植物的抗病性
植物的抗病性
病原微生物对作物的伤害
• 一：水分平衡失调 • 作物染病后，首先表现为水平衡失调，许多作物 的病害常常以萎蔫或猝倒为特征，水分平衡失调 的原因有1：有些病原微生物破坏根部，使植物吸 水能力下降 2：维管束被堵塞，水分向上运输中 断，有些是细菌或真菌本身堵塞茎部，有些是微 生物或作物产生胶质或黏液沉积在导管，有些是 导管形成胼胝体而使导管不通 3：蒸腾加强，因 为病原微生物破坏作物的结构，透性加大，散失 水分就快。
• 部分小麦出现萎蔫
部分油菜出现萎蔫
二：呼吸作用加强
• 呼吸作用加强 染病作物的呼吸作用大大加强，染 病组织的呼吸一般比健康组织的增加10倍。呼吸 加强的原因，一方面是病原微生物本身具有强烈 的呼吸作用；另一方面是寄主呼吸速率加快。因 为健康组织的酶与底物在细胞里是被分区隔开的， 病害侵染后间隔被打破，酶与底物直接接触，呼 吸作用就加强；与此同时，染病部位附近的糖类 都集中到染病部位，呼吸底物增多，呼吸就加强。 由于病害引起的强烈呼吸，其氧化磷酸化解偶联， 大部分能量以热能形式释放出来，所以，染病组 织的温度大大升高，反过来又促进呼吸
植物的抗病性
•亚麻立枯病病苗
亚麻假黑斑病叶尖变褐枯死
大豆猝倒病
大豆立枯病
• 寄主植物抑制或延缓病原活动的能力称为抗病性 （resistance）。抗病性的表现，是在一定的环 境条件影响下寄主植物的抗病性基因和病原物的 致病基因相互作用的结果，是由长期的进化过程 所形成。植物的抗病性是相对的。在寄主和病原 物相互作用中抗病性表现的程度有阶梯性差异， 可以表现为轻度抗病、中度抗病、高度抗病或完 全免疫由基因控制。在 病原物侵染寄主植物前和整个侵染过程中，植物 以多种因素、多种方式、多道防线来抵抗病原物 的侵染和为害。不同植物、不同品种对相应病原 物的抗病机制各有不同。
植物抗病性名词解释
植物抗病性名词解释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。
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，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。
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。
植物病理学 第11章 植物的抗病性 图文
第一节 植物抗病性的概念和类别
一、植物抗病性的主要类型 • 免疫 • 抗病（高抗、中抗、低抗） • 感病 • 耐病 • 避病
二、垂直抗病性和水平抗病性
• Van der Plank 1963年提出的：在遗传学上，根据寄主和病原物之间有无 特异性的相互关系来划分的：
一个品种中。
第二节 植物受侵染后的生理生化变化
• 呼吸作用 • 光合作用 • 核酸和蛋白质 • 酚类物质和相关酶 • 水分生理
第三节 植物的抗病机制
一、物理的被动抗病性因素 1、蜡质层 2、植物细胞壁的钙化作用或硅化作用
二、化学的被动抗病性因素
指植物体内含有的天然抗菌物质、或能抑制病原 物某些酶类的物质、也可能缺乏病原物寄生和致 病所必须的重要化学组分，主要包括： 1、酚类物质 2、一些不饱和的内脂 3、氰化物 4、一些有机酸
保卫素的合成及积累；植物防卫反应的激活等
植物和病原物互作的分子机理模式图
侵染后或受到多种非生物因子激发后所产生或积累的一类 低分子量抗菌性次生代谢产物。 3、病程相关蛋白（PR）植物受病原物侵染或不同因子的刺 激后产生的一类水溶性蛋白。 3、植物组织对毒素的降解作用：植物组织能够代谢病原菌 产生的植物毒素，将毒素转化为无毒害作用的物质。
过敏坏死反应的症状
抗病植物和病原物无毒基因发生非亲和性互作诱导过敏坏死反应的分子机理
三、物理的主动抗病性因素 （P302-303)
• 细胞壁木质化（木质素的沉积） • 细胞壁木栓化 （诱导木栓质在细胞壁原纤
维间沉积，木栓化细胞构成了抵抗病原物 侵入的屏障） • 侵填体（与导管相邻的薄壁细胞通过纹孔 膜在导管腔内形成的膨大球状体）
四、化学的主动抗病性因素
植物的抗病性与抗虫性
植物的抗病性与抗虫性植物作为自然界的一种生物，也面临着各种病虫害的威胁。
为了能够抵御外界的侵袭，植物进化出了一些抗病性和抗虫性的机制。
本文将对植物的抗病性和抗虫性进行探讨。
一、植物的抗病性抗病性是指植物在受到病原微生物攻击时，能够通过一系列的防御机制抵御病原微生物的入侵及其引发的病害。
植物的抗病性可以通过两种方式进行：预防性和防御性。
1. 预防性抗病性预防性抗病性是指植物通过一系列的防御机制，预防病原微生物的入侵，从而降低植物受病害的发生率。
（1）植物的外层结构：植物表皮通常包含一层保护性的角质层或者细胞间隙，这一结构对于病原微生物的入侵起到了很好的隔离作用。
（2）化学防御物质：植物体内含有多种化学物质，如鞣质、树脂、香精物质等，它们能够使植物体表面变得不利于病原微生物的生长和繁殖。
（3）植物的分泌物：植物的分泌物中通常含有抑制病原微生物生长的物质，如叶绿酸等。
2. 防御性抗病性防御性抗病性是指植物在感染病原微生物之后，通过一系列的防御反应来抵御病原微生物的进一步侵染。
（1）植物免疫系统：植物拥有一套完整的免疫系统，它包括基因识别的病原微生物，并通过产生抗菌蛋白、激素信号等多种机制来抵御病原微生物的入侵。
（2）细胞壁加固：植物在感染病原微生物后，会增加细胞壁的构造，如增加纤维素和木质素的合成，从而加固细胞壁的强度，减少病原微生物进入植物细胞的机会。
二、植物的抗虫性抗虫性是指植物通过一系列的防御机制，减少或抑制害虫的伤害。
植物的抗虫性主要体现在以下几个方面。
1. 物理防御物理防御是指植物通过一些物理障碍来防止害虫的入侵。
比如植物的刺毛、毒刺等，可以有效地防止害虫接近和取食。
2. 化学防御植物体内含有丰富的次生代谢产物，它们可以作为化学物质来抵御害虫的侵害。
比如植物会产生一些具有毒性的物质，如生物碱、杀菌素等，这些物质对于害虫的生长和繁殖具有一定的抑制作用。
3. 植物的挥发物植物通过挥发出一些具有气味的物质，来引导有益昆虫的前来，从而控制害虫的种群数量。
第二章 植物抗病性的概念和
九、个体抗病性和群体抗病性
植物抗病性研究从微观到宏观有多个层次或水平 level） 分子水平、细胞水平、组织学水平、 （ level ） ：分子水平 、 细胞水平 、 组织学水平 、 个体 水平、群体水平、生态系水平到进化水平。 水平、群体水平、生态系水平到进化水平。传统植物病 理学的重点在个体，略扩及组织细胞和群体， 理学的重点在个体，略扩及组织细胞和群体，植病流行 学重点在群体互作和生态系， 学重点在群体互作和生态系，分子植物病理学立足于分 但应用于个体和群体。 子，但应用于个体和群体。不论组成群体的个体是遗传 相同的还是不同的，群体总有一些个体所没有的。 相同的还是不同的，群体总有一些个体所没有的。
四、抗病性的遗传观
抗病性是遗传规定的潜能， 抗病性是遗传规定的潜能，遇到病原物侵染才表现 出来，其具体表现还以病原物致病性如何而异。 出来，其具体表现还以病原物致病性如何而异。抗 病性实际上是寄主-病原物结合体的表现型。 病性实际上是寄主-病原物结合体的表现型。 植物对侵染性病害的抵抗能力是可遗传的， 植物对侵染性病害的抵抗能力是可遗传的，不断进 化的。 化的。 “基因对基因关系” 是其主要的对应关系之一。 基因对基因关系” 是其主要的对应关系之一。 双方群体间的相互选择导致各自遗传结构的变化。 双方群体间的相互选择导致各自遗传结构的变化。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
四、被动抗病性（passive resistance ） 被动抗病性（ 和主动抗病性（ 和主动抗病性（active resistance） ）
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（preformed character），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（defence reaction）。
植物抗病性的研究与利用
植物抗病性的研究与利用植物是人类生活的重要组成部分，而植物病害危害着植物的生长和发育。
为了保障农作物的产量和质量，科学家们对植物抗病性进行了广泛的研究和利用。
本文将从植物抗病性的原理、研究方法和未来展望三个方面进行阐述。
一、植物抗病性的原理植物抗病性是植物对病原体入侵和侵染的一种防御反应。
植物抗病性的原理可以分为两个方面：物理和生理机制。
物理机制主要包括植物表皮的结构、植物细胞壁的物理性质以及根系的阻隔作用等。
植物表皮具有一层厚而坚韧的角质层，可以有效地防止病原体的入侵。
同时，植物细胞壁中的纤维素和半纤维素能增加细胞壁的硬度和稳定性，阻止病原体对植物细胞的破坏。
此外，植物的根系可以通过分泌特定物质形成化学屏障，抑制病原体的侵染。
生理机制主要包括植物的免疫反应和抗氧化系统。
植物免疫反应是植物对病原体侵染做出的一系列保护性反应，包括产生抗菌物质、活化防御基因和形成角斑等。
抗菌物质能直接杀伤病原体，而活化防御基因可以调节植物的防御反应。
植物的抗氧化系统则参与清除自由基，减少细胞受损程度，增强植物的抵抗力。
二、植物抗病性的研究方法为了深入研究植物抗病性的机制，科学家们开展了多种研究方法。
第一种方法是基因克隆。
通过克隆植物中抗病性相关基因及其编码蛋白序列，可以深入了解抗病性的分子机制。
研究人员使用基因编辑技术将抗病性基因转入易感植物中，使其获得抗病性，进一步验证了这些基因在植物抗病性中的作用。
第二种方法是遗传育种。
科学家可以通过交配和选择等手段，将具有抗病性的亲本杂交并选择表现出抗病性特征的后代，从而培育出抗病性优良的新品种。
这种方法可以提高农作物的抗病性，减少化学农药的使用，保护环境。
第三种方法是利用生物技术手段。
科学家通过转基因技术将抗病性基因导入植物中，使其获得特定病害的抗性。
这项技术广泛应用于水稻、玉米、大豆等重要经济作物的研究和生产中。
三、未来展望植物抗病性的研究与利用仍处于不断发展的阶段。
随着科技的进步，研究人员将更多地应用基因组学、转录组学和代谢组学等高通量技术，解析植物抗病性的分子机制。
植物的抗病性
三、核酸和蛋白质：
2、蛋白质：各类病原侵染后，寄主蛋白质也受一定的影响。 病毒：植物受病毒侵染后，常导致寄主蛋白的变向合成，以满足病毒外壳蛋白大量合成的需要。 真菌：病原真菌侵染的早期，病株总氮量和蛋白质含量增高，在侵染后期，蛋白水解酶活性提高，蛋白质降解，总
氮量下降，但游离氨基酸的含量明显提高。 细菌：受细菌侵染后，抗病寄主和感病寄主中蛋白质合成能力有明显不同。
病程相关蛋白
病程相关蛋白——由病毒、细菌和真菌侵染诱导寄主产生的一类特殊蛋白质，这种蛋白质可能与抗病性表 达有关。
四、酚类物质和相关酶：
酚类化合物是植物体内重要的次生代谢物质，植物受病原菌侵染后，酚类物质和一系列酚类氧化酶都发生了
明显变化，这些变化与植物的抗病机制有关。
四、酚类物质和相关酶：
4、植物组织中为某些病原菌所必须的物质含量少，也可能成为抗扩展的因素。 有人提出所谓“高糖病害”和“低糖病害”的概念解释植物体内糖含量与发病的关系。（实例见教材）
三、物理的主动抗病性因素：
物理的主动抗病因素——指由病原物侵染后，引起的植物亚细胞、细胞或组织水平的形态和结构改变。 物理的抗病因素的作用：使寄主产生保卫反应，将病原物的侵染局限在细胞壁、单个细胞或局部组织中，有以下几方面：
（1）酚类物质及其氧化物-醌的积累是植物对病原菌侵染和损伤的非专化性反应。 醌类物质能钝化病原菌的蛋白质、核酸和酶。
四、酚类物质和相关酶：
（2）植物体内积累的酚类前体物质经一系列的生化反应后可形成植物保卫素和木质素，发挥重要的抗病作 用。
四、酚类物质和相关酶：
（3）各类病原物的侵染，还引起一些与酚类代谢相关酶的活性增强，其中最常见的有苯丙氨酸解氨酶（PAL）、 过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶、多酚氧化酶（PPO）等。如：
植物抗病性和抗虫性的机制
植物对昆虫的防御机制：分泌毒素、产生抗虫物质等
昆虫对植物的适应机制：产生抗药性、改变取食行为等
植物与昆虫的协同进化：植物不断产生新的抗虫物质，昆虫不断适应新的抗虫物质
植物与昆虫的互作关系对生态系统的影响：维持生态平衡，促进生物多样性
提高作物产量：通过抗病性和抗虫性改良，减少病虫害损失，提高作物产量。
减少农药使用：抗病性和抗虫性改良作物可以减少农药使用，降低环境污染和食品安全风险。
提高作物品质：抗病性和抗虫性改良作物可以提高作物品质，提高农产品市场竞争力。
促进农业可持续发展：抗病性和抗虫性改良作物可以促进农业可持续发展，减少对环境的破坏。
保护植物免受病虫害的侵害，维持生态平衡
提高植物抗逆性，增强植物适应环境的能力
减少农药使用，降低环境污染
促进生物多样性，保护生态系统的稳定和健康
基因编辑技术：利用CRISPR/Cas9等基因编辑技术，改良植物抗病性和抗虫性基因
生物农药：研发新型生物农药，替代传统化学农药，降低环境污染和生态风险
植物免疫系统：研究植物免疫系统，提高植物自身抗病性和抗虫性
生物工程：通过转基因技术，将抗病性和抗虫性基因导入植物中，提高植物抗病性和抗虫性
植物激素与抗病信号传导：植物激素可以参与抗病信号传导，增强植物的抗病性
植物与微生物的相互作用：互利共生、寄生、竞争等
植物抗病性机制：诱导抗病性、抗病基因、抗病蛋白等
植物与微生物的识别：模式识别受体控等
植物分泌物：可以产生对害虫有驱避作用的化学物质
生物信息学：利用计算机技术处理和分析生物数据的科学
抗病性和抗虫性研究：研究植物如何抵抗病原体和害虫的侵害
生物信息学在抗病性和抗虫性研究中的应用：利用生物信息学技术分析植物抗病性和抗虫性的基因、蛋白质和代谢途径
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2、水平抗性（是非小种专化抗病性或微效基因）： 寄主的抗病性是针对病原物整个群体的一类抗病性，该抗 性无小种专化性． 具有该种抗病性的寄主品种与病原物小种间没有明显特异 性相互作用，是由微效基因控制的。
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三、核酸和蛋白质
植物受病原物侵染后核酸代谢发生了明显的变 化。主要是RNA变化明显， DNA变化较小。
例如病原真菌侵染前期，病株叶肉细胞的细胞 核和核仁变大，RNA总量增加，侵染的中后 期细胞核和核仁变小，RNA总量下降。
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四、酚类物质和相关酶
酚类化合物是植物体内重要的次生代谢物质． １、植物受到病原菌侵染后，酚类物质和一系酚类
氧化酶都发生了明显的变化，这些变化与植物的抗 病机制有密切关系。 ２、一般而言，病原物侵染使得与酚类代谢相关酶 的活性增强，其中最常见的有苯丙氨酸解氨酶 (PAL)、过氧化物酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶等， 以苯丙氨酸解氨酶和过氧化物酶最重要
继而出现呼吸作用、光合作用、核酸和蛋白 质、酚类物质、水分生理以及其它方面的变 化。
研究病植物的生理病变对了解寄主—病原物 的相互关系有重要意义。
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一、呼吸作用
呼吸强度提高是寄主植物对病原物侵染的一个重 要的早期反应。 但这个反应并不是特异性的。
病植物呼吸作用的增强主要发生在病原物定植的 组织及其邻近部位。
意义：①可用以改进品种抗病基因型与病原物致病性基因 型的鉴定方法；②预测病原物新小种的出现；③对于抗病
性机制和植物与病原物共同进化理论的研究也有指导作用。
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第二节 植物受侵染后的生理生化变化
植物被各类病原物侵染后，发生一系列具有 共同特点的生理变化。如侵染初期的细胞膜 透性改变和电解质渗漏；
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根据抗病性的强弱划分抗性为
免疫 完全抗病，植物全然不生病,不表现任何症状。 抗病 病原物能侵入寄主并建立寄生关系，虽然生
病， 但是症状很轻，病原物被局限在较小范围。 耐病（抗损害）寄主遭受病原物侵染后，发生显著
症状，但是对产量和品质无多大影响，即植物耐受 病害的能力。 避病（抗接触）从时间、空间上病原物的盛发时期 和寄主的感病时期错开，而不被病原菌感染，从而 不发病。
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３、酚类物质及其氧化产物-醌的积累是植物 对病原菌侵染和损伤的非专化性反应。
醌类物质比酚类对病原菌的毒性高，能钝化 病原菌的蛋白质、酶和核酸。
病植物体内积累的酚类前体物质经一系列生 化反应后可形成植物保卫素和木质素，发挥 重要的抗病作用。
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五、水分生理
植物叶部发病后可提高或降低水分的蒸腾， 依病害种类不同而异。
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按照寄主植物的抗病机制划分为
被动抗病性：植物先天具有的性状所决定 的抗病性．又分为物理和化学两方面因素．
主动抗病性：受病原物侵染所诱导的寄主保 卫反应．是后天的．也包括物理和化学两方 面的因素．
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二、植物抗性涉及的专业术语
ＴＭＶ感染植物后，病毒RNA含量增高，而寄主 RNA减少，尤其是叶绿体rRNA合成受阻，故表 植现物黄受化病症毒状侵．染后常导致寄主蛋白的变向合成，以满 足病毒外壳蛋白大量合成的需要。 在高受病，到原在病真侵原菌染菌侵侵后染染期的后病早，组期抗织，病内病寄蛋株主白总和水氮感解量病酶和寄活蛋主性白中提质蛋高含白量，增蛋 白质质合降成解能，力有总明氮显量不下同降。，但游离氨基酸的含量明显 增病高毒。、受细到菌和病真原菌侵浸染能后诱，导抗寄病主寄产主生和一感类病特寄殊主中 蛋的白蛋质白合质成，即能病力程有相明关显蛋不白同，。据病认毒为、这细种菌蛋和白真可菌侵 染能能与诱抗导病寄性表主达产有生关一。类特殊的蛋白质，即病程相关 蛋白，据认为这种蛋白可能与抗病性表达有关。
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第一节 植物抗病性的概念在长期的协
同进化中相互适应、相互选择的结果。 抗病性是相对的性状，普遍存在． 抗病性是植物的遗传潜能． 定义：植物的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。
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二、光合作用
光合作用是绿色植物最主要的生理功能． １、病原物的侵染破坏了绿色组织，减少了光合作
用的面积，光合作用减弱（花叶、叶斑、叶枯死或 脱落）。 叶面被破坏的程度常常用来估计叶斑病和叶枯病的 病害损失程度。 ２、影响光合产物的转移（由于淀粉酶活性下降或 光合产物输出受阻，使得病组织内的有机物容易积 累）。
此外，病株内葡萄糖降解为丙酮酸的主要代谢途 径是磷酸戊糖途径，因而葡糖—6—磷酸脱氢酶 和6—磷酸葡糖酸脱氢酶活性增强。
健康植物中葡萄糖降解的主要途径是糖酵解
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关于病组织中呼吸作用增强的原因，还缺乏一致 的看法。一般认为它涉及到寄主组织中生物合成 的加速、氧化磷酸化作用的解偶联作用、末端氧 化酶系统的变化以及线粒体结构的破坏等复杂的 机制。
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三、基因对基因学说
1942-1959年提出： 基因对基因学说： 认为对应于寄主方面的每一个决定抗病
性的基因，病原物方面也存在一个决定致病性的基因。反 之，对应于病原物方面的每一个决定致病性的基因，寄主 方面也存在一个决定抗病性的基因。 任何一方的有关基因都只有在另一方相对应的基因作用下 才能被鉴别出来。