植物病原物的寄生性和致病性

活体营养病原物的致病作用
• 活体营养的病原物是更高级的寄生物，它们可以从寄主的自然孔
口或直接穿透寄主的表皮侵入，侵入后在植物细胞间隙蔓延，常 常形成特殊的吸取营养的机构，称为吸器，由吸器来吸取寄主细
胞内的营养物质(如霜霉菌、白粉面和锈菌)。
• 活体营养的病原物不能脱离寄主营腐生生活。因此不能人工培养。 • 这些病原物的寄主范围一般较窄，有较高的寄生专化性。 • 这些病原物对寄主细胞的直接杀伤作用较小，这对它们在活细胞 中的生长繁殖是有利的。但是，一旦寄主细胞和组织死亡，它们
非寄主专化性毒素 (non-
host-specific toxin，
NHST)，
• 影响病原菌的寄主植物和
一些非寄主植物。 • 引起烟草野火病的烟草假 单 胞 菌 Pseudomonas tabaci 产 生 的 烟 毒 素 处 理 烟草和其他植物都可以产 生症状。
毒素的作用机理很复杂，但一般涉及四个方面：
环四肽
环四肽
聚乙酮醇
甘蔗长蠕孢毒素 (HS-toxin)
甘蔗长蠕孢 (H.sacchari)
倍半萜糖苷
维多利亚长蠕孢毒素 (Victorin,HV-toxin)
维多利亚长蠕孢 (H.victoriae)
多肽和倍半 萜复合物
病原物致病生化因子
生长调节物质
• 植物生长调节物质(growth regulators)亦称植物激素，
寄主专化性毒素 (hostspecific toxin，HST)
• 仅对病原菌的寄主植物起作用。 • 玉米小斑病菌Bipolaris maydis T 小种产生的T毒素对T型雄性不育 细胞质的杂交玉米毒性很强，而 对其他玉米品种毒性很弱。 • 大多数 HST 对寄主植物产生毒性 的最低浓度大约在1~10 μg /L。
病原物致病生化因子
胞外酶酶
• 病原物产生的与致病性有关的酶很多，病原物产生的 酶类主要有 角质酶（cutinase） 果胶酶（pectinase） 纤维素酶（cellulase） 半纤维素酶（hemicellulase） 蛋白酶（protease）
• 许多病原真菌可以直接穿透植物表皮而侵入。真菌能 产生一系列降解表皮角质层和细胞壁的酶，直接侵入 过程就是部分地或全部地通过这种化学穿透方式而实 现的。
Pathogenicity factors produced by pathogens in function on plant cell
.
防卫抑制子 胞外多糖
病原菌
胞外酶 毒素 生长调节素
致病生化因子
防卫激发子
受体 信号物质 基因
蛋白
代谢紊乱
细胞核
植物细胞
南京农业大学“精品课程”
普通植物病理学
GENERAL PLANT PATHOLOGY
各种生长调节物质是植物体细胞分裂、生长、分化、休眠和衰老
所必需的。 • 许多病原菌能合成与植物生长调节物质相同或类似的物质，严重 扰乱寄主值物正常的生理过程，诱导产生徒长、矮化、畸形、赘 生、落叶、顶多抑制和根尖钝化等多种形态病变。
• 病原物还可通过影响植物体内生长调节系统的正常功能而引起病
变。
病原菌产生的生长调节物质主要有： 生长素 细胞分裂素 赤霉素 脱落酸 乙烯
.
防卫抑制子 胞外多糖
病原菌
胞外酶 毒素 生长调节素
致病生化因子
防卫激发子
受体 信号物质 基因
蛋白
代谢紊乱
细胞核
植物细胞
一、机械穿透
• 病原真菌、高等寄生植物和线虫可以通过对植物表面施加机械压力 而侵入。 • 真菌菌丝(芽管)和高等寄生植物的胚根首先接触并附着在植物表面， 继而其前端膨大，形成附着胞，由附着胞产生纤细的侵入钉 (penetration peg)，对植物表皮施加巨大的机械压力，并分泌相应 的酶类，软化并穿透角质层和细胞壁而侵入。 • 一些病原真菌在植物表皮下的组织中形成了实体时，亦施加相当大 的机械压力，致使细胞壁角质层扩张、突起和破裂，子实体外露。 • 寄生性种子植物可以形成吸器穿透寄主表皮，与寄主的维管束组织 相连。 • 线虫则先利用口针(stylet)反复穿刺，最后穿透植物表皮细胞壁，头 部或整个虫体进入植物细胞中。
营养物质而生
存的能力。
变的能力。
病原物种下的几个分类单元
专化型(forma specialis，简称f.sp.) 病原物种内形态相似，但对不同属寄主 植物的致病性不同的类群。 主要用于植物病原真菌。
例如，小麦杆锈菌Puccinia graminis f.sp. tritici
病原细菌中则用致病变种 （pathovar，简称pv. ）
二、夺取寄主的生活物质
• 各种病原物都具有寄生性，能够从寄主上获得必要的 生活物质。 • 寄主体内或体表的寄生物越多，消耗的养分也越多， 从而造成寄主植物的营养不良、黄化、矮化，甚至枯 死等症状。 • 半寄生类对寄主的依赖主要是水分，因此对寄主的影 响一般较少，危害较轻； • 全寄生植物对寄主的损害极大，很快就使寄主黄化致 死。
也随之停止生育，迅速死亡。
死体营养病原物
生 化 形 态 特 征
活体营养病原物
寄主细胞迅速杀死 产生毒素 不形成特殊的机构 伤口或自然孔口侵入
不迅速杀死 很少或不产生 形成吸器 自然孔口侵入
生 态 学 特 征
寄主范围广 寄主范围窄 能够腐生生活 寄生生活 侵染病残、衰老的组织 侵染健康植物的各个 生育期
病原物致病生化因子
• 胞外多糖为病原物表面和释放到环境中的大分子碳 水化合物。在细菌中又称黏质(slime)或黏质层 (slime layer)。
脂多糖(LPS) 荚膜(定型结构)
疏松结构
在自然环境中和寄主植物中生长的细 菌都可以产生胞外多糖。
• 胞外多糖的产生有利于菌体吸附寄主和吸收营养。 • 也有助于菌体抵御干燥的损害。 • 许多植物病原细菌的胞外多糖还是重要的致病因子。
细菌胞外多糖的产生受遗传因 子控制和环境因子调节。
Nanjing Agricultural University
第十章 植物病原物的寄 生性和致病性
植物与相关微生物之间主要有三种相互关系
共生 (symbiosis) 即植物与微生物共同生活，紧密联系，形 成了双方都可以得到好处的互利关系。如 豆科植物与其根瘤细菌之间 有关双方虽然共存于同一环境中，但两者之 间没有明显的益、害关系。例如在植物的根 围和叶围都有许多非病原微生物。
病菌对不同种寄主植物致病性变化， 及在同种植物上形成不同的症状。
病原物种下的几个分类单元
生理小种（physiological race，通常简称小种） 专化型或致病变种内形态相似、但对同 一寄主植物不同品种表现出不同致病性 的群体
许多病原物种下直接分为不同的生理小种。
Xanthomonas oryzae pv. oryzae 水稻白叶枯菌
Xanthomonas oryzae pv. oryzae 水稻白叶枯菌 Xanthomonas oryzae pv. oryzicola 水稻细菌性条斑
Pseudomonas syringae pv. phaseolicola 菜豆晕斑病菌 Pseudomonas syringae pv. glycinea大豆细菌疫病
共栖关系 (commensalism)
寄生 (parasitism)
一种生物依赖另一种生物提供营养物质的生 活方式，提供营养物质的一方称为寄主 (host) ， 得 到 营 养 的 一 方 称 为 寄 生 物 (parasite)。
第二节 植物病原物的寄生性和致病性
寄生性
病原物在寄主植 物活体内取得 致病性 病原物所具有的破 坏寄主和引起病
• 赤霉素是在引起水稻恶苗病的藤仓赤霉 Gibberella fujikuroi的研究中发现的。患 有水稻恶苗病的病株中赤霉素的含量增多， 使病株表现徒长。 • 被茄科劳尔氏菌Ralstonia solanacearum 侵染的香蕉病组织中乙烯的含量大大增加， 因而香蕉表现早熟。
胞外多糖 （extracellular polysaccharide，EPS）
• 一是毒素与寄主植物细胞膜上的某种蛋 白质产生相互识别作用； • 二是影响寄主细胞膜的透性，导致寄主 细胞内电解质的渗漏； • 三是影响寄主体内某些酶的活性，抑制 寄主核酸与蛋白质的合成； • 四是作为一种抗代谢物，抑制寄主某些 生长必需的次生代谢物的产生。
表10-1 几种重要的寄主选择性毒素
毒素名称 菊池链格孢毒素 (AK-toxin) 苹果链格孢毒素 (AM-toxin) 炭色长蠕孢毒素 (HC-toxin) 玉米长蠕孢 T 毒素 (HMT-toxin,T-toxin) 产毒病原菌 菊池链格孢 (A.kikurchiana) 苹果链格孢 (A. mali) 炭色长蠕孢 (H.carbonum) 玉米长蠕孢 T 小 种(H.maydis) 化学成分 环氧十三 烯酸脂 主要作用 作用 于 细 胞膜 蛋 白 ， 改 变 膜 透 性， 引起电解质外渗， 抑制 mRNA 和蛋白质的和成 作用于质膜蛋白和叶绿体基粒片 层，引起电解质外渗，影响 ATP 酶活性 影响植物呼吸作用、二氧化碳暗 固定以及其他生理过程 作用于线粒体，破坏氧化磷酸化 过程，减少细胞 ATP 含量。具 T 型雄性不育细胞质的玉米敏感 主要 作 用 于细 胞 膜 ， 使 膜 去 极 化，离子平衡失调，原生质体胀 裂 诱发细胞膜透性改变和电解质外 渗等一系列代谢变化。具 Vb 基 因的燕麦敏感
第三节 植物病原物的致病机制
• 病原物接触寄主后，引致寄主植物发病 的机理一般涉及机械穿透、营养物质掠
夺和化学致病作用等。
• 这些在病害发生过程中发挥重要作用的 病原物机械穿透和代谢产物被称为病原 物的致病因素(pathogenicity factor)。
Pathogenicity factors produced by pathogens in function on plant cell
病原物致病生化因子
毒素
• 毒素 (toxin) 是指病原物产生的一类小剂量即可对 寄主有明显损伤和致病作用的次生代谢产物。 • 它们可以是多糖、糖肽或多肽一类化合物或者是 杂环类有机化合物等。 • 有些化学物质，当浓度高到一定程度时，也会对 植物的生长产生不利的影响或毒害作用，这些物 质就不能称为毒素。
水稻品种
0
金刚 30 Tetep 南粳15 Java 14 IR 26 R R R R R
小
I
S R R R R
种
Fra Baidu bibliotekIV V
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II
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III
VI
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VII
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死体营养病原物的致病作用
• 死体营养的病原物，一般从寄主植物的伤口或自然孔口侵 入，通过它们所产生的酶或毒素等物质的作用，杀死寄主 的细胞和组织，然后以死亡的植物组织作为生活基质，再 进一步伤害周围的细胞和组织。 • 死体营养的病原物腐生能力一般都较强，它们能在死亡的 植物残体上生存，营腐生生活，因此都能人工培养。 • 死体营养的病原物寄主范围一般较广。立枯丝核菌 (Rhizoctonia solani) 、齐整小核菌 (Sclerotium rolfsii) 和胡 萝卜软腐欧氏菌 (Erwinia carotovora) 等，可以寄生几十种 甚至上百种植物。