4普通植物病理学- 植物病毒

1、植物病毒的核酸类型
植物病毒的基因组多数为核糖核酸（RNA）， 少数为脱氧核糖核酸（DNA）。根据核酸性质及 功能，可将植物病毒基因组分为下列5种类型：
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（1）正单链RNA（+ssRNA） 单链RNA具有侵 染性，可以直接翻译，起mRNA的作用。大部分 重要植物病毒的基因组属这一类型。 70%， TMV，CMV（黄瓜花叶病毒），PVY（马铃薯 Y病毒 ）；多分体病毒。
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（三）其它组分
• 除蛋白和核酸外，植物病毒含有的最大量的其它 组分是水分。碳水化合物主要发现在植物弹状病 毒科病毒中，以糖蛋白或脂类的形式存在于病毒 的囊膜中。
• 某些病毒粒体含多胺，主要是精胺和亚精胺，它 们与核酸上的磷酸基团相互作用，为稳定折叠的 核酸分子。
• 金属离子也是许多病毒必须的，主要有钙离子、
壳
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植物病毒有两种基本结构方式：螺旋对称型结构和等面体对称型 结构。
• 螺旋对称型结构：杆状病毒的结构，TMV为代表。蛋白亚基呈 螺旋状排列，镶嵌在 RNA螺旋链上，一个亚基和三个核苷酸 相结合。
• 等面体对称形结构：球形病毒的结构。壳基有规则地结合、 分布在二十个正三角形组成的面上；壳基经常由5、6、2、3 个蛋白亚基聚集而成，常被分别称为五邻体、六邻体、二聚 2体021和/6/1三6 聚体。这种结构使病毒消耗的能量最小，粒体最稳定31。
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2 植物病毒的蛋白种类
植物病毒的基因组很小，编码的蛋白质种类也 很少，按照其功能可分为结构蛋白和非结构 蛋白。
• 结构蛋白：主要是衣壳蛋白(coat protein， 缩写为 CP)和囊膜蛋白。
• 非结构蛋白：病毒核酸编码的非结构必需的 蛋白，包括病毒复制需要的酶，传播、运动 需要的功能蛋白等。
• dsRNA病毒，核酸链的部分可以作为mRNA使用；另 外的部分则需要转录一次才能使用。这种类型的 核酸 称为双义RNA（ambisense RNA)。
• DNA病毒(ssDNA病毒和dsDAN病毒)需要寄主的转录 酶转录 mRNA。
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单链DNA病毒
另一种特殊类型
双链DNA病毒
----郁金香碎色病。
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染病郁金香01碎色
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染病郁金香02
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二、昆虫病毒
防治农林害虫的优势： 专一性高 扩散性强 毒力大 后效长 环保功能 对人类的不利作用：经济昆虫(蜂、蚕)
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斜纹夜蛾病毒杀虫剂及甜菜夜蛾病毒
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三、植物病毒的组分
（一）蛋白质
1 衣壳蛋白的组成和结构
• 绝大多数物病毒的衣壳只有一种蛋白，蛋白多肽 链经过三维折叠形成衣壳的基本结构单位，称作 蛋白亚基（subunit，也称结构亚基)。多个蛋白 亚基聚集起来形成壳基。
• 壳基是一种形态单位，主要表现在球状病毒上， 多数壳基构成衣壳，起到保护核酸链的作用。
脆裂病毒属(Tobravirus)和蠕传病毒属(Nepovirus).
三分体病毒 核酸包被在三种粒体中的病毒。如黄瓜花叶病毒属
（Cucumovirus）和苜蓿花叶病毒(AMV)，它们均有四条核
酸链，但被包装在三种或四种粒体中。 基因组分离和多分体病毒的产生对植物病毒的遗传及进化 有重要的作用。
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•
第一个记载的植物病毒病的是
•
郁金香碎色病，因为至今荷兰
•
阿姆斯特丹的Rijks博物馆还保存着
一张1619年荷兰画师的一幅得病的郁金香静物
画。当时一个得病郁金香球茎竟能换来成吨的
谷物或上千磅的奶酪。在1634-1637年的荷兰， 这种嗜好达到了可称做“郁金香热”的高潮。
使我们知道在十七世纪就存在一种植物病毒病
钠离子和镁离子。这些金属离子与衣壳蛋白亚基
上的离子结合位点作用，稳定衣完蛋白与核酸的
结合。 2021/6/16
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第二节 植物病毒的复制和增殖
病毒在活细胞内增殖需要进行： 核酸的复制和核酸信息的表达。
一、病毒基因组的复制
• 大部分植物病毒的核酸复制仍然是由 RNA复制 RNA。
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2、病毒粒体核酸含量 球状病毒：15%~45%。线状及杆状病毒：
5%~6%。弹状病毒：1%。
3、病毒的多分体现象
单体基因组：病毒基因组分布于一条核酸链上。 分段基因组：病毒基因组分布于多条核酸链上。 单分体病毒：一个病毒粒体中包含有全套基因组。 多（双、三）分体病毒：分段基因组分别包装于不 同的病毒粒体中。
▲引起畜禽疾病（狂犬病、口蹄疫、猪瘟、牛瘟、 鸡瘟、鸭瘟）。
▲引起植物病害（大麦黄矮病毒病、椰子死亡类病 毒）。
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2021/6/16 非典型肺炎”元凶冠状病
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一、艾滋病毒
AIDS：获得性免疫缺失综合病症
HIV：人类免疫缺陷病毒
（一）形态：圆球形 （二）侵染特点：逆转录病毒。
（三）传播方式：血液及分泌物经由粘膜表面或皮肤破损处进入
正单链RNA病毒
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双链RNA病毒
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（二）核酸
核酸是病毒遗传信息的载体，植物病毒粒体 中的核酸主要是其基因组，有些含DNA，有些含 mRNA。一套基因组含有病毒侵染、复制、运转、 传播等生命活动所需的全部基因，决定病毒的增 殖、生物学特性及致病性等。
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植物病毒基因组所包含的基因数目从一个 （卫星病毒）至十二个（植物呼肠孤病毒），一 般为4~7个基因，分子量从0.4×106d到15.5×106d， 通常具有外壳蛋白基因、复制酶基因及运动蛋白 基因等。大部分植物病毒基因组能编码4~7种蛋白 质。
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球状病毒：直径大多在20～35nm，少数可以达到 70～80nm；球状病毒也称为多面体病毒或二十面 体（icosahedral particle)病毒。大约一半左右 的植物病毒科、属是属于这种形态。
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• 杆状病毒多为20～80nm×100～250nm，两端 平齐；杆状病毒粒体刚直；
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3、病毒的多分体现象
单分体病毒 整个遗传信息存在于一条核酸链上、包被在一种粒体中的病
毒，如常见的烟草花叶病毒属(Tobamovirus)、马铃薯 X病 毒属(Potxvirus)和马铃薯 Y病毒属(Potyvirus).
双分体病毒 遗传信息为双组分基因组包被在两种粒体里的病毒，如烟草
过细菌滤器的过滤也仍具有传染的
• 性质。这项观察提示了存在一种比
• 以前所知的任何一种都小的病原，
• 他认为该病是由产生毒素的细菌
• 引起的。
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•
1898年，荷兰科学家贝叶林克
•
(Beijerinck)重复了伊万诺夫的实验，
•
他从患花叶病的烟草叶中挤出汁液，并使之
通过细菌滤器。表明滤液仍有侵染性。贝杰林克相
二、植物病毒基因组信息的表达
病毒基因组信息的表达的不同点主要在于:
基因组转录mRNA具有多种形式
mRNA翻译蛋白有多种策略。
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（一）病毒核酸的转录
• ＋ssRNA病毒的核酸可以直接作为 mRNA使用，称 为单义RNA。
• —ssRNA病毒，病毒负链核酸需先转录为正链核酸 （mRNA)。转录过程中所必须的复制酶是由病毒进 入时随病毒粒体带进去的。所以这些病毒的精提 纯核酸不能完成复制的过程。
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（2）负单链RNA（-ssRNA）
病毒粒体中的单链RNA不具侵染性，必需先转 录成互补链，才能翻译蛋白。植物弹状病毒的基因 组属这一类型。如小麦丛矮病。
（3）双链RNA（dsRNA）
其中一条链具有mRNA的作用。负链变正链才 能作为mRNA。植物呼肠孤病毒的基因组属这一类 型。 水稻矮缩病。
第四章 植 物 病 毒
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一、概况 二、定义 三、植物病毒的形态、结构和成分 四、植物病毒的复制和增殖 五、植物病毒的传播和移动 六、 植物病毒的分类与命名 七、 重要的植物病毒属及典型种 八、病毒病害的诊断 九、植物类病毒
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病毒发现的历史
Ivnowsky (1892): TMV Beijerinck (1898)： ‘ filterable virus’ Loeffler（1898）口蹄疫病毒 Towort（1915）噬菌体
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4 卫星RNA
• 在某些多分体病毒中发现了小分子量的RNA，其 与病毒RNA没有同源性，单独不能侵染，要依赖 病毒的核酸才能侵染和增殖，这种核酸称为卫星 RNA（satellite RNA，sRNA），其依赖的病毒称 为辅助病毒。
• 卫星 RNA与辅助病毒包被在同一衣壳内，并能够 抑制辅助病毒的复制，降低其浓度并改变其致病 力，利用 sRNA与病毒的关系，可进行生物防治 及基因工程育种研究。
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（4）单链DNA（ssDNA）
联体病毒科（Geminiviridae）病毒含有这种类 型基因组，复制时单链DNA先合成双链DNA，再 以常规途径转录生成mRNA。
（5）双链DNA（dsDNA）
核酸类型与高等动、植物的相同，为互补的双 链DNA，花椰菜花叶病毒属（Caulimovirus）、杆 状DNA病毒属（Badnavirus）具有这种类型基因组。
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HIV
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疯牛病
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艾滋病毒
T淋巴细胞中的爱滋病毒
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植物病毒
被病毒感染的植物
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病毒与人类的关系
有益方面：
▲用作基因工程的载体或元件。 ▲有害生物控制（害虫、真菌及杂草生防）。 ▲环境保护（利用藻类病毒消除水面藻类污染）。 ▲花卉增色（金心黄杨、金边瑞香、杂色郁金香） 1576，荷兰人Charles de Lieclase描述郁金香杂色花。 “郁金香热”。一株郁金香（球根）：数头牛、猪、 绵羊；几顿谷物；上千磅奶酪；一个磨坊。 。
杀虫剂：一种核型多角体病毒（NPV）
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第一节 植物病毒的形态、结构与组分
观察植物病毒的形态则需要放大数万倍的电子 显微镜。度量病毒大小的尺度为纳米(nm)。
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病
毒
与
其
它
病
原
生
物
大
小
比
较
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病毒与其它生物大小比较
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一、植物病毒的形态
植物病毒的基本形态为粒体(virion, virus particle)，大 部分病毒的粒体为球状、杆状和线状，少数为弹状、杆 菌状和双联体状等。
• 线状病毒多为 11～13nm×750nm，个别可以 达到2000nm以上，粒体有不同程度的弯曲。
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二、植物病毒的结构
• 完整的病毒粒体是由一或 多个核酸分子(DNA或 RNA) 包被在蛋白或脂蛋白衣壳 里构成的。
• 绝大多数病毒粒体都只是 由核酸和蛋白衣壳(capsid) 组成，但植物弹状病毒 (PIant rhabdovirus)粒体 外面有囊膜(envelope)包 被。
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按它们寄主的不同，病毒分为:
寄生植物的植物病毒(PIant virus)、 寄生动物的动物病毒(Animal virus) 医学病毒（人类病毒）； 真菌病毒 寄生细菌的噬菌体(细菌病毒bacteriophage）。 等。
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病毒与人类的关系
有害方面：
▲引起人类疾病（天花、爱滋病、非典型肺炎、肝 炎、流感、小儿麻痺等）。
信他的滤器阻挡住了细菌。将汁液置于琼脂凝胶块
的表面时，发现侵染性物质在凝胶中以适当的速度
扩散，而细菌仍滞留于琼脂的表面。因此认为这种
侵染性物质要比通常的细菌小。贝杰林克用“病毒
(Virus)”来命名这种史无前例的小病原体。不难看出
2021/6/真16 正发现病毒存在的是贝叶林克。
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1935年，美国生物化学家 斯坦莱 烟草花叶病毒结晶
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病毒的发现
1886年，德国农业化学家 迈尔在荷兰 的接种试验 (烟草花叶病是一种传染性疾病)
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1892年，俄罗斯 伊万诺夫斯基 烟草花叶病感病因子（细菌滤器滤过性）
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1892年从事烟草病工作的年青
•
的俄国科学家伊万诺夫斯基
(Ivanovski)发现感受花叶病的叶汁，即使经