《植物的抗病性》PPT课件.ppt

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。一种植物或一个植物品种的抗病性，一般都由综合性状构成，每一性状由基因控制。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。,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,三：光合作用下降,病原物的侵染，对光合作用产生了多方面的影响。1、破坏了绿色组织，减少了植物进行正常光合作用的能力，如马铃薯晚疫病，减产的程度与叶片被破坏的程度成正比。2、使叶绿素含量减少，由于叶绿素被破坏，叶绿素的合成受抑制，也导致光合能力下降。3、光合产物的转移也受到病原物侵染的影响，病原组织可因淀粉酶活性下降，导致淀粉积累，发病部位有机物积累的原因亦可能是：（1）光合产物输出受阻（2）来自健康组织的光合产物输入增加所造成,四：生长的改变,某些病害症状（如形成肿瘤、偏上生长、生长速率猛增等）与植物激素含量增多有关。组织在染病过程中，同时大量形成各种植物激素，其中以吲哚乙酸是最突出。试验证明，锈病能提高小麦植株吲哚乙酸含量，而小麦的抗锈特性与组织中较高的吲哚乙酸氧化酶活性有关，这种酶能氧化分解吲哚乙酸，所以，这种酶活性高，就能使染病组织的吲哚乙酸水平下降。有些病害的病征是赤霉素代谢异常所致，例如，小麦丛矮病是由于病毒侵染使小麦植株赤霉素含量下降，植株矮化，喷施赤霉素即可得到改善。水稻恶苗病就是由于感染赤霉菌，使植株徒长。,小麦丛矮病,水稻恶苗病,作物对病原微生物的抵抗,（一）加强氧化酶活性当病原微生物侵入作物体时，该部分组织的氧化酶活性加强，以抵抗病原微生物。凡是叶片呼吸旺盛、氧化酶活性高的马铃薯品种，对晚疫病的抗性较大；凡是过氧化物酶、抗坏血酸氧化酶活性高的甘蓝品种，对真菌病害的抵抗力也较强。这就是说，作物呼吸作用与抗病能力呈正相关。呼吸加强为什么能减轻病害呢？原因是：1分解毒素病原菌侵入作物体后，会产生毒素（如黄萎病产生多酚类物质，枯萎病产生镰刀菌酸），把细胞毒死。旺盛的呼吸作用就能把这些毒素氧化分解为二氧化碳和水，或转化为无毒物质。2促进伤口愈合有的病菌侵入作物体后，植株表面可能出现伤口。呼吸有促进伤口附近形成木栓层的作用，伤口愈合快，把健康组织和受害部分隔开，不让伤口发展。3抑制病原菌水解酶活性病原菌靠本身水解酶的作用，把寄主的有机物分解，供它本身生活之需。寄主呼吸旺盛，就抑制病原菌的水解酶活性，因而防止寄主体内有机物分解，病原菌得不到充分养料，病情扩展就受限制。,二：促进组织坏死,有些病原真菌只能寄生在活的细胞里，在死细胞里不能生存。抗病品种细胞与这类病原菌接触后，会形成广谱的防御以抵抗病原体侵入。一个普通的防御是过敏响应（hypersensitiveresponse），夺去受侵染附近细胞的养料，使病原体得不到合适的环境而死亡。病害就被局限于某个范围而不能发展。因此，组织坏死是一个保护性反应。除此之外，在过敏响应之前，在受侵染细胞附近，时常产生活性氧，包括O-2，H2O2和OH。质膜上的依赖NADPH氧化酶会产生O-2，然后转变为OH和H2O2，OH基是最强的氧化剂，能启动一些有机分子自由基链反应，导致脂类过氧作用，酶钝化和核酸降解。因此，活性氧作为过敏反应一部分使细胞死亡或直接杀死病原体。,三：产生抑制物质,作物体内产生一些对病原微生物有抑制作用的物质，因而使作物有一定的抗病性。植物对某些病原微生物的抵抗力与植物遗传性密切有关，抗病育种的根据就在此。例如，银杏对各种病害都具有高度免疫力。即使在同一植物不同品种中，对某一病害的抵抗力也不一样。棉花中的海岛棉对枯萎病完全没有抵抗力，而中棉对枯萎病却有较高的抗病力。植物对病原微生物有防御反应的物质很多，主要有下列几种类型：,1植物防御素：植物防御素（phytoalexin，也称植物抗毒素或植保素）是植物受侵染后才产生的一类低分子量的抗病原微生物的化合物。植物在受侵染前没有植物防御素，一旦受侵染后就会形成。植物防御素能抑制微生物生长。普遍认为，植物防御素的功能是专门起防御病斑扩展的作用。当病原菌入侵形成侵入点后，就在侵入点四周的组织形成坏死斑，限制病菌扩展，它产生的速率和积累的数量与抗病程度有关。,2木质素植物感染病原微生物后，木质化作用加强，增加木质素以阻止病原菌进一步扩展。有人用霜霉菌感染萝卜根，与对照相比，不仅木质素在量上增加，而且在质上也有区别。对照组的木质素含有丁香酰单位（从芥子醇衍生而来），而处理木质素含有较多愈创木酰单位（从松柏醇衍生而来）。由于异黄酮类植物防御素和木质素的生物合成都必需经过苯丙氨酸解氨酶（PAL）的催化，所以PAL活性与抗病性密切有关,3抗病蛋白当病原微生物侵染寄主植物时，植物能生成一些抗病蛋白质和酶，以抵御病原体的的伤害。抗病蛋白包括几丁质酶、-1，3-葡聚糖酶、植物凝集素以及病原相关蛋白等。植物凝集素是一类能与多糖结合或使细胞凝集的蛋白，多数为糖蛋白。小麦、大豆和花生的凝集素能抑制多种病原菌的菌丝生长和孢子萌发。水稻胚中的凝集素能使稻瘟病菌的孢子凝集成团，甚至破裂,4激发子几年前科学家分离出20种植物抵抗真菌、细菌和线虫的基因，称R基因（Rgene）。这些R基因大部分编码蛋白受体，它认识并与病原体特别分子结合，这个防御病原体的信号就叫做激发子（elicitor）。它们包含蛋白、多肽、固醇、多糖片段、病原体细胞壁、外膜或分泌过程。,抗病育种选育抗病品种是作物病害防治中的基本方法。其途径有引种、选种、杂交育种等。为此要广泛搜集抗病性资源(简称抗源)。一般认为，在寄主和病原物的共同发源地或历史性的经常发病的地区，常存在着较为丰富的抗源。栽培植物的近缘野生种和古老的农家品种也常含抗多种病害的抗源。育种时原始材料、亲本和杂交后代群体或人工诱变的后代群体，都必须经过既严格又适度的抗病性鉴定。,抗病育种工作中存在的问题，一是抗病和丰产优质常存在矛盾,往往抗病性强的品种,其性状欠佳；一是主要病害与次要病害关系的处理。抗病品种推广后，往往是所能抵抗的病害减轻了，但另一些原属次要的病害急剧上升。为此，抗病性与农艺性状兼顾，在抗主要病害的同时适当兼顾抗其他病害，使品种的抗病性能稳定持久，应是抗病育种的主要战略目标。此外，还应重视相对抗病性（中等抗病）的选拔和利用，以利于生态平衡和环境保护。,研究前景植物遗传结构的单一化是造成的重要根源之一。寄主病原物相互关系的群体遗传学研究将为解决上述问题提供理论基础。寄主病原物相互识别和亲和性机制的分子水平研究，将有助于了解和鉴定抗病性基因的专化性或特异性，了解和澄清有关垂直和水平抗病性、专化和非专化抗病性，以及持久性抗病性、稳定性抗病性等理论问题，从而将为抗病育种、化学免疫、栽培免疫，乃至获得免疫性的利用提供更多的可能途径,