植物病原物的抗药性

何谓植物病原物的抗药性？

是指野生敏感的植物病原物个体或群体，在某种药剂选择压力下出现敏感性显著下降的现象，也是使某种生命在自然界延续的一种生物进化的表现。联合国粮农组织有害生物抗药性专家组认为，“抗药性”术语包含两个方面函义，一是病原物遗传物质发生变化，抗药性状可稳定遗传；二是抗药突变体对环境有一定的适合度（Fitness），即抗药群体具有与敏感群体类似的生存竞争力。•早期有人提出的“耐药性”和“不敏感性”术语，词义含糊，不宜使用。

植物病原物抗药性发生现状如何？

当在病原物群体中存在潜在的抗药基因时，在药剂选择压力下便会在自然界出现抗药性。目前已发现产生抗药性的病原物种类有植物病原真菌，细菌和线虫。其它病原物的化学防治水平还很低，有些甚至还缺乏有效的化学防治手段，故至今在类菌原体，病毒，类立克次体及寄生性种子植物中还没有发生抗药性问题。

最常见的是植物病原真菌的抗药性。因为随着植物病理学和农药科学的发展，先后应用于植物真菌病害化学防治的杀真菌剂已达数百种之多。已知植物病原真菌产生抗药性的有鞭毛菌亚门，子囊菌亚门，担子菌亚门和半知菌亚门的数百种真菌。产生抗药性的杀真菌剂有苯并咪唑类，硫逐磷酸脂类，苯酰胺类，羧酰替苯胺类，羟基嘧啶类，肿丁胺和麦角甾醇生物合成抑制剂类等内吸性杀菌剂，和多果定，取代苯类，二甲酰亚胺类等保护性杀菌剂，以及春日霉素，灭瘟素Ｓ，抗霉素Ａ，多氧霉素类，匹马菌素，放线菌酮等抗菌素类化合物。实际上人们常说的杀菌剂抗性主要就是指杀真菌剂抗药性。

植物病原细菌的抗药性远远不如真菌抗药性重要，因为可用于防治植物病原细菌的杀细菌剂种类较少，用药水平较低。但是细菌繁殖速度快，数量大，容易发生变异，只要经常使用杀细菌剂便会发生抗药性，例如链霉素和土霉素使用不久，梨火疫病菌就产生了抗药性。在用噻枯唑水平较高的安徽和县，也发现水稻白叶枯病菌在田间已存在抗药性。

由于植物线虫病的化学防治水平还很低，而且线虫繁殖速率一般也较真菌和细菌慢，以及传播方式的局限性等，至今只发现了少数线虫产生抗药性的事例。如使用呋喃丹４－５年之后，玉米地的一种线虫（Daratylenchus seribnexi）种群降低了对呋喃丹杀线虫剂的敏感性。

病菌产生抗药性的生化机制有哪些？

已知一些杀菌剂是干扰真菌生物合成过程（如核酸，蛋白质，麦角甾醇，几丁质等的合成），呼吸作用，生物膜结构和细胞核功能的专化作用位点化合物。真菌只要发生单基因或少数寡基因突变就可以导致靶点结构的改变，而降低对专化性药剂的亲和性。虽然真菌不可能同时发生多基因的变异，而降低与多作用位点化合物

的亲合性，但是菌体代谢可以发生某种变化，阻止药剂到达作用位点，或者将药剂转化成非毒性化合物，或者减少对药剂的吸收，或者增加排泄，减少药剂在菌体细胞内的积累等而表现抗药性。

降低亲和性这是病菌产生抗药性最重要的生化机制。如常用的苯并咪唑类，苯酰胺类，羧崐酰替苯胺类杀菌剂及春雷霉素等抗菌素的抗性，•就分别因它们相应的作用靶点?－微管蛋白，mRNA聚合酶，琥珀酸－辅酶Q还原酶复合体和核糖体组成发生改变，•降低了药剂与这些靶点的亲和性而表现抗药性。

减少吸收或增加排泄真菌细胞可以通过某些代谢变化，妨碍足够量的杀菌剂通过细胞膜而到达作用靶点，或者利用生物能量将已进入细胞内的药剂立即排出体外，阻止药剂积累而表现抗药性。如梨黑斑交链孢霉细胞壁结构可发生改变，阻止多氧霉素Ｄ到达作用部位发挥对几丁质合成酶的毒力；稻梨孢可减少对稻瘟素Ｓ的吸收，降低对菌体蛋白质合成的影响；构巢曲霉抗药突变体能利用生物能量将进入菌体内的氯苯嘧啶醇排出体外。

增加解毒或降低致死合成解毒作用作为病菌产生抗药性机制的事例很少，远不如害虫重要。病菌细胞的生化代谢过程可能通过某些变异，将有毒的杀菌剂转化成无毒化合物，或者在药剂到达作用位点之前就与细胞内其它生化成分结合钝化。例如稻梨孢对异稻瘟净的中等水平抗药性是由于菌体本身能将异稻瘟净分子的“Ｓ－Ｃ”键断裂，形成非毒性化合物。定菌磷和6•－氮杂尿嘧啶本身对真菌几乎没有毒性，抗药真菌不能象敏感菌那样将它们分别转化成有毒物质“β－羟崐基－５－甲基－６－乙氧羰基吡唑并（／，５a）嘧啶和６－Ｎ－杂尿核苷－５’－磷酸”。

补偿作用或改变代谢途径病菌细胞可以改变某些生理代谢，使药剂的抑制作用得到补偿，如增加药剂靶点酶的产量。当药剂阻止了正常的代谢途径时，生物体也可能增加替代的代谢途径，维持正常的生命活动，最终表现对药剂的敏感性下降。

不同类型化合物的作用机制往往不同，因此病原物对不同药剂产生抗药性的生化机制也不一样。甚至有时不同病菌对同种药剂产生抗药性的机制也不同。如灰霉等大部分真菌对苯并咪唑类杀菌剂的抗性是由于菌体内?－微管蛋白与药剂亲和性下降，而掷孢酵母菌（Sporobolomyces roseus）对这类药剂的抗性机制则是由于菌体膜透性改变减少了对药剂的吸收。

病菌的抗药性状与遗传背景有何关系？

病菌的抗药性状是由遗传基因决定的。抗药基因可能存在于细胞核中的染色体上，或存在于细胞质中，这可通过它们的无性，全无性和有性繁殖过程中的遗传方式来鉴别。核基因通常表现为典型的孟德尔有性杂交双亲遗传规律，而细胞质基因则表现为单亲的遗传。

已知绝大多数抗药基因位于细胞核中的染色体上，多数情况下每个基因只有一个副本，只转录和翻译一种多肽。可以通过标准的减数分裂技术或者用分子生物学方法，包括克隆ＤＮＡ片断及整个染色体的杂交等方法，将抗药基因定位在染色体上其它有关基因的相应位置上。

病菌对某种杀菌剂的抗药性是由一个主基因控制的称为单基因抗药性，该基因的每一个等位基因的突变均能表达对药剂抗性质的变化。已知目前病菌对杀菌剂的抗性大多数都属于单基因控制的质量遗传性状。同一基因的不同突变体，可能对同种药剂表现不同的抗药水平，这就是多等位基因抗药性。病菌细胞中可能有几个主基因可以决定对一种药剂的抗性，只要其中任何一个基因发生突变即可表达抗药的质量性状，这就是寡基因抗药性。这种情况下菌体细胞中也可能同时发生一个以上的主基因突变，而且它们可能相互作用，表现型不同于单基因突变体，但通常一个崐突变基因对另一个突变基因具有上位显性作用，表现与单突变体相同的抗药水平。与敏感菌株等位基因相比，每个突变基因可能表现为完全或不完全显性，或完全或不完全隐性。大多数子囊菌，担子菌和半知菌的致病阶段是单倍体阶段，决定抗药性的基因无论是显性，半显性，还是隐性基因，均能表达抗药性。当同一菌体中存在等位的敏感基因和抗药突变基因时（双倍体），菌体表现型可能是抗药或敏感。如卵菌及其它双倍体阶段致病真菌，只有当控制抗性的基因是显性时，或隐性基因的纯合体才能表达抗药性。主基因或寡基因控制的抗药性，抗药水平往往很高，抗，感菌株杂交后代对药剂的敏感性表现为抗药和敏感不连续的孟德尔遗传分离规律。当病原群体中存在抗药基因时，连续保持药剂的选择压力，抗药群体可能在短时间内形成，表现化学防治突然失效。即使增加用药量和用药次数也不能改善防治效果。使病原菌表现质量遗传抗药性状的杀菌剂有苯并咪唑类，苯酰胺类，羧酰替苯胺类，二甲酰亚胺类，春日霉素，链霉素及有关含铜化合物。

已知一些病菌对少数杀菌剂的抗药性是由许多微效基因的突变引起的，这些微效基因可以相互累加，使抗药水平显著增加，这就是多（聚）基因抗药性。抗药与敏感菌株的杂交后代中不同基因型组别重叠，对药剂的抗性水平差异是连续的，表现为数量遗传。即使在药剂的长期选择压崐力下，病原群体的敏感性仍然保持连续分布，只是整个分布向降低敏感性，增加抗药水平的方向数量移动。不同年份测量值可以对这种群体敏感性变化进行定量分析。药剂防效随着病原群的病原群体EC

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体抗药水平增加而下降，但很少表现完全失败。虽然增加用药量或缩短用药周期可以提高防效，但会增加抗性水平提高的选择压力。使病菌表现数量遗传抗药性状的化合物有多果定，放线菌酮，三唑醇，三唑酮等麦角甾醇生物合成抑制剂。

病菌的杀菌剂抗性基因还可能存在于细胞质中的线粒体，质粒或病毒分子上。已知通过菌体线粒体ＤＮＡ突变，可以获得对氯霉素，放线菌酮，寡霉素，链霉素等抗菌素的抗药性。但是实际情况下，对抗菌素的抗药基因似乎很少位于线粒体或核染色体上，主要是存在于游离体，质粒或病毒上。

丝状真菌的多核菌丝可能是异核的，即同一细胞内的细胞核不具有遗传同一性。异核体的不同细胞核可能包含对某种杀菌剂抗药和敏感的等位基因。它们能表达各自控制的性状，在有药或无药条件下均能生长正常，但随着药剂选择压力的变化，菌体内抗药和敏感的细胞比例可能会发生改变。

病菌抗药基因往往具有多效作用，即基因发生抗药突变，也可能同时引起其它表现型特征的变化。如控制二甲酰亚胺类杀菌剂抗性的高抗基因，通常会引起菌体对培养基高渗透压的超敏感，制霉菌素抗药基因及三唑醇抗药基因还会引起菌体生长减慢，产孢减少。异稻瘟净抗药基因可引起致病力下降等。病菌对一些杀菌剂产生抗药突变，还常会对同类型的化合物产生交互抗药性或负交互抗药性。了解抗药基因的多效性，对于合理设计抗药性治理策略具有重要意义。