行翻译，直接产生基 因的翻译产物，如黄瓜花叶病毒属。因的翻译产物，如黄瓜花叶病毒属。 4. 通读蛋白通读蛋白(read-through)策略：策略：基因基因5开放阅读框架开放阅读框架 的终止密码子可能漏读的终止密码子可能漏读(leaky)，允许一定比例的核，允许一定比例的核 糖体继续向下游翻译，直至下一个终止密码子，从糖体继续向下游翻译，直至下一个终止密码子，从 而产生第二个更长

29、的功能蛋白，如烟草花叶病毒属而产生第二个更长的功能蛋白，如烟草花叶病毒属 复制酶的翻译。复制酶的翻译。 5. 核糖体移码核糖体移码(trans-frame)策略：策略：在翻译接近开放阅在翻译接近开放阅 读框架的终止密码子时，核糖体回读一个核苷酸读框架的终止密码子时，核糖体回读一个核苷酸(少少 数情况是跳过一个数情况是跳过一个)，这样使终止密码子，这样使终止密码子UAG分到两分到两 个三联体密码中，使翻译继续到下一个开放阅读框个三联体密码中，使翻译继续到下一个开放阅读框 架，从而产生一个大蛋白。架，从而产生一个大蛋白。 （三）植物病毒的基因组结构及功能（三）植物病毒的基因组结构及功能 烟草花叶病

30、毒烟草花叶病毒(TMV)(TMV)为例进行介绍。为例进行介绍。 TMVTMV为为SSRNASSRNA病毒，基因组核酸全长病毒，基因组核酸全长63956395个核苷个核苷 酸，共有酸，共有5 5个开放阅读框架。核酸的个开放阅读框架。核酸的55端有帽子端有帽子 结构，结构，33端有类似端有类似tRNAtRNA的结构。的结构。 植物病毒的内含体植物病毒的内含体 植物病毒基因组的翻译的蛋白有时会与病毒的核酸、植物病毒基因组的翻译的蛋白有时会与病毒的核酸、 寄主的蛋白等物质聚集起来，形成一定的大小和形寄主的蛋白等物质聚集起来，形成一定的大小和形 状，称为内含体状，称为内含体 (inclusions)(i

31、nclusions)。 内含体可以分为核内含体内含体可以分为核内含体(nuclear inclusions)(nuclear inclusions)和和 细胞质内含体细胞质内含体(cytoplasmic inclusions)(cytoplasmic inclusions)两类。两类。 不同属的植物病毒往往产生不同类型、不同形状的不同属的植物病毒往往产生不同类型、不同形状的 内含体，利用这种不同可作为鉴别不同病毒的方法。内含体，利用这种不同可作为鉴别不同病毒的方法。 核内含体核内含体 核质内含体一般是由蛋白或病毒粒体构成核质内含体一般是由蛋白或病毒粒体构成 的晶体结构，少有纤维状的内含体的晶体

32、结构，少有纤维状的内含体( (只有只有 在电子显微镜下才能看到在电子显微镜下才能看到) )。 细胞质内含体细胞质内含体 细胞质内含体在形状、大小、组成和结构细胞质内含体在形状、大小、组成和结构 方面差异很大，主要分为不定形内含体、方面差异很大，主要分为不定形内含体、 假晶体、晶体内含体和风轮状内含体等五假晶体、晶体内含体和风轮状内含体等五 种类型（光学显微镜下可见）。种类型（光学显微镜下可见）。 三、植物病毒的增殖三、植物病毒的增殖 （组装）（组装） 植物病毒作为一种分子植物病毒作为一种分子 寄生物，分别合成核酸寄生物，分别合成核酸 和蛋白组分再组装成子和蛋白组分再组装成子 代粒体。这种特殊的

33、代粒体。这种特殊的 繁殖方式称为复制增殖繁殖方式称为复制增殖 (multiplication)(multiplication)。 第三节第三节 植物病毒的传播和移动植物病毒的传播和移动 一、定义一、定义 植物病毒从一植株转移或扩散到其它植物的过程植物病毒从一植株转移或扩散到其它植物的过程 称为传播（称为传播（transmission)transmission)，而从植物的一个局部，而从植物的一个局部 到局部的过程称为移动到局部的过程称为移动(movement)(movement)。 根据自然传播方式的不同，传播可以分为介体传根据自然传播方式的不同，传播可以分为介体传 播和非介体传播两类播和非介

34、体传播两类 二、介体传播二、介体传播 （一）介体传毒的基本概念（一）介体传毒的基本概念 1 1 介体传毒过程介体传毒过程 介体传毒过程可分为几个时期：介体传毒过程可分为几个时期： 获毒获毒( (取食取食) )期期(acquisition period)(acquisition period)是指介体获是指介体获 得病毒所需的取食时间。得病毒所需的取食时间。 潜伏期潜伏期(incubation period)(incubation period)是指介体从获得病是指介体从获得病 毒到能传播病毒的时间，在循回型相互关系中也毒到能传播病毒的时间，在循回型相互关系中也 称循回期。称循回期。 接毒（取食

35、）期（接毒（取食）期（inoculative period)inoculative period)是指介是指介 体传毒所需的取食时间。体传毒所需的取食时间。 持毒期（持毒期（retention period)retention period)是指介体能保持传毒是指介体能保持传毒 能力的时间。能力的时间。 2 2 介体与所传病毒之间的关系介体与所传病毒之间的关系 3 3 介体与病毒专化性识别的可能机制介体与病毒专化性识别的可能机制 介体传毒专化性机制涉及到介体介体传毒专化性机制涉及到介体病毒病毒寄寄 主三者的相互识别或作用。可能机制如下：主三者的相互识别或作用。可能机制如下： 介体内的专化性持毒

36、位点：在介体消化道内介体内的专化性持毒位点：在介体消化道内 有一定的待毒位点与所传病毒有专化关系。有一定的待毒位点与所传病毒有专化关系。 辅助因子辅助因子(Helper component(Helper component，简称，简称 HC) HC) 在在 蚜虫传播的非持久病毒的寄主细胞中，发蚜虫传播的非持久病毒的寄主细胞中，发 现有一种由病毒编码的蛋白与传毒有关，如现有一种由病毒编码的蛋白与传毒有关，如 除去它，蚜虫也就失去传毒能力。除去它，蚜虫也就失去传毒能力。 （二）昆虫介体（二）昆虫介体 1 1 蚜虫：主要传播非持久性关系病毒。蚜虫：主要传播非持久性关系病毒。 2 2 叶蝉和飞虱：绝大

37、多数增殖型病毒。叶蝉和飞虱：绝大多数增殖型病毒。 在15000种叶蝉中，只有49种是病毒的传播介体；飞虱亚目中的一部 分是传播介体；介体寄主主要是禾本科植物的如水稻矮缩病，小麦丛 矮病和玉米粗缩病。 叶蝉和飞虱传播的大多是增殖型病毒，大多终生传毒， 灰飞虱传播的小麦丛矮病毒、黑尾叶蝉传播的水稻矮缩病毒可经卵传 40代。 白粉虱、粉蚧、蓟马、咀嚼式口器的甲虫、蚱蜢也可传播。 （三）土壤中的介体（三）土壤中的介体 1 1 线虫：病毒与线虫之间的生物学关系类似于蚜虫线虫：病毒与线虫之间的生物学关系类似于蚜虫 传播病毒的非持久性关系。传播病毒的非持久性关系。已经知道5个属的 38种线虫可传播80种病毒

38、。其中多数属于 蠕传病毒属和烟草脆裂病毒属的病毒 2 2 真菌：可以传播持久性关系病毒和非持久性关系真菌：可以传播持久性关系病毒和非持久性关系 病毒。病毒。 传毒真菌主要是油壶菌属、多粘菌属和粉 痂菌属的5种真菌，能传播20种病毒。 土壤中的介体传毒距离有限，主要是由根 部侵染，远距离传播主要靠种子和苗木。 三、非介体传播三、非介体传播 （一）机械传播：也称为汁液摩擦传播。（一）机械传播：也称为汁液摩擦传播。 （二）无性繁殖材料和嫁接传播：（二）无性繁殖材料和嫁接传播： （三）种子和花粉传播：（三）种子和花粉传播： 四、病毒在植物体内的移动四、病毒在植物体内的移动 病毒在植物叶肉细胞间的移动称

39、作细胞间转移，这种病毒在植物叶肉细胞间的移动称作细胞间转移，这种 转移的速度很慢。病毒通过维管束的转移称作长距离转移，转移的速度很慢。病毒通过维管束的转移称作长距离转移， 转移速度较快。转移速度较快。 ( (一一) )病毒在细胞间的移动病毒在细胞间的移动 通过胞间连丝，转移慢通过胞间连丝，转移慢, 810个细胞个细胞d（0.01-2mm/d) 另外病毒并不是总以完整粒体形式通过。 病毒移动速度受温度影响，一般每小时几个纳米。 不同 部位病毒含量不一致。 胞间联丝是细胞间物质运输的通道。内含链管，两个膜之间 的空间约为5纳米，胞间联丝的分子排阻限是8001000u， 病毒粒体或核酸的分子量在10

40、5-6u，是运动蛋白扩大胞间 联丝通透性。 ( (二二) )病毒的长距离移动病毒的长距离移动 植物输导组织，与营养主流方向一致，进行上下双向转移。植物输导组织，与营养主流方向一致，进行上下双向转移。 ( (二二) )病毒的长距离移动病毒的长距离移动 植物输导组织，与营养主流方向一致，进行植物输导组织，与营养主流方向一致，进行 上下双向转移。上下双向转移。 筛管：快速转移，筛管：快速转移，0.1-0.5cm/hr 不完全是不完全是 被动被动 甲虫传播的病毒是通过木质部。 移动速度每分钟几个厘米。病毒运动蛋白 在运动中发挥很大作用。 第四节第四节 植物病毒的分类与命名植物病毒的分类与命名 国际病毒

41、分类委员会国际病毒分类委员会(InternationaI Committee on (InternationaI Committee on Taxonomy of VirusesTaxonomy of Viruses， ICTV) ICTV) 。 到到20002000年，年， ICTVICTV先后发表先后发表病毒分类与命名病毒分类与命名报告报告 七次，在第六次报告中，植物病毒与动物病毒和细七次，在第六次报告中，植物病毒与动物病毒和细 菌病毒一样实现了按科、属、种分类。菌病毒一样实现了按科、属、种分类。 近代病毒分类体系趋于将病毒这类非细胞结构的分近代病毒分类体系趋于将病毒这类非细胞结构的分 子

42、寄生物列为独立的子寄生物列为独立的“病毒界病毒界”，下分为，下分为 RNARNA病毒病毒 和和DNADNA病毒两大类。病毒两大类。 但为方便及习惯，仍按寄主种类分为动物病毒、植但为方便及习惯，仍按寄主种类分为动物病毒、植 物病毒、微生物病毒等实用系统分类。物病毒、微生物病毒等实用系统分类。 一、植物病毒的分类一、植物病毒的分类 （一）分类依据（一）分类依据 植物病毒分类依据的是病毒最基本、最重要的性质：植物病毒分类依据的是病毒最基本、最重要的性质： 1.1.构成病毒基因的核酸类型（构成病毒基因的核酸类型（DNADNA或或RNARNA）；）； 2.2.核酸是单链还是双链；核酸是单链还是双链； 3

43、.3.病毒粒体是否存在脂蛋白包膜；病毒粒体是否存在脂蛋白包膜； 4.4.病毒形态；病毒形态； 5.5.核酸分段情况；核酸分段情况； 根据上述主要特性，将植物病毒分在根据上述主要特性，将植物病毒分在1515个科个科7373个属个属 中中( (其中有些属、种尚未确定其中有些属、种尚未确定) ) 。 二、植物病毒的命名二、植物病毒的命名 植物病毒的名称目前不采用拉丁文双名法，仍以寄主英文植物病毒的名称目前不采用拉丁文双名法，仍以寄主英文 俗名加上症状来命名，如烟草花叶病毒为俗名加上症状来命名，如烟草花叶病毒为Tobacco mosaic Tobacco mosaic virusvirus，缩写为，缩

44、写为TMVTMV；黄瓜花叶病毒为；黄瓜花叶病毒为Cucumber mosaic Cucumber mosaic virusvirus，缩写为，缩写为 CMVCMV。 属名为专用国际名称，常由典型成员寄主名称属名为专用国际名称，常由典型成员寄主名称( (英文或拉丁英文或拉丁 文文) )缩写缩写 主要特点描述主要特点描述( (英文或拉丁文英文或拉丁文) )缩写缩写 virusvirus 拼组而成。如：拼组而成。如： 黄瓜花叶病毒属的学名为黄瓜花叶病毒属的学名为 Cucumo virusCucumo virus， CucumovirusCucumovirus； 烟草花叶病毒属为烟草花叶病毒属为 To

45、bamovirusTobamovirus，TobamovirusTobamovirus。 植物病毒属的结尾是一植物病毒属的结尾是一virusvirus。 科、属名书写时应用斜体，确定种科、属名书写时应用斜体，确定种(definitive species)(definitive species) 的名称应用斜体，而暂定种的名称应用斜体，而暂定种(tentative species)(tentative species)的名称或的名称或 属名未定的病毒不采用斜体。属名未定的病毒不采用斜体。 类病毒类病毒(Viroid)(Viroid)在命名时遵循相似于病毒的规则，因缩写在命名时遵循相似于病毒的规则

46、，因缩写 名易与病毒混淆，新命名规则名易与病毒混淆，新命名规则 规定类病毒的缩写为规定类病毒的缩写为 VdVd， 如马铃薯纺锤块茎类病毒如马铃薯纺锤块茎类病毒( (Potato spindle tuber viroidPotato spindle tuber viroid) ) 缩写为缩写为PSTVdPSTVd。 第五节第五节 植物类病毒植物类病毒(viroid) 类病毒是指无外壳蛋白包被的小分子环类病毒是指无外壳蛋白包被的小分子环 状单链状单链RNA，单独具侵染性，能自我复制，单独具侵染性，能自我复制， 致病或不致病。致病或不致病。 1971年年Diener首次在描述马铃薯纺锤块首次在描述马

47、铃薯纺锤块 茎病的病原时使用类病毒（茎病的病原时使用类病毒（viroid）一词。）一词。 之后陆续在一些植物中发现这类小分子核之后陆续在一些植物中发现这类小分子核 酸寄生物。酸寄生物。 菊花矮化类病毒菊花矮化类病毒Chrysanthemum stunt viroid Affected flowers in the foreground are also showing premature opening and colour break. 菊花矮化类病毒菊花矮化类病毒 （ Chrysanthemum stunt viroid） Affected flower (right) The flowe

48、r is reduced in size and showing marked colour bleaching. 类病毒的主要特性类病毒的主要特性 耐热性耐热性:类病毒失活需要100以上的高温。 高侵染活性高侵染活性:50100分子可侵染成功，病毒需100万粒体。 局限的存在部位局限的存在部位:仅在细胞核中。 核酸组成相近核酸组成相近:G/C比接近，5558%。 不显性感染不显性感染: 90%以上的寄主都不显症，潜育期可长达几 个月至几年。 传播方式简单传播方式简单:农具、嫁接刀、种子，个别需节肢动物。 （三）类病毒的检测 分两个科：马铃薯纺锤块茎科和鳄梨日斑科。不能用生物学 和血清学方法，

49、只能靠核酸杂交和PCR扩增等手段。 第六节第六节 植物病毒病的诊断植物病毒病的诊断 植物病毒病的诊断包括两个方面：植物病毒病的诊断包括两个方面： 一是对发病植物标本初步检查和判断；一是对发病植物标本初步检查和判断； 二是对确信的病毒病标本做进一步的实验诊断，必要时还需作二是对确信的病毒病标本做进一步的实验诊断，必要时还需作 进一步的病原鉴定。进一步的病原鉴定。 一、病害初步识别一、病害初步识别 二、实验室诊断二、实验室诊断 （一）鉴别寄主诊断（一）鉴别寄主诊断 （二）传染实验（二）传染实验 （三）显微镜观察（三）显微镜观察 （四）血清学技术（四）血清学技术 （五）核酸杂交及（五）核酸杂交及PC

50、RPCR技术技术 （六）物理化学特性（六）物理化学特性 病毒病害的症状：病毒病害的症状：以花叶、矮缩、坏死为多见。 无病征。 （一）鉴别寄主诊断（一）鉴别寄主诊断 （二）传染实验二）传染实验 不同植物病毒属具有不同的传播介体，确定病毒的不同植物病毒属具有不同的传播介体，确定病毒的 传播介体可以作为病原鉴定的一个证据，同时也传播介体可以作为病原鉴定的一个证据，同时也 为防治提供依据。为防治提供依据。 （三）显微镜观察（三）显微镜观察 在光学显微镜下观察到内含体；在光学显微镜下观察到内含体； 在电镜下观察病毒粒体在电镜下观察病毒粒体 （四）血清学技术（四）血清学技术 琼脂双扩散法琼脂双扩散法 酶联

51、免疫吸附检测酶联免疫吸附检测 （五）核酸杂交及（五）核酸杂交及PCRPCR技术技术 血清学是检测蛋白，核酸杂交和聚合酶链式反应PCR是检测核酸。 核酸杂交：核酸杂交：核酸杂交主要在DNA和RNA之间进行，因为 二者之间存在着碱基互补关系。在一定条件下，RNA DNA形成异质双链的过程称为杂交。其中预先分离纯化或合 成的已知核酸序列片断叫做杂交探针，也称为cDNA探针。通 过分子杂交可检测出相近病毒间的同源程度。 PCRPCR技术：技术： PCR是体外基因扩增法，可在试管内将所研究 的目的基因或DNA片断在数小时内扩增上百万倍。 PCR反应最重要的是引物（一般20个核苷酸长度）和Taq DNA聚

52、合酶。反应要经过加热变性-退火结合-DNA 合成这一循环。退火温度一般在75度。 PCR可检测特定DNA是否存在。 （六）物理化学特性（六）物理化学特性 1 稀释限点(DEP)：保持病毒侵染力的最高稀释度。 2 钝化温度(TIP)：处理十分种使病毒丧失活性的最低温 度。一般在5570，TMV在97。 3 体外存活期(LIP)：在室温下，病毒抽提液保持侵染力的 最长时间。一般在数天到数月。 4 沉降系数（S）：指病毒在20度水中在1达因的引力下的 沉降速度。单位厘米/秒。 5 光谱吸收特性：260/280紫外线峰值比表示核酸与蛋白 质含量的比值。比值小多为线型。 6 病毒的化学特性：指核酸的类型

53、、核酸的链数以及分 子量 第七节第七节 重要的植物病毒属及典型种重要的植物病毒属及典型种 1、烟草花叶病毒TMV 病毒直杆状，直径18nm，长300nm。核酸占5%，蛋白 质占95%。核酸为 + ssRNA。 寄主范围广，传播不需要介体，靠接触传播，有时靠 种子传播。 TMV体外存或期在几个月以上，在干燥的叶片中可以 存活50多年。稀释限点10-410-7，钝化温度90左右。 主要侵染烟草、番茄等作物，引起花叶病。混有病残 体的肥料、种子、土壤、烟末都可成为初侵染来源。 干旱少雨发病重，前茬为茄科植物或油菜、萝卜发病重。 鉴别寄主是心叶烟和山西烟，区分不同株系要血清学或 分子生物学手段。 2、

54、马铃薯Y病毒属及PVY Potyvirus是植物病毒中最大的一个属，含有75个种和93 个可能种。属于马铃薯Y病毒科。病毒线状，长750nm，直径 11-15nm。主要由蚜虫非持久性传播，也可通过机械传播。 所有种均产生风轮状内含体。大部分病毒寄主范围限于 特定的科，如PVY-茄科、MDMV（玉米矮花叶病毒）-禾本 科，SMV（大豆花叶病毒）-豆科。 病毒为 +ssRNA，核酸占56%。体外存活期24天，钝 化温度5065，稀释限点10-210-6。 主要侵染马铃薯、番茄、烟草等，引起皱缩花叶、明脉、 斑驳、坏死条斑和脉带花叶等。 PVY在茄科植物和杂草上越冬，以桃蚜和机械方式传播， 抗病品种

55、和药剂有一定防效。 3、黄瓜花叶病毒属及CMV 此属有3个成员。 CMV粒体球形，直径28nm。为三分体病毒，核酸占18%。 已发现CMV有卫星RNA存在。 寄主范围广泛，67科470种植物，被称为“流感性病毒”， 不同株系在形状上有差异。 花叶是基本症状，在番茄上表现厥叶。最好的繁殖寄主 是烟草和黄瓜，局部枯斑寄主为苋色藜、昆诺藜和豇豆。 75种蚜虫均能传毒，主要为棉蚜和桃蚜，非持久性传毒， 也可机械传播或由种子传播。野生寄主是初侵染来源。 在生产上难于防治。主要是寄主范围广，介体多，传毒 效率高，无抗性品种。 4、南方菜豆花叶病毒SBMV 病毒球形，直径30nm。核酸占21%，为 +ssR

56、NA。 主要引起菜豆和豇豆的花叶和斑驳病。 传播介体是甲虫。 病毒体外存活期20165天，钝化温度9095，稀释限点 10-510-6。 株系分化明显，菜豆株系不侵染豇豆，豇豆株系不侵染 菜豆；在有些品种上表现局部坏死斑，有些品种上症状较轻。 叶甲获毒时间124小时，保毒时间214天，甲虫活动范 围大，传毒快。 种子带毒率可达34%，调种时应加强检疫。 5、蠕传病毒属及TRSV 典型种为烟草环斑病毒（Tobacco ringspot virus-TRSV） 寄主主要是果树，主要由线虫传播，也可通过种子、机械传 播。 有两条 +ssRNA核酸基因组。病毒球状，与线虫之间的 关系相当专化。病毒在线

57、虫体内存活时间很长，但不能扶植。 体外存活期610天，钝化温度5565，稀释限点10-4。 在烟草、黄瓜上引起环斑。可在多种多年生植物及种子上越 冬。 汁液、甲虫和蓟马也可传播。 6、黄症病毒属及BYDV 此属有16个种和14个可能种，典型种为大麦黄矮病毒， 仅侵染韧皮部组织，由数种蚜虫以持久非增殖型方式传播。 核酸为 +ssRNA。 病毒客侵染禾本科100多种植物，引起黄矮病。 病毒的不同株系往往由不同的蚜虫传播，一次得毒可以 保持23周时间。 野生禾本科植物是病毒的侵染来源。 我国率先将病毒的CP基因转入小麦获得了转基因植株， 为利用基因工程方法控制病害提供了可能。 7、植物呼肠孤病毒属及RDV 含3个种。典型种是伤瘤病毒（wound tumor v