《植物免疫学》PPT课件
植物免疫学2
八、持久抗病性
• 事实上，对病原物小种变异频繁的病害， 品种抗病性持久不衰的经验是确实存在的， 如国内小麦品种平原50对小麦条锈病、马 铃薯品种滑石板对晚疫病等。从中国小麦 对条锈病的抗性和小种变异研究结果看， 持久抗病性的定义可作如下更严格的修定： 某品种在小种易变异的地区多年大面积推 广，当已有数批其它品种“丧失”了抗病 性之后，该品种抗病性仍然始终未变，则 这一抗病性为持久抗病性。
二、抗病性的遗传观
• 1、抗病性是遗传规定的潜能，遇到病原物侵染后 才得以表现，其具体表现还依病原物致病性如何 而异。
• 2、抗病性的表现型实际上是寄主-病原物的结合 体的表现型，抗病性的遗传研究需要从结合体的 表现型和病原物的基因型推知寄主抗病性的基因 型。
• 3、寄主的抗病性基因型和病原物的致病性基因型 是相互选择的进化产物，有其对应关系，如“基 因对基因关系”。
六、小种专化抗病性和非小种专化 抗病性
• 和非小种专化抗病性和水平抗病性近似的， 还有一般抗病性或普遍抗病性之称。它们 的涵义较笼统，“一般”、“普遍”、到 甚么范围，缺乏严格限定，个别作者甚至 把兼抗多种病害的品种的抗病性也称作一 般抗病性，这就容易造成概念混乱。同一 基因，能抗某一种病菌的所有生理小种、 又能同时抗多种病害，这种基因恐怕是极 其罕见。
七、广谱抗病性
• 为了解决品种抗病“丧失”问题，人们一直在寻 找能够持久的抗病性. 欧世璜在探索稻瘟病水平抗 病性时，没有找到水平抗病性，却发现有少数品 种如特特普等在多年多地鉴定中一直表现高度抗 病，偶或生病亦极轻，却并不是水平抗病性，因 为它们虽能抗当时的绝大多数小种，却有个别小 种能侵染它们。欧氏认为：稻瘟病菌小种变异太 快，这些能侵染它们的小种仍在不断变异，变异 出的新小种大多数还是不能侵染特特普，能侵染 它的仍居少数.正因为如此，特特普得以持久表现 为抗病。欧氏把特特普对稻瘟病这种抗病性名为 “广谱抗病性”。
植物免疫学
植物免疫学第一章绪论Table of Contents1.1 抗病性利用与植物病害防治植物病害是作物生产的最大威胁之一▪1844—1846年，马铃薯晚疫病流行，造成爱尔兰饥荒▪1870年，咖啡锈病流行，斯里兰卡的咖啡生产全部毁产▪1942年，水稻胡麻斑病流行，造成孟加拉饥荒▪1950年，小麦条锈病大流行，我国损失小麦120亿斤▪1970年、1971年，玉米小斑病流行，美国玉米遭受重大损失1.1 抗病性利用与植物病害防治抗病性利用在植物病害防治中的作用▪利用抗病性来防治植物病害，是人类最早采用的防治植物病害的方法▪“综合治理”策略中，抗病性利用是最基本、最重要的措施▪经济、简便、易行，且不污染环境1.2 植物免疫学1.2.1 植物免疫学植物免疫学（plant immunology）是关于植物抗病性原理和应用的综合学科，以植物与病原物的相互作用为主线，探索植物免疫的本质，合理实行人为干预，以达到有效而持久控制植物病害的目的植物病理学的一门新兴分支学科系统研究植物的抗病性的类型、机制和遗传、变异规律及植物抗病性合理利用，使其在植物病害防治中发挥应有的作用1.2 植物免疫学1.2.2 植物免疫学的研究内容①植物抗病性的性质、类型、遗传特点和作用机制②植物病原物致病性的性质、类型、遗传特点和作用机制③植物与病原物的识别机制和抗病信号的传递途径④植物抗病性鉴定技术、抗病种质资源、抗病育种和抗病基因工程⑤病原物群体毒性演化规律、监测方法和延长品种抗病性持久度的途径和方法⑥人工诱导植物免疫的原理和方法1.2 植物免疫学1.2.3 植物免疫学与其它学科的关系▪以植物病理学、生物化学、遗传学和分子生物学为基础▪基础理论层面：与植物病原学、植物生理学、真菌生理学、细胞学、生物物理学等学科有密切关系▪应用层面：与植物育种学关系最密切，与植物保护学、作物栽培学、植物遗传工程、农业生物技术、田间试验与统计等学科有密切关系▪在植物病理学各分支学科中，植物免疫学与生理植物病理学、分子植物病理学最接近，内容有所重叠，但学科范畴和侧重点不同1.3 植物免疫学发展简史1.19世纪中期至20世纪初期阶段（萌芽阶段）•1380年，英国选种家J. Clark用马铃薯“早玫瑰”品种与“英国胜利”杂交育成抗晚疫病品种“马德波特∙沃皮特”•L. Liebig，1863发现增施磷肥可提高马铃薯对晚疫病的抗性，偏施氮肥可加重发病•1896年，J. Eriksson和E. Hening发现小麦对锈病的反应有严重感染、轻度感染和近乎完全抵抗3种类型，并建议在生产上应用近乎完全抵抗的品种•1879年和1894年，Shrodter和Eriksson先后发现醋梨锈病菌（Puccinia caricis）和禾谷类秆锈菌（Puccina graminis）有寄生专化现象1.3 植物免疫学发展简史2.20世纪30〜70年代（学科体系建立和完善的阶段）（一）开始建立了遗传学理论•1900年，G. J. Mendel的遗传定律被重新肯定，为植物抗病性的研究和利用提供了遗传学理论•1905年，R. H. Biffen用小麦抗条锈品种American Club与感锈品种Michigan Bronze杂交和用大麦抗白粉病品种与感病品种杂交证明，植物的抗病性不但可以遗传，而且是按照孟德尔的遗传定律遗传•1909年N. A. Orton用栽培种西瓜Eden与饲料西瓜Citon杂交，并按照孟德尔的遗传定律在子2代和子3代继续选择，选出了抗萎蔫病食用西瓜“胜利者”（二）发现病菌有生理分化现象▪1917年，E. C. Stakman和F. J. Piemeisel发现小麦秆锈菌内有生理小种的分化（三）开始研究病原菌致病性的遗传和变异▪1904年，Blackeslee发现毛霉菌有异宗配合现象▪1927年，G. H. Criegie发现秆锈菌有异宗配合现象▪1932年，A. F. Hansen和Smith还在半知菌中发现有异核性（四）提出了一些有关植物免疫机制的学说▪Ward，1902，毒素和抗毒学说▪Comes，1910，酸度学说▪Dougal，1910，渗透压学说▪Rivera，1913，膨压学说▪Κричевский，1916，抗体、拟抗体学说▪瓦维洛夫，1919，植物免疫发生学说▪瓦维洛夫，于1939年出版了“植物对侵染性病害的免疫学”专著20世纪中期阶段▪H. H. Flor，1942，提出“基因对基因”假说（gene-for-gene hypothesis）▪植物病原菌致病性的遗传和变异研究：病菌可以通过准性生殖（parasexualism）产生变异（Pontecorvo，1953）；▪在植物抗病性的遗传变异规律和寄主与病原物相互关系方面取得了较大进展▪开始物理、化学和人工免疫研究▪在植物抗病机制方面做了大量研究，提出了一些新的假说。
植物免疫学第一章
02
植物免疫系统概述
植物免疫系统的组成
抗病基因
植物抗病基因是植物免疫系统的重要 组成部分，它们编码了能够识别病原 微生物并启动抗病反应的抗病蛋白。
天然免疫受体
信号转导分子
信号转导分子在植物免疫系统中起着 传递信号的作用，它们能够将病原微 生物的信号传递给植物细胞内部的免 疫反应元件。
天然免疫受体是植物细胞表面的受体， 能够识别病原微生物的分子模式，触 发免疫反应。
植物抗病性是指植物抵抗病原菌侵染和病害发生的能力。
详细描述
植物抗病性是植物天然存在的一种防御机制，它使植物能够 识别并抵御病原菌的侵染，从而避免或减轻病害的发生。这 种能力是植物长期进化过程中形成的一种适应性特征。
植物抗病性的类型
总结词
植物抗病性可分为非专化性抗病性和专化性抗病性。
详细描述
非专化性抗病性是指植物对多种病原菌都具有的抗病能力，这种能力通常与植物 的过敏性反应有关。专化性抗病性则是指植物对某一特定病原菌的抗病能力，这 种能力通常与植物体内某些抗病基因的表达有关。
04
植物抗虫性
植物抗虫性的定义
植物抗虫性是指植物在受到昆虫侵害 时，能够通过一系列生理生化反应来 抵抗昆虫的侵害，保护自身不受伤害 的能力。
植物抗虫性是一种自然的防御机制， 是植物长期适应环境的结果。
植物抗虫性的类型
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02
03
抗生性
植物通过产生某些化学物 质，如生物碱、酚类化合 物等，抑制昆虫的生长和 发育。
植物免疫系统的功能
抗病性
植物免疫系统的主要功能是抗病 性，即抵抗病原微生物的侵染和 扩展，保护植物不受病害的侵害。
系统性获得抗性
系统性获得抗性是指植物在受到 病原微生物侵染后，能够产生一 种持久的抗性，对同种或相似病 原微生物的再次侵染具有抵抗力。
植物免疫学
植物免疫学名词1.生理小种：是病原菌种、变种或专化型内形态特征相同，但生理特性不同的类群，可以通过对寄主品种的致病性，即毒性的差异区分开来。
2.变种：除了寄生专化性差异外形态特征和生理性状也有所不同。
3.专化型：并无形态差异，但对寄主植物的属和种的专化性不同。
4.致病变种：细菌在种下设置致病变种，系以寄主范围和致病性来划分的组群，相当于真菌的专化型。
5.毒素：是植物病原真菌和细菌在代谢过程中产生的小分子非酶类化合物，亦称微生物毒素，能在非常低的浓度范围内干扰植物正常的生理功能，诱发植物产生与微生物侵染相似的症状。
6.定性抗病性：抗病性若用定性指标来衡量和表示，则称为定性抗病性，亦称为质量抗病性。
7.定量抗病性：用定量指标来表示的抗病性称为定量抗病性，亦称数量抗病性。
衡量抗病性的定量指标种类很多，如发病率、严重度、病情指数等。
8.病害反应型：即是一种定性指标，它反映了寄主和病原物相互斗争的性质。
9.主动抗病性：诱导性状所确定的抗病性为主动抗病性，是病原物侵染所诱导的。
最典型的为过敏性坏死坏死反应。
10.防卫反应：植物主动抗病性反应也称为防卫反应，防卫反应的发生反应了侵染诱导的植物代谢过程的改变。
11.过敏性反应：又称过敏性坏死反应，简称HR反应，指植物对不亲和性病原物侵染表现高度敏感的现象。
发生此反应时，侵染点细胞及其邻近细胞迅速死亡，病原物受到遏制。
12.主效基因抗病性：由单个或少数几个主效基因控制被称为单基因抗病性或寡基因抗病性，统称为主效基因抗病性。
13.微效基因抗病性：由多数基因控制，各个基因单独作用微小，这称为多基因抗病性或微效基因抗病性。
14.幽灵效应：被病原菌克服的主效基因对定量抗病性有所贡献，但并不能用以完全说明定量抗病性，主效基因抗病性这种作用被称为残余效应或幽灵效应。
15.小种专化抗病性：农作物品种的抗病性可能仅仅对某个或某几个小种有效，而不能抵抗其他小种，这种抗病性类型是小种专化性抗病性。
《植物免疫学》课件
05
植物抗虫性
植物抗虫性的类型与特点
抗虫性类型
根据植物对昆虫的抗性程度，可分为 抗生性、耐害性和避害性。
抗虫性特点
植物抗虫性具有多样性、持久性和协 同性等特点，能够抵御不同种类和数 量的昆虫侵害。
基因克隆与表达分析技术
基因克隆
通资源。
表达分析
利用分子生物学技术，如PCR、基因芯片等，检测抗病基因在植物体内的表达情况，了 解其在抗病过程中的作用。
蛋白质组学与生物信息学技术
蛋白质组学
研究植物在抗病过程中的蛋白质表达谱变化，揭示抗病 的分子机制。
。
植物抗虫性研究的应用与实践
抗虫品种选育
通过植物抗虫性研究，选育具有优良抗虫性能的 农作物品种，提高农业生产效益。
生物防治技术
利用植物抗虫性原理，开发生物防治技术，减少 化学农药的使用，保护生态环境。
生态农业实践
将植物抗虫性研究应用于生态农业实践中，实现 农业的可持续发展。
06
植物免疫学研究方法与技术
植物抗病性的分子机制
总结词
阐述植物抗病性的分子机制，包括信号转导 、防御基因表达和抗病相关物质的合成。
详细描述
植物抗病性的分子机制涉及复杂的信号转导 过程，当植物受到病原体侵染时，会触发一 系列信号转导反应，诱导防御基因的表达和 抗病相关物质的合成。这些物质包括抗菌蛋 白、酶类、植物激素等，它们在抵御病原体 侵害中发挥重要作用。
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生物信息学
利用计算机科学和统计学方法，对大规模基因组和蛋白 质组数据进行处理和分析，挖掘抗病相关的基因和蛋白 质。
植物免疫学第一章
3、开始研究病原菌的致病性的遗传和变异 1904年Blackeslee发现毛霉菌有一种配合现象； 1927年G.H.Criegie又发现秆锈菌也有异宗配合现象。证明小种内、小 种间、专化型间均可通过有性杂交产生新的致病类型。
4、提出了一些有关植物免疫机制的学说
1902年Ward提出毒素抗毒素学说； 1910年Comes提出酸度学说； 1910年Dougal提出渗透压学说； 1913年Rivera提出澎压学说； 之后相继提出抗体、拟抗体学说、植物免疫发生学说。 1939年瓦维洛夫出版了植物对侵染性病害的免疫学专著 。 从此植物免疫学作为一门学科开始形成。
解放后的工作
以小麦条锈、秆锈、叶锈、小麦白粉病、水稻稻瘟病、 白叶枯病、玉米的大、小斑病菌、棉花枯、黄萎病菌为 主，对我国农园作物的重要病原菌的生理小种（致病类 型、菌系、株系）及其致病性进行了分析测定;
在病菌变异、抗病性遗传、抗病机制、栽培抗病、辐射 诱变、诱导抗病性以及生物技术在抗病育种上的应用方 面；
馑； ✓ 1942年孟加拉流行水稻的胡麻斑病； ✓ 1870年斯里兰卡的咖啡锈病大流行，造成当地的咖啡树
全部毁灭； ✓ 1970年-1971年美国玉米小斑病大流行，造成10亿美元
的损失。
➢ 我国20世纪50年代、70年代、90年代、20012002年小麦条锈病大流行给我国小麦生产带来很大 的威胁，其中仅50年代就损失120亿斤小麦。这些使 人们不断更深入地认识到植物病害防治的重要性。
三、20世纪中期阶段
1. Flor 1942 “基因对基因假说（gene-for-gene hypothesis）
2. 大量植物抗病性鉴定，选育出大批的抗病良种 3. 开展了植物病原菌致病性的遗传和变异研究，
植物免疫学-抗原抗体反应
抗原抗体反应概述
抗原与抗体的定义
抗原是能够引起免疫反应的物质， 而抗体是由免疫系统产生的能够 特异性识别并结合抗原的蛋白质。
抗原抗体反应的过
程
包括抗原的识别、抗体的产生以 及抗原抗体结合后的效应等阶段， 是植物免疫应答的核心环节。
抗原抗体反应的意
义
在植物免疫学中，抗原抗体反应 不仅揭示了植物与病原体相互作 用的分子机制，还为植物病害的 诊断和防治提供了新的思路和方 法。
种的推广和应用提供依据。
植物免疫学在生物防治中的应用
01
02
03
生物农药研制
利用植物免疫学原理，研 制具有抗病、杀虫作用的 生物农药，减少化学农药 的使用。
生物防治策略制定
根据植物免疫学原理，制 定针对特定病害的生物防 治策略，提高防治效果。
天敌资源的利用
利用植物免疫学方法，发 掘和利用天敌资源，控制 有害生物的发生和危害。
03 抗原
抗原的定义和分类
抗原定义
抗原是指能与T细胞、B细胞的TCR或BCR结合，促使其增殖、分化，产生致敏淋巴细胞或抗体，并与之结合，进 而发挥免疫效应的物质。
抗原分类
根据抗原性质分为完全抗原和不完全抗原。完全抗原简称抗原，是一类既有免疫原性，又有免疫反应性的物质； 不完全抗原又称半抗原，是只具有免疫反应性而无免疫原性的物质。
植物免疫系统的特点
非特异性免疫
植物免疫系统能够识别并抵御多种病原体，具有非特异性免疫的特 点。
多层次防御
植物免疫系统包括多个层次的防御机制，从细胞壁到细胞内，从局 部到整体，形成全方位的防御体系。
与环境互作
植物免疫系统受到环境因素的影响，如温度、湿度、光照等，同时 也与土壤中的微生物群落存在密切互作关系。
植物免疫学 精华版
利用抗病性来防治植物病害，是人类最早采用防治植物病害的方法。
也是最为经济、安全、有效地防病、控病技术。
是当今最受欢迎的防病技术植物免疫学（plant immunology）是一门专门研究植物抗病性及其应用方法的新兴科学。
系统研究病原物的致病性及其遗传规律，植物抗病性的分类、抗病机制、遗传和变异规律、病原物与寄主植物之间相互作用及其应用方法1905年比芬证明小麦抗条锈病符合孟德尔遗传规律。
1917年，Stakman 发现小麦杆锈菌内有生理小种的分化Flor 1942 “基因对基因假说（gene-for-gene hypothesis），开启了寄主病菌互作及植物抗病机制的研究。
1992年克隆了第一个植物抗病基因，即玉米的Hm1基因。
1993年克隆了首个符合基因对基因关系的R基因番茄的Pto基因植物抗病性是指植物避免、中止或阻滞病原物侵入与扩展，减轻发病和损失程度的一类特性。
抗病性和植物其他性状一样，都是适应性的一种表现，是进化的产物。
协同进化——在长期的进化中，寄主和病原物相互作用，相互适应，各自不断变异而又相互选择，病原物发展出种种形式和程度的致病性，寄主也发展出种种的抗病性，这就叫协同进化专性寄生物，不杀死寄主，和平共处，寄主植物产生过敏性坏死反应进行抵抗被动抗病性，指植物受侵染前就具备的、或说是不论或否与病原物遭遇也必然具备的某些既存现状，当受到侵染即其抗病作用。
主动抗病性，指受侵染前并不出现、或不受侵染不会表现出来的遗传潜能，而当受到侵染的激发后才立即产生一系列保卫反应而表现出的抗病性，又叫这种抗病性为保卫反应。
持久抗病性——某品种在小种易变异的地区，多年大面积种植，该品种抗病性始终未变，则这一抗病性为持久抗病性，或极可能为持久抗病性。
在小种—品种水平上的致病力称为毒性小种间侵袭力的差异是在对品种有毒力的条件下比较的，小种—品种间无特异性相互关系，为数量性状。
毒素是病原物分泌的一种在很低浓度下能对植物造成病害的非蛋白类次生代谢物质生理小种是种、变种或专化型内在形态上无差异，但对不同品种的致病力不同的生物型或生物型群所组成的群体。
植物免疫(植物抗病机制)PPT课件
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参考文献
[1]王文娟等.植物抗病分子机制研究进展[J]生物技术通报,2007:19-24. [2]潘瑞炽等，植物生理学[M]北京：高等教育出版社，2012.7：340-343. [3]张艳秋等，植物系统获得性抗性研究进展[J]东北农业大学学报39(12): 113~117.
（1）植物防御素（phytoalexin） （2）木质素 （3）抗病蛋白 （4）激发子
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三、植物抗病机制
（The resistance mechanism of plants）
（1） R 基因介导的抗病反应
病原菌侵染植物后, 在R 基因作用下, 植物发生超敏感反应( hypersensitive response HR) : 在病原菌感染区域以及周围组织发生细胞的程序性死亡 ( programmed cell death PCD) , 这就使得病原菌被杀死从而不会扩散到其它 健康组织。HR 是植物局部抗病的表现, 这种局部抗性继而又引发整株植物对 病原的广谱抗性, 即系统获得性抗性( systemic aquire resistances SAR) 。发 生在远离感染区域的新生组织, 序列相同或相似的病原菌不能感染这些组织。
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ห้องสมุดไป่ตู้2020
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叶绿体被破坏，叶绿素含量减少。
④生长的改变
如小麦的丛矮病和水稻的恶苗病都与赤霉素有关。
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二、作物对病原微生物的抵抗
植物分子免疫
F. de Wit P.J.G.M. 1992, Cloning of the avr9 gene G. Johal, G.S. 1992, Cloning of the gene Hm1 H. Martin, G.B. 1993, The first cloning of an R gene, Pto I. Xiaoyang Tang in Martin’s Lab, 1996, Pto-AvrPto interaction J. Stasckawicz’s Lab and Martin’s Lab, 1996, Pto-AvrPto
Molecular and genetic basis of plant immune signal
Signal reception
Impressive navigator — the Saharan desert ant, Cataglyphis fortis.
Communicating danger with airborne signals. Four modes of signalling from or within diseased or wounded plants are indicated: signalling to healthy congeners, signalling to members of other species, or auto-signalling either within (arrow in leaf) or outside the plant body. Good evidence exists for plant-to-plant airborne signalling in the laboratory, but field studies are limited.
《植物免疫学》课件
运输蛋白
植物依靠运输蛋白将信号分子、 毒素、抗性蛋白转运至需要的位 置。
植物对病原微生物的响应
PTI和ETI
植物免疫分为PAMPtriggered immunity和 effector-triggered immunity 两个部分。植物细胞通过 PAMPs和effector识别，来 对环境作出快速响应。
致病菌如何规避植物免疫系统
启动系统
某些病原微生物的外膜含有活性 组分，可以通过启动植物的免疫 系统以实现其自身定植和杀菌。
分泌抑制剂
致病微生物可以释放化合物来直 接干扰植物固有免疫系统的信号 传递、生长发育进程以及其他代 谢途径。
模仿激素
一些病原微生物能够合成类似植 物激素的化学物质，趁机干扰植 物激素信号。
免疫芯片可以更快速准确 地检测病原菌，避免植物 受到病原微生物的侵害。
植物激素及其在免疫中的作用
1
乙烯（Ethylene）
乙烯激素是一类重要的植物激素，它对植物的生长发育和免疫系统都有影响。
2
激素交互作用
不同的激素可以通过复杂的交互作用来调节植物的生长发育和免疫反应。
3
植物固有免疫系统
植物固有免疫系统是由植物自身产生的，与病原微生物的结合不需要亚细胞结构 的参与，这种免疫机制是最早出现的免疫反应。
植物免疫在生产中的应用
发掘植物固有免疫系统的抗病基因是全球农业研究的热点之一，利用抗病基因实现病害预防是大家一致的目标。
抗病性作物
1. 人们希望培育一些抗病 性良好的作物品种，从 而减少病害在农田中的
2. 损目失前。 ，利用基因编辑技 术培育抗病性作物的研 究已经取得了一定进展。
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陈浩杰
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一、病原微生物对植物的危害
①水分平衡失调
病原微生物通过影响水分的吸收、运输与散失，进 而影响水分平衡。
②呼吸作用加强
一方面是病原微生物本身具有的强烈的呼吸作用， 另一方面是寄主呼吸速率加快。
③光合作用下降
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叶绿体被破坏，叶绿素含量减少。
④生长的改变
如小麦的丛矮病和水稻的恶苗病都与赤霉素有关。
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二、作物对病原微生物的抵抗
1.加强氧化酶活性
（1）分解毒素 （2）促进伤口愈合 （3）抑制病原菌水解酶活性
2促进组织坏死
超过敏响应（hypersensitive response）
3.产生抑制物质
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4
喷施病毒蛋白使植物产生系统获得性抗性，从而能抵 抗多种病毒的入侵。
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RNA沉默（RNA silence）
双链RNA( dsRNA) 是基因沉默的关键起始因子, dsRNA 在生物体内被一个类 RNAase 称为Dicer 的酶降解为小分子干扰性RNA ( small interference RNA, siRNA) , siRNA 能够与RNAase 结合形成RNA 诱导的沉默复合体( RNA induced silencing complex, RISC) , 这一RISC 复合体能够特异性地攻击同源的mRNA 并使其降解。
植物免疫系统 PPT课件
Plant immune system activation by pathogen effectors that generate modified self molecular patterns
Co-evolution of host R genes and the pathogen effector complement
The plant immune system
A zigzag model illustrates the quantitative output of the plant immune system.
MAMPS or PAMPs：microbial- or pathogen-associated molecular patterns PTI:PAMP-triggered immunity PRRs: pattern recognition receptors ETS:effector-triggered susceptibility ETI: effector-triggered immunity HR: hypersensitive cell death response
A zigzag model illustrates the quantitative output of the plant immune system.
MAMPS or PAMPs：microbial- or pathogen-associated molecular patterns PTI:PAMP-triggered immunity PRRs: pattern recognition receptors ETS:effector-triggered susceptibility ETI: effector-triggered immunity HR: hypersensitive cel克隆技术是根据目标基因在染色体上的位置进行基因克隆的一种方法,目标基因精确定位在染色体特定位置之后, 用目标基因两侧紧ChormosomeWalkign)筛选到含有目标基因的克隆,最后通过遗传转化和功能互补实验进行验证。其核心任务是染色体 步行,如果能找到与目标基因很选到含有目标基因的克隆,最终得到候选基因,这种策略称为染色体登陆(ChromosomeLandign)。该方法的关键是 需要高密度的分子标记图谱和找到与目标基因紧密连锁的分子标记。
《PlantImmunity》(中英文双语课件)
共同进化
植物和病原体之间的相互作用推动了它们的共同进 化，形成了持久的免疫与侵染关系。
植物免疫增强技术
通过基因编辑、激活免疫基因等技术，科学家们正在努力增强植物的免疫力， 保护农作物免受病原体的侵害。
植物免疫的挑战和未来研究方向
抗药性
病原体的抗药性对免疫研究提出了严峻的挑战。
气候变化
全球气候变化可能导致新的病原体侵染和免疫 机制调整。
《植物免疫》（Plant Immunity）
欢迎参加今天的课程！我们将深入探讨植物免疫的概念、重要性以及机制。 准备好了吗？让我们开始这段精彩的旅程吧！
植物免疫的概念和重要性
植物免疫是指植物抵御病原体入侵的能力。不仅仅是保护植物自身，植物免疫还对环境及生态系统的平衡起着 关键作用。
植物免疫的机制和路径
新兴病害
不断出现的新病害需要我们不断研究和应对。
农作物品种改良
培育抗病优良品种对于农业的可持续发展至关 重要。
总结和展望
通过深入研究植物免疫，我们可以更好地理解植物与病原体之间的相互作用，为保护农作物和生态环境做别病原体特定的分子模式来启动免疫反应。
2
信号传递
植物免疫信号从感知点到细胞内免疫应答基因的激活传递，触发免疫反应。
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免疫应答
植物通过产生抗病物质、增强细胞壁结构等方式来抵御病原体入侵。
植物免疫与病原体相互作用
防御反应
植物免疫对抗病原体的同时，病原体也会发展新的 策略来逃避植物的防御机制。
植物免疫学课件
• 二、毒素： • 1．概念：病原物代谢产生的、对植物细胞有 急剧破坏作用化合物。常以微量就能迅速引致 植物细胞的损害，使植物产生明显的病状。 • ２．毒素的类型： • 根据毒素与植物病害发生的紧密程度，将其分 为２大类： • 致病毒素： • 活体毒素：
• 致病毒素： • 当病原物不存在时，用该毒素处理植物，仍能 引致病害。是引发植物病害的主要因素。 • 致病毒素又分为2类： • 选择性毒素 • 非选择性毒素 • 活体毒素： • 是病原物与植物两者作用后，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。该类毒素 研究的相对较少。
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植物免疫学的发展简史 植物免疫学的发展，大体上可分为三个阶段： 一、初级阶段： 19世纪中期～20世纪初期。为植物病理学的 发展初期，也就成为植物免疫学的发展初期。 在改阶段，形成了植物免疫学的基础理论。 • 二、中级阶段： • 20世纪中期。植物抗病性的研究和利用，达 到了较大的发展。如：基因对基因假说、植物 抗病性还病原物致病性的遗传、变异规律，等
• 二、按照抗病性机制，将植物的抗病性分为： • 物理抗病性：由植物的形态、组织结构等所 • 决定的抗病作用。如蜡质、角质层等。 • 化学抗病性：由植物的化学物质所决定的抗 • 病作用。如几丁质酶等。
• 三、根据“植物—病原物”互作过程中，植 物抗病性表达的时间，将植物的抗病性分为： • 被动抗病性：在植物与病原物接触之前， • 植物已经存在的性状所决定的抗病性。 • 主动抗病性：植物在受到病原物侵染后，诱 • 发所产生的抗病性。 • 前者如植物的表皮毛、蜡质、角质层，等。 • 后者如植物的各种保卫反应。
第一章 绪论
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三、避病、抗病、耐病和抗再侵染
• 1、避病：抗接触
• 2、抗病：抗侵入、抗扩展、抗繁殖
• 3、耐病：抗损害
• 4、抗再侵染：诱导抗病性或获得性免疫
四、被动抗病性和主动性抗病性
• 被动抗病性指植物受侵染前即已具备的、 或说是不论会否与病原物遭遇也必然具备 的某些既存性状,当受到侵染即起抗病作用. 主动抗病性指受侵染前并不出现、 或说是 不受侵染便不会表现出来的遗传潜能,而当 受到侵染的激发后才立即产生一系列保卫 反应而实现出的抗病性,又叫保卫反应,这 在第三章还要详细讨论。
二、抗病性的进化观
• 2、多元进化论（Vanderplank, 1978）
活体营养（biotrophy）和死体营养 （necrotrophy）是两种并存的现象，各有 其不同的进化来源。在病程中，这两种现 象不是互相排斥的，死体营养可以逐步取 代活体营养。活体营养寄生现象可能源于 互利共生的平衡破坏。
二、抗病性的遗传观
• 1、抗病性是遗传规定的潜能，遇到病原物侵染后 才得以表现，其具体表现还依病原物致病性如何 而异。 • 2、抗病性的表现型实际上是寄主-病原物的结合 体的表现型，抗病性的遗传研究需要从结合体的 表现型和病原物的基因型推知寄主抗病性的基因 型。 • 3、寄主的抗病性基因型和病原物的致病性基因型 是相互选择的进化产物，有其对应关系，如“基 因对基因关系”。 • 4、寄主和病原物双方群体间的相互选择导致各自 遗传结构的变化，这便是抗病性的群体遗传学。二、抗 Nhomakorabea性的生理观
• 1、腐生为主的杀生物：死体营养为主，为害方式 较为粗暴，常以毒素/和酶杀伤寄主原生质、消解 寄主组织，再行取食。 寄主：以坚强的组织结构、或以抑制、破坏或 抗耐毒素和酶的机制来抵抗病原物。 • 2、专性寄生物： 初期不杀伤寄主原生质，和 平共处，从而夺取寄主的营养物质，进行活体营 养。 寄主：通过过敏性坏死或以营养和代谢上的种 种不合作来抑制病原物的发育。 • 3、抗病性不是一种简单性状的表现，而是寄主病原物间十分复杂的相互作用的过程。
七、广谱抗病性
• 为了解决品种抗病“丧失”问题，人们一直在寻 找能够持久的抗病性. 欧世璜在探索稻瘟病水平抗 病性时，没有找到水平抗病性，却发现有少数品 种如特特普等在多年多地鉴定中一直表现高度抗 病，偶或生病亦极轻，却并不是水平抗病性，因 为它们虽能抗当时的绝大多数小种，却有个别小 种能侵染它们。欧氏认为：稻瘟病菌小种变异太 快，这些能侵染它们的小种仍在不断变异，变异 出的新小种大多数还是不能侵染特特普，能侵染 它的仍居少数.正因为如此，特特普得以持久表现 为抗病。欧氏把特特普对稻瘟病这种抗病性名为 “广谱抗病性”。
第二章 植物抗病性的概念 和分类
•植物抗病性的概念 •植物抗病性的类别
第一节 植物抗病性的概念
• 一、常识中的抗病性 • 1、植物健康是常态，生病是异常状态；抗 病是常态，完全感病是异常状态 • 2、抗病性是广义的和相对的 感病性 HS MS MR HR IM抗病性 • 3、作物品种的抗感划分是人为的，但都有 相对统一的标准
五、主效基因抗病性和 微效基因抗病性
• 微效基因抗病性又称多基因抗病性，其单个基因不能独立 给出表型效应，必需多个基因的集体作用才能给出抗病性 表现。“多基因”的基因数目到底是多少，目前无法测知，
只能根据多基因抗病品种和感病品种的杂种后代分离的数
据作些大致的猜测。微效基因无法确切地定位，目前尚无 法找到它的物质实体，可以说，它们目前还只是根据实验 遗传学资料推设的抽象的基因。抗病性遗传详见第五章。
六、小种专化抗病性和非小种专化 抗病性
• 和非小种专化抗病性和水平抗病性近似的， 还有一般抗病性或普遍抗病性之称。它们 的涵义较笼统，“一般”、“普遍”、到 甚么范围，缺乏严格限定，个别作者甚至 把兼抗多种病害的品种的抗病性也称作一 般抗病性，这就容易造成概念混乱。同一 基因，能抗某一种病菌的所有生理小种、 又能同时抗多种病害，这种基因恐怕是极 其罕见。
第二节 植物抗病性的类别
• 一、寄主抗病性和非寄主抗病性
• 1、寄主抗病性：病原寄主才有，低抗 中 抗 高抗 免疫 • 2、非寄主抗病性：寄主以外的植物具有， 高抗或免疫
二、基因抗病性和生理抗病性
• 1、基因抗病性或遗传抗病性，是指由种种 基因或基因型决定的抗病性，无此基因或 非此基因型便无此抗性。抗病育种利用这 种抗性。 • 2、生理抗病性是指主要由植株生长中其生 理生化状态制约的抗病性，它们的表现和 作用大小对栽培条件很敏感。 • 3、二者不能对立，只是侧重不同。
六、小种专化抗病性和非小种专化 抗病性
• 分别又称为水平抗病性和垂直抗病性。自 从范德尔普朗克提出了水平抗病性概念以 来，虽然学界中至今仍有一些争议和不同 看法，但总体而言，它对深化抗病性的认 识和发展抗病育种工作起了很大的促进作 用。这些研究对解决品种抗病性“丧失” 问题、保持品种抗病性持久化有重要意义。
七、广谱抗病性
• 其后，有人把这一源于稻瘟病特殊情况的概念用 于其它病害，并且认为广谱抗病性就是一种持久 抗病性，其实这是一种误解。就字面而言，“广 谱”意指某的抗病性所能抵抗的小种的多少，越 多抗谱越广。然而，含多个垂直抗病性的品种当 其育成之初，必然高抗当时所有或绝大多数小种， 但以后仍然难免“抗病性”丧失，这在马铃薯晚 疫病、小麦秆锈病、叶锈病、白粉病等已屡见不 鲜。所以，广谱抗病性不一定就是持久抗病性， 欧氏所报导的稻瘟病一例，或者只是特殊发现， 或者还需进一步研究。
二、抗病性的进化观
• 1、单元进化论 病原物 植物 • 腐生物（无致病性）——————天然免疫性 • • 兼性腐生物（杀生病原物）———抗杀生病原寄生抗病性 • （一般抗病性） • • 兼性腐生物—————————— 抗活体寄生的抗病性 • （一般抗病性） • 专性寄生物—————————— 抗专性寄生的抗病性 • 品种专化性毒性小种—————— 小种专化性抗病性
五、主效基因抗病性和 微效基因抗病性
• 这是按抗病性遗传方式的分类，对抗病育种工作最有用。 主效基因可以是单基因抗病性，也可以是几个独立的主效 基因共存于一个基因型（品种），还有的是两个或两个以
上主效基因之间有种种互作而决定的抗病性。主效基因都
可以定位，用细胞遗传学方法查知其位于哪一染色体的哪 一位点上，用分子遗传学方法查知它位于DNA序列上的 哪一置。进一步，还有可能查知其核酸序列和代谢产物。