第一章 绪论
1 植物免疫学的概念与研究内容
植物免疫学 ：是一门专门研究植物抗病性及其应用方法的科学。它是植物病理学的一门新兴分支学科。
研究内容：（1）植物的抗病性（2）植物抗病性和病原物致病性之间的相互关系。植物免疫学是研究病原物的致病性，植物的抗病性及两者之间相互作用的科学。（3）植物病原物的致病性
2 植物免疫学与其它学科的关系：（1）植物免疫学是以有关学科为基础发展起来的一门新兴
学科。 有关基础学科：如植物生理学、植物生物化学、植物遗传学、群体遗传学、作物栽培学、普通植物病理学、农业植物病理学等。
（2） 相关新兴学科的发展使植物免疫学更加成熟和完善
有关新兴学科：如分子生物学、分子遗传学、分于植物病理学等 。
4 学习与研究植物免疫学的重要性：防治植物病害必须采取综合治理策略，而应用抗病品种是植物病害综合治理的最基本和最重要的途径。
第二章 植物的抗病性
第一、二节 植物抗病性的概念和被动抗病性
一 植物抗病性的概念：
? 抗病性：植物体减轻或克服病原物致害作用的可遗传特性。
? 广义的抗病性：是指植物一切与避免、中止或阻滞病原物的侵入与扩展，减轻发病和损失程度有关的一类特性。
? 狭义的抗病性：仅指植物抵抗病原物侵入、扩展和繁殖的性状。
植物抗病性的特点：
1.抗病性的产生和发展，是植物与其病原生物在长期的协同进化中相互适应，相互选择的结果。 2.抗病性是植物普遍存在的，相对的性状。 3.植物抗病性是植物的遗传潜能，其表现受寄主－病原互作性质、遗传背景和环境条件的共同影响。 4.人类生产活动的需求和基础科学的发展，始终推动着植物抗病性研究。 二 植物的被动抗病性
被动抗病性：植物固有性状所确定的抗病性。
被动抗病性还可根据抗病因素的性质划分为：物理抗病性；化学抗病性两类。
（一）物理的被动抗病性因素 ：
植物被动抗病性的物理因素是植物固有的形态结构特征，它们主要以其机械坚韧性和对病菌酶作用的稳定性而抵抗病原物的侵入与扩展。
1植物体表的形态和结构
蜡质层与角质层形态（抗侵入）；
钙化作用（表皮层细胞壁）； 硅化作用 （表皮层细胞壁）；
自然孔口的特点 （气孔、皮孔、水孔、蜜腺）
2木栓化组织
木栓化组织的细胞壁和细胞间隙充满了木栓质。木栓质是多种高分子量酸类构成的复杂混合物。木栓细胞构成了抵抗病原物侵入的屏障。不仅如此，病原物侵染也能诱导木栓化作用，成为植物主动的抗扩展因素。 周皮 凯氏带
3木质化组织
木质素为苯丙烷衍生物的聚合物，是最重要的细胞壁成分之一，胞间层、初生壁和次生
壁都可能积累木质素，从而阻止病原物的扩展。
4其它物理抗病因素
纤维素细胞壁对一些穿透力弱的病原真菌也可以成为限制其侵染和定殖的物理屏障。
木本植物组织中常有胶质、树脂、单宁类似物质产生和沉积，也有阻滞某些病原菌扩展的作用。
导管的组织结构特点可能成为植物对维管束病害的抗病因素。
（二）化学的被动抗病性因素 1 天然抗菌物质
为了与病原菌侵染所诱导的植物保护素相区分，Van Etten等（1994）将这类物质称为植物先天抗菌素。
特点:（a）在植物体内的分布具有明显的组织专化性。倾向于集中在植物器官的外层细胞，
多在液胞和细胞器内。
（b）多数对植物也有毒害。通常在植物体内形成不具活性的糖苷，需要时，在植物活化酶的作用下，转化为具有抗菌活性的物质。 （c）多具有广谱抗菌活性。 （d） 为次生代谢产物。
主要种类:（a）酚类物质：许多酚类物质都具有抗菌作用, 既抑制孢子萌发和菌丝生长，也可抑制病原菌产生细胞壁降解酶和毒素。
（b）皂角苷：皂角苷是三萜类或甾类（类固醇）与糖基结合而形成的，在健康植物体内含量相对较高，抗菌活性较强，与植物抗病性有较密切的关系。
（c）不饱和内酯：不饱和内酯对植物和微生物都有毒害作用，在植物体内以葡糖苷形式存在，受到伤害或病原菌侵染后，由?-糖苷酶的作用而释放出来。 （d）有机硫化物
2 植物溢泌物质
植物根部和叶部能溢泌出多种物质，诸如酚类物质、氰化物、有机酸、氨基酸等，其中有
些对微生物有毒性。 3 植物的营养成分
? 植物组织中某些为病原物所必需的营养物质含量较少，可能成为抗扩展的
因素。
“高糖病害”：锈病，霜霉病；苹果纶雯病 “低糖病害”：马铃薯和番茄早疫病
? 植物体内氮、磷、钾的含量与配比与抗病性也有密切关系。
4 植物体其它抗病物质：
a. 葡聚糖酶和几丁质酶 ：可降解病原真菌细胞壁的葡聚糖和几丁质成分，因而与植物体内病原菌的菌丝分解有关。 b. 凝集素
c. 酶抑制物质：大多数病原真菌和细菌能分泌一系列水解酶，渗入寄主组织，分解植物大分子物质，当这类水解酶被抑制，就可能延缓或阻止病程发展。 d. 胆碱
第三节 植物的主动抗病性 植物的主动抗病性 是病原物侵染所诱发的抗病性。 物理的主动抗病性因素 化学的主动抗病性因素
一、物理的主动抗病性因素：
1细胞壁组成和结构的改变
(1). 木质化作用 是在细胞壁、胞间层和细胞质等不同部位产生和积累木质素的过程。 大多数病原微生物不能分解木质素，木质化能抵抗真菌酶类对细胞壁的降解作用，中断或迟滞病原菌的侵入。
木质素的透性较低，还可以阻断病原物与寄主植物之间的物质交流，防止水分和养分由植物组织输送给病原菌，也阻止了真菌的毒素和酶渗入植物组织。
(2)木栓化与形成愈伤组织
木栓化 是另一类常见的细胞壁保卫反应。病原菌侵染和伤害都能诱导木栓质在细胞壁微原纤维间积累，木栓化常伴随植物细胞重新分裂和保护组织形成，以替代已受到损害的角质层和栓化周皮等原有的透性屏障。
木栓化也增强了细胞壁对真菌酶的抵抗能力。
愈伤组织，即病变或受伤部位的外围薄壁组织细胞变为次生分生组织细胞，重新分裂增生，细胞壁逐渐木栓化和木质化，形成一圈紧密的愈伤组织，即离层，
离层将受侵染部位与健全组织隔开，阻断了其间物质输送和病原菌扩展，以后病斑部分干枯脱落。
落叶：植物的叶，生活一定时期之后，从枝条上脱落的现象。 落叶是植物对不良环境的一种适应。
按落叶情况不同，木本植物分为落叶树与常绿树。
保护层：在离层下方的细胞，细胞壁木栓化，有时在细胞壁和胞间隙内沉积胶质、木质等，这样就形成了保护层。
维管束常受重力和机械作用等外力而折断，造成落叶。 植物的落花、落果、也多与离层形成有关。
(3). 酚类化合物和钙离子沉积
病原物侵染可引起植物体内酚类化合物增多，多种植物细胞壁在受到病原菌侵染和伤害后沉积酚类化合物。用软腐细菌接种马铃薯块茎，在病灶周围会出现不含细菌的黑色环带。 菜豆胚轴受到丝核菌侵染后细胞壁积累钙离子和其它多价阳离子，可以抑制真菌半乳糖醛酸酶对菜豆组织的浸解作用。 (4). 富含羟脯氨酸糖蛋白积累
富含羟脯氨酸糖蛋白（HRGP）是高等植物中的一种结构蛋白，在细胞壁中普遍存在。 HRGP的积累与抗病性有一定关系，其分子上结合许多氨基酸，呈碱性，带正电荷，起凝集素作用，能凝集带负电荷的粒子或细胞，因而能把病原菌固定在细胞壁上，阻止病原菌的侵入和扩散（Showalter, 1993）。HRGP还是木质素的沉积位点，可作为结构屏障，抵抗病原菌酶的作用。
2积累细胞壁类似物质 (1). 胼胝质
病原菌侵入还引起细胞壁产生胼胝质沉积，导致细胞壁增厚。胼胝质主要成份为?-D-1，3-葡聚糖, 也含有酚类物质，有人认为它不仅是抵抗病原菌的物理屏障，也是化学屏障，与植物对多种病害的抗病性有关。
(2). 乳突
许多种植物在表皮细胞壁内侧，在细胞壁与质膜之间，与真菌附着胞和侵入钉相对应的位置上常形成半球形沉积物，即乳头状突起，简称乳突。
乳突主要由胼胝质组成，也含有木质素、木栓质、纤维素、酚类物质、蛋白质、硅化物和其它矿质元素。
(3)．晕环
突周围表皮细胞壁变色，形成圆形或卵圆形的区域，称为晕环。
晕环是寄主入侵点周围细胞壁上染色特性发生变化的部分，与酸性染料反应而着色，有自发荧光，含有 硅、蛋白质、水解酶、酚类。 晕环形成是对病原菌入侵的非特异性反应。 3维管束阻塞 抗病作用：
防止真菌孢子和细菌菌体随蒸腾液流上行扩展；
导致寄主抗菌物质积累和防止病原菌的酶与毒素扩散。
胶质：是由在导管端壁、纹孔膜以及穿孔板的细胞壁和胞间层产生的，其主要成分是果胶和半纤维素。胶质产生是寄主的一种反应，而不单纯是病原菌水解酶作用的结果。 侵填体 是导管相邻的薄壁细胞通过纹孔膜在导管腔内形成的膨大球状体。
保护层：在离层下方的细胞，细胞壁木栓化，有时在细胞壁和胞间隙内沉积胶质、木质等，这样就形成了保护层。
? 维管束常受重力和机械作用等外力而折断，造成落叶。 植物的落花、落果、也多与离层形成有关。
二 化学的主动抗病性因素：
1过敏性坏死反应
（1）.过敏性坏死反应的概念
过敏性坏死反应 又称过敏性反应，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，发生此种反应时，侵染点细胞及其临近细胞迅速坏死，病原物受到遏制，或被封锁在枯死组织中而死亡。 （2）过敏性反应的基本特点
植物过敏性反应的普遍性：植物专性寄生真菌 、兼性寄生真菌、病原细菌 与病毒 侵染均能表现过敏性反应。
具有“基因对基因”关系的植物与病原物互作中，过敏性反应是不亲和互作的特征，具有抗病基因（R基因）的寄主与具有无毒基因（avr基因）的病原物的“识别”，启动了过敏性发应。 过敏性发应是诱导发生的，除了病原物及其产物外，还有多种化学因素和物理因素激发子具有诱导作用。
过敏性坏死反应的抗病机理 ： Stakman等人根据禾谷类锈病的研究提出所谓“饥饿学说” 过敏性反应包括了细胞死亡和防卫基因启动两者。 2植物保护素
（1）. 植物保护素的研究历史
1940年，Miiller和Borger用马铃薯(Solanum tuberosum)块茎为材料，用致病性不同的晚疫病菌(Phytophthora infestans)生理小种在块茎的切面上进行了二重接种试验，得出以下结论：
? 其一，把非亲和性病原菌接种在寄主上，能引起过敏性反应。过敏性组织可以形成抑
制病原菌生育的物质或者产生活性物质，该物质就称之为植物保卫素。 ? 其二，只有活细胞才产生保卫反应。
? 其三，植物保卫素是化学物质，可能是寄主细胞坏死后产生的
? 其四，植物保卫素对真菌的毒性是非特异性的，但是由于真菌的种类不同，对它的敏
感性也各有差异。 ? 其五，无论在抗病性寄主还是感病性寄主中，由病原菌所激发诱导的植物保卫素基本
上都相同，但其合成速度有差异。 ? 其六，植物保卫素所起的保卫防御反应只限制在病原菌侵染的组织及其周围细胞。 ? 其七，植物保卫素的抗病性是不遗传的。当病原生物开始侵染后，植保素的形成与
积累才能发生，但决定寄主反应速度以及形成植保素的量及其性质是由特异性遗传物
质所决定。
1956年，Miiller给植物保卫素定义为：“寄主和寄生物两个不同代谢系统相互作用所产生的，并能抑制植物病原微生物生长的抗生素。”
1981年植物病理学家在北大西洋公约组织的学术会议上认为：“植物保卫素是寄主植物与病原生物相互识别作用中，植物体内合成与积累的低分子量的微生物颉顽物。”
1984年Kuc将植物保卫素定义概括为一句话：“植物保卫素是植物受侵染或胁迫而产生的低分子量的抗微生物化合物。”
当前普遍接受的观点认为：植保素是植物受到生物、化学或物理胁迫后所产生的相对分子质量小于1000的抗微生物的植物次生代谢物质 (Purkayastha R P, 1995；Pedras M S C. et al., 1999)。
目前，已经在22科75种植物中发现了200多种植保素。
植物保护素的种类：（1）酚类植物保护素。从豆科植物白花草木樨(Melilotus alba L)的叶片中分离出来的6α-羟基异美迪紫檀素是豆科植物中较普遍存在的植保素。 （2）类黄酮植物保护素。主要由豆科植物产生 （3）类萜植物保护素：主要由茄科植物产生。 （4）乙炔类。（5）生物碱类。（6）芪类。（7）苯乙烯和香豆素类（8）其他
(A) 判断一种化合物到底是否为植保素的困难主要在于：
(a) 有些物质是植物的固有成分，在正常条件下，它们在植株体内的含量很低，但当植株受到外来因子的刺激后，这些物质的含量会大幅度增加。因此，严格地讲，这种物质不属于植保素，因为它们并不是植物受到刺激后所产生的新物质；
(b) 有些抗菌物质在一种植物上为组成物质，但在另一种植物上则是诱导产生的； (c) 即使是同一抗菌物质，在同一植株的不同器官上所表现出的化学性质也可能不同。 植物保护素的抗病作用： 植物保护素在病原菌侵染点周围的植物活跃细胞中合成，并向比邻已被病原菌定殖的细胞中扩散，已死亡和行将死亡的细胞中有多量积累。在植物保护素积累达到毒害浓度时，病原菌停止扩展和生长。
早在1981年，Keen就提出了六方面的论据，支持植保素是植物抗病因素的论断。 （1）植保素在植物组织中积累的部位和时间与病原菌扩展受抑相符；
（2）在“基因对基因”互作体系中，植保素的快速产生与不亲和互作之间 有显著正相关； （3）植保素的快速积累与抗病基因表达有关，其结果迅速抑制了病原菌扩展； （4）利用代谢抑制剂阻遏植保素产生，也降低了抗病性；
（5）病原菌的毒性与其对植保素的耐受性之间负相关；
（6）在病原菌挑战接种之前，设法激活植物组织中植保素的合成，可以提高抗病性。 植物保护素的抗病作用
（1）植保素对植物病原物的抗性
对真菌的抗性：对真菌的抑制作用一直贯穿于病菌的不同定殖阶段与病菌发展阶段之中。抑制孢子萌发、侵染菌丝侵入、菌丝扩展。
对细菌的抗性 ：在细胞间隙限制细菌的繁殖。
对线虫的抗性：主要是通过抑制线虫的活动、使其幼虫不能繁殖或导致其死亡来作用的。 （2）植保素与病原微生物的相互作用
酶解反应：病原物可以把寄主产生的植保素通过不同的酶解反应途径，降解为多种不同的无毒性的代谢产物。
ABC运载体 ：ABC运载体(ATP-binding cassette transporter)，把寄主产生的植保素转运到细胞外，从而使病原物对植保素产生耐受性
细胞成分的变化 ：病原微生物细胞成分的变化影响对植保素产生耐受性