植物免疫的机制
植物的免疫机制

植物的免疫机制植物作为一类生物,也具备了自身的免疫机制,用以应对外来病原体的入侵。
这种免疫机制可以帮助植物抵御病原体,保持健康生长。
本文将探讨植物的免疫机制及其应用。
一、植物免疫机制的种类1. 全面性抗性(R防御)全面性抗性是植物免疫机制中的一种重要方式,主要通过识别和抵御病原体侵入来保护植物。
R基因参与了这一过程,当病原体侵入时,R基因识别并与其特定的诱导因子结合,从而激活一系列的抗病反应。
这些反应包括分泌细胞壁增强物质以增强细胞壁堡垒、合成防御相关蛋白和激素以及死亡细胞周围的物质,形成藻类物质以抵御病原体的进一步入侵。
全面性抗性在植物免疫系统中起着重要的作用。
2. 局部性抗性(P防御)与全面性抗性不同,局部性抗性主要针对一部分特定的病原体,并通过激活一系列的抗病反应来保护植物。
局部性抗性通常是由寄主植物的感染相关基因所调控的,对特定的病原体产生特异性的免疫响应。
例如,植物感染细菌时,寄主植物会通过产生特异性的信号大量增殖细胞以阻止细菌的进一步扩散。
3. 基因沉默(RNA干扰)基因沉默是植物免疫系统中的一种重要机制,通过RNA干扰的方式抵御病原体的入侵。
这个过程中,植物细胞通过产生特定的siRNA (小干扰RNA)来靶向病原体的RNA分子,从而抑制其复制和转录。
这种基因沉默的机制对于保护植物免受病原体的攻击至关重要。
二、植物免疫机制的调控植物的免疫机制受到许多因素的调控,包括植物激素、细胞壁增强物质等。
其中,植物激素特别重要,它们可以激活或抑制免疫相关基因的表达,并参与抗病反应的调控。
例如,水杨酸(SA)是植物免疫系统中的重要激素,它可以激活防御性基因的表达,从而增强植物对病原体的抵抗力。
与此同时,茉莉酸甾酯(JA)也参与了植物免疫反应的调控,但其作用方式与SA有所不同。
三、植物免疫机制的应用植物免疫机制的研究不仅可以增进我们对植物自身保护机制的理解,还为植物病害的防治提供了新的途径。
通过研究植物的免疫机制,人们可以寻找到新的方法来改良农作物,使其具备更强的抗病能力,减少农药的使用。
植物中的免疫反应

植物中的免疫反应植物,作为生命体的一种形态,需要具备一定的免疫机制来保护自身。
不同于动物的免疫系统,植物的免疫反应主要依靠植物自身特有的机制来实现。
从细胞壁到细胞质,植物各个组织和细胞内部都存在着一系列的免疫反应机理。
1. 细胞壁的防御机制植物的细胞壁是外部环境与细胞内部之间的第一道屏障,其主要由纤维素、半纤维素、蛋白质等组成。
当植物遭受到外界的侵袭时,细胞壁往往是最先受到攻击的地方。
此时,细胞壁中的多糖类物质便会启动免疫反应。
例如,典型的免疫反应物质β-葡聚糖就是一种体内由各种多糖类物质组成的复合物。
这种物质可以聚集成为结构严密的纤维状物质,从而扰乱病原体的活动。
此外,细胞壁中的草酸、硅质等物质也可以担任类似的免疫反应物质,发挥抗病作用。
2. 生物合成防御物质另一类植物的免疫反应方式则依靠细胞质内自身合成的物质。
这些物质往往是与植物生长发育相关的代谢产物,但同时也具备着免疫功效。
这些化合物往往能够主动地杀死或者阻碍病原体的入侵,并修复被外界破坏的细胞结构。
例如,茉莉酸类化合物可以促进植物对生物和非生物的应答反应,增强植物抵御逆境的能力。
而黄酮类化合物则是植物的一种强效抗氧化物质,具有显著的解毒作用,能够保护细胞结构。
3. 受体介导的信号传递机制最后一种植物的免疫反应方式则超出了细胞膜、细胞质这些单块生物体素级别的规模,进而牵涉到了大规模的环境变化。
在植物壁细胞与周围环境之间,一种特殊的受体分子-病原体感应器,即植物受到细菌、真菌、病毒等微生物的攻击时,会通过收集周围信息来向其他组织细胞发出信号,将病原体的侵入尽早阻断。
目前,一种常见的受体是众所周知的亚油酸受体。
它被广泛地分布在植物体内的各个细胞壁分析区域,可以有效地抵抗微生物的攻击,对防御植物病害起着重要的作用。
总之,虽然植物的免疫反应机制与动物有所区别,但由于身处极端多变的自然环境中,植物非常适应环境变化的快速响应和适应。
通过基于细胞壁、生物合成、受体介导这些不同机制的免疫反应,植物可以迅速地抵御不同种类的病原体的入侵并保持生长发育的平稳进行。
植物免疫的概念和机制

植物免疫的概念和机制植物作为生物界的一员,也需要免疫系统来对抗外来的病原体。
植物免疫是指植物对各类病原体的防御响应机制,它可以分为两种类型:固有免疫和适应免疫。
本文将对植物免疫的概念和机制进行探讨。
一、固有免疫的概念和机制固有免疫是植物最基本的防御机制,也是植物免疫系统的第一道防线。
它是指植物内在的、与遗传无关的防御反应。
固有免疫机制主要由以下几个方面组成:1.结构性防御:植物表皮的结构可以有效地抵御病原体的侵入。
植物的表层细胞通常由坚韧的角质层或表皮细胞壁组成,能够形成物理屏障来阻止病原体的进入。
2.化学防御:植物体内存在着一些具有杀菌和毒性活性的化合物,如鞣质、挥发性抗菌物质等。
这些化合物能够直接杀死或阻止病原体的生长和繁殖,提供进一步的保护。
3.信号通路:在植物受到病原体侵袭时,会产生一系列的信号传递,并启动一系列的防御反应。
这些信号通路包括激活特定的基因表达、合成抗菌物质和启动细胞死亡等。
二、适应免疫的概念和机制适应免疫是植物免疫系统的另一种重要机制,它与动物免疫系统的概念比较相似。
适应免疫是指植物在与病原体接触后,通过学习和记忆对特定病原体产生更强的免疫反应。
适应免疫机制主要由以下几个方面组成:1.基因诱导抗性:当植物感染病原体后,它们会通过改变基因表达来启动特异的防御反应。
这些基因在遗传层面上可以提供对特定病原体的抵抗力。
2.系统性获得抗性:植物在感染特定病原体后,可以通过信号传导机制将免疫反应扩展到全身。
这种系统性获得抗性可以帮助植物在后续的感染中更快速和有效地抵抗病原体。
3.调节网络:适应免疫通常涉及复杂的调节网络,包括激素信号、抗氧化反应和细胞壁增强等。
这些调节网络能够促进植物对病原体的快速反应和再次感染时的加强抵抗。
总结:植物免疫是植物体内针对病原体的防御机制,由固有免疫和适应免疫两种机制组成。
固有免疫是植物的首要防御,通过结构性防御、化学防御和信号通路来抵抗病原体。
适应免疫则是植物在与病原体接触后,通过学习和记忆形成针对特定病原体的免疫。
植物的免疫机制和抗病性育种

番茄抗青枯病育种
01
番茄青枯病是一种由细菌引起 的病害,对番茄生产造成极大 危害。
02
通过筛选具有抗病基因的番茄 品种,结合分子生物学技术和 遗传育种手段,可以培育出抗 青枯病的番茄新品种。
03
目前已经成功培育出多个抗青 枯病的番茄品种,并在生产上 得到了推广应用。
其他作物抗病性育种进展
1
除了水稻、小麦和番茄外,其他作物如玉米、马 铃薯、棉花等也开展了抗病性育种工作。
。
细胞壁加固
植保素是植物在受到病原体攻击时合成的一 类小分子化合物,具有抗菌、抗病毒等作用 。
病程相关蛋白的表达
病程相关蛋白是植物在受到病原体攻击时表 达的一类蛋白,参与植物的防御反应。
02
抗病性育种原理与方法
抗病性育种目标与策略
抗病性育种目标
培育出具有广谱、持久抗性的新品种 ,降低病害对农作物的危害,提高农 作物产量和品质。
抗病性与产量、品质的平衡
在提高植物抗病性的同时,如何保持或提高植物的产量和 品质是一个需要解决的问题。
抗病基因的挖掘与利用
目前已知的抗病基因数量有限,且不同植物间的抗病基因 存在较大差异,如何有效挖掘和利用抗病基因是抗病性育 种的关键。
新型抗病性育种技术发展
基因编辑技术
利用CRISPR-Cas9等基因编辑技 术,可以精准地对植物基因组进 行编辑,为抗病性育种提供新的 手段。
后天免疫
植物在受到病原体攻击后,通过识别 病原体并激活特定的防御反应来抵抗 病害。
免疫信号传导途径
病原体相关分子模式( PAMP)触发免疫
植物通过识别病原体表面的特定分子模式, 激活免疫信号传导途径,引发防御反应。
效应子触发免疫
植物的免疫机制

植物的免疫机制植物作为生态系统中的重要组成部分,也需要面对各种病原体和环境压力的挑战。
与动物免疫系统不同,植物的免疫机制主要通过激活一系列信号通路和防御反应来保护自身。
本文将介绍植物的免疫机制。
1. 植物的先天免疫植物的免疫机制分为先天免疫和获得性免疫两种类型。
先天免疫是植物天生具备的防御机制,它通过识别和抵御广泛存在的病原体来保护植物免受感染。
植物细胞表面上的共享模式识别受体(PTI)是植物先天免疫的重要组成部分。
当病原体侵入植物细胞时,PTI会感知病原体特定的分子模式,并激活一系列信号分子的级联反应,从而启动抗病机制。
2. PTI的激活与信号通路PTI的激活主要通过植物受体样激酶(RLKs)和植物细胞膜受体样激酶(RLPs)来实现。
植物通过识别病原体的表面分子(如细菌蛋白和真菌多糖等)来启动PTI。
一旦病原体被识别,RLKs和RLPs会进行糖基化反应,并与其他蛋白质相互作用,激活PTI信号通路。
PTI的激活会导致细胞酶活化、离子通道的打开和病原体细胞壁成分的分解,从而抑制病原体的生长和侵袭。
3. 植物的获得性免疫除了先天免疫外,植物还可以获得特异性的抗病免疫,这被称为获得性免疫。
获得性免疫主要是通过植物识别病原体特定的效应物质(如病原体蛋白质)来实现。
当病原体被识别后,植物会产生一系列抗病蛋白质,如抗菌肽和酶类等,从而增强抵御病原体的能力。
获得性免疫可以针对已知的病原体,也可以产生广谱的保护效应。
4. 信号通路的调控植物免疫机制的调控过程非常复杂,其中包括激活和抑制信号的平衡。
植物会调控各种信号通路中的激活和抑制因子的表达和功能来增强或抑制免疫反应。
其中,植物免疫激活子(PAMPs)和病原相关分子模式(PRMs)被认为是激活信号通路的重要组成部分。
一些蛋白激酶和激酶学家被认为是PTI和获得性免疫的关键调控因子。
免疫调控因子的研究有助于揭示植物免疫机制的细节。
5. 免疫记忆和互作与动物免疫类似,植物也可以通过免疫记忆来识别和应对特定的病原体。
植物免疫抵御病害和虫害的防御机制

植物免疫抵御病害和虫害的防御机制植物是生活在复杂环境中的生物体,也是许多生物的食物来源。
然而,植物为了保护自己免受病害和虫害的侵害,进化出了一系列独特的防御机制。
这些机制使得植物能够通过自身的免疫系统有效对抗外来的病原体和害虫。
本文将介绍几种植物的免疫抵御机制。
一、机械防御机制植物体表面的机械防御机制是一种早期防御机制,能够阻止病原体和害虫的入侵。
例如,植物叶片表面上的刺毛、细毛和硬壳可以防止虫害的侵袭,同时也能减少真菌等病原体的附着。
此外,一些植物还具有坚硬的外壳和纤维素等强韧的细胞壁,使得害虫无法轻易侵入植物组织。
二、化学防御机制植物通过合成和释放一系列具有杀菌和杀虫作用的化合物,来抵御病害和虫害的侵害。
例如,植物可以合成防御素,如植物内生素和抗菌肽,这些化合物能够杀死病原体并阻止其扩散。
此外,植物还能够合成和释放挥发性有机化合物,如挥发性抗虫素和挥发性抗菌素,以吸引天敌来捕食害虫或者抑制病原体的生长。
三、免疫识别机制植物通过免疫识别机制来感知并识别病原体和害虫的入侵。
植物细胞表面上存在多种受体蛋白,这些受体能够特异性地识别病原体和害虫引发的分子信号。
一旦受体识别到分子信号,植物细胞将启动一系列防御反应,如调节基因表达、合成抗菌物质等,以抵御侵害。
四、系统抗性机制植物在遭受病原体或害虫的侵害后,可以通过一种称为系统抗性的机制来提高自身的抵抗能力。
系统抗性是一种全局性的免疫反应,即植物在受到感染的部位之外的其他组织也能够产生防御反应。
这种机制能够帮助植物抑制病原体或害虫的进一步传播和侵害。
总结起来,植物免疫抵御病害和虫害的防御机制包括机械防御、化学防御、免疫识别和系统抗性等。
这些机制相互作用,形成了植物免疫系统的完整网络。
在实际应用中,研究这些植物防御机制能够为植物病害和虫害的防治提供一定的理论参考和技术支持。
正是因为植物拥有强大的免疫抵御机制,它们才能够在复杂的自然环境中生存并繁衍。
然而,随着气候变化和人类活动的影响,植物面临着越来越多的病害和虫害威胁。
植物的免疫防御机制

植物的免疫防御机制植物作为生态系统中的重要组成部分,需要面对各种外界环境和生物压力。
为了保护自身的生长和发展,植物拥有独特的免疫防御机制。
本文将介绍植物的免疫防御机制,从物理防御、化学防御和系统性防御三个方面进行探讨。
物理防御是植物对抗外界刺激的第一道防线。
植物的表皮组织通常具有一层坚硬的角质层或者具有毛发、刺等物理结构,以抵挡昆虫和病原体的入侵。
此外,许多植物还通过木质化加强细胞壁的强度和稳定性,增加对外界伤害的抵抗能力。
物理防御机制能够有效阻止外界有害生物进入植物内部,并减少受害面积。
化学防御是植物在受到伤害时产生一系列化学物质以对抗外来入侵的一种防御机制。
植物通过合成和释放一些挥发性有机化合物,如芳香物质等,来吸引捕食者消灭害虫。
同时,植物还能合成一种称为“抗菌肽”的分子,具有抗真菌和抗细菌的作用。
此外,植物还能产生一些具有毒性的次生代谢产物,如碱类物质和杀虫剂,以杀灭植食性昆虫或逆转它们的进食行为。
系统性防御是植物免疫防御的最后一道防线,它是一种全面而协调的反应机制。
当一个组织受到感染或受到伤害时,植物能够通过激活一系列信号通路来产生遗传和代谢上的变化,以对抗病原体的入侵。
植物能够产生一些称为“抗病素”的蛋白质,主要用来杀死病原体或抑制它们的生长。
此外,植物还能够调节细胞死亡程序,以牺牲受感染的组织,从而将病毒或细菌的扩散范围限制在最小范围内。
植物的免疫防御机制在很大程度上依赖于它们与微生物的相互作用。
在植物根系中,存在着大量有益的微生物,如根部固氮菌和木质素分解菌等。
这些有益微生物能够与植物共生,共同提高植物的抗病能力。
此外,研究发现,植物通过感知微生物产生的分子信号来调控免疫反应,从而实现“良性互动”。
总结起来,植物的免疫防御机制包括物理防御、化学防御和系统性防御三个方面。
物理防御通过形成坚硬的表皮层和加强细胞壁来抵挡外界压力;化学防御通过合成化学物质来吸引捕食者和抑制病原体的生长;系统性防御通过调控细胞死亡和产生抗病素等来限制病原体的传播。
植物的免疫防御机制

植物的免疫防御机制植物是我们生活中不可或缺的存在,它们给予了我们食物和氧气,甚至也能治愈我们的身体。
然而,跟我们一样,植物也经常面临着病毒、细菌和真菌等病原体的攻击。
为了保护自己,植物发展出了强大的免疫防御机制。
一、植物的第一道防线——物理隔离植物的第一道防线通常是使用物理隔离来预防病原体的入侵。
比如说,许多植物的表面都覆盖着一层叫做角质层的物质,它可以将病原体隔离在植物的外部。
此外,许多植物还会在茎和叶子上产生一层细长的毛发或柔毛,这些细毛也能够帮助隔离病原体。
二、植物的第二道防线——化学防御如果病原体顺利地穿透了植物的物理防御屏障,植物就会通过化学防御来保护自己。
植物会产生各种不同的物质来对抗病原体,这些物质通常被称为次生代谢产物。
有一些次生代谢产物具有毒素效应,能够杀死病原体或者使它们的活动受到限制。
三、植物的第三道防线——细胞防御如果病原体真的能够穿过植物的化学防御,那么植物将会启动它的最后一道防线——细胞防御。
当病原体进入植物后,它将会释放许多不同的分子来启动植物的免疫反应。
植物细胞上会有一些叫做受体蛋白的分子,它们能够感知到这些分子的存在并触发细胞防御。
植物的细胞壁是很重要的结构,它们不仅能够提供细胞支撑,还能够防御外部环境的侵害。
当病原体攻击植物细胞时,植物细胞将会被激活并释放出许多信号分子。
这些信号分子会引起其他周围细胞的反应,从而形成一种叫做“钙信号级联”的反应,最终导致植物的细胞死亡。
这个过程形成了一种抗菌的环境,从而限制病原体的生长和扩散。
四、植物的“记忆性”防御植物对外界环境和病原体的感知是动态的,植物会根据不同的情况来改变自身的免疫防御。
比如说,当一个病原体攻击了植物,它就会启动适应性免疫防御系统。
这就相当于给植物“印上记号”,让它们能够更快更有效地应对未来的攻击。
从以上可以看出,植物的免疫防御机制可以多层次、多方面地预防病原体的攻击。
为了保持植物的健康和生长,科学家们还在致力于研究植物免疫防御机制的基础理论和最新技术。
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植物免疫的机制摘要:植物具有特异与动物的免疫机制,它表现在避病性、抗病性及耐病性三方面,是植物在于病原物对抗并协同进化的过程中获得的。
植物在受到病原物入侵后,不亲和植株能通过在入侵部位识别诱导因子,再通过各种信号传递途径引起预存诱导防卫系统及诱导防卫系统的应答,依靠物理性及化学性的防御机制,阻止病原物的入侵,同时整株植株获得诱导性系统抗性。
关键词:植物;免疫机制Mechanisms of Plants’ immunitySummary: Plants have immune mechanisms which are different from animals, they represent at three ways—preventing, resisting and enduring. These mechanisms are obtained by antagonizing and evolving with pathogens. After invaded by pathogens, antipathic plants can recognize inducing factors in invasive place, response by prestored inducible system and inducible system throught many kinds of signal ways, stop pathogens’ invading by physics and chemistry recovery mechanisms and obtain inductivity systemic fastness at the same time.Key words: plants; immune mechanisms.在自然环境中,植物与各种病原物的接触无时无处不在,但在大多数情况下,植物却能正常生长发育并繁衍后代,这是因为植物在其长期演化过程中,形成了多种与病原物对抗的途径,获得了免疫性。
由于植物营固着生活,不像动物般能通过运动来躲避病原物,也不具有动物般的神经系统及体液循环系统,因此,植物的免疫具有不同于动物的特点。
1.植物免疫性的表现植物的免疫性表现在避病性、抗病性及耐病性三方面。
1.1.植物的避病性自然界的各种病原物几乎都有一个最适宜的发生和传播期,这是因为病原物的生长、传播及繁殖对周围的自然环境有一定的要求,如温度、湿度、酸碱度等,使其生长周期与节气相关。
比如马铃薯晚疫病的病原菌大量发生和传播的最适条件是低温和高湿,对应我国华北地区就是七、八月份的雨季。
同时,植物对某些病害又有一个最易染病期,上述的马铃薯晚疫病的最易染病期就在现蕾之后。
不难发现这是由病原物的入侵特性决定的,如病原物特定的入侵途径、特定的入侵部位等,使其入侵与植物的生长周期相关。
如此一来,有的植物就可以通过发展出使其最易染病期避开病原物大量发生和传播期的免疫的机制而免受或少受病原物入侵,即获得了避病性。
植物的避病性的获得相信是生物间协同进化的结果,即由于自然选择的作用,最易染病期与病原物大量发生和传播期相一致的植物因受病原物入侵而灭亡,不能通过繁殖而将其基因传给后代,而最易染病期与病原物大量发生和传播期不一致的植物却得以繁衍,使种群的基因频率发生改变,最终种群获得了避病性。
1.2.植物的抗病性植物的抗病性是指植物直接抵抗病原物入侵的特性,包括抗侵入、抗寄生及抗再侵染三方面。
1.2.1.抗入侵抗入侵是指植物在受到病原物通过机械力量或酶类溶解植物表层或植物的伤口的方式入侵时,依靠其表面角质层、蜡质层、木栓层等结构,或者较迅速地愈合伤口,或者在被入侵表面分泌抗生物质来抵抗入侵的能力。
1.2.1.1.物理性防御机制植物可通过在质膜和细胞壁间形成乳头状小突起、晕斑和胝质沉淀,在导管处产生胶状物质和侵填体[1],在叶表面等部位形成角质或蜡质层,在受伤组织周围形成木栓组织,产生各种树浆和树脂等,有效防御病原微生物的入侵[2]。
这就好比是动物的皮肤免疫,但是植物的物理性防御机制对病原物的入侵更具有针对性,即它有选择性地在受入侵的局部区域加强防御,而且针对不同的区域,其物理性防御的机制也有所不同。
一方面,植物的这些防御结构可以在植物体表面或细胞外形成一道物理屏障,阻止病原生物的入侵[2];另一方面,可以结合化学性防御机制,如木质化组织产生木质素、树浆、树脂等化合物能在植物组织的多糖分子及蛋白质分子外形成一层保护膜,使病原菌不能通过水解植物组织而入侵。
此外,植物体表面的绒毛、水孔、气孔等的数量、构造及开闭的习性,细胞分裂的速度(影响伤口愈合的速度),植物的株型、叶型、开花类型(如闭花传粉)等都有一定的免疫意义。
相信这是造成病原物具有特定的植物入侵种类的原因之一。
例如,有的植物的气孔的保卫细胞的外壁具有彼此相互接近的特殊的角质层隆起,能使气孔几乎关闭,导致带菌液滴不易进入[1]。
1.2.1.2.化学性防御机制一方面,植物可在受到真菌、病毒、细菌等病原微生物入侵时,在其特定的对侵袭具有自然免疫性的组织内,诱导次生代谢,形成对病原生物有杀灭或抑制作用的次生物质[2]来构成植保素或抑菌物质以参与免疫反应(植物的诱导防卫系统)[1];另一方面,植物体内的非诱导次生物质可预先形成的抑菌物质,并暂时贮存在一定的组织中,当其受到病原体的诱导后再转变为植保素、木质素等产生免疫反应(植物的预存诱导防卫系统)[1]。
值得注意的是,这两种防卫系统共同作用时能互补不足:预存诱导防卫系统虽然能及时快速地在受入侵部位建立起应对的化学性防御机制,但若预存过多的次生代谢产物,将造成能量与物质的浪费,不符合经济性的原则,而且根本无法确定最大需求的预存量。
这时,诱导防卫系统便起到根据实际需求补足预存不足的作用。
可是,单靠诱导防卫系统也不行,因为虽然诱导防卫系统对实际需求具有针对性,但往往滞后,不能像预存诱导防卫系统般迅速应对入侵。
常见的化学防御性产物及其防御机制如下:1.2.1.2.1.植保素(Phytoalexin,PA)植保素是植物受到感染后诱导产生的一些酚类、类菇及含氮有机化合物的总称,如苯甲酸、红花醇、绿原酸、蚕豆素、菜豆素等。
植保素对病原真菌有高度毒性且无特异性,能够提高植物抗病能力,增强免疫能力。
其诱导积累只局限在植株受入侵的细胞周围,起化学屏障作用[1],并不通过导管(管胞)或者筛管(筛胞)运输到植株的其他部位。
这些植保素性质各异,对植物自身的作用也不同:酚类物质能影响细胞膜的透性及ATP 的形成等,在有关酶的作用下还能形成抗菌物质,对病原体有较强的细胞毒性;类黄酮则主要起屏障隔离作用[3]。
例如,油茶中的皂苷对炭疽病菌有较强的毒害作用[4];锥栗中的多酚类和黄酮类物质可以抑制锥栗栗疫病菌的生长[5];木本植物的心材部分的萜类和酚类物质具有很强的抗腐性;洋葱的抗性品种外部鳞叶中含有大量的原儿茶酚,对斑点病菌具有高度毒性;羽扇豆叶中含有羽扇-豆酮和2-脱氧羽扇豆酮,对炭色蠕孢菌丝体有抑制作用[6]。
1.2.1.2.2.木质素(lignin)植物受入侵后所引起的细胞壁木质化会伴随着木质素的产生及积累,它加大了病原菌穿透细胞壁的压力,增强了细胞壁抗酶溶的作用,这是因为病原菌不能分泌分解木质素的酶类。
同时,木质素是亲脂的,可以防止病原生物产生的毒素进人植物组织也限制寄主细胞内水分及营养物质向病原扩散,导致病原菌因得不到营养而不能长期生存。
此外,木质素的低分子量酚类前体及多聚作用的产物可以钝化和破坏真菌膜、酶和毒素,限制了真菌酶和毒素向寄主细胞内的扩散[7],因此,为阻止病原对寄主的进一步入侵提供了有效的保护屏障。
1.2.1.2.3活性氧(active oxygen)活性氧主要包括:超氧阴离子(O2·-)、羟自由基(·OH)和过氧化氢(H2O2)。
H2O2能直接杀死病原物细胞,作为过敏反应(Hypersensitive Response,HR)的组成部分,能与胞壁蛋白质氧化交联,降低微生物酶的降解作用,还能作为胞内重要的第二信使,调节与抗性相关的基因的表达。
O2·-可通过促使多酚类物质聚合来构成木质素及诱导细胞壁中羟脯氨酸的交联,以巩固细胞壁,并具有直接抑菌作用[1]。
另外,活性氧还被认为是受入侵细胞过敏性坏死的一个触发信号,并作为可扩散信号,通过胞间连丝扩散至邻近细胞,诱导邻近细胞防卫机制的启动,还可能参与了系统获得性抗性的建立[8]。
1.2.1.2.4.水解酶(hydrolase)水解酶主要有β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶。
其中β-1,3-葡聚糖酶可催化β-D-呋喃葡聚糖残基聚合成胼胝质,在韧皮部筛管中堵塞筛板,以阻止病原扩散,也可水解真菌的细胞壁中的β-1,3-葡聚糖以达到杀灭真菌的目的。
几丁质酶中Ⅰ类酶可将真菌细胞壁中的几丁质水解为具有诱导因子功能的寡聚糖以正反馈于防御系统;Ⅲ类酶具有溶菌酶的作用,可水解革兰氏阳性菌细胞壁上的肽聚糖的糖苷键[3],使其失去细胞壁的保护作用,更易于被杀灭。
1.2.2.抗寄生病原物一旦入侵植物体内,植物将从多方面抑制它的生长和繁殖:在薄壁组织中产生大量厚壁细胞来限制菌丝的蔓延伸展;入侵点附近的组织迅速木质化、木栓化甚至坏死,以断绝入侵病原物的营养来源;产生特殊的抗生物质,以杀死入侵的病原菌。
这就是植物抗寄生的能力。
其物理性及化学性防御机制与抗入侵相同,在此不再重复。
1.2.3.抗再侵染抗再侵染是指植物在受到病原物的入侵后,很快产生一种抗性,使同类病原物不能继续入侵的能力。
即植物拥有系统获得抗性(Systemic Acquired Resistance,SAR),它往往是广谱而且系统性的,相当于动物的后天获得免疫性[1,9]。
1.3.植物的耐病性当病原物入侵植物体内并在其中生长繁殖时,植物能够通过自身调节,免受或少受病原物的危害。
例如,当小麦锈病能破坏植物表皮,使小麦蒸腾增大,丧失水分,而抗病品种则可以以较强的吸水能力来减少这种危害。
再如甘蓝根肿病能破坏甘蓝的根部,而抗病品种却能通过迅速生出新根来减轻病害。
还有些感染病毒的植物能够通过降低病毒颗粒在体内的浓度或者降低病毒毒性来减少受害。
2.植物免疫性的机理2.1.病原的致病作用造成植物病害的病原主要有真菌、细菌、病毒、类病毒等几类。
不同种类的病原物对寄主的致病破坏途径不同,主要有以下几种:①产生破坏寄主细胞的酶类如角质酶、果胶酶、纤维素酶、磷酸酶、蛋白酶等,使寄主组织变软、腐烂、坏死。
②分泌破坏寄主细胞膜和正常代谢的毒素或者分泌阻塞寄主导管的物质,致使植株因运输被中断而枯萎;产生植物激素,破坏寄主原有的激素平衡,导致生长异常。