病原物的侵染和侵染概率ppt课件.ppt

第四章第四章 病原物的侵染和侵染概率病原物的侵染和侵染概率1.此此类病害多病害多为种种传或土或土传的全株性或系的全株性或系统性病性病害，其自然害，其自然传播距离播距离较近，近，传播效能播效能较小。病原物小。病原物可可产生抗逆性生抗逆性强的休眠体越冬，越冬率的休眠体越冬，越冬率较高，高，较稳定。定。小麦散黑穗病病穗率每年增小麦散黑穗病病穗率每年增长410倍，如第倍，如第一年病穗率一年病穗率仅为0.1%，则第四年病穗率将达到第四年病穗率将达到30%左右，造成左右，造成严重减重减产。单循循环病害病害（monocyclic disease），指在一个），指在一个生生长季季节中没有再侵染的病害，如麦中没有再侵染的病害，如麦类黑粉病、黑粉病、水稻水稻恶苗病、稻曲病、大麦条苗病、稻曲病、大麦条纹病、棉花枯萎病和黄萎病病、棉花枯萎病和黄萎病等。等。2.1.越冬越冬 2.病菌萌病菌萌发侵入侵入3.病菌病菌进入入维管束定殖管束定殖 4.发病病 3.多循多循环病害病害(polycyclic disease)，指在一个生，指在一个生长季季节中有多次再侵染的病害，如水稻稻瘟病、中有多次再侵染的病害，如水稻稻瘟病、麦麦类锈病、玉米大、小斑病、病、玉米大、小斑病、马铃薯晚疫病等气流和流薯晚疫病等气流和流水水传播的病害播的病害等。等。这类病害病害绝大多数是局部侵染的，寄主的感病大多数是局部侵染的，寄主的感病时期期长，病害的潜育期短。病原物的增殖率高，但其寿，病害的潜育期短。病原物的增殖率高，但其寿命不命不长，对环境条件敏感，在不利条件下会迅速死亡境条件敏感，在不利条件下会迅速死亡。病原物越冬率低而不。病原物越冬率低而不稳定，越冬后存活的菌量（初定，越冬后存活的菌量（初始菌量）不高。始菌量）不高。4.以以马铃薯晚疫病薯晚疫病为例，在最适天气条件下例，在最适天气条件下潜育期潜育期仅34天，在一个生天，在一个生长季内再侵染季内再侵染10代以上，病斑面代以上，病斑面积约增增长10亿倍，倍，个田个田间调查实例表明，例表明，马铃薯晚疫病菌初侵染薯晚疫病菌初侵染产生的生的中心病株很少，在所中心病株很少，在所调查的的4669地地块内只内只发现了了1株中心病株，株中心病株，10天后在其四周天后在其四周约1000面面积内出内出现了了1万余个病斑，病害数量万余个病斑，病害数量增增长极极为迅速。迅速。5.多循多循环病害病害6.7.在在现代流行学中用得代流行学中用得较多的是多的是单利病害利病害(simple interest disease)和和复利病害复利病害(compound interest disease)或者或者单年流行年流行病害病害(monoetic epidemic)和和积年流行病害年流行病害(polyetic epidemic)。8.4.1 侵染侵染链和侵染和侵染环侵染侵染链(infection chain)是是GaGamann(1946)mann(1946)提出的，是提出的，是指侵染物体从寄主到寄主的一系列的指侵染物体从寄主到寄主的一系列的传播，其中包播，其中包含多个含多个环节，已被侵染的植物称，已被侵染的植物称为散布体，将被侵散布体，将被侵染的植物称染的植物称为接受体。侵染接受体。侵染链中的各个中的各个环节称称为“侵染侵染环”。侵染侵染环(infection cycle)指由一次侵染到下一次侵染之指由一次侵染到下一次侵染之间各个各个阶段所段所组成的一个周期，是侵染成的一个周期，是侵染链中的一个中的一个环节，相当于，相当于“世代世代”。9.萌萌发芽管芽管附着器等附着器等存活存活侵入侵入定殖定殖致病致病过程程侵侵染染病痕病痕扩大大病痕病痕存活存活孢子子梗梗子座子座等等孢子子形成形成存活存活孢子子成熟成熟传播播孢子子释放放孢子子散布散布孢子子着落着落孢子形成子形成10.4.2 病原物的病原物的传播和侵染播和侵染1.传播播单位位 病原物的一个病原物的一个传播和存活的播和存活的结构称构称为传播播单位。位。能被能被视觉识别和和计数。一个数。一个传播播单位可以是病原真位可以是病原真菌的菌的单一一孢子、一群子、一群孢子、一个菌子、一个菌丝片段、或片段、或为此此目的而形成的目的而形成的专门菌体或其它菌体或其它结构。构。11.2.侵染侵染单位位 当一个当一个传播播单位与一个适当的植物感病部位与一个适当的植物感病部位接触，位接触，给以合适的以合适的环境条件，一个境条件，一个传播播单位位变成成为一个侵染一个侵染单位。一个侵染位。一个侵染单位可引致植位可引致植物的一次侵染。物的一次侵染。12.Heald(1921)：孢子子负荷量荷量Horsfall(1932)：接种体：接种体势能能Gaeumann(1950)：侵染数限：侵染数限多于一个的接种体才能多于一个的接种体才能实现一次侵染一次侵染3.接种体数量与病害数量的关系接种体数量与病害数量的关系13.Vanderplank(1975)Vanderplank(1975)侵侵染染实体体 (infection(infection entity)entity)：起起作作用用的的病病原原体体是是一一个个自自足足的的单位位，称称为侵侵染染实体体。这个个实体体可可能能是是一一个个由由若若干干孢子子组成成的的传播播单位位（如如小小麦麦条条锈菌菌夏夏孢子子常常多多个个粘粘成成一一团），也也可可能能是是单一一的的真真菌菌孢子子、细菌菌细胞或病毒胞或病毒质粒。粒。在在复复合合的的侵侵染染实体体内内部部，可可能能有有兼兼性性的的协同同现象象（如如孢子子释放放的的物物质互互相相刺刺激激萌萌发），不不论其其中中有有几几个个孢子萌子萌发和侵染，但只一个侵染。和侵染，但只一个侵染。14.传播播单位和侵染位和侵染实体是不同的概念，体是不同的概念，“实体体”含有含有“自足自足”的意的意义，自足是一种，自足是一种遗传的、内在的品的、内在的品质；传播播单位没有自足的含位没有自足的含义。侵染侵染实体是独立地起着侵染作用的，各体是独立地起着侵染作用的，各实体体之之间没有没有专用的用的协同作用。因此同作用。因此Vanderplank 提出了一个提出了一个“侵染侵染实体的独体的独立作用原理立作用原理”15.实验的原点定律的原点定律 用一个微型操作器，把一个个用一个微型操作器，把一个个单孢子分子分别移植到一移植到一张叶片上，将接种引致的病痕数叶片上，将接种引致的病痕数对侵侵染染实体数作体数作图，可得到一条通，可得到一条通过原点（原点（0,0）的）的直直线，从而，从而证明造成一个侵染只需要一个而不明造成一个侵染只需要一个而不是多个侵染是多个侵染实体。体。这样的的实验结果可以从不少果可以从不少文献文献资料中料中获得。得。Vanderplank 根据根据这些些结果，果，总结出一个出一个实验定律：定律：“当以病害当以病害对接种体接种体（两者都在算（两者都在算术比例上）作比例上）作图时，其曲，其曲线在原在原点点(0,0)开始开始”。16.4.关于侵染的概率关于侵染的概率观点点-侵染的根本原理侵染的根本原理 一个一个传播播单位从受病部位位从受病部位传播到感病部位，要播到感病部位，要经过释放、放、传播、降落的播、降落的过程，并不是所有程，并不是所有传播播单位都位都能到达感病部位。已能到达感病部位。已经到达感病部位的到达感病部位的传播播单位，并位，并不是全部都能不是全部都能变成侵染成侵染单位或侵染位或侵染实体。因此，有效体。因此，有效的的传播播单位只是那些已位只是那些已经产生的大数量的一个分数。生的大数量的一个分数。因此，因此，对于病原物的侵染，可以用于病原物的侵染，可以用概率概率的的术语来思考，来思考，这是方便和是方便和现实的。的。17.18.例如，例如，TMV 如果平均要如果平均要100万个万个质粒才粒才能侵染一株烟草，能侵染一株烟草，则任何一个任何一个质粒的侵染概率粒的侵染概率是百万分之一。是百万分之一。Buller 估估计某些担子菌每个子某些担子菌每个子实体体产生生1091012个个孢子；在子；在这些些稳定的真定的真菌种群中，任何一个菌种群中，任何一个孢子的侵染概率属于子的侵染概率属于10-1210-9数量数量级。一般气一般气传的真菌病害，其病原物侵染概率的真菌病害，其病原物侵染概率之小和繁殖材料浪之小和繁殖材料浪费之大都是惊人的。之大都是惊人的。19.4.3 侵染概率侵染概率侵染概率侵染概率(infection probability)是指病原物的一个是指病原物的一个传播体着落于寄主体表后，在一定条件下得以侵染成功，播体着落于寄主体表后，在一定条件下得以侵染成功，引致引致发病的概率。病的概率。在在一一般般的的研研究究中中，用用侵侵染染概概率率较为简便便直直观，它它把把菌菌量量和和发病病数数量量的的关关系系直直接接表表达达出出来来。但但在在较更更细致致的的系系统分分析析和和模模拟中中，常常将将侵侵染染过程程分分为侵侵入入、扩展展、显症、症、产孢等子等子过程，程，这就要求就要求应用侵入率的概念。用侵入率的概念。20.侵入率侵入率=侵入点数侵入点数/接种的接种的传播体个数播体个数 侵染概率侵染概率=发病点数病点数/接种的接种的传播体个数播体个数 侵染概率侵染概率=侵入率侵入率*定殖成功率（引致定殖成功率（引致显症）症）在定量流行学上，每一概念最好都能定量、在定量流行学上，每一概念最好都能定量、能能测量，而且要便于分析和量，而且要便于分析和综合，合，这是我是我们采采用侵染概率用侵染概率这一概念的出一概念的出发点，由此入手，先点，由此入手，先研究在一定条件下：研究在一定条件下：病害数量病害数量=菌量菌量*侵染概率侵染概率21.再再研研究究侵侵染染概概率率因因病病原原物物致致病病性性、寄寄主主抗抗病病性性和和环境境条条件件而而变的的定定量量关关系系，从从而而得得到到在在任任一一环境境条条件件下下病病害数量的表达式：害数量的表达式：病害数量病害数量=菌量菌量*侵染概率侵染概率 侵染概率侵染概率=F（致病性，抗病性，（致病性，抗病性，环境条件）境条件）22.在田在田间工作中，工作中，传播体的播体的绝对数是数是难以估算的，以估算的，只好采用只好采用间接的方法，用接的方法，用亲代病情来代表相代病情来代表相对菌量，菌量，一定数量的一定数量的亲代病情在一日之内代病情在一日之内传播侵染引致一定播侵染引致一定数量的子代病情，数量的子代病情，亲代病情和子代病情采用同一代病情和子代病情采用同一计量量单位，位，这样算出的侵染概率算出的侵染概率为相相对侵染概率，即侵染概率，即通常所通常所说的的病害日病害日传染率：染率：相相对侵染概率（病害日侵染概率（病害日传染率）染率）=子代病点数子代病点数/亲代病点数代病点数/日日 病情日病情日传染率尽管染率尽管较粗略，但在研究大面粗略，但在研究大面积病病情情发展展时，观测、计算和算和应用均用均较简便。便。23.此外，在此外，在许多病害中，特多病害中，特别是是对土壤病害土壤病害的研究，接种量常按的研究，接种量常按单位面位面积或每克土壤所含或每克土壤所含传播体数量播体数量计，病情常按病株率，病情常按病株率计，从而，从而导出出接种量（或密度）接种量（或密度）-发病数量曲病数量曲线（Inoculum Density-Disease Incidence Curve），），简称称ID-DI曲曲线，曲，曲线上各点的斜上各点的斜率便反映了各点上的侵染概率。率便反映了各点上的侵染概率。24.1.1.最最简单的情况的情况 在在接接种种体体一一定定数数量量范范围内内，发病病点点数数和和接接种种体体数数量量成成正正比比，而而且且呈呈直直线关关系系，直直线从从原原点点开开始始，斜斜率率即即侵侵染染概概率率，当当斜斜率率等等于于1 1时，侵侵染染概概率率等等于于100%100%，但但这种情况极种情况极为罕罕见。25.接种量或接种密度不断加大，寄主接种量或接种密度不断加大，寄主面面积或群体一定，或群体一定，侵染位点侵染位点有限。有限。重叠侵染重叠侵染26.2.在同一位点同在同一位点同时或先后遭受不只一次的侵染，或先后遭受不只一次的侵染，这不只一次的侵染最不只一次的侵染最终造成一个造成一个发病点数。病点数。结果造成随着接种量的不断加大，果造成随着接种量的不断加大，发病点数病点数的增的增长逐逐渐缓慢，直至停止，慢，直至停止，ID-DI曲曲线斜斜率率渐小，直至水平。小，直至水平。这一一变化可用数学模型化可用数学模型去去拟合，合，这就是下述的就是下述的“重叠侵染重叠侵染”模型，模型，实质上就是泊松分布的上就是泊松分布的应用。用。27.假定寄主体的全部位点在感病性上是均假定寄主体的全部位点在感病性上是均匀一致的，再假定病原物匀一致的，再假定病原物传播体着落和侵染播体着落和侵染某一位点是随机的，那么，寄主的位点中，某一位点是随机的，那么，寄主的位点中，遭受遭受0、1、2 和和n次侵染的位点的概率可次侵染的位点的概率可按泊松分布估按泊松分布估计，即：，即：P(x=n)=m为单个位点遭受侵染次数的平均个位点遭受侵染次数的平均值。28.其展开各其展开各项为：这就是用于描述就是用于描述发生概率很低的事物分布生概率很低的事物分布的泊松分布，其的泊松分布，其总和和为1。由上可知，位点不受侵染的概率由上可知，位点不受侵染的概率为e-m。29.如以如以y y代表代表发病位点的百分率，当位点病位点的百分率，当位点总数量大数量大时，它用于代表位点它用于代表位点发病病的概率，的概率，则得：得：所以所以 这就是重叠侵染就是重叠侵染转换公式公式(Gregory,1948),(Gregory,1948),利用利用它可以根据目它可以根据目测到的到的发病位点百分率倒推出病位点百分率倒推出实际发生了的侵染次数。生了的侵染次数。30.例如：当例如：当y=0.5时 m=ln(1-0.5)=0.693 这就是就是说，假如，假如1000个位点中个位点中发病病500个，个，则可估可估计实际发生了生了693次侵染，次侵染，其中有其中有693-500=193次侵染是重叠在其次侵染是重叠在其他侵染点上。他侵染点上。31.表表4-1 4-1 若干若干对y,m y,m 对应值，ymymym0.010.050.100.150.200.300.010.0510.1170.1630.2230.3570.400.500.600.700.800.900.5110.6930.9131.2041.6092.3030.910.920.950.980.990.9992.4082.5262.9963.9124.6056.908 由上可由上可见，当病害，当病害发生已重生已重时，每再增加一定量的，每再增加一定量的发病率病率需要的菌量比病需要的菌量比病轻时多得多，多得多，这一点已由不少一点已由不少实验证实，不，不仅气气传病害，而且土病害，而且土传病害方面均病害方面均获得了重叠侵染的得了重叠侵染的证据。据。32.3.关于侵染数限（侵染关于侵染数限（侵染阈值）问题 当当接接种种量量低低到到一一定定程程度度以以后后，发病病数数量量便便往往往往呈呈现为零零，这就就会会使使人人想想到到“侵侵染染数数限限”（numerical threshold of infection）问题，即即在在某某些些病病害害中中，是是否否单一一传播播体体不不能能引引致致侵侵染染，必必须某某一一定定数数量量以以上上的的传播播体体才才能能引引致致一一个个位位点点发病病。这个个概概念念最最初初是是高高又又曼曼（Gaumann,1946）提提出出的的。他他以以马铃薯薯癌癌肿病病为例例，根根据据试验数数据据（图4.1），认为每每克克土土壤壤中中孢子囊数必子囊数必须达到达到200个以上才能引致侵染。个以上才能引致侵染。33.每克土壤中每克土壤中孢子囊数子囊数 每克土壤中每克土壤中孢子囊数子囊数 图4.1 Gaumann 4.1 Gaumann 提出侵染数限假提出侵染数限假说所据的所据的 图4.2 4.2 马铃薯癌薯癌肿病接种量与侵染病接种量与侵染试验数据数据马铃薯癌薯癌肿病接种量和病接种量和发病点病点 数量的关系（数量的关系（Vanderplank Vanderplank 据据GlynneGlynne 数的关系，数的关系，Glynne,1925)1925Glynne,1925)1925年年资料改制）料改制）0 200 500 1000 0 1000 2000发病病点点数数32034.Vanderplank 认为侵染数限的假侵染数限的假说是缺乏是缺乏证据的。据的。许多病害中多病害中单孢接种，甚至接种，甚至细菌的菌的单细胞接种，可以胞接种，可以引致引致发病，便是有力的反病，便是有力的反证。他。他还把把Gauman 所据所据(Glynne,1925)重新加工，将重新加工，将发病百分率病百分率进行重叠侵染行重叠侵染转换，以估，以估计侵染点数和接种量作侵染点数和接种量作图（图4.2）。可以）。可以看出：在看出：在试验误差允差允许范范围内，侵染数量与菌量呈直内，侵染数量与菌量呈直线关系，直关系，直线通通过原点，即并未指出有侵染数限的存原点，即并未指出有侵染数限的存在。在。35.Vanderplank 认为，在算，在算术分格的分格的坐坐标纸上，上，ID-DI曲曲线通通过原点，原点，这是是一条一条试验法法则。他。他认为如果如果单孢子不能子不能侵染，即侵染，即单个个孢子侵染概率子侵染概率为零，那么零，那么多个多个孢子的侵染概率仍子的侵染概率仍为零，除非存在零，除非存在着必要的着必要的协生作用，而生作用，而这种必要的种必要的协生生作用是不存在的。作用是不存在的。36.通常出通常出现的只有接种量达到一定程度后的只有接种量达到一定程度后才能引致才能引致发病，可能是由于侵染概率很低，病，可能是由于侵染概率很低，而且由于种种遭遇使而且由于种种遭遇使这一很低的侵染概率未一很低的侵染概率未能成能成为现实。例如侵染概率。例如侵染概率为 0.1%,则用用几个接种体接种当然极几个接种体接种当然极难成功，要用到成功，要用到1000个以上才个以上才较易接种成功。如此易接种成功。如此说来，来，Gaumann 的所的所谓侵染数限乃是侵染概率的侵染数限乃是侵染概率的一种表一种表现。37.4.4.高接种量下的高接种量下的协生作用和拮抗作用生作用和拮抗作用 A.协生作用生作用 B.自我抑制作用或拮抗作用自我抑制作用或拮抗作用 38.5数据数据转换和模型建立和模型建立 半半对数（或数（或单对数）数）转换(semilogarithmic transformation)横坐横坐标为接种量或接种体数量（个数），接种量或接种体数量（个数），纵坐坐标为原始数据病情百分率原始数据病情百分率经重叠侵染重叠侵染转换后所得的侵后所得的侵染点数。在很多染点数。在很多场合下，合下，这种种转换可使可使ID-DI直直线化化或近似于直或近似于直线，直，直线的斜率便是侵染概率。如有的斜率便是侵染概率。如有协生生或拮抗作用，曲或拮抗作用，曲线的上端便会上升或下降。的上端便会上升或下降。39.对数数-对数（或双数（或双对数）数）转换（Log-log transformation）横坐横坐标为lnID(或或logID，下同，下同)纵坐坐标为ln-ln(1-y)，即，即经重叠侵染重叠侵染转换后所得估后所得估计侵染点侵染点数的数的对数。数。对数数-概率概率转换（logarithmic-probability or probit transformation）概率概率单位（位（probit）是把病情百分率按）是把病情百分率按正正态分布推算出的分布推算出的转换值，纵坐坐标为病情百分率的概率病情百分率的概率单位位值，横坐，横坐标为接种量的接种量的对数数值，这就是就是对数数-概率概率转换。40.6.侵染概率因寄主感病性、病原物致病性和侵染概率因寄主感病性、病原物致病性和环境条件而异境条件而异 侵侵染染概概率率是是由由寄寄主主抗抗病病性性、病病原原物物致致病病性性和和环境境条条件件共共同同决决定定的的。可可以以通通过试验，建建立立侵侵染染概概率率因因寄寄主主、病病原原、环境境条条件件而而变的的数数学学模模型型。这是是流流行行学研究的中心内容之一。学研究的中心内容之一。7.土土传病害的病害的ID-DI模型模型 41.4.4 侵染速率侵染速率(infection rate)所所谓病害的侵染速率，就是指病害数的量病害的侵染速率，就是指病害数的量增增长，在某种意，在某种意义上上讲，也就是后面要重点介，也就是后面要重点介绍的流行速率。在流行学中一般用的流行速率。在流行学中一般用“r”表示，它表示，它表示在表示在单位位时间内病害数量增内病害数量增长的比例，是定量的比例，是定量流行学中的一个十分重要的参量。流行学中的一个十分重要的参量。后面介后面介绍的几种的几种计算算r值的公式，是根据各的公式，是根据各类病害的流行特性建立起来的，在理病害的流行特性建立起来的，在理论上和数学上和数学上都是比上都是比较严谨的。的。42.第四章第四章 思考思考题 1.名名词：单循循环病害病害 多循多循环病害；病害；单年流行病害年流行病害 积年流行病害；年流行病害；单利病害利病害 复利病害；复利病害；侵染位点侵染位点 重叠侵染重叠侵染 侵染概率侵染概率2.病病情情百百分分率率经重重叠叠侵侵染染转换后后，得得出出的的估估计侵侵染染点点数数与与接接种种的量呈何关系？有无特殊情况？的量呈何关系？有无特殊情况？为什么？什么？3.病病情情百百分分率率经单对数数转换后后对时间作作图为何何得得到到的的是是倒倒“J”形曲形曲线？43.后面内容直接删除就行资料可以编辑修改使用资料可以编辑修改使用资料仅供参考，实际情况实际分析44.主要经营：课件设计，文档制作，网络软件设计、图文设计制作、发布广告等秉着以优质的服务对待每一位客户，做到让客户满意！致力于数据挖掘，合同简历、论文写作、PPT设计、计划书、策划案、学习课件、各类模板等方方面面，打造全网一站式需求45.感感谢您的您的观看和下看和下载The user can demonstrate on a projector or computer,or print the presentation and make it into a film to be used in a wider field46.