植物免疫学ppt课件
植物免疫学2
八、持久抗病性
• 事实上，对病原物小种变异频繁的病害， 品种抗病性持久不衰的经验是确实存在的， 如国内小麦品种平原50对小麦条锈病、马 铃薯品种滑石板对晚疫病等。从中国小麦 对条锈病的抗性和小种变异研究结果看， 持久抗病性的定义可作如下更严格的修定： 某品种在小种易变异的地区多年大面积推 广，当已有数批其它品种“丧失”了抗病 性之后，该品种抗病性仍然始终未变，则 这一抗病性为持久抗病性。
二、抗病性的遗传观
• 1、抗病性是遗传规定的潜能，遇到病原物侵染后 才得以表现，其具体表现还依病原物致病性如何 而异。
• 2、抗病性的表现型实际上是寄主-病原物的结合 体的表现型，抗病性的遗传研究需要从结合体的 表现型和病原物的基因型推知寄主抗病性的基因 型。
• 3、寄主的抗病性基因型和病原物的致病性基因型 是相互选择的进化产物，有其对应关系，如“基 因对基因关系”。
六、小种专化抗病性和非小种专化 抗病性
• 和非小种专化抗病性和水平抗病性近似的， 还有一般抗病性或普遍抗病性之称。它们 的涵义较笼统，“一般”、“普遍”、到 甚么范围，缺乏严格限定，个别作者甚至 把兼抗多种病害的品种的抗病性也称作一 般抗病性，这就容易造成概念混乱。同一 基因，能抗某一种病菌的所有生理小种、 又能同时抗多种病害，这种基因恐怕是极 其罕见。
七、广谱抗病性
• 为了解决品种抗病“丧失”问题，人们一直在寻 找能够持久的抗病性. 欧世璜在探索稻瘟病水平抗 病性时，没有找到水平抗病性，却发现有少数品 种如特特普等在多年多地鉴定中一直表现高度抗 病，偶或生病亦极轻，却并不是水平抗病性，因 为它们虽能抗当时的绝大多数小种，却有个别小 种能侵染它们。欧氏认为：稻瘟病菌小种变异太 快，这些能侵染它们的小种仍在不断变异，变异 出的新小种大多数还是不能侵染特特普，能侵染 它的仍居少数.正因为如此，特特普得以持久表现 为抗病。欧氏把特特普对稻瘟病这种抗病性名为 “广谱抗病性”。
植物免疫系统
植物免疫系统植物作为生物界中的重要成员，也需要有自己的免疫系统去应对各种外界环境的挑战和病原体的入侵。
植物免疫系统是一系列复杂的生物学过程的集合，能够帮助植物抵御外界的病原体攻击并保持健康生长。
植物免疫系统可以分为两大类，即原生免疫和抗感染免疫。
原生免疫是指植物天生具备的免疫反应，可以快速识别并响应病原体的侵袭。
抗感染免疫则是在植物感知到病原体侵入后，通过一系列复杂的信号传导和生物学过程，激活不同的抗病机制来抵御病原体的入侵。
植物的免疫系统主要依靠两个相互关联的免疫响应来保护植物免受外界威胁。
其中，一种是PTI（PAMP-triggered immunity），也就是病原相关分子模式（PAMPs）引发的免疫反应。
植物细胞表面有一类受体叫做PAMP受体，当它们感知到病原体的PAMPs时，就会激活一系列信号传导途径，最终引发植物的防御响应。
这种免疫响应类似于人类免疫系统中的炎症反应，它会引发细胞壁加厚、产生抗菌物质等防御机制。
另一种免疫响应是ETI（Effector-triggered immunity），也就是效应器诱导的免疫反应。
当病原体成功侵入植物细胞内部时，会释放一些特定的效应器蛋白。
植物细胞则通过一种特殊的免疫受体，叫做NB-LRR受体，来检测这些效应器蛋白的存在。
一旦植物细胞感知到效应器蛋白，就会启动一系列复杂的信号传导途径，并逐渐引发免疫反应。
这种免疫反应通常会导致细胞的快速死亡，形成所谓的“超过性病程反应”，从而限制病原体的扩散和侵害。
植物的免疫系统可以说是非常复杂和高效的。
它不仅在感知和抵御病原体侵袭方面具有良好的适应性，还能够将不同的免疫响应整合在一起，形成高效的抗病机制。
此外，植物的免疫系统还可以与其他生物体相互作用，比如通过共生菌来增强免疫力。
但是，植物的免疫系统也存在一些问题和挑战。
首先，植物的免疫系统通常是非特异性的，也就是说它不能对不同的病原体进行具体的区分。
这导致当植物受到不同类型的病原体侵袭时，它只能启动相同的免疫反应。
植物免疫学6
• 蛋白质对蛋白质假说，目前尚乏直接的实验证据，但据 Vanderplank分析，已有不少间接的佐证。这个假说在一 定程度上综合了近几十年来植物病理学的、遗传学的以及 生物学的研究进展，具有一定启发性。
二、诱导抗病性还是诱导感病性
• 在寄主－病原物、抗病基因－致病基因相互作用中，抗病 基因是如何发生作用而导致抗病功能的，这是一个十分复 杂和尚不清楚的问题。微效基因数目不定，性质不明，更 难研究。这里只就主效基因作些假说性的探讨。
2、毒性基因产生诱导物可诱导寄主的感病性，或说克服 抗病基因的抗病作用而使之感病。感病基因本身就是决定 感病的，无需诱导即呈感病反应。只有无毒性基因无诱导 作用，与抗病基因组合时，呈抗病反应。这是诱导感病性 (induced susceptibility)。
二、诱导抗病性还是诱导感病性
• 识别当然是在双方实体接触下发生的，可能有4种 接触面：胞壁与胞壁（如细菌病害）、质膜与质 膜（如真菌的吸胞和寄主的胞质）、胞壁与质膜 （如真菌的胞内菌丝和寄主胞质）以及核酸与细 胞质（如病毒）。
（二） 识别 (recognition)
• 识别作用必须包含以下两类内容： • 1．接触双方的表面（物质）必须是变异潜能很大
三、基因对基因学说的作用和意义
• 抗病性机制研究 使用含有和不含有某一抗病基因的拟等 基因系和相应的毒性和无毒性小种为试验材料最能得出令 人信服的结论，因为在这时，其他遗传背景相同、抗性表 现的不同完全归于该抗病基因的有无。
植物免疫学第一章
02
植物免疫系统概述
植物免疫系统的组成
抗病基因
植物抗病基因是植物免疫系统的重要 组成部分，它们编码了能够识别病原 微生物并启动抗病反应的抗病蛋白。
天然免疫受体
信号转导分子
信号转导分子在植物免疫系统中起着 传递信号的作用，它们能够将病原微 生物的信号传递给植物细胞内部的免 疫反应元件。
天然免疫受体是植物细胞表面的受体， 能够识别病原微生物的分子模式，触 发免疫反应。
植物抗病性是指植物抵抗病原菌侵染和病害发生的能力。
详细描述
植物抗病性是植物天然存在的一种防御机制，它使植物能够 识别并抵御病原菌的侵染，从而避免或减轻病害的发生。这 种能力是植物长期进化过程中形成的一种适应性特征。
植物抗病性的类型
总结词
植物抗病性可分为非专化性抗病性和专化性抗病性。
详细描述
非专化性抗病性是指植物对多种病原菌都具有的抗病能力，这种能力通常与植物 的过敏性反应有关。专化性抗病性则是指植物对某一特定病原菌的抗病能力，这 种能力通常与植物体内某些抗病基因的表达有关。
04
植物抗虫性
植物抗虫性的定义
植物抗虫性是指植物在受到昆虫侵害 时，能够通过一系列生理生化反应来 抵抗昆虫的侵害，保护自身不受伤害 的能力。
植物抗虫性是一种自然的防御机制， 是植物长期适应环境的结果。
植物抗虫性的类型
01
02
03
抗生性
植物通过产生某些化学物 质，如生物碱、酚类化合 物等，抑制昆虫的生长和 发育。
植物免疫系统的功能
抗病性
植物免疫系统的主要功能是抗病 性，即抵抗病原微生物的侵染和 扩展，保护植物不受病害的侵害。
系统性获得抗性
系统性获得抗性是指植物在受到 病原微生物侵染后，能够产生一 种持久的抗性，对同种或相似病 原微生物的再次侵染具有抵抗力。
植物免疫学
植物免疫学名词1.生理小种：是病原菌种、变种或专化型内形态特征相同，但生理特性不同的类群，可以通过对寄主品种的致病性，即毒性的差异区分开来。
2.变种：除了寄生专化性差异外形态特征和生理性状也有所不同。
3.专化型：并无形态差异，但对寄主植物的属和种的专化性不同。
4.致病变种：细菌在种下设置致病变种，系以寄主范围和致病性来划分的组群，相当于真菌的专化型。
5.毒素：是植物病原真菌和细菌在代谢过程中产生的小分子非酶类化合物，亦称微生物毒素，能在非常低的浓度范围内干扰植物正常的生理功能，诱发植物产生与微生物侵染相似的症状。
6.定性抗病性：抗病性若用定性指标来衡量和表示，则称为定性抗病性，亦称为质量抗病性。
7.定量抗病性：用定量指标来表示的抗病性称为定量抗病性，亦称数量抗病性。
衡量抗病性的定量指标种类很多，如发病率、严重度、病情指数等。
8.病害反应型：即是一种定性指标，它反映了寄主和病原物相互斗争的性质。
9.主动抗病性：诱导性状所确定的抗病性为主动抗病性，是病原物侵染所诱导的。
最典型的为过敏性坏死坏死反应。
10.防卫反应：植物主动抗病性反应也称为防卫反应，防卫反应的发生反应了侵染诱导的植物代谢过程的改变。
11.过敏性反应：又称过敏性坏死反应，简称HR反应，指植物对不亲和性病原物侵染表现高度敏感的现象。
发生此反应时，侵染点细胞及其邻近细胞迅速死亡，病原物受到遏制。
12.主效基因抗病性：由单个或少数几个主效基因控制被称为单基因抗病性或寡基因抗病性，统称为主效基因抗病性。
13.微效基因抗病性：由多数基因控制，各个基因单独作用微小，这称为多基因抗病性或微效基因抗病性。
14.幽灵效应：被病原菌克服的主效基因对定量抗病性有所贡献，但并不能用以完全说明定量抗病性，主效基因抗病性这种作用被称为残余效应或幽灵效应。
15.小种专化抗病性：农作物品种的抗病性可能仅仅对某个或某几个小种有效，而不能抵抗其他小种，这种抗病性类型是小种专化性抗病性。
《植物免疫学》课件
05
植物抗虫性
植物抗虫性的类型与特点
抗虫性类型
根据植物对昆虫的抗性程度，可分为 抗生性、耐害性和避害性。
抗虫性特点
植物抗虫性具有多样性、持久性和协 同性等特点，能够抵御不同种类和数 量的昆虫侵害。
基因克隆与表达分析技术
基因克隆
通资源。
表达分析
利用分子生物学技术，如PCR、基因芯片等，检测抗病基因在植物体内的表达情况，了 解其在抗病过程中的作用。
蛋白质组学与生物信息学技术
蛋白质组学
研究植物在抗病过程中的蛋白质表达谱变化，揭示抗病 的分子机制。
。
植物抗虫性研究的应用与实践
抗虫品种选育
通过植物抗虫性研究，选育具有优良抗虫性能的 农作物品种，提高农业生产效益。
生物防治技术
利用植物抗虫性原理，开发生物防治技术，减少 化学农药的使用，保护生态环境。
生态农业实践
将植物抗虫性研究应用于生态农业实践中，实现 农业的可持续发展。
06
植物免疫学研究方法与技术
植物抗病性的分子机制
总结词
阐述植物抗病性的分子机制，包括信号转导 、防御基因表达和抗病相关物质的合成。
详细描述
植物抗病性的分子机制涉及复杂的信号转导 过程，当植物受到病原体侵染时，会触发一 系列信号转导反应，诱导防御基因的表达和 抗病相关物质的合成。这些物质包括抗菌蛋 白、酶类、植物激素等，它们在抵御病原体 侵害中发挥重要作用。
THANK YOU
生物信息学
利用计算机科学和统计学方法，对大规模基因组和蛋白 质组数据进行处理和分析，挖掘抗病相关的基因和蛋白 质。
植物免疫学-抗原抗体反应
抗原抗体反应概述
抗原与抗体的定义
抗原是能够引起免疫反应的物质， 而抗体是由免疫系统产生的能够 特异性识别并结合抗原的蛋白质。
抗原抗体反应的过
程
包括抗原的识别、抗体的产生以 及抗原抗体结合后的效应等阶段， 是植物免疫应答的核心环节。
抗原抗体反应的意
义
在植物免疫学中，抗原抗体反应 不仅揭示了植物与病原体相互作 用的分子机制，还为植物病害的 诊断和防治提供了新的思路和方 法。
种的推广和应用提供依据。
植物免疫学在生物防治中的应用
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生物农药研制
利用植物免疫学原理，研 制具有抗病、杀虫作用的 生物农药，减少化学农药 的使用。
生物防治策略制定
根据植物免疫学原理，制 定针对特定病害的生物防 治策略，提高防治效果。
天敌资源的利用
利用植物免疫学方法，发 掘和利用天敌资源，控制 有害生物的发生和危害。
03 抗原
抗原的定义和分类
抗原定义
抗原是指能与T细胞、B细胞的TCR或BCR结合，促使其增殖、分化，产生致敏淋巴细胞或抗体，并与之结合，进 而发挥免疫效应的物质。
抗原分类
根据抗原性质分为完全抗原和不完全抗原。完全抗原简称抗原，是一类既有免疫原性，又有免疫反应性的物质； 不完全抗原又称半抗原，是只具有免疫反应性而无免疫原性的物质。
植物免疫系统的特点
非特异性免疫
植物免疫系统能够识别并抵御多种病原体，具有非特异性免疫的特 点。
多层次防御
植物免疫系统包括多个层次的防御机制，从细胞壁到细胞内，从局 部到整体，形成全方位的防御体系。
与环境互作
植物免疫系统受到环境因素的影响，如温度、湿度、光照等，同时 也与土壤中的微生物群落存在密切互作关系。
植物免疫学 精华版
利用抗病性来防治植物病害，是人类最早采用防治植物病害的方法。
也是最为经济、安全、有效地防病、控病技术。
是当今最受欢迎的防病技术植物免疫学（plant immunology）是一门专门研究植物抗病性及其应用方法的新兴科学。
系统研究病原物的致病性及其遗传规律，植物抗病性的分类、抗病机制、遗传和变异规律、病原物与寄主植物之间相互作用及其应用方法1905年比芬证明小麦抗条锈病符合孟德尔遗传规律。
1917年，Stakman 发现小麦杆锈菌内有生理小种的分化Flor 1942 “基因对基因假说（gene-for-gene hypothesis），开启了寄主病菌互作及植物抗病机制的研究。
1992年克隆了第一个植物抗病基因，即玉米的Hm1基因。
1993年克隆了首个符合基因对基因关系的R基因番茄的Pto基因植物抗病性是指植物避免、中止或阻滞病原物侵入与扩展，减轻发病和损失程度的一类特性。
抗病性和植物其他性状一样，都是适应性的一种表现，是进化的产物。
协同进化——在长期的进化中，寄主和病原物相互作用，相互适应，各自不断变异而又相互选择，病原物发展出种种形式和程度的致病性，寄主也发展出种种的抗病性，这就叫协同进化专性寄生物，不杀死寄主，和平共处，寄主植物产生过敏性坏死反应进行抵抗被动抗病性，指植物受侵染前就具备的、或说是不论或否与病原物遭遇也必然具备的某些既存现状，当受到侵染即其抗病作用。
主动抗病性，指受侵染前并不出现、或不受侵染不会表现出来的遗传潜能，而当受到侵染的激发后才立即产生一系列保卫反应而表现出的抗病性，又叫这种抗病性为保卫反应。
持久抗病性——某品种在小种易变异的地区，多年大面积种植，该品种抗病性始终未变，则这一抗病性为持久抗病性，或极可能为持久抗病性。
在小种—品种水平上的致病力称为毒性小种间侵袭力的差异是在对品种有毒力的条件下比较的，小种—品种间无特异性相互关系，为数量性状。
毒素是病原物分泌的一种在很低浓度下能对植物造成病害的非蛋白类次生代谢物质生理小种是种、变种或专化型内在形态上无差异，但对不同品种的致病力不同的生物型或生物型群所组成的群体。
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《抗体、拟抗体学说》（Kpичеий, 1916)
植物免疫学
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3、发展阶段（20世纪中期）
Flor(1956)，gene-for gene hypothesis，为在基因水平和
从寄主与病原物之间的互作方面研究植物的抗病性提供了理论依据。
➢ Pontecorvo(1953),发现病菌可通过准性生殖产生变异。
植物抗病性的利用是植物病害防治的基本策略。
植物免疫学
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第二节 植物抗病性的概念
一、对植物抗病性的一般认识
1、植物抗病性的普遍性。 2、抗病性是植物的常态，病害是异常状态。 3、植物抗病性是相对的。
二、植物抗病性的进化观
植物抗病性是植物适应环境的一种表现，是进化的产物。
腐生物
单
源 进
兼性腐生物
化
假
发现毛霉菌有异宗配合现象；G H Giegie (1927)发现杆锈菌也有异宗配合
现象；20世纪30年代，许多学者进行了有性杂交试验，证明小种内、小种
间、专化型间均可通过有性杂交产生新的致病类型。
有关植物免疫机制的学说。
《毒素与抗毒素学说》（Ward,1902）
《酸度学说》（Comes,1910）
《渗透压学说》（Dougal,1910）
抗病性与植物的其他性状有所不同，抗病性是在病原物积极参与 下逐渐发展而成的，病原物的侵染会激发植物的某些反应，寄主的反 应又会激发病原物的反应，在进化过程中，双方不断变异、相互选择、 从而形成了抗病性（病害体系）。
三、植物抗病性的生理观
抗病性是在病原物侵染时才表现出来的性状，而且有一个过程， 从分子间的相互作用、生理生化的相互作用，到细胞组织的变化，最后 到肉眼可见的组织形态的抗病性。因此，抗病性不是一个简单性状的表 达，而是寄主－病原物间十分细致复杂的相互作用的过程。最后观察到 的抗病性是现象，分子间相互作用和生理生化过程为其内在机制。
深度方面：开始应用分子生物学、分子遗传学等学科的先进 理论与技术及其有关的现代化手段和设备在细胞、亚细胞和分子 水平上进一步揭示了病原物致病性和品种抗病性及其相互关系的 机制，并且在诱导抗病性研究和运用各种生物技术选育抗病品种 方面取得了一些突破性进展。
最新研究进展
植物免疫学
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四、我国植物免疫学的发展概况
《植物免疫生理学》（苏霍鲁柯夫，1959）
《植物免疫生理与生化》（鲁宾，1960）
《植物免疫学》（林传光，1961）
植物免疫学
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4、完善与快速发展阶段（20世纪70年代以后）
广度方面：开始应用生态系统观点、群体遗传学观点和系统 工程学研究方法进一步揭示了在不同病原物的致病性和植物抗病 性及其相互关系的规律。提出了综合运用专化性抗性与一般抗性， 稳定病菌群体毒性变异，延长品种使用年限的新策略。
➢ 在植物抗病性的遗传变化规律和寄主与病原物相互关系方面
开展了许多研究。
➢ 开始了物理、化学和人工免疫研究。
➢ 在植物抗病机制方面做了大量研究工作，提出了许多新假设。
➢ 一批新的关于植物免疫的理论专著先后出版
《植物侵染性病害原理》（Gaumann,1951）
《植物病害原理》（Stakman & Harrar,1957）
思考题
1、试述植物抗病性的研究和利用在植物病害防治中的作用。
2、简述植物免疫学的产生和发展。
植物免疫学
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第二章
植物抗病性的 概念和分类
第一节 概论
➢ 1845年，马铃薯晚疫病流行导致爱尔兰饥荒
➢ 1870年，咖啡锈病流行导致斯里兰卡咖啡毁产
➢ 1942年，水稻胡麻斑病导致孟加拉饥荒
➢ 1950年，小麦条锈病流行致我国小麦减产120亿斤 ➢ 1970年、1971年，美国玉米小斑病流行
而偏施氮肥可加重发病。
1880年，J Clark用马铃薯“早玫瑰”品种与“英国胜利”杂
交育成抗晚疫病品种。
1874年&1894年，Shrodter & Eriksson先后发现梨锈病菌
（Puccinia caricis）和禾谷类杆锈菌（ Puccinia graminis）有寄
主专化现象。
植物免疫学
兼性寄生物
设
专性寄生物 品种专化性毒性小种
植物免疫学
免疫性
一般抗病性 一般抗病性
抗专性寄生的抗病性 抗小种专化性抗病性
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多元进化假设（Vanderplank,1978）
Biotrophy 和 Necrotrophy是两种并存的现象，在病程中， Necrotrophy 可以逐步取代Biotrophy。
间相互作用和应用方法的科学。
二、植物免疫学研究内容与研究方法
1、研究内容：
（1）病原物致病性及其遗传和变异规律。
（2）植物抗病性类型、机制及其遗传变异规律。 （3）寄主抗病性与病原物致病性之间的相互关系。 （4）植物抗病育种策略。
（5）保持和提高植物抗病性的途径和方法
（6）植物抗病性鉴定的方法植物和免疫原学 理。
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2、研究方法
植物免疫学是一门应用基础学科，必须借助与之密切相关的学 科如植物生理学、作物栽培学、植物生物化学、遗传学、植物病理 学、分子植物病理学、分子生物学、分子遗传学等的研究方法。
三、植物免疫学的发展简史
1、萌芽时期（19世纪中期～20世纪初期）
19世纪中期，植物病害“病原学说”
1863年，Liebig发现增施磷肥可提高马铃薯对晚疫病的抗性，
植物免疫学
PLANT IMMUNOLOGY
WEN Caiyi
PLANT PROTECTION COLLEGE
植物免疫学
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植物免疫学
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植物免疫学
3
植物免疫学
4பைடு நூலகம்
植物免疫学
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第一章
绪论
一、什么是植物免疫学
植物免疫学是研究植物病原物致病性及其遗传和变异规律，植
物抗病性的分类、机制、遗传和变异规律以及病原物与寄主植物之
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2、学科形成时期（20世纪初期）
1900年，孟德尔遗传规律的发现为植物抗病性的研究和利用提供了理
论基础。N A Orton用栽培品种西瓜Eden与饲料西瓜Citon杂交，育出了
抗萎蔫病食用西瓜品种“胜利者”。
对病原菌生理小种分化现象的认识为专化性抗病育种奠定了基础。
对病原菌致病性的遗传、变异规律有了一定的认识。1904年Blackeslee
从20世纪30年代才开始这方面的研究。 俞大绂（1928）：小麦品种对杆黑粉病的抗性。 沈其益（1934）：小麦抗杆黑粉病的遗传。 涂 治（1934）：小麦杆锈菌的生理小种。 尹莘芸（1947）：小麦条锈菌的生理小种。 方中达（1944）：小麦叶锈菌的生理小种。 凌 立（1945）：小麦杆锈菌转主寄主的作用。 西北农林大学，李振歧 院士 沈阳农业大学，农业部北方农作物病害免疫重点开放实验室 云南农业大学，朱有勇 中国农业大学，曾士迈