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植物防禦台北市立成淵高級中學生物教師張鈴蘭植物防禦台北市立成淵高級中學2植物病蟲害類型病源菌對植物有危害，會造成植物染病發生病徵對植物有危害，會造成植物染病發生病徵感病感病非病源菌對植物沒危害，在植物體對植物沒危害，在植物體內內無適當繁殖途徑無適當繁殖途徑抗病抗病蟲害啃食機械性傷害2植物病蟲害類型病源菌3植物面對病蟲害的防禦植物面對病蟲害的防禦1.基礎防禦(PAMPperception)2.R基因主導的免疫3.系統性抗病3植物面對病蟲害的防禦1.基礎防禦(PAMPperc4基礎防禦辨識microbe-associatedmolecularmicrobe-associatedmolecularpatternspatterns(MAMP），如微生物蛋白、微生物細胞壁、鞭毛、多醣體等，來啟動植物防禦非專一性防禦4基礎防禦辨識microbe-associatedmol結構性防禦化學性防禦Theepidermisisaprotectivelayerofcellsthatisusuallycoveredwithathin,water-resistantcuticle基礎防禦結構性防禦Theepidermisisaprotec6葉毛(trichome)(trichome)針刺(spine)(spine)皮刺(prickle)(prickle)枝條刺(thron)(thron)結構性防禦6葉毛(trichome)針刺(spine)皮刺(prick化學性防禦老師，這個可不可以吃？化學性防禦老師，這個可不可以吃？化學性防禦化學性防禦有些植物在生長過程中會產生具有抗微生物或驅蟲功能的二次代謝物。這些代謝物大致上分為：萜類、酚類、含氮物質、蛋白質酵素等。化學性防禦有些植物在生長過程中會產生具有抗微生物或驅蟲功能的先天化學先天化學性的抵抗機制性的抵抗機制克氏循環含氮二次代謝物酚類萜類光合作用先天化學性的抵抗機制克氏循環含氮二次代謝物酚類萜類光合作用萜類萜類 (Terpenes)(Terpenes)毛地黃毒薄荷精油萜類(Terpenes)毛地黃毒薄荷精油酚類 包括類黃包括類黃酮酮、花青素、單寧、木質素、抗菌素及花青素、單寧、木質素、抗菌素及呋呋喃糖香喃糖香豆素等。豆素等。抗菌素可清除自由基、抗氧化、破壞病原體的代謝及細胞抗菌素可清除自由基、抗氧化、破壞病原體的代謝及細胞結構等功能。結構等功能。例如苜宿製造的例如苜宿製造的medicarpinmedicarpin、茄科、茄科產產生的生的rishitinrishitin、阿拉伯芥的、阿拉伯芥的 camalexincamalexin皆為植物抵禦病蟲害的酚類。皆為植物抵禦病蟲害的酚類。呋呋喃糖香豆素會插入到喃糖香豆素會插入到DNADNA，造成入侵者的細胞死亡。，造成入侵者的細胞死亡。酚類包括類黃酮、花青素、單寧、木質素、抗菌素及呋喃糖香豆素n紫色洋蔥鱗莖表面包含有水溶性兒茶酚(catechol)n兒茶酚可抑制洋蔥污斑病菌孢子發芽，但白色品種洋蔥則不含兒茶酚有。susceptibleresistant酚類酚類 (Phenolics)(Phenolics)紫色洋蔥鱗莖表面包含有水溶性兒茶酚(catechol)su含氮物質含氮物質（生物鹼）生物鹼：具有苦味的含氮化合物生物鹼：具有苦味的含氮化合物例如：咖啡因、古柯鹼、尼古丁、嗎啡、唐辛子例如：咖啡因、古柯鹼、尼古丁、嗎啡、唐辛子 咖啡因咖啡因對昆蟲及真菌有毒，高濃度的咖啡因會影對昆蟲及真菌有毒，高濃度的咖啡因會影響鄰近植物的種子萌發。響鄰近植物的種子萌發。唐辛子唐辛子具有抗菌功能。具有抗菌功能。含氮物質（生物鹼）生物鹼：具有苦味的含氮化合物誘導化學性的抵抗機制誘導化學性的抵抗機制誘導化學性的抵抗機制蛋白質與酵素蛋白質與酵素防禦素防禦素防禦素防禦素 抑制細胞膜上的離子通道，或使細胞膜抑制細胞膜上的離子通道，或使細胞膜產產生破洞生破洞凝集素凝集素凝集素凝集素 與與醣醣蛋白上的蛋白上的醣醣類結合，阻礙昆蟲的消化類結合，阻礙昆蟲的消化作用及造成脊椎動物血球細胞凝集。作用及造成脊椎動物血球細胞凝集。蛋白水解蛋白水解蛋白水解蛋白水解酶酶酶酶抑制子抑制子抑制子抑制子 抑制動物的消化酵素抑制動物的消化酵素水解酵素水解酵素水解酵素水解酵素 如幾丁質水解如幾丁質水解酶酶、GlucanasesGlucanases、LysozymesLysozymes等，以分解真菌或細菌的細胞壁。等，以分解真菌或細菌的細胞壁。蛋白質與酵素防禦素抑制細胞膜上的離子通道，或使細胞膜產生16PRprotein真菌孢子以GLIP1蛋白(5mg)處理後之掃瞄前式電顯圖Bars=500mm.16PRprotein真菌孢子以GLIP1蛋白(5mgR基因主導型免疫R基因主導型免疫18Resistancegene植物演化出的病原體抗性基因基因產物:R蛋白，可用來辨識病原菌釋放出來的特定elicitor(與Avrgene相關)當elictor被R蛋白所辨識結合後便會啟動一連串植物抗病基因的活動這些抗病活動包括：HR、平行抗病、系統獲得性抗病18Resistancegene植物演化出的病原體抗性基19avirulencegene病原體的基因組中,因應植物的Rgene所演化出的基因基因產物：Avr蛋白Avr蛋白的功能:1.1.直接由病原體釋放出來成為直接由病原體釋放出來成為elicitorelicitor2.2.或造成病原體釋放出特定的或造成病原體釋放出特定的elicitorelicitor19avirulencegene病原體的基因組中,因應植物20病原體病原體植物植物AvrAvr基因基因產產物物RgeneRgene蛋白蛋白產產物物啟動植物抗病基因植物對該病原體具抗病性R基因主導型免疫結合20病原體21The hypersensitive response(HR)植物遇到病源進入時，所啟動的細胞凋亡可抑止病源體的生長及擴散HR 反應後續可透過植物體內訊息傳遞，引發後續的防禦21Thehypersensitiveresponse22HR反應Scandalios,Scandalios,2005 2005 AbioticBioticDNAlipidprotein.22HR反應Scandalios,2005Abioti23ReactiveOxygenSpecies(ROS)O2-H2O2OH superoxidehydroxylradical23ReactiveOxygenSpecies(ROS24生物逆境非生物逆境Complex responses局部局部反應反應Threeendogenousplantsignalingmoleculesareinvolvedinplantdefense水楊酸(SA)茉莉酸(JA)乙 烯(ET)系統性反應系統性反應SARISR系統性抗性系統性抗性 24生物逆境Complex局部反應Threeendoge25系統性防禦受損局部葉受損局部葉系統葉系統葉產生抑制蛋白酶物質產生抑制蛋白酶物質25系統性防禦受損局部葉系統葉產生抑制蛋白酶物質產生抑制蛋白26FunctionsofGLIP1intheSystemicDefenseResponseFunctionsofGLIP1intheSystemicDefenseResponsesystemicleafLocalleaf26FunctionsofGLIP1intheSy27系統獲得抗病性(SAR)pathogeninfectionnecorsisSASAinduciblePR誘導系統抗性(ISR)Non-pathogenicrhizobacteriaJAethylenedefensecompound27系統獲得抗病性(SAR)28CorneM.J.TRENDSinplantscience199928CorneM.J.TRENDSinplant29Scheer,J.M.(2003)Plantphysiologyprosysteminsysteminlipid-basesignalcascadelinolenicacidJASWRPs29Scheer,J.M.(2003)Plantph30系統素（Systemin）30系統素（Systemin）31LeLeproHypSysproHypSys細胞核細胞膜31LeproHypSys細胞核細胞膜32Trends in plant science 1999 Corne M.J.prosysteminsysteminlipid-basesignalcascadelinolenicacidJASWRPs32Trendsinplantscience199933TRENDSinPlantScienceVol.10No.7July2005植物防禦之訊息傳遞33TRENDSinPlantScienceVol.植物面對病蟲害的防禦機制植物面對病蟲害的防禦機制致病菌非致病菌蟲害(啃咬造成機械性傷害)系統素基礎防禦基礎防禦SARISR全株性抗病HR反應全株性抗病全株性抗病強化防禦力R-gene 防禦ISR植物面對病蟲害的防禦機制致病菌非致病菌蟲害系統素基礎防禦基礎
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