植物病原体相互作用结构基础专家讲座

第二章植物病原体相互作用结构基础植物病原体相互作用结构基础专家讲座第1页(活体营养型)寄生菌和(死体营养型)腐生菌侵染宿主植物方式是不一样。死体营养型杀死宿主细胞是为了从中吸收它们营养，而作为活体营养型在植物细胞中有一个很长共生阶段，而且还能在侵染过程初始阶段能够促进宿主新陈代谢。在宿主与病原物交界组织坏死部位，能够促进死体营养型生长而抑制活体营养型生长。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第2页在寄生菌(活体营养型)和腐生菌(死体营养型)影响下，宿主植物结构和超微结构改变是不一样，而且这些改变是病原菌所采取侵染模式类型一个很好标识。半寄生半腐生病原菌与完全腐生病原菌相比，引发宿主植物超微结构改变要相当小，而比寄生病原菌所引发改变要大。尽管植物病原菌有丰富多样性，不过我们将会研究在寄生菌和腐生菌这个生物体系中一些植物病原菌。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第3页在侵染过程中植物和病原菌结构改变使植物致病病毒，作为一个寄生病原菌，侵入植物细胞之中，并在植物细胞质中不停地繁殖。在前面一章中，我们对于病毒结构、侵染以及繁殖都做出了描述。一些致病细菌也能够成为腐生或寄生菌。一些腐生细菌能够引发轻微腐烂、斑病和枯萎、维管束枯萎、溃烂及斑点病。然而一些寄生细菌则能产生出菌脓。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第4页寄生真菌像一些粉状、霉状真菌能够在植物表面生长或者像一些锈病和黑穗病真菌都能够在宿主植物内部生长。寄生真菌通常侵入许多植物细胞中产生出吸收营养结构，该结构称为吸器。假如离开了宿主植物呢，这些寄生真菌就不能生存。相反，腐生真菌需要宿主植物仅仅作为它生命循环过程中一部分，而且能够在其中繁殖生长或者在死亡组织中生存。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第5页真菌侵染是从孢子吸收营养萌发开始，这些真菌孢子吸附在植物表面而且发芽，图2.1显示锈病中夏孢子发芽和侵染结构变异过程。附着胞形成来自于芽管膨胀顶端部分，芽管和顶端部分被靠近芽管顶端隔膜分开。纤细附着管胞就会变成侵染钉，这些侵染钉会引发泡囊产生。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第6页植物病原体相互作用结构基础专家讲座第7页泡囊形成之后则菌丝开始生长。菌丝细胞生长就始于泡囊两端。这个图解就说明了芽管壁就是由夏孢子壁内层拓展而生成。因为新附加层出现形成了厚附着丝壁。这些泡囊壁则是由内层附着壁拓展出来，所以正是因为这些侵染钉壁，泡囊壁，菌丝细胞壁出现才不与芽管壁相连。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第8页温度骤变和化学物质刺激会诱导小麦秆锈病侵染结构形成，这个侵染结构是由一个附着胞侵染钉，侵染丝中泡囊，侵染菌丝有时和吸器母细胞连续组成。在侵染结构分化时期，细胞核会发生转移。图2.1。最初两个细胞核会从孢子中移到芽管中，而后会进入到附着胞中在哪进行有丝分裂。成熟锈菌附着胞会有四个细胞核。第二个有丝分裂会发生在泡囊形成时期。一个泡囊中或许含有8或16个细胞核。在这个泡囊两端会有1到8个菌丝生成，每个新形成菌丝中都会移进2个细胞核。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第9页丝状真菌一个经典特征就是它们特殊生长方式：它们菌丝顶端含有大量膜包裹造成膜和胞壁前体顶端快速生长小泡群体。生长菌丝中细胞质体积不会与它整个体积成正比增加，而且只是集中在它们顶端部分。液泡都是在真菌空出部位生长，这么就能够使细胞质移到新形成顶端，这么真菌空出部分就被原生质膜和液泡膜描绘出轮廓。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第10页不论是芽管还是各种致病菌丝还是各种腐生真菌都有细胞质，它们都还有细胞核，带有片状嵴线粒体和微丝，管状物，生产小泡内质网，核糖体，微体，脂肪粒，液泡，微管和微丝。微管形成刚性骨骼框架，肌动蛋白微纤丝与微管联合组成了辽阔稳固系统。由膜包裹小泡和各种类型液泡在菌丝细胞中是很常见。在夏孢子中脂质经常是与微体连接在一起。这些微体可能是作为一个乙醛酸体作用，而且可能在孢子萌发时期参加脂质分解。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第11页浏览这张电子显微照片，显示经典寄生病原菌在植物叶片表面萌发和生长。夏孢子，黄锈菌孢子，在小麦叶子表面萌发。芽管在没有形成附着胞情况下沿着小麦纵向轴心垂直生长而且穿透气孔。锈菌这种朝着气孔定向生长可能是对植物上表皮蜡状物血小板分布和织物表面形状做出趋性。假如这些蜡状物被有机溶剂溶解掉，那么芽管将不能粘附在植物表面。锈菌芽管是沿着植物叶片纵轴显著地垂直生长，而且与平行于宿主植物叶脉呈九十度直角。每一个分生孢子都能产生3到5个能够产生出表面带有乳状突起菌丝和附着胞芽管。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第12页图2.2：electronmicrographsofthegerminationandfurtherdevelopmentofbiotrophicpathogensonplantleafepidermis植物病原体相互作用结构基础专家讲座第13页很多在叶片侵入病原菌，不论寄生还是腐生，都是经过刺穿植物表皮细胞外壁而侵入植物细胞内。比如，寄生erysiphesp和腐生botrytissp它们都是直接刺穿植物表面细胞壁进入细胞内部而不是经过气孔进入。图2.3详细解释了E.orontii在植株叶片表面上发展（Arabidopsis）。E.orontii分生孢子产生出能够黏附在植物叶片上表皮芽管。而后，附着胞就在芽管顶端膨大部位形成。然后从形成附着胞基础位置开始形成侵染钉刺穿植物厚厚外表皮，进入植物细胞内部。随即就在植物表皮细胞内部，侵染钉顶端形成吸器。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第14页植物病原体相互作用结构基础专家讲座第15页完整侵染结构是在体外分化而来，它是由芽管，附着胞，泡囊，和侵染菌丝组成。P.graminis附着胞在体外经过温度骤变和其它刺激能够形成，且在体内经过真菌和气孔或者和背斜（向外倾斜）胞壁连接点上沟槽之间相互作用后形成。假如植物细胞失去了膨压或者死亡，那么在植物表面就不会有附着胞生长。孢子，芽管和附着胞是靠分泌粘液鞘把他们黏在植物细胞表面。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第16页植物病原体相互作用结构基础专家讲座第17页

P.graminis附着胞主要是在气孔上形成，而E.orontii附着胞则通常位于穹状壁上，而且每一个附着胞都有横向突起，而且细小渗透钉是在突起下面生成，然后刺穿植物表面细胞外壁。锈菌和粉末状霉菌附着胞在特殊触动刺激条件下能够形成，甚至是在含有划痕人工膜上也能形成，像Pucciniasp.和Erysiphesp.就能形成椭圆形状附着胞。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第18页腐生真菌葡萄孢属灰霉菌孢子是由能承受大顶端指状附着胞或固着器芽管发育成。这些附着胞通常是由与宿主植物表面重复相连菌丝分支形成。葡萄孢属灰霉菌是靠菌核这么组织来越冬，这个组织有拟薄壁组织结构，这个结构是由包裹着菌丝体线状物组成。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第19页植物病原体相互作用结构基础专家讲座第20页当锈状菌丝细胞与主要植物叶肉组织细胞建立联络时，菌丝顶端部分就会被隔膜划分开而且最终形成吸器母细胞。之后真菌细胞核，线粒体，核糖体，内质网，淀粉粒从HMC中移动到吸器里，而且只有真菌原生质膜，液泡留在HMC中。而等离子体膜和吸器母细胞HMC之间依然保持着联络。年轻P.graminis，Uromycesfabae和E.orontii他们都有一个椭圆形吸器，不过当他们成熟时这些吸器就会变成球形。E.graminis吸器是非常独特，在小麦表皮细胞中它含有一个像指状物投影身体。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第21页在其它真菌生活史循环中发觉吸器细胞质含有相同基本组成物质,糖原颗粒和脂肪粒含有存放器。它们在真菌中大量存在而且种类丰富而且分布不一样。在吸器生活史中脂肪粒大小是不停生长，轮纹状膜聚合物通常出现在成熟或者老吸器外围，在孢子形成过程中脂质和糖原不停地积累贮存，在孢子萌发过程中则不停地利用这些脂质和糖原。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第22页寄生病原菌繁殖体会形成大量表面（霉状物、粉状物）或者菌丝体细胞（锈病、黑穗病）。图2.6。一个落在小麦叶片表面夏孢子会长出一个芽管和一个附着胞。附着胞作用就是伸入到邻近保卫细胞中，而且在叶片气孔下缝隙中会产生出一些气孔下小泡。两到四个菌丝细胞起源于泡囊两端生长。当菌丝细胞顶端与植物叶肉细胞相互作用时菌丝细胞顶端就会停顿生长，黏附在植物细胞壁上形成吸器母细胞。这个锈病吸器母细胞深入发展就能够经过一些对宿主细胞壁降解酶和外来机械压力作用刺穿这个带病宿主主要叶肉细胞。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第23页植物病原体相互作用结构基础专家讲座第24页从哪以后,菌丝细胞顶端开始生长到宿主细胞内腔中,而且形成管状吸器颈。这个吸器顶端会不停地蔓延形成整个吸器身体。宿主细胞核，叶绿体和其它正常细胞器会移动到吸器周围。在细胞周质间隙(壁膜间隙)中吸器会在胞壁和原生质膜收缩凹入部分之间形成。图2.6和2.7B植物病原体相互作用结构基础专家讲座第25页图2.7P.graminisintercellularmyceliumandhaustoria

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第26页图2.7显示是被小麦锈病侵染小麦叶片。小麦表皮细胞被锈病菌丝体细胞所彼此分开图2.7A。吸器母细胞黏附在植物细胞壁上。图2.7B显示是在侵染小麦叶肉细胞内部以及含有菌丝体细胞细胞空间。吸器母细胞被隔膜从吸器剩下部分中分离出来。它能引发一侧菌丝分枝生长。吸器母细胞收缩会引发它细胞质移动到生长中吸器中，这一点能在植物叶肉细胞壁和原生质膜之间细胞周质空间中被看到。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第27页图2.7C显示了锈菌吸器在小麦叶肉细胞里面。球形吸器身体和薄圆柱形吸器颈被含有叶绿体细胞质和薄植物叶肉细胞所围绕。在图2.7D中小麦叶肉细胞中能够看到吸器身体和颈。在颈中间部分我们看到吸器条带。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第28页真菌主要是靠孢子来进行传输，而且真菌孢子类型和功效有很大改变。一些病原菌，像小麦杆锈菌，能产生几个类型孢子图2.8和图2.9。这些真菌主要经过夏孢子来进行传输，它是在一个称为夏孢子产孢细胞结构中形成。在它营养阶段中能产生出七代夏孢子。当植物开始衰老时，冬孢子会在夏孢子产孢细胞边缘形成。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第29页植物病原体相互作用结构基础专家讲座第30页在接下来春天里，经过一冬天冬孢子开始萌发，而且形成一个称为担子结构，这个结构能产生出担孢子。萌发担孢子能引发产生异宗配合性孢子器，性孢子器形成性孢子。促进和抑制刺激性孢子融合物结果就会形成双核菌丝和锈孢子。所以小麦锈菌能够形成五种类型孢子：夏孢子，冬孢子，担孢子，性孢子，锈孢子。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第31页真菌孢子新一代形成来自于各种类型分生孢子，图2.9B。粉状霉菌（白粉菌）不会形成假薄壁组织体，它表面菌丝体会产生大量分生孢子梗，这些起源于菌丝分生孢子梗垂直生长。图2.9C是从分生孢子梗顶端分离成熟短期分生孢子。图2.9显微照片详细说明了灰霉菌，小麦秆锈病菌和E.orontii菌孢子形成。在灰霉菌侵染植物组织上，大量分生孢子梗着生着大量着色，单细胞卵形分生孢子，图2.9。锈菌夏孢子和冬孢子在假薄壁组织体顶端突起上形成。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第32页植物病原体相互作用结构基础专家讲座第33页图2.9B是小麦杆锈菌一个夏孢子。夏孢子形成要经过叶片表面表皮细胞裂缝。年轻夏孢子表面是光滑，而成熟夏孢子表面则是有小刺，而且在它们表面长有200到300个圆锥形体刺。这些体刺最初会在年轻夏孢子细胞壁上作为一个小隆起物形成。这些隆起物不停增加会降解初生壁，而且次生壁物质会被堆放到初生壁中心。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第34页图2.9C表面菌丝会产生垂直生长分生孢子梗，成熟分生孢子会在这个分生孢子梗顶端部分生长，脱离。它们会被分配到宿主植物表面，借助与空气传输到邻近其它宿主植物表面。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第35页植物细胞抵抗病原菌侵染结构特征

植物抵抗大多数病原真菌，而且仅有一些病原真菌则需要侵入到特定宿主植物组织能力，来压制宿主植物抵抗。表层蜡状物，角质层，和含有丰富多聚糖细胞壁是第一道用来抵抗病原菌防线。病原菌破坏这些防线侵染到植物细胞中，宿主植物这种做出防御回应有效性取决于它回应速度和病原菌侵入量。宿主植物防御是先于宿主细胞对病原菌识别。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第36页植物是怎样识别病原菌而且激活防御系统现在任然没有彻底搞清楚。全部多细胞器官都已经发展出来了一套用来防止潜在微生物侵入机制。在自然环境中，植物会碰到大量一系列病原菌侵染，比如一些细菌，真菌，还有病毒。在建立侵染时期，成功有效地侵染或者有效地抑制侵染都依赖于宿主和病原菌接触面。一个活细胞在接触面是能够抵抗病原菌。植物迟缓和被动反应能够造成病原菌不停地繁殖。在接触面宿主植物抵抗病原菌基因表示是非常靠近于真菌菌丝生长点，这么就能有效地抑制病原菌发展。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第37页寄生病原菌侵染专性寄生菌包含一些能够引发绒毛状霉状物，粉状霉状物病害，黑穗病和锈病，病毒，类病毒，一些专性细菌，线虫，原生动物，真菌和一些卵菌纲病原物，它们能与宿主细胞建立长久寄生关系，能够伴随植物代谢产物连续流动。在侵染过程中最初阶段，寄生病原菌能刺激植物代谢过程，比如光合作用，呼吸作用，营养吸收而且建立一个侵染网。这些病原菌会保持在活宿主细胞中作为长久食物起源用来形成大量孢子。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第38页在寄生关系形成后，真菌孢子开始萌发，而且侵染结构开始形成，但不会引发宿主超微结构退化改变。在电子显微镜下你会第一个看到发生在植物细胞和细胞质中改变，吸器母细胞会黏附在细胞壁上而且细小吸器会侵入到植物细胞内腔中，类似白粉病也会引发细胞质这种改变。附着胞黏附在植物细胞壁上而且形成侵染钉侵入到植物细胞壁中（图2.3）。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第39页在侵染钉周围，植物原生质膜开始收缩而且产生出大量小泡，在宿主细胞质中试图侵染体系中小泡出现以及其行为表示是受基因控制。一些真菌进入时分泌蛋白最近在进行研究，PEN2蛋白质是一个糖基化酶，局部氧化酶，而且它饰演一个病原菌诱导入侵前抵抗机制。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第40页年轻新陈代谢旺盛吸器含有细胞核，线粒体，核糖体，内质网，小液泡，而老吸器含有少许线粒体，核糖体和内质网，巨大液泡，脂质球和外围轮纹状膜。尽管寄生真菌吸器能够作为细胞结构，不过他们不能侵入到细胞质中。相反，在穿透侵染时期，它们收缩宿主细胞原生质膜而且使宿主周质空间不停扩大。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第41页这个吸器与宿主细胞质接触面被命名为外吸器基质.这个外吸器基质被一个叫做外吸器膜宿主原生质膜凹入部分所围绕着一边，而且另一边是吸器壁外表面。吸器与外吸器基质和外吸器膜一起作为了吸器组织器官。宿主原生质膜被吸器凹入部分与没有凹入部分不一样：密度大，厚度增加，多聚糖增加，而且在植物细胞壁微纤维综合体中有大量多酶附和体参加。而在真菌吸器膜和没有凹入植物细胞膜中都存在ATP，为吸收营养提供能量，在外吸器膜上就缺乏ATP，所以没有控制营养物质穿透膜能力。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第42页在整个吸器生长同时会伴伴随围绕着吸器植物内质网增值（产生小泡）。另外，这些内质网小泡与外吸器膜平行排列而且在一个两极面模式中：离吸器近小泡不是颗粒状而离吸器远则是颗粒状而且表面粘附很多核糖体。那些没有被侵入叶肉细胞通常含有颗粒状内质网，这种围绕着吸器内质网小泡容量与外吸器母体有相同密度。这一发觉表明内质网衍生出物质会被释放到外吸器基质(EHM)中。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第43页另一个寄生真菌侵染特征是真菌吸器与宿主细胞核之间亲密关系，在吸器分离程序中，分离甚至都不能破坏这种关系，一些分离出吸器依然粘附着宿主细胞核。在宿主细胞核中染色体间区域密度与吸器增加相关联，而且与细胞核中RNA同时增加，吸器侵入也引发了宿主细胞重组。一个没有被侵染叶肉细胞含有一个被细胞质外层所围绕中心大液泡。相反，在侵染宿主细胞中细胞质含有内质网，线粒体，叶绿体和别细胞器，它们都向吸器移动而且围绕着它。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第44页宿主一些黏附在外吸器膜（EM）上细胞器也会被改变：叶绿体高级结构就会被打乱，而且大量片层（类囊体）结构就会降低。这些发觉都表明宿主光合产物都被释放到外吸器基质中。在吸器侵染最终阶段，内膜系统这种改变会愈加显著，而且结果造成宿主细胞器降解。比如，在叶绿体上脂肪粒体积会不停地增加。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第45页有趣是，吸器诱导宿主细胞器超微结构改变与那些正常细胞器在衰老过程中所表现出来特征很相同。这就表明那些在吸器周围细胞器在经受过早衰老。在吸器成熟过程中，紧紧地被膜包装复合体在宿主细胞质中围绕着吸器，它是由平行方向无颗粒管状内质网小泡组成，这些小泡与内质网和高尔基体膜相关联，这种现象是在锈病和绒毛霉菌（白粉病）吸器周围被发觉但在没有侵染细胞中却没有发觉。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第46页（2.10A）经过吸器颈和身体进入到小麦叶肉细胞部分也就是P.graminisHMC(吸器母细胞)部分。宿主细胞器：内质网，多聚核糖体，高尔基体和微体都集中围绕着吸器。（2.10B）在电镜下不透明吸器身体被薄明亮外层吸器基质和不透明外吸器膜所围绕。叶绿体和线粒体紧紧地黏附在外吸器膜表面。与叶绿体相邻外吸器基质中含有许多液泡。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第47页植物病原体相互作用结构基础专家讲座第48页吸器形成是寄生真菌与宿主植物相互作用关系标志之一，而且在病原菌营养吸收中饰演着主要角色。正常吸器生长是病原菌建立寄生关系必要条件，是吸器和宿主植物之间建立活体营养寄生关系主要目标信号之一。比如，关于单胞锈菌属病原菌最近研究表明，锈菌转移蛋白1（Uf-RTP1p）和它同系物Us-RTP1p在外层吸器基质和没有被侵染植物细胞中都有发觉。这些蛋白质从吸器中被运输到侵染植物细胞中而且能运输到细胞质和细胞核内。Uf-RTP1p在宿主细胞质和细胞核中浓度会增加吸器成熟。对RTP1p定位表明它可能在维护寄生关系中饰演一个主要角色。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第49页另外，一些己糖运输物HXT1和公认氨基酸运输物都在锈菌和粉状霉菌吸器中被发觉，而且会被高度表示。不过在侵染结构和菌丝细胞这么早起结构中却没有检测到，HXT1位于吸器等离子膜上而且它有对底物D-葡萄糖和D-果糖特异性。从它位置及它是进行生化反应必要条件能够看出，从植物质外体分离吸器器官是为从宿主植物上夺取营养服务，而且能使寄生真菌与在自然条件下宿主植物器官产生竞争。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第50页胼胝体聚集物是受到伤害高等植物和受到其它各种类型侵染时植物一个非特异性反应。这种多聚糖胼胝体在电子显微镜下是透明。大多数透明胼胝体都会聚集在新陈代谢旺盛吸器周围，这些吸器含有这种多聚糖，而且这种多聚糖是吸器主要组成成份。这种胼胝体包含乳状突起，颈圈和套装（包装物），这些都会在一个收缩入鞘原生质膜表面形成，而且作为对入侵病原菌非特异性反应一个部分。在病原菌试图侵染叶片表面上会出现这种乳突状胼胝体分布在侵染点周围。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第51页这种乳状突起用1%苯胺着成蓝色后在紫外光下照射会发出荧光。图（2.11）展现了这种乳状突起在thlaspeos锈菌侵染时在拟南芥叶片上形成。

遏蓝菜柄锈菌锈菌担孢子形成芽管和小附着胞。巨大乳状突起聚集在真菌侵染点。我们会看见这种胼胝体沉积物白色条带，它在宿主植物细胞壁内作为宿主植物对病原菌侵染一个回应。锈孢子会在拟南芥植物叶片上萌发，产生附着胞。附着胞侵染钉侵染会诱导产生出乳状突起。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第52页植物病原体相互作用结构基础专家讲座第53页在这种寄生关系中，很多孢子会进入植物组织器官而且会引发真菌复制克隆以及新孢子形成和萌发。而在一些没有这种寄生关系真菌中，大多数孢子不能进入到植物细胞内。在这种情况下，侵染钉生长就会被植物做出回应（胼胝体分泌物，含有Si成份物质，木质素和细胞壁前体细胞）而终止。病原菌和宿主没有这种相容寄生关系结果就是在病原菌试图侵染时胼胝体直接形成（2.11A和2.11B）。在不兼容结合体中，试图侵染场所中仅有一小部分显示吸器形成。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第54页这些被侵染细胞中，大多数被侵染细胞都会遭受像细胞死亡这么过敏反应，该反应在整个细胞处于荧光下时可被观察到。假如这些胼胝体沉积物形成，那么它们就会围绕这些刚形成吸器周围。之后，这些纤维素微纤维就会在侵染钉和吸器周围出现。这些新形成胞壁物质就会围绕着侵染钉和吸器周围来阻止植物代谢物在宿主植物和病原物之间交换流动，通常胞壁物质仅出现在代谢低和坏死吸器周围。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第55页我们不会看到在真菌吸器和宿主细胞质中细胞之间任何联络。植物和病原菌之间共质体联络缺乏表明了病原菌吸收大部分宿主溶解物都要穿过外层吸器基质经过非质体运输。宿主和真菌膜沿着颈带或者吸器轴环这种紧密联络看似是阻止宿主营养从外层吸器基质中向质外体中释放，所以只能迫使经过外层吸器膜来对宿主营养物质摄入。换句话说，这个颈带形成更可能是造成吸器在外吸器膜上发展成一些特异性运输蛋白膜，能够调整吸器上营养物进入和进出。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第56页菌丝细胞是直接从宿主细胞中获取一些营养物质并没有经过吸器通道来获取营养。不过一些糖流动（从植物体向锈菌和粉状霉菌中流动）很大一部分要经过吸器中设备。真菌关于营养物质吸收这部分基因特异性表示就是吸器。比如，从广泛大豆叶片中所分离U.fabae吸器，在植物体中表示诱导PIGs即（不会有芽管，附着包，泡囊或者HMC表示）基因存在差异。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第57页PIGscdna基因序列分析表明了基因在编码相关氨基酸运输，硫胺素生物合成，短链脱氢酶，金属硫蛋白，细胞色素P-450单氧酶和肽基-脯氨酸异构酶相关蛋白上存在相同性。粉状霉菌，锈菌和病毒侵染会造成非原生质体单糖类水平增加，这种单糖类增加会造成细胞壁转化酶变得活跃，这种酶能促进蔗糖分解成葡萄糖和果糖。病原菌这种胞壁转化酶特异性诱导在被感染马铃薯Y病毒烟草叶片上报道，这种病毒能侵染拟南芥造成其叶片出现白色泡状锈菌而且也能诱导Atfruct1这种胞壁转化酶。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第58页粉状霉菌侵染拟南芥叶片也会产生这么一个关于糖运输蛋白（AtSTP4）增加结果。报道者发觉含有AtSTP4融合了（GUS）开启子基因会显示该开启子主要活跃在地下组织部分像根和一些非叶片上。然而，粉状霉菌侵染后在成熟侵染叶片上会诱导开启子活性而且会在六天试验观察中发觉该开启子活性会一直增加。这些表示模型改变表明病原菌会饰演一个额外地下部分组织与植物地下部分竞争结果，这么会造成宿主植物吸收，再分配会发生相当大改变。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第59页腐生菌侵染植物病原菌很大一部分都是腐生真菌和细菌，腐生菌主要是经过在表皮角质层小伤口或者破裂来侵入到植物体内或者直接经过气孔。与寄生菌相比它们繁殖体萌发和穿透则需要更多营养，它们经过过滤植物周围组织来获取所需要提供营养。所以成功腐生菌侵染很大程度上依赖于侵染机构条件。比如，开始衰老器官与嫩或成熟没有损伤组织相比更轻易被感染，所以，植物组织器官对于腐生菌侵染易感性在单独宿主植物上从一个器官到另一个器官是会发生很大改变。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第60页为了吸收宿主植物营养，腐生菌增加了植物膜通透性而且产生出大量活性酶来破坏宿主抵抗。不像寄生菌那样，腐生菌在某种条件下侵染前后能够杀死宿主细胞。腐生菌怎样破坏胞壁障碍引发了学者很大兴趣。因为腐生菌通常有很低纤维素活性，所以植物组织纤维素微纤维任然完好无损。相反，在植物胞壁上果胶似乎作为了真菌首先降解靶子，而且所以大量关于腐生病原菌研究焦点都集中在果胶结构特征上。果胶酶降解中间层，初生和次生壁果胶，而且为其它像纤维素酶，蛋白酶，和磷脂酶创建通道。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第61页腐生真菌侵染腐生真菌通常生活在植物残骸中而且当条件适宜病原菌时会引发侵染。假如当在接种体上孢子到达很高浓度就会形成自我约束，一些寄生菌则不会萌发，而腐生菌则能很好萌发而且能在很高孢子浓度情况下很快侵入到植物组织内部。在一个侵染叶片上灰霉病分生孢子浓度关于病变形成有协同效应（成正比）。所以，关于一些豆类病变量直接与接种体上孢子浓度成正比，而且低孢子浓度能够引发小不扩散病变而高浓度则会使病变快速扩散。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第62页我们对一些常规机制了解和腐生菌特异毒性了解都滞后于我们对于其它病原菌毒性了解。腐生菌在毒性机制上存在多样性，包含一些对植物抗微生物化合物（植保素和预制化合物）脱毒和细胞壁分泌物降解酶，毒素，肽和小分子蛋白质。一些分泌酶也是真菌次级代谢产物，比如一些真菌毒素，这对于腐生菌作为特异性和非特异性来说是尤其主要。在腐生真菌基因组序列中这些大量次级代谢物基因表示被反应出来，比如葡萄孢属，镰孢菌，旋孢腔菌属和稻瘟菌。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第63页灰质葡萄孢属是一个经典兼性腐生真菌,在许多植物种类中它是灰霉病病原菌。在1888年，MarshallWard证实了植物细胞衰竭要先于葡萄胞菌侵入。我们现在知道真菌毒性复合物在葡萄胞菌致病性中饰演着相当主要角色，所以在寄生关系建立之前不得不杀死宿主细胞。尤其是，它能引发拟南芥细胞侵染位点膜结构质壁分离和改变，这种改变不是由生长菌丝所引发。当菌丝依然在叶片上时病原菌也能诱导细胞发生质壁分离。局部质壁分离会改变宿主膜结构而且之后被侵入细胞衰弱和坏死会在用绿色荧光蛋白标识拟南芥细胞中内质网，线粒体和细胞质中表现尤其显著。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第64页葡萄胞菌侵入到宿主植物组织内部之前菌丝生长要滞后于拟南芥膜结构改变。这些标识条带清楚显示了葡萄胞菌菌丝侵入到宿主细胞内造成植物原生质膜，内质网，线粒体，叶绿体，细胞核和细胞壁破坏。（图2.12）显示了早期和晚期葡萄胞菌在拟南芥叶片上侵染区域。真菌果胶溶酶引发周围拟南芥叶肉细胞质壁分离：植物细胞质与细胞壁分离而且会集中到细胞中央。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第65页2.12.electronmicrographsofinitialandadvancedB.cinereacolonizationofArabidopsisleaves植物病原体相互作用结构基础专家讲座第66页

腐生病原菌通常在侵染早期阶段会分泌一些降解细胞壁酶（CWDEs）。因为菌丝侵染能够引发表皮细胞外层胞壁肿大，而这种胞壁降解酶产生被认为有利于真菌侵染一些在表皮细胞外层带有蜡状物和角质层覆盖物胞壁。腐生病原菌果胶溶解酶分泌在侵染入口和传输过程中有着深远影响。这些果胶溶解酶能先于病原菌扩散而且引发中间层降解，所以使植物细胞一个一个分离。（图2.12和2.13）拟南芥叶肉细胞被生长菌丝所浸软。（图2.13）.植物病原体相互作用结构基础专家讲座第67页2.13.tissuedegradationinArabidopsisleavescolonizedbyB.cinerea.植物病原体相互作用结构基础专家讲座第68页在葡萄胞菌孢子萌发过程中果胶酶活动程度和在曲霉菌孢子萌发过程中果胶酶活性很相同。曲霉菌是真菌果胶酶生产最高者之一，而且它是应用在生物技术中果胶酶主要起源。在葡萄胞菌和曲霉菌孢子萌发中果胶酶活性要显著高于在它们菌丝体中。在葡萄胞菌分泌降解细胞壁酶中，带有基本等电点内切多聚半乳糖醛酸酶是首先分泌酶之一，这种酶活性能在外层侵染区域表示为主要探测蛋白酶原而其它内切多聚半乳糖醛酸酶仅仅能在病变中心被探测到。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第69页因为内切多聚半乳糖醛酸酶显示了浸解和杀死活动，所以植物细胞死亡或许并不但仅是浸解结果。葡萄胞菌菌丝降解中间层所以能增加细胞空间（图2.12A）。在这些侵染位点真菌菌丝生长能快速利用植物营养，以至于植物细胞看起来仅仅是叶肉壁和植物细胞质剩下部分。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第70页正如上面所讨论，在建立侵染时期，成功促进和抑制病原菌侵染很大程度上取决于宿主和病原菌发生侵染关系接触面。一个活跃植物细胞能对病原菌侵入做出抵抗反应。植物细胞迟缓和消极反应则能造成病原菌有效地侵入。基因芯片技术分析揭示了在侵染位点周围大量拟南芥基因表示差异。

植物病原体相互作用结构基础专家讲座第71页这些基因很多编码MAP激酶，WRKY转录因子和致病性相关蛋白都会在病变处被诱导，不过在远一些叶片上则不会表示或者表示水平低。这些蛋白表明了含有防卫作用。总体全方面转录分析，特异性信使RNA测量水平以及转入嵌合体GUS开启子融合物转基因植物测光密度计分析都能显示出与致病相关基因诱导，比如在侵染位点周围PR1，BGL2，PR5,PGIP2，GST1和PDF1.2要高于离病变远点组织。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第72页图2.14表明了仅仅在葡萄胞菌侵染病变周围PR1诱导，而GST1在病变处和离病变处远点叶片上都能被诱导。这些结果表明了大多数防御反应活动都会发生在细胞侵染位点周围，而且其主要角色就是牵制病原菌侵染体系。这种在离病变处远叶片上相关基因低水平表示可能是限制二次侵染。这种在宿主和病原菌之间接触面植物细胞凋亡和坏死会刺激葡萄胞菌生长和发展。这种决定抵抗和感病场所经常发生在侵染前线，这个侵染前线是一个非常小区域这个区域被称为宿主和病原菌直接关系区。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第73页植物病原体相互作用结构基础专家讲座第74页腐生细菌侵染许多致病性细菌都是腐生。它们通常经过气孔或伤口进入到宿主组织当中。这张电子显微照片显示了假单胞菌属绿脓杆菌在拟南芥LL-O叶片上叶表皮细胞气孔处堆积物。图2.15植物病原体相互作用结构基础专家讲座第75页植物病原体相互作用结构基础专家讲座第76页在侵染到植物组织之后，细菌会集中在气孔下腔凹处和细胞间空隙中。在侵染早起阶段，除了气孔下腔凹处细胞和受伤细胞表现出质壁分离外大部分细胞都是完整无损，这些存在问题细胞细胞器会被分解。图2.16就是假单胞菌属绿脓杆菌在拟南芥表皮细胞堆积，而且经过气孔侵入到气孔下腔。细菌细胞会黏附在植物表面气孔上也会黏附在叶肉细胞壁和表皮细胞壁内部巨大气孔下腔上。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第77页植物病原体相互作用结构基础专家讲座第78页在侵染后期，细菌会在细胞空隙中增值而且沿着叶片由上往下传输。实际上很多表皮细胞都会因为中间层破坏而被分离开来，而且随即细胞间空隙会增加相反细胞体积会减小。叶肉细胞收缩大多数可能是宿主细胞内营养物质被增值细菌所吸收结果。植物病原体相互作用结构基础专家讲座第79页

细菌侵染会对宿主细胞壁和细胞质和细胞器以及一些位点和组织有很大影响。宿主细胞破坏第一个表现就是在与细菌接触面轻微质壁分离和细胞膜结构收缩（叶绿体，内质网，和高尔基体）。细菌增值会造成宿主细胞器重分布，改变以及之后破解。在之后侵染过程中，外层叶绿体膜会变得肿胀，而且他们基质类囊体和宿根本粒体嵴也会被破坏。另外它们之间骨架会被破解，而且细胞器包含叶绿体在细胞中会被重新分布。宿主原生质膜会变成波浪形。植物细胞壁会因为细菌果胶溶解酶降解变薄而且高度盘旋。植物病原体相互作用结构基础专家讲