植物病原物的致病性PPT课件.ppt

第一节 致病性的概念n n一、致病性一、致病性n n二、毒性（毒力）（virulence）n n三、侵袭力（aggresiveness）1.一、致病性n n致病性致病性致病性致病性是病原物所具有的破坏寄主而后引起病害的能力。是病原物所具有的破坏寄主而后引起病害的能力。n n一种寄生物能否成一种寄生物能否成为为某种植物的病原物首先必某种植物的病原物首先必须须通通过对该过对该植植物的适物的适应应，即，即克服克服该该种植物的抗病性种植物的抗病性。如能克服，。如能克服，则则二者二者发发生生亲亲亲亲和性反和性反和性反和性反应应应应（compatible reactioncompatible reaction），寄主植物表，寄主植物表现现感病；感病；如不能克服，如不能克服，则则两者两者发发生生非非非非亲亲亲亲和反和反和反和反应应应应（incompatible incompatible reactionreaction），寄主植物表，寄主植物表现现抗病。由此，抗病。由此，致病性系指病原物致病性系指病原物致病性系指病原物致病性系指病原物在种的水平上在种的水平上在种的水平上在种的水平上对对对对寄主植物的寄主植物的寄主植物的寄主植物的专专专专化性致病能力。化性致病能力。化性致病能力。化性致病能力。2.二、毒性（毒力）（二、毒性（毒力）（virulence）n n毒性：毒性：毒性：毒性：同种病原物内的同种病原物内的不同小种不同小种对对所适所适应应的寄主植物的的寄主植物的不同品种不同品种的致病力的致病力可能有很大不同，有的致病力可能有很大不同，有的致病力强强，有的致病力弱，有的甚至不能致病，有的致病力弱，有的甚至不能致病，这这种在种在小种品种水平上的致病力小种品种水平上的致病力小种品种水平上的致病力小种品种水平上的致病力称称为为毒性。毒性。n n如：小麦条如：小麦条锈锈菌条中菌条中2929号小种号小种 对对 洛夫林洛夫林1313品种能正常致病，品种能正常致病，n n 则该则该小种小种对对洛夫林洛夫林13 virulent13 virulentn n 条中条中2929号小种号小种 对对 水源水源1111品种不能正常致病，品种不能正常致病，n n 则该则该小种小种对对水源水源11 avirulent11 avirulentn n 某一病原物小种是否某一病原物小种是否对对寄主植物的一定品种有毒力主要决定于寄主植物的一定品种有毒力主要决定于该该小种的毒小种的毒性基因（性基因（virulence genevirulence gene）能否克服）能否克服该该品种的抗病基因（品种的抗病基因（resistance generesistance gene），），克服克服则则两者两者发发生生亲亲和性反和性反应应，表明，表明该该小种小种对该对该品种有毒力；反之品种有毒力；反之发发生非生非亲亲和反和反应应。毒性指病原物小种。毒性指病原物小种对对寄主植物品种的寄主植物品种的专专专专化性化性化性化性致病能力致病能力，实质实质上是上是病菌小种的毒性基因克服品种抗病基因的能力。病菌小种的毒性基因克服品种抗病基因的能力。3.三、侵三、侵袭袭力（力（aggresiveness）n n衡量小种的毒性衡量小种的毒性强强弱主要根据不同小种弱主要根据不同小种对对同一品种同一品种诱发诱发病害病害强强度的大小和毒性度的大小和毒性谱谱的的宽宽窄。但如果不同小种在同一品种上的窄。但如果不同小种在同一品种上的发发病病强强度（度（严严重度）相同，而小种重度）相同，而小种间间在在孢孢子萌子萌发发速度、侵入后定速度、侵入后定殖速度、殖速度、产孢产孢速度等不同，只用毒性表达不出来需要用侵速度等不同，只用毒性表达不出来需要用侵袭袭力力的的强强弱来表示。弱来表示。n n小种小种间间侵侵袭袭力的差异是在力的差异是在对对品种有毒力的条件下比品种有毒力的条件下比较较的，因而的，因而在小种品种在小种品种间间一般无特异性相互关系。一般无特异性相互关系。4.第二第二节节 植物病原物的侵植物病原物的侵袭袭手段手段n n一、酶（Enzymes）n n二、毒素二、毒素(Toxins)n n三、生长调节物质(growth regulators)5.细细胞壁的胞壁的结结构和成分构和成分n n 构成构成细细胞壁的物胞壁的物质质，按其，按其组组成成细细胞壁的作用可分构架和胞壁的作用可分构架和衬质衬质。构架物。构架物质质，主要是，主要是纤维纤维素素。纤维纤维构架是一种由构架是一种由纤维纤维分子分子组组成的成的纤维纤维系系统统。衬衬质则质则含有非含有非纤维纤维素，多糖（包含素，多糖（包含果胶物果胶物质质，半半纤维纤维素素，胼胝胼胝质质，黏液，黏液和和树树胶等）、胶等）、蛋白蛋白质质和水。和水。衬质衬质是一种是一种亲亲水性凝胶，膨水性凝胶，膨胀胀能力能力强强，可，可塑性大，且易塑性大，且易变变形。形。n n有些有些细细胞在构架、胞在构架、衬质衬质形成以后，形成以后，还还可有可有木木质质素素，矿矿物物质质和心材色素和心材色素等等镶镶嵌或填充物嵌或填充物质结质结合合进进到构架物到构架物质质或或衬质衬质中；或可有中；或可有角角质质、蜡蜡质质、木栓木栓质质等复等复饰饰或附加物或附加物质质敷在壁的外表面，使敷在壁的外表面，使细细胞壁的胞壁的组组成成分，物成成分，物理性理性质质和功能更和功能更为为特化。特化。6.植物体表由外到内依次植物体表由外到内依次植物体表由外到内依次植物体表由外到内依次为为为为 蜡蜡蜡蜡质层质层质层质层角角角角质层质层质层质层纤维纤维纤维纤维素素素素半半半半纤维纤维纤维纤维素素素素果胶果胶果胶果胶质质质质；体内体内体内体内细细细细胞壁由果胶、胞壁由果胶、胞壁由果胶、胞壁由果胶、纤维纤维纤维纤维素、半素、半素、半素、半纤维纤维纤维纤维素、木素、木素、木素、木质质质质素和少量蛋白素和少量蛋白素和少量蛋白素和少量蛋白质组质组质组质组成。成。成。成。n n根据根据细细胞壁形成的先后，化学成分和胞壁形成的先后，化学成分和结结构方面的构方面的不同，不同，细细胞壁胞壁 可分可分为为三三层层：n n胞胞间层间层：也叫中：也叫中层层，在，在细细胞分裂的胞分裂的细细胞板形成，胞板形成，由由果胶果胶质质（无定型胶体）（无定型胶体）组组成、可塑性大。成、可塑性大。n n 初生壁：主要由初生壁：主要由纤维纤维素素丝丝结结合鼠李半乳聚糖、阿合鼠李半乳聚糖、阿拉伯半乳聚糖和木葡糖三拉伯半乳聚糖和木葡糖三类类多糖多糖组组成，并含有大成，并含有大量量羟羟脯氨酸的蛋白脯氨酸的蛋白质质，实际实际上是一个蛋白上是一个蛋白聚聚糖框架。也具糖框架。也具弹弹性和可塑性，能适性和可塑性，能适应细应细胞生胞生长长。n n 次生壁：由次生壁：由纤维纤维素素，半半纤维纤维素素组组成。成。7.一、一、酶酶（Enzymes）n n（一）分解细胞壁物质的酶 n n1.角质酶n n2.果胶酶类(果胶质是含有大量半乳糖酸的多糖类物质)n n3.半纤维素酶类 n n4.纤维素酶类 n n5.木质素酶 n n（二）分解细胞内物质的酶8.2.果胶果胶酶酶类类n na.a.果胶甲基果胶甲基酯酯酶酶(PME=Pectine methl-esternases)(PME=Pectine methl-esternases)：能：能分解分解酯键酯键；n nb.b.多甲基半乳糖多甲基半乳糖醛醛酸酸酶酶(PMG=Polymethyl(PMG=Polymethyl galacturonase)galacturonase)和多聚半乳糖和多聚半乳糖醛醛酸酸酶酶(PG=Polygalacturonase)(PG=Polygalacturonase)以及果胶以及果胶质转质转消消酶酶(PTE=Pectin trans eliminase)(PTE=Pectin trans eliminase)：能分解果胶或果胶酸：能分解果胶或果胶酸中糖中糖醛醛酸基的酸基的 1 1，4 4糖苷糖苷键键；n nc.-L-c.-L-鼠李糖苷鼠李糖苷酶酶能分解果胶中鼠李糖苷能分解果胶中鼠李糖苷键键；n nd.d.半乳聚糖半乳聚糖酶酶能水解能水解 1 1，4 4半乳聚糖及阿拉伯半乳聚糖及阿拉伯聚糖聚糖9.3.半半纤维纤维素素酶酶类类n na.1，4木聚糖内切酶和木二糖酶，能水解1，4木聚糖和甘露糖n nb.1，4甘露聚糖酶内切酶和外切酶，能水解1，4甘露聚糖n nc.专一性糖苷酶类，如半乳糖苷酶10.n n4.纤维素酶类：纤维素二糖酶，1，4葡聚糖酶（水解可溶性纤维素链）n n5.木质素酶：水解木质素多元体构造成的苯丙烷的单体，一些木本植物的病原菌可产生此酶11.（二）（二）分解分解细细胞内物胞内物质质的的酶酶n n分解蛋白分解蛋白质质（一般病菌）、淀粉（一般病菌）、淀粉（绝绝大多数病菌）大多数病菌）、脂、脂类类（少数真菌）和核酸（若干种真菌和（少数真菌）和核酸（若干种真菌和细细菌菌中中发现发现有分解核酸的有分解核酸的酶酶）12.二、毒素(Toxins)n n1.1.毒素的毒素的损损害作用害作用n n毒素是某些病原物的代毒素是某些病原物的代谢产谢产物之一，它物之一，它对对原生原生质质有急有急剧剧破破坏作用，常以微量就能迅速引致坏作用，常以微量就能迅速引致损损害。其害。其损损害作用主要是：害作用主要是：n n（1 1）作用于原生）作用于原生质质膜，使原生膜，使原生质质体体肿肿大，引起大，引起质质膜的透膜的透性和性和电势电势的改的改变变，使，使细细胞内的胞内的电电解解质质向胞外渗出；向胞外渗出；n n（2 2）抑制光合磷酸化）抑制光合磷酸化过过程中程中ATPATP合成的一些步合成的一些步骤骤，引致，引致能量缺乏，能量缺乏，导导致体内合成的破坏；致体内合成的破坏；n n（3 3）对鸟对鸟氨酸氨酸转转氨甲氨甲酰酰酶酶起起竞竞争性抑制作用，争性抑制作用，导导致精氨致精氨酸的缺乏，影响叶酸的缺乏，影响叶绿绿素的合成；素的合成；n n（4 4）与原生）与原生质质膜蛋白膜蛋白结结合，合，导导致寄主感染。致寄主感染。13.2.毒素的种毒素的种类类n n致病毒素(pathotoxin)：病原物不存在时仍能引致病害。n n活体毒素(vivotoxin)：病原物、植物或两者作用后，在被感染的植物体内所产生的毒素，此类毒素并非最先引致病害的因子，但它的存在可促进病害的发展，此种毒素在活体外很难甚至无法得到。14.致病毒素根据其作用范致病毒素根据其作用范致病毒素根据其作用范致病毒素根据其作用范围围围围特点又可分特点又可分特点又可分特点又可分为为为为：n nA.选择性毒素（selective phytotoxin）：这种毒素只对该病菌（毒素产生者）的寄主植物的感病品种才发生低浓度的致毒作用，而对非寄主植物或寄主植物种的抗病品种则无上述作用，或需高的多的浓度才发生作用（毒素对感病的和抗病的基因型的致毒浓度差异很大）。15.n nB.非选择性毒素（nonselective phytotoxin）：烟野火菌素（Pseudomonas tabaci），黑斑菌素(Alternaria tenuis)，番茄致萎菌素和镰刀菌素16.C.毒素在抗病育种中的毒素在抗病育种中的应应用用n n1 1）鉴鉴定植物定植物对对病害的感病性病害的感病性:由于有些植物病原菌分泌的毒素在植物由于有些植物病原菌分泌的毒素在植物上可以引起与活菌一上可以引起与活菌一样样的症状和病理的症状和病理变变化，因此，可用毒素代替活菌，化，因此，可用毒素代替活菌，进进行抗病品种的行抗病品种的选选育和品种的抗病性育和品种的抗病性鉴鉴定。定。这这种方法快速种方法快速简单简单，定量，定量性好，繁重的田性好，繁重的田间间抗病性抗病性鉴鉴定工作可在室内完成。定工作可在室内完成。n n2 2）进进行抗病育种：例如：行抗病育种：例如：wheeler,1955wheeler,1955年用燕麦年用燕麦维维多利多利亚亚叶斑病菌的叶斑病菌的毒素毒素处处理燕麦感病品种的种子，播种后得到的幼苗，然后再接种燕麦理燕麦感病品种的种子，播种后得到的幼苗，然后再接种燕麦冠冠锈锈病菌，病菌，进进行行选择选择，最，最终获终获得了得了对对两个病害均有抗性的植株，两个病害均有抗性的植株，这样这样可大可大缩缩短抗病育种的地程。短抗病育种的地程。n n3 3）利用毒素的抑制因子防治病害：）利用毒素的抑制因子防治病害：n n毒素的抑制因子包括毒素的解毒毒素的抑制因子包括毒素的解毒剂剂和和钝钝化化剂剂。对对毒素在病程中起决定毒素在病程中起决定性作用的植物病害，性作用的植物病害，专专化性的解毒化性的解毒剂对剂对病害的防治是非常有效的。病害的防治是非常有效的。17.三、生三、生长调节长调节物物质质(growth regulators)n n病菌通过激素扰乱寄主正常的生理程序，主要是通过以下三个途径：n n病菌在不恰当的时间，部位和条件下产生激素。n n产生寄主植物本来没有的激素。n n影响寄主植物正常生长所需激素的合成和控制。18.病原菌侵入寄主后病原菌侵入寄主后病原菌侵入寄主后病原菌侵入寄主后产产产产生的激素主要有：生的激素主要有：生的激素主要有：生的激素主要有：生生生生长长长长素、素、素、素、细细细细胞分裂素、赤霉素胞分裂素、赤霉素胞分裂素、赤霉素胞分裂素、赤霉素类类类类物物物物质质质质、脱落酸、乙脱落酸、乙脱落酸、乙脱落酸、乙烯烯烯烯等。等。等。等。n n1.1.生生长长素素(auxins)(auxins)：天然的：天然的为为IAAIAA。果。果树树根癌病菌根癌病菌（Agrobacterium tumefacienceAgrobacterium tumefacience），在致病），在致病过过程中程中产产生生IAAIAA，导导致寄主体内的致寄主体内的IAAIAA增加，也可能抑制寄主增加，也可能抑制寄主体内体内IAAIAA氧化氧化酶酶的作用；的作用；线线虫侵染降低生虫侵染降低生长长激素的激素的氧化促氧化促进进植物植物组织组织生生长长和癌瘤形成。和癌瘤形成。19.n n2.2.赤霉素赤霉素类类物物质质：（已：（已发现发现有有5050种以上化学种以上化学结结构相似的构相似的一一类类物物质质，很多真菌、，很多真菌、细细菌和放菌和放线线菌可菌可产产生）水稻生）水稻恶恶苗苗病菌病菌赤霉酸赤霉酸GA3GA3徒徒长长；GA3GA3处处理感染矮理感染矮缩类缩类菌原菌原体的玉米植株可使症状消失，体的玉米植株可使症状消失，处处理感染卷叶病毒的烟草理感染卷叶病毒的烟草植株可使受遏制的腋芽恢复生植株可使受遏制的腋芽恢复生长长。赤霉素。赤霉素类类物物质还质还可可诱诱导导IAAIAA的的产产生，且常与生，且常与IAAIAA协协同作用。同作用。20.n n3.细胞激动素(cytokines)：又称细胞分裂素（6呋喃氨基嘌呤）使细胞分裂与分化，也能抑制蛋白质与核酸的降解和植株与组织的衰老过程，导致其它部分的代谢物在处理部位积累（经激动素处理的叶片叶绿素不受破坏，小麦锈菌、白粉菌侵染叶中常见的绿岛效应）。21.n n4.乙烯(ethylene)：在植物组织中普遍存在但在受损害和发病植物的组织中数量明显增加，大多病菌体外不产生乙烯，病组织中含量的增加可能来自受侵染细胞代谢的改变。抑制细胞分裂、DNA合成、细胞生长，抑制生长素向顶端和侧枝运转，诱发离层形成，落叶落果，也可催熟果实。在一些条件下可促进细胞的生长。22.n n5.5.脱落酸（脱落酸（ABAABA）：生）：生长长抑制物抑制物质质，不少真菌和，不少真菌和细细菌引起菌引起的的维维管束病害所表管束病害所表现现的的“矮化矮化”与体内与体内ABAABA含量的增高有关含量的增高有关（和健康（和健康对对照比），烟草青枯病，棉花落叶黄萎病等。照比），烟草青枯病，棉花落叶黄萎病等。23.第三第三节节 植物病原物的寄生植物病原物的寄生专专化性化性 n n一、植物病原物寄生专化性的概念 n n二、植物病原物寄生专化性的研究简史n n三、植物病原菌生理小种的鉴定意义和方法 24.一、植物病原物寄生一、植物病原物寄生专专化性的概念化性的概念n n病原物的寄生病原物的寄生病原物的寄生病原物的寄生专专专专化性化性化性化性：指病原物：指病原物对对寄主植物的一定属、种或品种寄主植物的一定属、种或品种的寄生的寄生选择选择性，或叫生理性，或叫生理专专化（化（physiologic specializationphysiologic specialization）。）。n n一般来一般来说说寄生性水平越高的病菌其寄生寄生性水平越高的病菌其寄生专专化性越化性越强强（锈锈菌、白粉菌、白粉菌、黑粉菌），反之越弱（菌、黑粉菌），反之越弱（轮轮枝菌兼性寄生菌：寄生枝菌兼性寄生菌：寄生专专化性化性较较弱，灰霉菌兼性腐生菌：未弱，灰霉菌兼性腐生菌：未发现发现有明有明显显的寄生的寄生专专化性）。化性）。n n寄生寄生专专化性化性强强的病原物往往在种下可有的病原物往往在种下可有n n变变种（种（varietyvariety缩缩写写为为var.var.）、）、n n专专化型（化型（formae specialisformae specialis缩缩写写为为 f.sp.f.sp.）、）、n n生理小种（生理小种（physiological racephysiological race）或株系）或株系(strain)(strain)或致病型或致病型(pathotype)(pathotype)的分化。的分化。25.n n（一）（一）变变种和种和专专化型：化型：变变种之种之间间在形在形态态上有差异，上有差异，对对不同属植不同属植物致病力不同；物致病力不同；专专化型在形化型在形态态上无明上无明显显差异，差异，对对同科不同属植同科不同属植物的致病力不同。物的致病力不同。n n（二）生理小种：种、（二）生理小种：种、变变种或种或专专化型内由生物型或生物型群化型内由生物型或生物型群组组成的群体，在形成的群体，在形态态上无差异，主要根据上无差异，主要根据对对不同品种的致病力差不同品种的致病力差异来划分。异来划分。n n（三）生物型：是生理小种内由（三）生物型：是生理小种内由遗传遗传一致的个体所一致的个体所组组成的群体。成的群体。在一个生理小种内可以有一个生物型，也可以有多个生物型。在一个生理小种内可以有一个生物型，也可以有多个生物型。鉴鉴定生物型主要根据在定生物型主要根据在辅辅助助鉴别鉴别品种上的反品种上的反应应。26.二、植物病原物寄生二、植物病原物寄生专专化性的研究化性的研究简简史史n n1.1.寄生寄生专专化性的化性的发现发现：18701870年年 J.Schrodter J.Schrodter提出提出18791879年年发现发现醋梨醋梨锈锈菌有此菌有此现现象象18941894年年 J.Eriksson J.Eriksson证实证实，他用相互接种方法他用相互接种方法证证明了小麦明了小麦秆秆锈锈菌不能侵染燕麦，菌不能侵染燕麦，燕麦燕麦秆秆锈锈菌也不能侵染小麦菌也不能侵染小麦18961896年他年他进进一步一步查查明禾明禾谷谷类类秆秆锈锈菌有菌有6 6个个专专化型。化型。27.n n2.2.生理小种的生理小种的发现发现：19171917年年 Stakman E.C.Stakman E.C.和和 Piemeisel J.Piemeisel J.发现发现小小麦麦秆秆锈锈菌菌专专化型内有更狭窄的生理小种存在，它化型内有更狭窄的生理小种存在，它们对们对不同品不同品种的致病力不同，品种种的致病力不同，品种对对不同小种的抗病力也不同，从而不同小种的抗病力也不同，从而为为专专化抗化抗锈锈育种提供了理育种提供了理论论依据。依据。此后此后发现发现小麦叶小麦叶锈锈菌菌（19261926）、条）、条锈锈菌（菌（19341934）、）、马铃马铃薯晚疫菌（薯晚疫菌（19261926），小麦），小麦白粉菌（白粉菌（3030年代）、小麦腥黑穗菌（年代）、小麦腥黑穗菌（19481948）、稻瘟菌）、稻瘟菌（19631963）、水稻白叶枯菌（）、水稻白叶枯菌（19791979）等都有生理分化）等都有生理分化现现象。一象。一般是病菌寄生性水平越高，生理小种越多，反之越少。生理般是病菌寄生性水平越高，生理小种越多，反之越少。生理小种的研究已成小种的研究已成为为抗病性研究的一抗病性研究的一项项基本内容。基本内容。Stakman E.C28.