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植物病理学第十章植物病毒.ppt

花匠小妙招
2024-11-18 04:24

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1、非典型肺炎非典型肺炎”元凶冠状病毒图元凶冠状病毒图第十章植物病毒 l病病毒毒（Virus）是是一一组组（一一种种或或一一种种以以上上）DNA或或RNA核核酸酸分分子子，包包围围在在蛋蛋白白或或脂脂蛋蛋白白外外壳壳内内，在在合合适适的的寄寄主主细细胞胞借借助助于于寄寄主主蛋蛋白白合合成成体体系系、物物质质和和能能量量完完成成复复制制，伴伴随随核核酸酸突突变变发发生变异。生变异。l寄生植物的称为植物病毒（寄生植物的称为植物病毒（plantvirus），），l寄生动物的称为动物病毒寄生动物的称为动物病毒(animalvirus)l寄生细菌的称为噬菌体（寄生细菌的称为噬菌体（bacteriophage

2、）。）。简要发展史简要发展史发现：发现：天天花花；公公元元10世世纪纪（北北宋宋），人人工工免免疫疫预预防防天天花花（中中国国）；1798，英英国国人人EdwardJenner发发明牛痘疫苗。明牛痘疫苗。700年。年。1576 荷兰人CharlesdeLieclase描述郁金香杂色花。“郁金香热”一株郁金香（球根）：数头牛、猪、绵羊；几顿谷物；上千磅奶酪；一个磨坊；1886Mayer,传毒实验（传毒实验（TMV）1892Ivanovski(俄俄)发发现现TMV的的致致病病因因子子能能穿穿过过细菌过滤器。细菌过滤器。1898Beijerinch(荷兰荷兰)，病毒学之父，提出病原，病毒学之父

3、，提出病原不是细菌，而是不是细菌，而是“可过滤性病毒可过滤性病毒”1935StanleyTMV蛋白结晶，获诺贝尔奖。蛋白结晶，获诺贝尔奖。目前已研究和命名的植物病毒达目前已研究和命名的植物病毒达1000多种，多种，其中许多为重要的农作物病原，其所造成的损其中许多为重要的农作物病原，其所造成的损失仅次于真菌病害。失仅次于真菌病害。水水稻稻东东格格鲁鲁病病（Ricetungro）在在东东南南亚亚一一些些国国家家是是最最具具有有毁毁灭灭性性的的病病毒毒病病，上上世世纪纪中中期期仅仅菲律宾每年因此病所致的稻谷损失即达菲律宾每年因此病所致的稻谷损失即达140万吨；万吨；水稻矮缩病（水稻矮缩病（Riced

4、warf）于）于19世纪末在世纪末在日本一些地区流行，曾因此饿死日本一些地区流行，曾因此饿死1万多人；万多人；在在我我国国北北方方麦麦区区间间歇歇性性暴暴发发的的小小麦麦黄黄矮矮病病（Barleyyellowdwarf）平平均均造造成成30%的的产产量量损损失失。在在油油菜菜上上，因因病病毒毒病病造造成成的的产产量量损损失失常常年年达达2030%。甜菜曲顶病（甜菜曲顶病（Beetcurlytop）、香蕉束顶）、香蕉束顶病（病（Bananabunchytop）等几乎对一些产区造）等几乎对一些产区造成了毁灭性打击。成了毁灭性打击。由于分子生物学的发展和电子显微镜的进由于分子生物学的发展和电子显微镜

5、的进步，对植物病毒的形态、结构、生物学特性及步，对植物病毒的形态、结构、生物学特性及理化特性都有深入的研究。近年来对植物病毒理化特性都有深入的研究。近年来对植物病毒的研究已进入分子水平，内容包括基因组结构的研究已进入分子水平，内容包括基因组结构及功能、侵染、增殖、致病过程的分子机制以及功能、侵染、增殖、致病过程的分子机制以及抗病毒基因工程等。及抗病毒基因工程等。第一节植物病毒的一般性状一、植物病毒的形态一、植物病毒的形态植植物物病病毒毒粒粒体体很很小小，在在电电子子显显微微镜镜下下才才能能观观察察到到；其其度度量量单单位位为为纳纳米米（nm）。大大多多数数植植物物病病毒毒粒粒体体为为球球状状

6、、杆杆状状和和线线状状，少少数数为为弹弹状状、杆杆菌菌状状和和双双联联体体状状等等；还还有有些些病病毒毒呈呈丝丝线线状状，柔柔软软不定形。不定形。许多植物病毒由不只一种粒体构成。许多植物病毒由不只一种粒体构成。烟烟草草脆脆裂裂病病毒毒有有两两种种杆杆状状粒粒体体，长长的的一一种种为为19525nm，短的一种为，短的一种为4311025nm；苜蓿花叶病毒有苜蓿花叶病毒有5种粒体组分：大小为种粒体组分：大小为5818、5418、4218、3018、1810nm。一一些些球球状状病病毒毒也也有有多多种种粒粒体体组组分分，但但这这些些粒粒体体形形态态相相同同，只只是是其其中中所所包包含含的的核核酸酸含

7、含量量不不同同而而重量存在差异。重量存在差异。这些病毒被称为多分体病毒（这些病毒被称为多分体病毒（multicomponentvirus），必需有多种病毒粒体组分同时侵染寄主），必需有多种病毒粒体组分同时侵染寄主细胞，才能增殖并完成其生物学功能。细胞，才能增殖并完成其生物学功能。二、病毒的结构二、病毒的结构植物病毒主要含有核酸和蛋白两大部分。植物病毒主要含有核酸和蛋白两大部分。中间为核酸芯，外部有外壳蛋白包被形成衣中间为核酸芯，外部有外壳蛋白包被形成衣壳，少数病毒在蛋白衣壳外面还包被一层脂壳，少数病毒在蛋白衣壳外面还包被一层脂膜，称为包膜病毒。膜，称为包膜病毒。杆状或线状病毒，蛋白质亚基螺旋状

8、排列，杆状或线状病毒，蛋白质亚基螺旋状排列，中间是一个由核酸构成的空心管子，核中间是一个由核酸构成的空心管子，核酸也呈螺旋状排列，嵌入到螺旋状排列酸也呈螺旋状排列，嵌入到螺旋状排列的蛋白质亚基内端。的蛋白质亚基内端。如，如，TMV杆状粒体。杆状粒体。l2130亚基；161/3亚基/圈，3圈一个周期，49个亚基；亚基核苷酸，13；l球状病毒，蛋白质亚基镶嵌在粒体表面，球状病毒，蛋白质亚基镶嵌在粒体表面，构成多面体形，内心是病毒的核酸；球状构成多面体形，内心是病毒的核酸；球状病毒并非光滑的球体，而是多面体（多为病毒并非光滑的球体，而是多面体（多为二十面体），多个正三角形组合而成。二十面体），多个正

9、三角形组合而成。三、病毒组分及其生物学功能三、病毒组分及其生物学功能植植物物病病毒毒的的主主要要成成份份是是核核酸酸和和蛋蛋白白质质，有有些还含有少量的金属离子、多胺和水等。些还含有少量的金属离子、多胺和水等。（一）核酸（一）核酸植植物物病病毒毒粒粒体体中中的的核核酸酸主主要要是是其其基基因因组组，有有些些含含mRNA。病病毒毒基基因因组组携携带带了了病病毒毒的的全全部部遗遗传传信信息息，决决定定病病毒毒的的增增殖殖、生生物物学学特特性性及及致致病性等。病性等。植物病毒基因组所包含的基因数目从一个植物病毒基因组所包含的基因数目从一个至十二个，分子量从至十二个，分子量从0.4106d到到15.5

10、106d，通，通常具有外壳蛋白基因、复制酶基因及运动蛋白常具有外壳蛋白基因、复制酶基因及运动蛋白基因等。大部分植物病毒基因组能编码基因等。大部分植物病毒基因组能编码47种蛋种蛋白质。白质。植物病毒的基因组多数为核糖核酸植物病毒的基因组多数为核糖核酸（RNA），少数为脱氧核糖核酸（），少数为脱氧核糖核酸（DNA）。根）。根据核酸性质及功能，可将植物病毒基因组分为据核酸性质及功能，可将植物病毒基因组分为下列下列5种类型：种类型：1正单链正单链RNA（+ssRNA）单链单链RNA具有侵染具有侵染性，可以直接翻译，起性，可以直接翻译，起mRNA的作用。大部分的作用。大部分重要植物病毒的基因组属这一类型

11、。重要植物病毒的基因组属这一类型。70%，TMV,CMV,PVY;多分体病毒。多分体病毒。2负负单单链链RNA（-ssRNA）病毒粒体中的单链RNA不具侵染性，必需先转录成互补链，才能翻译蛋白。植物弹状病毒的基因组属这一类型。如小麦丛矮病。3双链双链RNA（dsRNA）其中一条链具有mRNA的作用。负链变正链才能作为mRNA。植物呼肠孤病毒的基因组属这一类型。水稻矮缩病。4 单单链链 DNA（ssDNA）联体病毒科（Geminiviridae）病毒含有这种类型基因组，复制时单链DNA先合成双链DNA，再以常规途径转录生成mRNA。5双链双链DNA（dsDNA）核酸类型与高等动、植物的

12、相同，为互补的双链DNA，花椰菜花叶病毒属（Caulimovirus）、杆状DNA病毒属（Badnavirus）具有这种类型基因组。（二）蛋白质（二）蛋白质植植物物病病毒毒的的基基因因组组很很小小，编编码码的的蛋蛋白白质质种种类类也也很很少少，按按照照其其功功能能可可分分为为结结构构蛋蛋白白和和非非结结构构蛋蛋白。白。结构蛋白是构成一个完整病毒粒体所需要的结构蛋白是构成一个完整病毒粒体所需要的蛋白，主要是外壳蛋白（蛋白，主要是外壳蛋白（coatprotein，CP）和）和囊膜蛋白，有些病毒还有基因组结合蛋白囊膜蛋白，有些病毒还有基因组结合蛋白（VPg），由于大多数植物病毒没有囊膜，其结），由于

13、大多数植物病毒没有囊膜，其结构蛋白也就只有外壳蛋白。而且绝大多数植物病构蛋白也就只有外壳蛋白。而且绝大多数植物病毒的外壳蛋白仅由一种蛋白多肽构成，个别的有毒的外壳蛋白仅由一种蛋白多肽构成，个别的有两种以上。两种以上。非结构蛋白是指病毒基因编码的非结非结构蛋白是指病毒基因编码的非结构必需的蛋白，包括病毒复制需要的复制构必需的蛋白，包括病毒复制需要的复制酶、参与病毒运转的运动蛋白等。酶、参与病毒运转的运动蛋白等。第二节第二节植物病毒的侵染和传播植物病毒的侵染和传播一、植物病毒的侵染和复制一、植物病毒的侵染和复制大大多多数数植植物物病病毒毒是是从从机机械械的的或或传传毒毒介介体体所所造造成成的的微

14、微伤伤（finewound）侵侵入入寄寄主主，少少数数经经过过内内吞吞（endocytosis）作作用用，包包膜膜病病毒毒通通过过融融合合（fusion）方式进入寄主细胞。）方式进入寄主细胞。植物病毒没有细胞结构，不像大多数生物那植物病毒没有细胞结构，不像大多数生物那样具有复杂的繁殖器官进行有性或无性繁殖，也样具有复杂的繁殖器官进行有性或无性繁殖，也不像细菌那样进行裂殖生长，而是分别合成核酸不像细菌那样进行裂殖生长，而是分别合成核酸和蛋白质再组装成子代病毒粒体。这种特殊的繁和蛋白质再组装成子代病毒粒体。这种特殊的繁殖方式称为殖方式称为复制复制。病毒侵染植物后，在活细胞内增殖后代

15、需要病毒侵染植物后，在活细胞内增殖后代需要两个步骤，一是病毒两个步骤，一是病毒核酸的复制核酸的复制（replication），），即病毒的基因传递；二是病毒即病毒的基因传递；二是病毒基因的表达基因的表达（geneexpression），即病毒蛋白质合成。一般新增殖），即病毒蛋白质合成。一般新增殖的病毒会在体内进行胞间运转和长距离运转。的病毒会在体内进行胞间运转和长距离运转。植物病毒核酸的复制植物病毒核酸的复制大部分植物病毒的核酸复制是由大部分植物病毒的核酸复制是由RNA到到RNA。病毒核酸的复制需要寄主提供复制的场病毒核酸的复制需要寄主提供复制的场所所（通常是在细胞质或细胞核内）、（通常是在细

16、胞质或细胞核内）、复制所需复制所需的原料和能量、部分寄主编码的酶及膜系统的原料和能量、部分寄主编码的酶及膜系统。病毒自身提供的主要是模板和专化的聚合酶，病毒自身提供的主要是模板和专化的聚合酶，即复制酶。花椰菜花叶病毒编码一种依赖于即复制酶。花椰菜花叶病毒编码一种依赖于RNA的的DNA聚合酶，也称反转录酶。聚合酶，也称反转录酶。根根据据核核酸酸种种类类和和性性质质不不同同，植植物物病病毒毒复复制制可可分分为为多多种类型。种类型。以（以（+）RNA病毒为例，病毒的复制过程如下：病毒为例，病毒的复制过程如下：（1）病毒粒体进入寄主细胞，脱壳，释放）病毒粒体进入寄主细胞，脱壳，释放RNA；（2）RNA

17、与与核核糖糖体体结结合合，翻翻译译出出病病毒毒复复制制酶酶等等与与复制相关的基因产物；复制相关的基因产物；（3）复复制制酶酶以以（+）RNA为为模模板板合合成成（-）RNA链链，并形成双链复制型；并形成双链复制型；（4）从复制型产生子代（）从复制型产生子代（+）RNA链；链；（5）以病毒）以病毒RNA为模板合成外壳蛋白；为模板合成外壳蛋白；（6）外壳蛋白亚基和）外壳蛋白亚基和RNA组装成新的病毒粒体。组装成新的病毒粒体。病病毒毒在在复复制制过过程程中中会会产产生生一一定定形形状状的的内内含含体体（inclusionbody），可在光学显微镜下看到。），可在光学显微镜下看到。在细胞核内，称为核内

18、含体；在细胞核内，称为核内含体；在细胞质内，称为细胞质内含体。在细胞质内，称为细胞质内含体。不定形内含体是由病毒粒体和寄主细胞成份混不定形内含体是由病毒粒体和寄主细胞成份混合组成的；合组成的；晶体状内含体一般是由病毒粒体整齐排列堆叠晶体状内含体一般是由病毒粒体整齐排列堆叠而成。而成。二、病毒在植物体内的运转二、病毒在植物体内的运转在植物叶肉细胞间的移动称为胞间运转；在植物叶肉细胞间的移动称为胞间运转；经维管束输导组织的运转称为长距离运转。经维管束输导组织的运转称为长距离运转。（一）胞间运转（一）胞间运转已知植物病毒的胞间运转有多种途径，而已知植物病毒的胞间运转有多种途径，而以经胞间连丝的运转最

19、为普遍。以经胞间连丝的运转最为普遍。该过程需有病毒的运动蛋白参与。该过程需有病毒的运动蛋白参与。首先运动蛋白作用于胞间连丝，使胞间连首先运动蛋白作用于胞间连丝，使胞间连丝的孔径增大几倍至几十倍；同时运动蛋白与丝的孔径增大几倍至几十倍；同时运动蛋白与病毒核酸结合，使核酸呈细长的线状；最后病病毒核酸结合，使核酸呈细长的线状；最后病毒是以核酸的形式通过扩展了的胞间连丝进入毒是以核酸的形式通过扩展了的胞间连丝进入相邻的细胞。相邻的细胞。l一一些些病病毒毒仅仅能能在在某某些些寄寄主主的的接接种种点点附附近近有有限限的细胞内扩散，表现为局部侵染。的细胞内扩散，表现为局部侵染。l一一些些病病毒毒为为韧韧皮皮

20、部部限限制制病病毒毒（phloem-limitedvirus），即即病病毒毒经经介介体体传传入入寄寄主主韧韧皮皮部部后后，仅仅能能在韧皮部增殖和运转。在韧皮部增殖和运转。l病病毒毒在在细细胞胞间间移移动动的的速速度度是是缓缓慢慢的的，平平均均每每天不过天不过1mm左右。左右。（二）长距离运转（二）长距离运转植物病毒的侵染大都是系统性的；植物病毒的侵染大都是系统性的；先在薄壁细胞组织中增殖和运转；先在薄壁细胞组织中增殖和运转；然后进入维管束组织的韧皮部或木质部很快然后进入维管束组织的韧皮部或木质部很快地运转。地运转。（三）病毒在植物体内的分布（三）病毒在植物体内的分布全株性侵染的病毒并不是植株的

21、每个部分都全株性侵染的病毒并不是植株的每个部分都有病毒，如只有部分病毒可以进入植株的种胚，有病毒，如只有部分病毒可以进入植株的种胚，所以病毒可以由种子传染的还是少数。所以病毒可以由种子传染的还是少数。有少数病毒可以进入花粉，花粉就可以传染有少数病毒可以进入花粉，花粉就可以传染这些病毒。这些病毒。植植物物旺旺盛盛生生长长的的分分生生组组织织很很少少含含有有病病毒毒，如如茎茎尖尖、根根尖尖。因因此此切切下下茎茎端端小小段段（）分分生生组组织培养，可以得到无病毒的植株。织培养，可以得到无病毒的植株。马马铃铃薯薯、大大理理菊菊、草草莓莓等等营营养养繁繁殖殖的的作作物物，采采用用分分生生组组织织培培养养

22、的的方方法法，可可以以从从病病株株上上得得到到无毒苗。无毒苗。分生组织培养不一定都能得到无毒苗，要分生组织培养不一定都能得到无毒苗，要经过反复测定确定不带病毒后，再用于繁殖无经过反复测定确定不带病毒后，再用于繁殖无性系。性系。三、植物病毒的传播三、植物病毒的传播植物病毒为专性寄生物，不能离开活细胞。植物病毒为专性寄生物，不能离开活细胞。植植物物病病毒毒传传播播方方式式可可以以分分为为介介体体传传播播和和非非介体传播。介体传播。（一）植物病毒的介体传播（一）植物病毒的介体传播1昆虫介体昆虫介体植植物物病病毒毒自自然然传传播播的的主主要要途途径径。其其中中，同同翅翅目目昆昆虫虫占占70%以以上上，

23、主主要要为为蚜蚜虫虫、叶叶蝉蝉、飞飞虱类。虱类。按照介体与植物病毒之间的生物学关系，按照介体与植物病毒之间的生物学关系，可分为非持久性病毒（可分为非持久性病毒（nonpersistentvirus）、）、半持久性病毒（半持久性病毒（semipersistentvirus）和持久）和持久性病毒（性病毒（persistentvirus）三种类型。）三种类型。l非持久性病毒非持久性病毒l特特征征是是传传毒毒介介体体在在病病植植株株上上获获毒毒饲饲育育后后病病毒毒依依附附于于口口针针里里，在在接接种种饲饲育育时时随随同同排排出出的的唾唾液液进进入入寄寄主主植植物物体体内内，因因此此介介体体饲饲毒毒短短

24、时时间间后后即即可可传传毒毒，饲饲育育期期延延长长会会降降低低传传毒毒效效率率，病病毒毒在介体体内没有在介体体内没有循回期循回期，传毒时间传毒时间也很短。也很短。（2）持久性病毒：持久性病毒：饲毒时间饲毒时间较长，介体饲毒后病毒随唾液吸较长，介体饲毒后病毒随唾液吸入到肠道，渗透过肠壁进入血淋巴，最后循回入到肠道，渗透过肠壁进入血淋巴，最后循回到口器的唾液腺里，取食时随唾液进入植物体到口器的唾液腺里，取食时随唾液进入植物体内。因此必须经过一定时期的内。因此必须经过一定时期的循回期循回期才能传毒，才能传毒，有的病毒在虫体内能有的病毒在虫体内能增殖增殖，一次获毒后可终生，一次获毒后可终生传毒，有的还

25、可传毒，有的还可经卵传毒经卵传毒给下一代。给下一代。l（3）半持久性病毒：半持久性病毒：介体获毒饲育期和传毒时间均较长，病毒介体获毒饲育期和传毒时间均较长，病毒在介体体内没有循回期，也不能在虫体内增在介体体内没有循回期，也不能在虫体内增殖。蜕皮后不再保持传毒能力。殖。蜕皮后不再保持传毒能力。l病毒与介体之间存在专化性。病毒与介体之间存在专化性。l蚜蚜虫虫传传播播的的病病毒毒常常引引起起花花叶叶型型、环环斑斑型型及及黄黄化化型型和和卷卷叶叶型型症症状状，大大都都属属于于非非持持久久性性病病毒，这类病毒都很容易汁液摩擦传播。毒，这类病毒都很容易汁液摩擦传播。l叶蝉传播的病毒大都属于持久性病毒。叶蝉

26、传播的病毒大都属于持久性病毒。2土壤中的介体土壤中的介体真菌真菌已发现已发现7种真菌传播种真菌传播19种病毒，种病毒，油油壶壶菌菌属属、粘粘菌菌属属系系植植物物的的非非致致病病菌菌，为为主要的真菌介体；主要的真菌介体；集集壶壶菌菌、粉粉痂痂菌菌及及腐腐霉霉菌菌除除为为植植物物本本身身病病原菌外，还能传播多种病毒。原菌外，还能传播多种病毒。病毒与真菌介体的关系除少数芸苔油壶菌病毒与真菌介体的关系除少数芸苔油壶菌为游动孢子体外带毒外，大多数为孢子内带毒，为游动孢子体外带毒外，大多数为孢子内带毒，属持久性传毒。属持久性传毒。线虫线虫已知有已知有5个属的线虫介体传播约个属的线虫介体传播约23种种病毒。

27、一般线虫蜕皮后就不能传毒，饲病毒。一般线虫蜕皮后就不能传毒，饲毒和传毒时间只要毒和传毒时间只要15分钟至分钟至1小时。线虫小时。线虫传播的植物病毒均属于非持久性，线虫传播的植物病毒均属于非持久性，线虫传病毒也可借花粉、种子传，极易汁液传病毒也可借花粉、种子传，极易汁液传，许多线虫传病毒引致环斑型症状。传，许多线虫传病毒引致环斑型症状。3螨类介体螨类介体主要是叶芽螨和蛛螨。主要是叶芽螨和蛛螨。螨和病毒的关系研究较多的是由曲叶螨螨和病毒的关系研究较多的是由曲叶螨（Aceria tulipae）传播的小麦条点花叶病毒，）传播的小麦条点花叶病毒，这是属于循回型，病毒主要存在于中肠，没有这是属于循回型，

28、病毒主要存在于中肠，没有发现在体内增殖的现象。发现在体内增殖的现象。螨类只有在若虫期获毒以后才有传毒能力，螨类只有在若虫期获毒以后才有传毒能力，带毒螨蜕皮后仍能传毒，但不能经卵传，汁液带毒螨蜕皮后仍能传毒，但不能经卵传，汁液摩擦亦可传，螨类传播病毒的效率有时是很高摩擦亦可传，螨类传播病毒的效率有时是很高的，如单个带条点花叶病毒的螨就能使小麦发的，如单个带条点花叶病毒的螨就能使小麦发病。病。（二）植物病毒的非介体传播（二）植物病毒的非介体传播 1汁液传播（汁液传播（saptransmission）汁汁液液传传播播就就是是使使病病株株的的汁汁液液通通过过机机械械造造成成的微伤进入健株体内使它发病，

29、又称机械传播。的微伤进入健株体内使它发病，又称机械传播。需需要要整整枝枝打打杈杈、摘摘心心、绑绑架架的的栽栽培培作作物物上上，是一些病毒的主要传播途径。是一些病毒的主要传播途径。烟烟草草、番番茄茄、辣辣椒椒上上的的烟烟草草花花叶叶病病毒毒，瓜瓜类类、番茄上的黄瓜花叶病毒。番茄上的黄瓜花叶病毒。在实验室通常采用机械的方法在实验室通常采用机械的方法汁液磨汁液磨擦进行人工接种，通过微伤口使病毒进入植物擦进行人工接种，通过微伤口使病毒进入植物体内。体内。2种子传播（种子传播（seedtransmission）种种子子、块块茎茎、球球茎茎、鳞鳞茎茎和和花花卉卉苗苗木木等等传传播。播。种种子子传传带带病病

30、毒毒系系由由种种子子外外部部带带毒毒、种种胚胚外外部带毒、胚乳带毒和种胚带毒。部带毒、胚乳带毒和种胚带毒。以以豆豆科科、葫葫芦芦科科、菊菊科科最最普普遍遍，作作物物病病毒毒病害的重要初侵染源。病害的重要初侵染源。3嫁接传播（嫁接传播（grafttransmission）有些果树病毒病害以嫁接传播为其唯一已有些果树病毒病害以嫁接传播为其唯一已知的传播途径，例如苹果锈果病和花叶病等。知的传播途径，例如苹果锈果病和花叶病等。这种传播方式在果树与某些经济林木（如这种传播方式在果树与某些经济林木（如桑树）以及观赏植物中非常重要，因此在繁殖桑树）以及观赏植物中非常重要，因此在繁殖工作中严格选用无病毒接穗和

31、砧木已成为很重工作中严格选用无病毒接穗和砧木已成为很重要的防治病毒病害的措施。要的防治病毒病害的措施。4菟丝子传播（菟丝子传播（doddertransmission）菟菟丝丝子子传传播播病病毒毒的的性性质质和和嫁嫁接接传传毒毒相相同同，可可以以通通过过其其桥桥梁梁作作用用，将将一一株株寄寄主主植植物物的的病病毒毒传传递递给另一株寄主。给另一株寄主。菟菟丝丝子子的的传传播播不不受受组组织织亲亲合合性性影影响响，更更广广泛泛的应用价值。的应用价值。不能靠汁液摩擦接种、不能通过媒介昆虫传不能靠汁液摩擦接种、不能通过媒介昆虫传播的病毒、在亲缘关系差异太大的植物之间不能播的病毒、在亲缘关系差异太大的植物

32、之间不能形成嫁接结合而传播病毒病时，大多可利用菟丝形成嫁接结合而传播病毒病时，大多可利用菟丝子传毒。子传毒。第三节第三节植物病毒的命名和分植物病毒的命名和分l一、植物病毒的分类一、植物病毒的分类l植植物物病病毒毒的的分分类类工工作作由由国国际际病病毒毒分分类类委委员员会会（CommitteeonTaxonomyofVirus，ICTV）植植物病毒分会负责。物病毒分会负责。l以以往往植植物物病病毒毒的的分分类类主主要要依依据据寄寄主主植植物物种种类类、病病害害症症状状和和传传播播方方式式等等特特性性将将其其分分为为若若干干个个组组（group），分分类类的的基基本本单单元元为为“

33、成成员员（member）”。v1995年年，ICTV发发表表了了病病毒毒分分类类与与命命名名第第六六次次报报告告，规规定定植植物物病病毒毒与与其其它它生生物物一一样样实实行行“目目、科科、属属、种种”的的系系统统等等级级分分类类。新新规规定定中中的的属属相相当当于于以以前前的的组组，而而种种则则相相当当于以前的于以前的“成员成员”。vICTV第六次国际病毒分类报告规定病毒的第六次国际病毒分类报告规定病毒的种为基本分类单元。种为基本分类单元。l病毒的病毒的种种是是由自我复制谱系组成的多元由自我复制谱系组成的多元等级，并占有特定生态空间等级，并占有特定生态空间。其中。其中“自我复自我复制的谱系制

34、的谱系”指的是病毒无性复制的群体及因指的是病毒无性复制的群体及因基因组变异或再组合而形成的进化群体。基因组变异或再组合而形成的进化群体。“特定生态空间特定生态空间”是指病毒具有的寄主范围。是指病毒具有的寄主范围。l病毒种以下可分为若干病毒种以下可分为若干株系株系（strain）。）。而一些新获得的病毒，由于对其特征还不完而一些新获得的病毒，由于对其特征还不完全了解，不能确定其分类地位，常称作全了解，不能确定其分类地位，常称作“分分离物离物”（isolate）。）。l截截至至1995年年，为为ICTV所所承承认认的的病病毒毒数数目目为为3600种，其中植物病毒种共有种，其中植物病毒种共有788个

35、。个。lICTV将将植植物物病病毒毒划划归归为为47个个属属，在在其其上上建建立立了了11个科、个科、1个目。植物病毒可归为个目。植物病毒可归为5个大类群：个大类群：l1单链单链DNA（ssDNA）病毒类群）病毒类群l2双链双链DNA（dsDNA）病毒类群）病毒类群l3双链双链RNA（dsRNA）病毒类群）病毒类群l4负单链负单链RNA（-ssRNA）病毒类群）病毒类群l5正单链正单链RNA（+ssRNA）病毒类群）病毒类群l由于病毒与其寄主关系密切，而且很多由于病毒与其寄主关系密切，而且很多病毒从寄主那里获得了一些功能基因。要采用病毒从寄主那里获得了一些功能基因。要采用单一的系统发育分类单一

36、的系统发育分类“树树”，把所有的病毒联，把所有的病毒联系起来目前还不太可能，所以目前的植物病毒系起来目前还不太可能，所以目前的植物病毒分类系统还有待进一步完善。例如有些病毒基分类系统还有待进一步完善。例如有些病毒基因组很相似，但却归为不相关的分类单元中，因组很相似，但却归为不相关的分类单元中，也就是说目前的分类系统还不能完全反映系统也就是说目前的分类系统还不能完全反映系统进化关系。进化关系。二、植物病毒的命名二、植物病毒的命名l采用得最多的是英文俗名法采用得最多的是英文俗名法:寄主植物寄主植物+症状症状(不采用斜体，常使用缩写不采用斜体，常使用缩写)烟草花叶病毒（烟草花叶病毒（tobaccom

37、osaicvirus，TMV）黄黄瓜瓜花花叶叶病病毒毒（cucumber mosaic virus，CMV）l有的按照发现的先后给予命名，如马铃薯有的按照发现的先后给予命名，如马铃薯X病病毒（毒（potatovirusX，PVX）和马铃薯）和马铃薯Y病毒病毒（potatovirusY，PVY）等。）等。俗名法的优点是简单、直观；其缺点是将俗名法的优点是简单、直观；其缺点是将病毒名与病害名二者合一，随着同种病毒在不病毒名与病害名二者合一，随着同种病毒在不同寄主上的发现，往往会造成一些理解上的困同寄主上的发现，往往会造成一些理解上的困难，如黄瓜花叶病毒可侵染包括单子叶和双子难，如黄瓜花叶

38、病毒可侵染包括单子叶和双子叶在内的叶在内的67个科个科470多种植物。多种植物。l目目前前国国际际上上采采用用类类似似于于拉拉丁丁双双名名法法来来命命名名植植物物病毒病毒:寄主名寄主名+症状症状+病毒属名病毒属名如如TobaccoMosaicTobamovirus属名采用斜体书写。属名采用斜体书写。l植物病毒属名以植物病毒属名以-virus结尾，常由模式种寄主名结尾，常由模式种寄主名称（英文或拉丁文）缩写称（英文或拉丁文）缩写+主要特征描述（英文主要特征描述（英文或拉丁文）缩写或拉丁文）缩写+virus组合而成，书写采用斜组合而成，书写采用斜体。体。如黄瓜花叶病毒属记作如黄瓜花叶病毒属记作Cu

39、cumovirus。l科、目的名称分别以科、目的名称分别以-viridae和和-virales为结尾，为结尾，均采用斜体书写。均采用斜体书写。第四节第四节植物病毒检测与病毒病害植物病毒检测与病毒病害一、植物病毒的检测一、植物病毒的检测（一）生物学检测（一）生物学检测l1鉴别寄主鉴别寄主指用来鉴别某一病毒或其株系的具有特定指用来鉴别某一病毒或其株系的具有特定反应的植物。凡是病毒侵染后能产生快而稳定、反应的植物。凡是病毒侵染后能产生快而稳定、并具有特征性症状的植物都可作为鉴别寄主。并具有特征性症状的植物都可作为鉴别寄主。组合使用几种或一套鉴别寄主称为鉴别寄主谱。组合使用几种或一套鉴别寄主称为鉴

40、别寄主谱。鉴别寄主谱中一般包括可系统侵染的寄主、局鉴别寄主谱中一般包括可系统侵染的寄主、局部侵染的寄主和不受侵染的寄主。部侵染的寄主和不受侵染的寄主。l鉴别寄主谱的方法简单易行，优点是反应灵鉴别寄主谱的方法简单易行，优点是反应灵敏，只需要很少的毒源材料。但工作量比较敏，只需要很少的毒源材料。但工作量比较大，需要较大的温室种植寄主植物，且比较大，需要较大的温室种植寄主植物，且比较费时。费时。l有时因气候或栽培等原因，症状反应不十分有时因气候或栽培等原因，症状反应不十分稳定。稳定。2植物病毒粒体的稳定性植物病毒粒体的稳定性对汁液传播的病毒，可通过病株汁液的对汁液传播的病毒，可通过病株汁液的体外性状

41、（钝化温度、稀释限点和体外存活体外性状（钝化温度、稀释限点和体外存活期）来测定；期）来测定；这些性状虽易受各种因素影响，但仍可这些性状虽易受各种因素影响，但仍可作为区别不同病毒的依据之一，而且对混合作为区别不同病毒的依据之一，而且对混合侵染病毒的分离及制定病毒提纯方案具有参侵染病毒的分离及制定病毒提纯方案具有参考价值。考价值。钝化温度（钝化温度（Thermalinactivationpoint，TIP）病病毒毒在在病病株株粗粗汁汁液液中中，经经恒恒温温水水浴浴处处理理10分分钟钟即即丧失侵染力的最低温度。丧失侵染力的最低温度。TIP最低的病毒是番茄斑萎病毒，只有最低的病毒是番茄斑萎病毒，只有4

42、5；最高的是烟草花叶病毒，为最高的是烟草花叶病毒，为93；而大多数植物病毒为而大多数植物病毒为5570。一种病毒的不同株系可以有不同的钝化温度，所一种病毒的不同株系可以有不同的钝化温度，所是鉴定病毒的一项有用的指标。是鉴定病毒的一项有用的指标。稀释限点（稀释限点（Dilutionendpoint，DE）病病毒毒在在病病株株粗粗汁汁液液中中，经经若若干干倍倍数数的的稀稀释释后仍能保持其侵染力的最大稀释倍数后仍能保持其侵染力的最大稀释倍数.用用10-1，10-2，10-3表示。表示。一般的植物病毒一般的植物病毒DEP为为10-210-。稀释限点与汁液中病毒粒子的浓度有关，稀释限点与汁液中病毒粒子的

43、浓度有关，浓度愈高，稀释限点也愈大。而病毒的浓度往浓度愈高，稀释限点也愈大。而病毒的浓度往往受栽培条件、寄主植物状况所影响。因此报往受栽培条件、寄主植物状况所影响。因此报道中同一病毒的稀释限点不一定是相同的，只道中同一病毒的稀释限点不一定是相同的，只能作为鉴定病毒的参考指标。能作为鉴定病毒的参考指标。体外存活期（体外存活期（Longevityinvitro，LIV）病病毒毒在在病病株株粗粗汁汁液液中中，置置于于2022室室温下，能够保持侵染力的最长时间。温下，能够保持侵染力的最长时间。大多数病毒的大多数病毒的LIV在数天到数月。在数天到数月。由于在不同植物汁液中存在不同的酶或抑由于在不同植物汁

44、液中存在不同的酶或抑制物，从而使病毒的体外存活期也可能有较制物，从而使病毒的体外存活期也可能有较大的差异，所以这项指标也只能在鉴定病毒大的差异，所以这项指标也只能在鉴定病毒时参考。时参考。（二）电镜观察（二）电镜观察l病病毒毒粒粒体体十十分分微微小小，只只有有在在电电子子显显微微镜镜下下才才能能观察到。观察到。l电镜观察时，病毒样品须经过负染处理，使病电镜观察时，病毒样品须经过负染处理，使病毒粒体表面附着一层重金属离子，置于特殊的毒粒体表面附着一层重金属离子，置于特殊的载网和支持膜上，放入电镜真空样品室中进行载网和支持膜上，放入电镜真空样品室中进行观察。观察。（三）血清学检测（三）血清学检测抗

45、抗原原（antigens）：一一切切能能在在动动物物体体内内诱诱导导产产生生抗抗体体的的物物质质，都都叫叫抗抗原原。蛋蛋白白、蛋蛋白白降降解解物物、多糖等。多糖等。抗抗体体（antibody）:是是动动物物抵抵抗抗外外来来的的抗抗原原而而产生的一种物质。产生的一种物质。抗原抗体的结合过程叫抗原抗体的结合过程叫血清学反应血清学反应。抗血清抗血清（antiserum）:含有抗体的血清。含有抗体的血清。利用植物病毒外壳蛋白的抗原特性，制备特利用植物病毒外壳蛋白的抗原特性，制备特异性的抗血清。利用抗原抗体特异性结合可以鉴异性的抗血清。利用抗原抗体特异性结合可以鉴定病毒。定病毒。抗血清的制备：抗血清的制

46、备：v纯化病毒，纯化病毒，v注射小动物（兔子、小白鼠等），注射小动物（兔子、小白鼠等），v取血获得抗血清。取血获得抗血清。琼脂双扩散法：琼脂双扩散法：l酶联免疫吸附法（酶联免疫吸附法（EnzymeLnkedImmunoSorbentAssay,ELISA）：）：(四四)分子生物学检测分子生物学检测1聚合酶链式反应（聚合酶链式反应（PCR）:聚聚合合酶酶链链式式反反应应（Polymerase ChainReaction，PCR）是是二二十十世世纪纪八八十十年年代代发发展展起起来来的的一一种种DNA特特定定片片段段体体外外扩扩增增技技术术，已已被被广泛地应用于植物病毒检测。广泛地应用于

47、植物病毒检测。其优点是快速、灵敏、特异性强。其优点是快速、灵敏、特异性强。PCR的基本过程如下：的基本过程如下：（1）将将反反应应体体系系（模模板板DNA、引引物物1、引引物物2、Mg2+、4种种dNTP和和Taq DNA聚聚合合酶酶）置置高高温温下变性（使模板双链下变性（使模板双链DNA解链为两条单链）；解链为两条单链）；（2）在在低低温温）下下退退火火（使使引引物物与与模模板板链链3端端结结合，形成部分双链合，形成部分双链DNA）；）；（3）在在中中温温下下，通通过过Taq DNA聚聚合合酶酶使使引引物物从从5端端向向3端端延延伸伸，随随着着4种种dNTP的的掺掺入入合合成成新新的的DNA

48、互互补补链链，完完成成第第一一轮轮变变性性、退退火火和和聚聚合反应循环。合反应循环。反复进行这种循环，可使两端引物限定反复进行这种循环，可使两端引物限定范围内的模板范围内的模板DNA序列以指数形式扩增。序列以指数形式扩增。一个目的一个目的DNA分子经分子经20轮扩增后，可达轮扩增后，可达106。当当DNA片段扩增到一定数量时，经电泳片段扩增到一定数量时，经电泳分离，再经溴乙锭处理，在紫外光下可以肉分离，再经溴乙锭处理，在紫外光下可以肉眼观察到并确定扩增片段的大小，从而判定眼观察到并确定扩增片段的大小，从而判定检测样品中是否含有目的检测样品中是否含有目的DNA片段。片段。大多数植物病毒基因组为大

49、多数植物病毒基因组为RNA，而，而Taq DNA聚合酶不能以聚合酶不能以RNA为模板合成为模板合成DNA链，链，这就需要首先在逆转录酶的作用下，以这就需要首先在逆转录酶的作用下，以RNA为模板合成互补的第一链为模板合成互补的第一链DNA，之后才能进，之后才能进行常规行常规PCR反应，这一技术称为反应，这一技术称为反转录反转录PCR（ReversetranscriptionPCR，简称简称RT-PCR）。）。2核酸杂交核酸杂交原理：原理：DNARNA碱基互补关系。碱基互补关系。杂交：杂交：DNARNA形成异质双链的过程。形成异质双链的过程。利用根据已知序列合成或制备的核苷酸利用根据已知序列合成或

50、制备的核苷酸片断片断探针（探针（probe）是否能与待测核酸杂）是否能与待测核酸杂交，判断与已知片断是否有同源性。交，判断与已知片断是否有同源性。二、植物病毒病害的特点二、植物病毒病害的特点1有有一一些些植植物物在在一一定定的的条条件件下下隐隐症症带带毒毒，即即植植物物受到病毒的侵染但不表现明显的症状。受到病毒的侵染但不表现明显的症状。2还还有有一一些些病病毒毒引引起起观观赏赏植植物物颜颜色色和和形形态态的的变变异异，反反而而增增加加了了植植物物的的观观赏赏价价值值，荷荷兰兰的的郁郁金金香香杂杂色变种等。色变种等。3绝大多数的植物病毒侵入寄主植物后可以引绝大多数的植物病毒侵入寄主植物后可以引起

51、植物叶片不同程度的斑驳、花叶或黄化，同起植物叶片不同程度的斑驳、花叶或黄化，同时伴随有不同程度的植株矮化、丛枝等病害症时伴随有不同程度的植株矮化、丛枝等病害症状，以及产量的降低。有一些病毒引起卷叶、状，以及产量的降低。有一些病毒引起卷叶、植株畸形。少数病毒还能在叶片或茎秆上造成植株畸形。少数病毒还能在叶片或茎秆上造成局部坏死或瘤肿、脉肿等增生症状。局部坏死或瘤肿、脉肿等增生症状。4植物病毒病害观察不到病征。植物病毒病害观察不到病征。5症状表现受温度的影响较大，常发生高温或症状表现受温度的影响较大，常发生高温或低温隐症现象。低温隐症现象。l混混合合侵侵染染（或或复复合合侵侵染染）:植植物物受受多

52、多种种病病毒毒或或一一种种病病毒不同株系同时侵染的现象毒不同株系同时侵染的现象.混混合合侵侵染染的的病病毒毒在在植植株株体体内内会会发发生生相相互互作作用用，这种相互作用可分为下列几种类型：这种相互作用可分为下列几种类型：l（1）协协生生作作用用：混混合合侵侵染染后后，引引起起的的病病害害症症状状比比两两种种病病毒毒单单独独侵侵染染更更为为严严重重。如如番番茄茄花花叶叶病病毒毒和和马马铃铃薯薯X病病毒毒，两两者者分分别别侵侵染染番番茄茄都都只只表表现现轻轻微微斑斑驳驳症症状状，但但当当两两者者同同时时侵侵染染时时，则则引引起起番番茄茄茎茎、叶叶和和果果实坏死，甚至全株死亡。实坏死，甚至全株死亡

53、。l（2）撷撷颃颃作作用用：一一种种病病毒毒对对另另一一种种病病毒毒产产生生抑抑制制作作用用。如如在在烟烟草草植植株株体体内内，烟烟草草蚀蚀纹纹病病毒毒抑抑制制天天仙仙子子花叶病毒和马铃薯花叶病毒和马铃薯Y病毒的增殖。病毒的增殖。l（3）交互保护作用交互保护作用：先侵染的病毒保护植物：先侵染的病毒保护植物不再受另一种病毒的侵染。这种作用可发生不再受另一种病毒的侵染。这种作用可发生在两种病毒或一种病毒两个不同株系之间，在两种病毒或一种病毒两个不同株系之间，其作用通常是相互的。其作用通常是相互的。习惯上习惯上“交互保护交互保护”特指用致病力弱的特指用致病力弱的病毒或株系（生产上称为弱毒疫苗）保护植

54、病毒或株系（生产上称为弱毒疫苗）保护植物免受强致病力的病毒或株系的侵染。物免受强致病力的病毒或株系的侵染。第六节第六节亚病毒亚病毒亚亚病病毒毒（Subvirus）是是指指一一类类不不具具有有完完整整病病毒毒结结构构或或功功能能的的分分子子生生物物.1981年由法国Lwoff提出.一、类病毒一、类病毒(viroid)类类病病毒毒是是指指无无外外壳壳蛋蛋白白包包被被的的小小分分子子环环状状单单链链RNA，单单独独具具侵侵染染性性，能能自自我我复复制制，致致病病或或不不致病。致病。1971年年Diener首首次次在在描描述述马马铃铃薯薯纺纺锤锤块块茎茎病病的的病病原原时时使使用用类类病病毒毒（vi

55、roid）一一词词。之之后后陆陆续在一些植物中发现这类小分子核酸寄生物。续在一些植物中发现这类小分子核酸寄生物。菊花矮化类病毒菊花矮化类病毒Chrysanthemum stunt viroid Affected flowers in the foreground are also showing premature opening and colour break.Chrysanthemum stunt viroidlAffected flower(right)The flower is reduced in size and showing marked colour bleaching.二

56、、拟病毒与卫星二、拟病毒与卫星RNA在植物病毒中，有些病毒粒体内除自身的在植物病毒中，有些病毒粒体内除自身的基因组基因组RNA外，还包含一种小分子外，还包含一种小分子RNA，它，它与病毒基因组核苷酸序列没有同源性，无编码与病毒基因组核苷酸序列没有同源性，无编码能力，必须依赖其相关病毒（称为辅助病毒）能力，必须依赖其相关病毒（称为辅助病毒）才能侵染和复制。其中分子结构为环状的称为才能侵染和复制。其中分子结构为环状的称为拟病毒拟病毒(virusoid)，分子结构为线状的称为，分子结构为线状的称为卫卫星星RNA(satelliteRNA,sRNA)。目前已在许多病毒中发现有卫星目前已在许多病毒中发现

57、有卫星RNA的的存在，如存在，如CMV卫星卫星RNA等。等。三、卫星病毒三、卫星病毒卫卫星星病病毒毒是是指指在在病病毒毒基基因因组组之之外外，依依赖赖于于该该病病毒毒（称称为为辅辅助助病病毒毒）活活动动的的由由核核酸酸分分子子组组成成的的亚亚病病毒毒因因子子，并并用用自自己己的的核核酸酸编编码码外外壳壳蛋蛋白白进进行行包包装装。它它与与辅辅助助病病毒毒一一起起侵侵入入寄寄主主植植物物，对对侵侵染染有有加加强强作作用用。卫卫星星病病毒毒核核酸酸的的核核苷苷酸酸序序列列与与辅辅助助病病毒毒的的基基因因组组序序列列无无同同源源性性。因因此此卫卫星星病病毒毒与与辅辅助助病病毒毒没没有有血血清清学学关系。关系。如：烟草坏死卫星病毒（如：烟草坏死卫星病毒（Satellitetobacconecrosisvirus，STNV）、玉米白线条花叶卫）、玉米白线条花叶卫星病毒（星病毒（Maizewhite-linemosaicsatellitevirus）等。）等。