4普通植物病理学- 植物病毒

壳
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 体和三聚体。这种结构使病毒消耗的能量最小，粒体最稳定。
单链DNA病毒
另一种特殊类型
双链DNA病毒
双链RNA病毒
正单链RNA病毒
负单链RNA病毒
（二）植物病毒核酸的表达 • 由于真核生物体内的蛋白质合成机构仅仅识别病 毒＋RNA上的第一个开放阅读框架(open reading frame，ORF)，同一核酸链上其它基因的表达则要 借助病毒的特殊翻译策略。 • 现在发现十ssRNA病毒基因组在真核生物蛋白合成 系统中有五种翻译策略： 1.亚基因组RNAs策略: 2.多聚蛋白策略 3.多体基因组策略 4.通读蛋白(read—through)策略 5.核糖体移码(transframe)策略
• 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。
•
•
•
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 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 真正发现病毒存在的是贝叶林克。
第四章
植物病毒
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
病毒发现的历史 Ivnowsky (1892): TMV
Beijerinck (1898)： ‘ filterable virus’
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。
----郁金香碎色病。
染病郁金香01碎色
染病郁金香02
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)病毒病
斜纹夜蛾病毒杀虫剂及甜菜夜蛾病毒 杀虫剂：一种核型多角体病毒（NPV）
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)。
（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。
（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。
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。
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。
（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。 • 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。
Loeffler（1898）口蹄疫病毒 Towort（1915）噬菌体
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)
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）
•
•
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 过细菌滤器的过滤也仍具有传染的
• 杆状病毒多为20～80nm×100～250nm，两端 平齐；杆状病毒粒体刚直； • 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。
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。
•
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 这种嗜好达到了可称做“郁金香热”的高潮。
谷物或上千磅的奶酪。在1634-1637年的荷兰，
使我们知道在十七世纪就存在一种植物病毒病
▲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）。 ▲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）。
非典型肺炎”元凶冠状病
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
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：
（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。
1935年，美国生物化学家 斯坦莱 烟草花叶病毒结晶
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。
病毒与人类的关系
有害方面：
HIV
疯牛病
艾滋病毒
T淋巴细胞中的爱滋病毒
植物病毒
被病毒感染的植物
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。 。
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。
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。
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 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。
+ssRNA病毒基因组五种翻译策略：
1．亚基因组RNAs策略：由基因组3’末端转录产 生一到多个亚基因组(sub genomic)RNA，从 各个亚基因组5’端的开放阅读框架翻译出功能性 蛋白，如烟草花叶病毒属。 2．多聚蛋白策略：基因组核酸具有编码多个蛋白 的能力，但是其翻译仅从单一开放阅读框架进 行，产生的多聚蛋白(polyproteins)在病毒编码 的蛋白酶作用下，分解为多个最终的基因翻译 产物，如马铃薯Y病毒属。
（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。