3发病相关蛋白和抗菌蛋白
(1) 发病相关蛋白
发病相关蛋白，简称PR蛋白。有两个亚类，即酸性PR蛋白和碱性PR蛋白。前者在酸性条件下稳定，多存在于植物细胞间隙，不为伤痍所诱导，而碱性PR蛋白在碱性环境中稳定，多存在于植物细胞的液胞内，具明显的组织专化性，可在根部表达，可为乙烯和伤痍刺激所诱导。
PR蛋白种类很多，功能复杂，现已在30余种植物中发现了PR蛋白。
(2).核糖体失活蛋白
（RIP）是一类作用于rRNA而抑制核糖体功能的毒蛋白，广泛分布于高等植物(Barbieri等, 1993)。
(3).抗菌蛋白
抗菌蛋白（AFPs）亦称抗菌肽，指分子质量在10ku以下, 具有抗菌活性的多肽类物质。 植物防御素 是一类富含半胱氨酸的低分子量碱性蛋白质，具有45～54个氨基酸残基，与动物和昆虫中的同类物质具有结构相似性。许多种植物都产生防御素，迄今已测序了80余个编码植物防御素的基因。 4植物防御酶
(1).苯丙氨酸解氨酶（PAL）
PAL是植物体内苯丙烷类物质代谢的限速酶，病原菌的侵染和病原菌毒素处理都能诱导苯丙氨酸解氨酶活性增强，且酶活增强与抗病性成正相关。在病原菌侵染的最初几小时，酶活缓慢增强，随后急剧上升，达到高峰期，以后进入减退期。
(2) 过氧化物酶（PO）
PO在植物体内有组成型表达的，也有诱导表达的。 过氧化物酶在植物防卫反应中的具体作用还不甚清楚。在有合适的氢供体和H2O2存在时，PO能够催化产生对病原菌有毒性的物质，可抑制病原菌的增殖和扩展。
木质素的生物合成也需要PO催化，PO酶活增强能促进受侵组织的木质化作用。
(3).多酚氧化酶（PPO） 可催化醌和单宁的合成。醌类参与细胞壁物质的合成及代谢，能与蛋白质等大分子物质形成聚合物，限制病原菌的扩展。病原物侵染可诱导 PPO活性变化，且与抗病性表达有关。 (4).超氧化物歧化酶（SOD）与过氧化氢酶（CAT）
植物体活性氧的积累可导致膜脂过氧化和膜差别透性丧失，但还可诱导过敏性坏死和植物保护素产生等保卫反应。在正常情况下细胞内有清除活性氧，防止其毒害作用的保护体系，以SOD、CAT的清除作用较为重要。 (5).脂氧合酶（LOX ）
LOX途径与植物的抗病和抗伤害反应密切相关；
LOX途径与植物防卫反应信号分子的合成有着密切的关系； LOX参与植物过敏性反应。
(6).几丁质酶
几丁质酶在体外有抑菌作用，能够抑制孢子萌发和菌丝生长，甚至直接降解真菌细胞壁的几丁质，使菌丝粗缩畸形，甚至完全消解。
病原菌侵染可以诱导植物几丁质酶活性增强。在病原菌诱导产生的发病相关蛋白中，有4类就是几丁质酶。几丁质酶和β-1,3－葡聚糖酶之间有协同作用，增强了抑菌活性和植物抗病性。 (7). 葡聚糖酶
β-1，3-葡聚糖酶在体外有抑菌作用，能够抑制孢子萌发和菌丝生长，甚至直接降解真菌细胞壁，引起溶菌现象。
第四节 植物的诱导抗病性
1 诱导抗病性的概念
诱导抗病性：植物经病原物接种，或经生物因子，化学物质或物理因子处理后所激发的抗病性称为诱导抗病性，是一种针对病原物再次侵染的抗病性。
“诱导接种”：在诱导抗病性试验中，需进行两次病原物接种，用以诱导产生抗病性的第一次接种。
“挑战接种”：用以验证诱导效果的第二次接种。 诱导物 或诱导因子：激发诱导抗病性的各种因子 。 2 诱导抗病性的类型
局部诱导抗病性 ：抗病性只表现在诱导接种部位。
系统诱导抗病性 ：在同一植株未行诱导接种的部位和器官所表现的抗病性。
“系统获得抗病性（”SAR） 这种抗病性是由引起坏死斑的病原物局部侵染所诱导的Ross (1961) 。 “诱导系统抗病性” （ISR）。在植物根围生产着一类不引起任何症状，且可以调节植物营养，促进植物生长的细菌，称为植物促生菌(PGPRs)，例如荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）。 3 系统诱导抗病性的诱导因素和表达特点 A诱导因素 （1）生物诱导因素
? 微生物
? 微生物成分
? 植物成分 ? 植物提取物
（2）非生物诱导因素
? 化学因素 ? 物理因子
B 系统诱导抗病性的表达特点 （1）诱导的非专化性
（2）表达的广谱性和系统性
（3）需有一定的诱导期（迟滞期） ：诱导期的长短取决于植物和病原物的种类，一般为数天至数周。
（4）具有持效性 ：SAR一旦建立，通常可持续一周至数周。也有长期持续有效的例子。 （5）抗病性水平取决于许多因素 4 商品化学诱抗剂及其应用 商品化学诱抗剂
此类化合物至少应符合三条标准：
第一， 能激发抗病反应，且具有与生物诱导相同的抗病谱，表达相同的生化标记； 第二，无体外抗菌活性，在植物体内也不能转化为抗菌物质； 第三，有保护植物，防治病害的作用（Kessmann等，1994）。
应用（1）苯并噻二唑（BTH)。其化学名称为benzo（1，2，3）thiadiazole-7-carbothioic acid S-methylester，编号CGA245704，商品名为 Actigard (美国) 和 BION (欧洲)。 （2）2，6-二氯异烟酸（INA），商品名为DCINA(CGA-41396)。 （3）康壮素：超敏蛋白。
（4）中科2号（5%寡聚半乳糖醛酸）、中科6号（2%氨基寡糖素）。
第三章 植物病原物的致病性 第一节 植物病原物的致病性
一、病原物致病性的概念
1 致病性
致病性是病原物所具有的破坏寄主而后引起病害的能力。 病原物的致病性是一个种或一个属的病原物的属性，是较为固定的特性。是一个种或一个属病原微生物的共性和本质。
致病性是指一个种或一个属病原物对不同种类寄主植物的致病能力。 亲和性反应
非亲合性反应 2 毒力或毒性
（医学）毒性:是指外源化学物质与机体接触或进入机体的易感部位后，能引起损害作用的相对能力，或简称为损伤生物体的能力。
植物毒性或毒力：在病原物与寄主植物发生亲和关系的前提下，同种病原物内的不同小种（菌系、株系）对所适应的寄主植物的不同品种的致病力。
毒力是病原物的个性特征，表示病原物致病性的程度，可以通过测定加以量化 。 毒性基因 抗病基因
病原物小种对品种的毒性是相对的，有强有弱，所谓毒性强系指小种对品种诱发的病害强度大，如侵染型和发病严重度高等；所谓毒性弱系指小种对品种诱发的病害强度小，如侵染型和严重度较低等。
3 侵袭力
侵袭力：是指在能够侵染致病的前提下，病原物侵染顺利与否和致病程度强弱的不同。它是数量性状。侵袭力的差异表现在病原物不同小种在同一寄主品种上孢子萌发速度、侵入后定殖速度、产孢速度等方面的差异。 二、植物病原物的致病机制
病原物侵袭寄主植物的手段可分为机械力量和化学力量。
在侵入阶段一般是机械力量和化学力量相结合综合起作用，在某些情况下，如突破腊质层则主要靠机械力量；
在扩展阶段一般以化学力量为主。 1 酶(enzymes)
1.1分解细胞壁物质的酶
（1）角质酶
（2）果胶酶类：果胶甲基酯酶(PME) 、多甲基半乳糖醛酸酶(PMG)、多聚半乳椭醛酸酶(PG)、果胶质转消酶(PTE) 、α-L-鼠李糖苷酶 、半乳聚糖酶 、α-L-阿拉伯吠喃糖苷酶 。 （3）半纤维素酶类
? β-l，4-木聚糖内切酶和木二糖酶 能水解β-1，4-木聚糖或甘露糖。 ? β-1，4-甘露聚糖内切酶和外切酶 能水解β-，4-甘露聚糖。
? 专一性糖苷酶类：α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶 能水解木聚糖α-1，3-阿拉伯糖残基。α-半乳糖苦酶 能水解乳苷露聚糖的α-1，6-半乳糖。
（4）纤维素酶类
? 纤维素二糖酶：能水解纤维二糖。
? Cx酶或β-1，4-葡聚糖酶：能裂解可溶性纤维素链。
? Cl酶：其作用是打开天然纤维素的结构，使之变为能被Cx酶降解状态。
（5）木质素酶：其作用是水解木质素多元体构造成苯丙烷的单体，一些木本植物的病原菌可产生此酶。
1.2 分解细胞内物质的酶
? 蛋白质分解酶：一般病菌均可产生分解蛋白质的酶，其作用是分解肽链，放出氨基酸。 ? 淀粉分解酶：绝大多数病菌均可分解利用。
? 脂类分解酶：分解酯质酶的作用是将脂质分解成脂肪酸、甘油、磷酸等。少数真菌有
分解酯质的酶。 ? 核酸分解酶：已在若干种真菌和细菌中发现有分解核酸的酶。
2 毒素
植物病原菌毒素是植物病原菌代谢过程中产生的，在生理浓度范围内，便干扰植物的正常生理功能的非酶类化合物。
毒素对植物的损害作用主要是：
? 作用于原生质膜，使原生质体肿大，引起质膜的透性和电势的改变，使细胞内的电解
质向胞外渗出；
? 抑制光合磷酸化过程中ATP合成的一些步骤，引致能量缺乏，导致体内合成的破坏； ? 对鸟氨酸转氨甲酰酶起到竞争性抑制作用，导致精氨酸的缺乏，影响叶绿素的合成； ? 与原生质膜结合，导致寄主感染。
与植物病害发生关系较大的毒素由两类：一类是致病毒素；另一类是活体毒素。
致病毒素依其作用范围特点又可分为寄主选择性致病毒素(HST)和非寄主选择性致病毒素(NHST)两类。
目前真菌可产生110种毒素，细菌可产生21种毒素。
毒素也可按病原分为真菌毒素、细菌毒素和线虫毒素、病毒毒素等。 2.1 寄主选择性毒素
是由病原菌产生的一类对其寄主植物种或栽培品种具有特异性生理活性和高度专化性作用位点的代谢物。亦称为寄主专化性毒素。 该类毒素具有以下几个特征：①病菌和它所产生的毒素有类似的寄主的专化性，寄主植物对该病菌的抗性和感病性与对该毒素的敏感性相互平行，即控制寄主植物对病菌抗性的基因就是控制对毒素敏感性的基因；②病菌的致病随该病菌产生的毒素的能力而变化；③该毒素能够在寄病寄主中产生典型的症状；④对寄主植物作用位点具有高度的专化性。
2.2 非寄主选择性毒素
是由病原菌产生的一类对其寄主或非寄主植物种或栽培品种具有一定生理活性和非专化性作用位点的代谢物。亦称为非寄主专化性毒素。
该毒素具有以下特点：①该类毒素对病原物的寄主和非寄主植物都有毒性，因此它侵染的寄主范围广，如菜豆毒素可危害10种以上植物。②病原物产生的毒素对其寄主有一定的选择能力，即对其寄主栽培种或品种虽有一定的毒性或致病力，但有时会出现寄主植物对病原物的感病性与对毒素的敏感性不很相似，因此寄主植物抗病基因可能与控制对毒素敏感性基因不是同一基因，该类毒素在一定浓度下能引起寄主植物敏感性反应，这种反应也能区分寄主植物的抗性的差异。③寄主植物无高度专性作用位点。因此非寄主专化性毒素在病菌与寄主建立寄主关系中无重要作用。
2.3毒素的化学本质
按化学性质毒素大体上可分为8类：
①简单化合物，包括氨、氰化氢、乙烯、草酸、延胡索酸等。②酚类化合物和杂环化合物，如百日草酚、根酚、醌类和半醌类。③多肽类，包括多肽，寡肽，如玉米圆斑病菌炭色长蠕孢毒素HC-toxin、腾毒素。④氨基酸衍生物，如镰刀菌酸等。⑤类萜化合物，包括倍半萜、二倍半萜、双萜，如壳梭孢素是双萜，甘蔗长蠕孢毒素为倍半萜。⑥多糖类，绝大多数野生细菌菌株均产生多糖类或糖肽类物质，造成萎蔫。⑦生物碱类，如章鱼碱、冠瘿碱等。⑧蛋白类，
如小麦褐斑病菌产生的毒素。
2.4 毒素的作用机制 （1）作用位点
毒素的作用位点主要包括寄主细胞的质膜蛋白、线粒体、叶绿体、酶。一般只有寄主专化性毒素具有识别受体。感病植物细胞膜上具有毒素的植物受体，在抗病基因型细胞膜上则缺乏毒素受体或所有的毒素受体发生变化。毒素与受体一旦结合后，细胞膜发生损伤、电解质外渗，最后导致受害症状。如AK-toxin。线粒体也是毒素的受体，如HMT-toxin可使T型雄性不育玉米中的线粒体发生解偶联。作用于叶绿体的毒素有ACT-toxin和AM-toxin。作用于酶的毒素有菜豆毒素、烟草毒素和根瘤菌毒素等。菜豆毒素可作用于鸟氨酸氨甲酰基转移酶。 （2）作用方式
①毒素可引起寄主细胞膜透性发生改变，质膜电势去极化和超级化，电解质大量外渗。 ②对呼吸作用的影响主要是抑制氧化磷酸化。
③对酶的抑制作用，如菜豆毒素可作用于鸟氨酸氨甲酰基转移酶，使精氨酸减少，减少蛋白合成（叶绿素酶合成），引起失绿症状。烟草毒素能抑制谷氨酰氨合成酶的活性，使谷氨酰氨合成减少，氨生积累引起叶片中毒，形成晕圈症状。
④能抑制RNA的合成，如菜豆毒素处理的叶片，核糖体变成螺旋状，这是一种钝化的结构。 ⑤对光合磷酸化的抑制，如腾毒素与叶绿体偶联欢因子I（CFI）结合从而抑制了ATP酶和光合磷酸化。
⑥对水分代谢的影响，如糖肽类毒素堵塞导管。 2.5 毒素的反利用
(1)．鉴定植物对于病害的感病性
由于有些植物病原菌泌的毒素在植物上可以引起与活菌一样的症状和病理变化。因此可以替代活菌进行品种抗性鉴定。 (2)．在植物抗病育种上的应用
利用病菌产生的毒素或含毒素的培养物滤液可以筛选抗病植株。
(3)．利用毒素的抑制因子防治病害
毒素的抑制因子包括毒素的解毒剂或钝化剂、毒素释放的抑制剂和毒素受体的竞争性抑制剂。
(4)．毒素在诱导抗性中的应用
无论是寄主专化性毒素是非寄主专化性毒素都具有激发子的功能。 (5)．其它方面应用
毒素还可用于微生物分类、病害诊断、测报等方面。
第二节 植物病原物致病性的变异 1 病原物的致病性分化 ：同种病原物内的不同群体对不同分类单元的寄主植物致病性不同 。 一般说来，寄生性程度越高的病原物其寄生专化性越强，如小麦锈菌和白粉菌；寄生性程度越低的病原物其寄生专化性越低，如轮枝菌等一些兼性寄生菌；灰霉菌为兼性腐生菌，寄生性水平更低未发现有明显的寄生专化性。
2 变种和专化型
? 变种和专化型都是病原菌种下的分类单位。
? 变种：是某些遗传特征已有别与原来的种，但其基本特征仍未超脱原来种范围的一群个体。
? 变种之间对不同属的植物致病力不同。
? 专化型：在形态上无明显差异的一群个体。