植物的抗病机制专家讲座

植物抗病机制

植物的抗病机制专家讲座第1页植物抗病机制按照抗病原因性质划分，无外乎包含形态结构或物理抗病性原因(physicaldefense)和生理生化或化学抗病性原因(chemicaldefence)。这些原因依其表示方式不一样又可分为固有或被动抗病性原因和诱发或主动抗病性原因。这些机制贯通病程各个阶段，抗病性表现形式不一样，其机制也各异。植物的抗病机制专家讲座第2页1．物理被动抗病性原因植物物理被动抗病原因是植物固有形态结构特征，它们主要以其机械坚韧性和对病原物酶作用稳定性而抵抗病原物侵入和扩展。主要有：植物体表形态结构：被覆在表皮上蜡质层、角质层等，表皮层细胞壁发生钙、镁和硅化作用，表皮气孔、水孔、皮孔和蜜腺等自然孔口形态、结构、数量和开闭习性等。木栓化组织：组织中充满木栓质，主要分布于植物根、茎、支干和块茎表皮，愈伤组织周围以及根部内皮层凯氏带，在预防病菌侵染中起屏障作用。木质化组织：组织中充满木质素，遍布于根、茎皮层内部，经过阻隔作用干扰病菌生长、扩展和致病。其它：细胞壁中结组成份纤维素，组织中树脂、胶质、单宁类似物产生和沉积，导管组织结构，花器结构及开花习性等。植物的抗病机制专家讲座第3页2．化学被动抗病性原因植物普遍含有化学被动抗病性原因，主要包含天然抗菌物质、病原菌酶抑制物质或缺乏病原物寄生和致病所必需主要成份。主要有：天然抗菌或抑菌物质：指存在植物体内或分泌于体表物能够直接杀死或抑制病原物物质，包含酚类物质、皂角苷（如燕麦素）、不饱和内酯、糖苷、有机硫化物（如芥子油、大蒜油）、水解酶类(如几丁质酶、葡聚糖酶)、有机酸、氰化物、植物凝集素及单宁、胶质、树脂。酶抑制物质：酚类、单宁、蛋白质等能够抑制病原物水解酶。营养物质：糖、蛋白质及一些营养元素等，影响病原物寄生和致病。植物的抗病机制专家讲座第4页3．物理主动抗病性原因病原物侵染引发植物代谢改变，造成亚细胞、细胞或组织水平形态和结构改变，产生了物理主动抗病性原因。物理抗病原因能够将病原物侵染局限在细胞壁、单个细胞或局部组织中。主要有：细胞壁改变：细胞壁发生木质化和木栓化作用及酚类物质、钙离子和其它多价阳离子沉积，使细胞壁抗菌强度增大。胼胝质、纤维素等在细胞壁内、外侧表面沉积而产生细胞壁类似物，使细胞壁增厚或形成乳凸。愈伤组织形成：细胞恢复分裂增生，细胞壁加厚并木质化和木栓化，形成木栓层、离层。维管束结构改变：在维管组织中形成胶质、侵填体，阻止病菌及其酶和毒素扩展，造成抗菌物质积累。植物的抗病机制专家讲座第5页4．化学主动抗病性原因化学主动抗病性原因主要有过敏性坏死反应、植物保卫素形成和植物对毒素降解作用等。主要有：过敏性坏死反应(necronchypersensitivereaction)：受侵部位组织细胞快速坏死，使病原物被限制在死亡组织中而不能扩展。是植物对专性寄生真菌、细菌、病毒和线虫等病原物非亲和性小种一个抗性反应和防御机制，常表现为出现小型坏死斑。含有特异性和稳定性特点，普通发生于一定品种－小种组合中，受遗传基因控制，正常环境情况下能表现出含有一定抗性特征反应型，因而，便于在抗病育种中利用。其原因可能因为营养争夺、抑菌物质及双方代谢系统综合作用，造成抑菌或溶菌现象。植物的抗病机制专家讲座第6页植物保卫素(phytoalexin)：是植物受到病原物侵染后或受到各种生理、物理刺激后所产生或积累一类低分子量抗菌性次生代谢产物。植物保卫素种类多数为类异黄酮和类萜化合物，类异黄酮主要由豆科植物产生，如豌豆素、菜豆素、基维酮、大豆素等；类萜化合物主要由茄科植物产生，如日齐素、块茎防疫素、甜椒素、甘薯黑疤酮、棉毒素等。以豆科、茄科、锦葵科、菊科和旋花科植物产生最多。多数对真菌毒性较强。诱导因子包含真菌、细菌、病毒、线虫等生物原因以及金属粒子、叠氮化钠、放线菌酮等化学物质和机械刺激等非生物因子，另外还发觉真菌高分子量细胞壁成份如葡聚糖、壳聚糖、糖蛋白、多糖等，甚至菌丝细胞壁片断等也可激发产生。大部分诱导因子是非专化。植物的抗病机制专家讲座第7页解毒作用：植物组织能够代谢病原菌产生植物毒素，将毒素转化为无毒害物质。它可降低病菌毒素，抑制病原菌在植物组织中定殖和症状表示，是主要抗病机制之一。其它：有些寄主受病原物侵染后，还能将原有组分如一些糖苷类化合物转化为抗菌物质；有些还能增加合成一些抗菌物质，包含酚类化合物及其衍生物；有些形成与病程相关蛋白即PR蛋白，如对病原菌细胞壁有水解作用葡聚糖酶、几丁质酶、溶菌酶等；有些形成与细胞壁修饰相关组分，如糖蛋白、木质素和胼胝质等。植物的抗病机制专家讲座第8页5．避病（diseaseescape）机制植物因不能接触病原物或接触机会降低而不发病或发病降低现象称为避病。避病现象受到植物、病原物和环境条件等方面许多原因以及相互配合影响。依机制不一样分为：时间避病：植物因时间错开或缩短而躲避或降低了与病原物接触。一个情况是植物易受侵染生育阶段与病原物有效接种体大量散布时期错开。这主要对于流行性气传病害，如早熟小麦品种常能逃避叶锈和秆锈；在华北地域，马铃薯早熟品种可逃避晚疫病菌为害，因七、八月雨季来暂时，已靠近成熟。另一个情况是植物易受侵染生育阶段与病原菌侵入适期接触时间缩短。这主要对于只能在幼芽和幼苗期侵入病害，如小麦腥黑穗、高梁丝黑穗等经常种子发芽势强，出苗快，出苗早，病害轻。植物的抗病机制专家讲座第9页空间避病：植物因空间隔离或形态结构特点而躲避或降低了与病原物接触。一个是植物空间形态结构避病。如叶片狭窄上举品种比叶片宽大平伸品种叶面着落病原真菌孢子较少，又不易结露，叶部病害发生轻；闭花授粉习性强大麦品种在田间感染散黑穗就少，因病菌时花器侵入，必须落入花器内部才能侵入。另一个是植物空间分布避病。如植物生长在不利病原物生长繁殖地域和环境中，因没有病原物而到达避病目标；不一样种类、高矮植物在空间分布格局上混生或分散分布，阻隔病原物传输，病原接触寄主机会降低。介体避病：对于虫传性病害，植物因与传输介体不能或降低接触而躲避或降低了与病原物接触。如有些植物叶表面茸毛多或分泌一些物质，对传毒蚜虫有忌避作用，传毒机会降低。植物的抗病机制专家讲座第10页6．耐病（diseaeatolerance）机制耐病性是植物忍耐病害能力，是植物抗损害特征。耐病品种在病害严重程度或病原物发育程度与感病品种相同时，其产量和品质损失较轻。关于植物耐病生理机制现在还所知不多，主要原因可能是生理调整能力和赔偿能力较强。如研究发觉小麦耐叶锈品种受侵后，病叶上侵染点之间绿色组织光合速率增高、营养器官中储备物质利用增强或根系吸水能力增强，可能是因为部分赔偿病原物消耗或补充叶部病斑水分蒸腾消耗。还发觉根病耐病性强品种其发根能力强，被病菌侵染后能快速生出新根。耐病性在植物病毒病、甜菜等根部线虫病以及麦类锈病、颖枯病等病害中较为常见。耐病型防治效果普通不如抗病性，但其可能不易造成病菌变异，作为过渡或辅助方法，仍有一定利用价值。植物的抗病机制专家讲座第11页7．诱发抗病性（inducedresistance）机制是植物经各种生物预先接种后或受到化学因子、物理因子处理后所产生抗病性，也称为取得抗病性(acquiredresistance)或诱导抗病性。诱发抗病性是一个针对病原物再侵染抗病性，最初在植物病毒研究中发觉。诱发抗病性有两种类型：一个是局部诱发抗病性(localinducedresistance)，即只在诱发接种部位所表现抗病性；另一个是系统诱发抗病性(systemicinducedresistance)，即在同一植株未诱发接种部位和器官所表现抗病性。植物的抗病机制专家讲座第12页诱发抗病性诱导因子是普遍存在。同一个病原物不一样株系、小种及不一样种类微生物交互接种，热力、超声波或药品处理致死微生物，微生物和植物提取如葡聚糖、糖蛋白、脂多糖、脱乙酰几丁质等物质，HgCL2、液氮等化学物质，甚至机械损伤等在一定条件下均能诱发抗病性。在试验中，人们把第一次接种称为“诱发接种”，把第二次接种称为“挑战接种”。植物的抗病机制专家讲座第13页植物诱发抗病性含有其特点。表现为：含有一定迟滞期，即在诱发接种后需等2～7d或2～3周不等特定时间方能检测出来；只能在一定温度和光照条件下表示，系统诱发抗病性更为敏感；保持作用含有一定持久性；为非专化性抗病性且不能遗传，即诱发因子与所抵抗病原之间无选择性；诱发接种强度愈高，诱导抗性表示愈快、愈强。植物的抗病机制专家讲座第14页植物诱发抗病性机制有以下假说：占位效应，即诱发接种物占据了植物体侵染位点；抑菌物质如植保素等在接种部位积累；接种植株过氧化物酶、苯丙氨酸脱氨酶等活性及木质