《植物病原菌物概述》课件

植物病原菌物概述本课程介绍植物病原微生物基本知识、分类、致病机制及防控策略课程目标与内容框架掌握主要植物病原菌类型理解病原菌与植物互作机制了解防控与前沿动态植物病原菌定义概念生态意义研究价值能够侵染植物并引起疾病的微生物影响生态系统平衡与多样性保障粮食安全，促进可持续农业发展病原菌和植物健康植物生长减缓产量品质下降经济影响巨大病原菌感染导致生长发育障碍全球粮食损失约每年造成数十亿美元损失15-30%植物病原菌的历史古代1公元前已有病害记载年21845爱尔兰马铃薯晚疫病导致百万人死亡现代3分子技术揭示病原菌本质病原菌分类总览真菌细菌丝状体，孢子繁殖单细胞原核生物类菌体病毒如植原体、类病毒等非细胞结构病原体真菌性植物病原菌全球影响代表病原菌作物病害由真菌引起禾谷镰刀菌、稻瘟病菌80%传播特点产生大量孢子，通过空气传播细菌性植物病原菌典型病原分布广泛传播方式黄单胞杆菌、青枯病菌冷热带地区均常见水分、昆虫或人为传播病毒及类病毒病原体黄瓜花叶病毒和水稻条纹叶枯病毒引起严重减产，致病能力强，防控难度大寄生性高等植物与线虫寄生植物线虫类型菟丝子根结线虫••寄生蓼胞囊线虫••槲寄生矮化线虫••植物病原菌的基本生活史营养阶段寄主识别吸收养分生长感知并锁定宿主繁殖阶段侵染定殖产生新一代孢子突破防御，建立关系病原菌传播途径风力传播孢子可随风传播数百公里雨水传播雨滴飞溅传播细菌病原体昆虫媒介蚜虫传播病毒效率高种子传播带菌种子可长距离传播病原植物病原菌的生命周期孢子扩散通过风、水、昆虫等传播到新宿主休眠期在不利环境条件下保持活力再侵染期条件适宜时重新感染宿主病害三角模型病原物具有致病力的微生物寄主感病的植物种类环境温湿度等有利条件三个因素共同决定植物病害的发生与发展，缺一不可，控制任一因素可阻断发病病原菌遗传多样性变异特性影响因素应对策略变异速率快环境压力多基因抗性易产生新生理小种基因重组品种轮换基因组动态变化水平基因转移监测预警真菌主要门类与实例子囊菌门担子菌门稻瘟病菌小麦秆锈病菌••灰葡萄孢菌玉米黑粉病菌••白粉病菌草坪锈菌••细菌主要属种与特点黄单胞菌属青枯菌属欧文氏菌属产黄色素，引起斑点病引起维管束堵塞致死引起软腐病害植物病毒分类与重要种类按形态分按核酸类型代表种类杆状病毒烟草花叶病毒••RNA•丝状病毒马铃薯病毒••DNA•Y球形黄瓜花叶病毒••植物类菌体及其致病机理植原体类病毒螺旋体无细胞壁，寄生于韧皮只含，无蛋白质外螺旋状细菌，引起萎蔫RNA部壳植物线虫病风险亿$8002000+全球损失寄主植物根结线虫年经济损失能感染的植物种类70%分布面积全球农田受害比例典型真菌性病害稻瘟病病原鉴定稻瘟病菌稻瘟霉菌流行特点亚洲稻区减产10~30%症状表现叶、穗、节部出现病斑典型真菌性病害小麦锈病细菌性代表病害溃疡病苹果树溃疡柑橘溃疡核果类溃疡枝干开裂流胶果实斑点降低商品价值树势衰弱，产量下降典型病毒病烟草花叶病病毒特点传播机制杆状病毒机械接触传播•RNA•稳定性极强无需媒介昆虫••寄主范围广泛种子不传毒••植物感染过程全景侵染病原菌识别并侵入宿主定殖在宿主内建立生存环境扩展在宿主内扩散蔓延致病引起宿主细胞死亡或功能异常病原菌与植物防御植物通过系统识别病原物，激活防御基因表达，产生活性氧和抗菌物质PTI/ETI病原菌突破防御的方法毒力因子分泌免疫干扰产生多种毒素抑制植物生长分泌效应蛋白干扰宿主信号途径形态变化改变表面结构逃避识别细胞壁降解酶与病原性多聚半乳糖醛酸酶纤维素酶分解果胶，破坏中胶层降解细胞壁主要成分木聚糖酶分解半纤维素孢子的识别与附着化学感应机械附着感知植物表面化学信号产生粘液增强附着力侵入萌发形成附着胞突破表面形成芽管准备侵入病原体生物膜与耐药性生物膜形成过程生物膜功能初始黏附提高抗药性

1.•微菌落形成保护细菌免受宿主防御

2.•胞外多糖分泌促进营养物质交换

3.•成熟生物膜发育有利于基因水平转移

4.•侵染机制典型案例分析稻瘟病菌形成高压附着胞，压力达刺入表皮8MPa灰葡萄孢菌分泌酶类和毒素直接溶解细胞壁黄单胞杆菌胞外多糖阻塞导管，引起萎蔫植物免疫系统概述抗病蛋白编码特异性抗病基因产物蛋白NLR识别病原体效应蛋白模式识别受体识别保守分子模式病原菌效应蛋白合成病原体内产生效应蛋白分泌通过分泌系统注入宿主抑制干扰宿主免疫信号转导进化不断变异逃避宿主识别基因互作模型互作类型病原基因植物基因疾病结果相合互作抗病Avr+R+非相合互作感病Avr-R+非相合互作感病Avr+R-非相合互作感病Avr-R-病原菌进化与适应性基因突变1随机变异产生新毒力型DNA基因交流水平基因转移获得新功能红皇后效应病原与宿主不断共同进化病原菌引发的作物损失统计典型区域大流行案例年代1950巴拿马病菌开始在中美洲蔓延年代1960大蕉品种格罗斯米歇尔几乎灭绝·年代1990新毒株出现并全球扩散TR4现在卡文迪什品种面临严重威胁重要经济作物病害（中国）棉花黄萎病番茄青枯病水稻稻瘟病中国棉区普遍发生，年损失超亿元南方高温高湿地区常见，致死率高我国南方稻区主要病害，周期性暴发10病害诊断技术显微镜观察观察病原形态特征培养分离获得纯培养物进行鉴定3分子诊断、等快速检测方法PCR LAMP智能诊断基于图像的人工智能辅助诊断病原菌研究的模型系统拟南芥灰葡萄孢系统水稻稻瘟病菌系统--基因功能研究广泛经济作物模型••互作机制清晰基因组已测序••遗传资源丰富转化系统成熟••植物病害防控原则农业防治化学防治轮作、抗病品种、农事操作农药喷施、种子处理综合管理生物防治多种方法协同使用拮抗微生物、诱抗剂抗病品种选育与基因工程抗病基因水稻、小麦等Xa21Lr34基因编辑靶向修饰感病基因CRISPR多基因聚合培育持久抗性品种化学农药的应用与限制常用农药类型应用挑战杀菌剂抗药性发展••杀虫剂环境污染风险••杀线虫剂残留安全问题••生物防治进展拮抗微生物如解淀粉芽孢杆菌、木霉菌等提供绿色可持续防控新途径农业管理措施轮作倒茬田间卫生切断病原菌生活史清除病残体，减少初侵染源多样性种植混栽、间作提高生态稳定性重大科学进展病原基因组学1000+15%测序基因组可变基因组已测序植物病原菌数量泛基因组中快速进化区域200+效应蛋白典型病原菌编码效应蛋白数量新技术等分子编辑CRISPR工具基因编辑原理利用靶向切割CRISPR-Cas9DNA应用领域提高植物抗性，改造病原菌未来展望精准编辑，开发新防控策略植物病原菌物研究热点与未来趋势智慧农业多组学整合人工智能微流控检测传感器监测病害，无基因组学、代谢组机器学习预测病害暴现场快速便携诊断系人机防控学、蛋白组学结合发统本章小结与启示前沿技术应用分子生物学推动防控新方向平衡生态关系可持续防控是未来发展方向保障粮食安全3植物病害防控关系国家安全问题讨论与展望思考问题思考问题12如何应对全球气候变化下的病害病原菌抗药性如何有效管理？风险？思考问题3新技术在病害防控中的伦理考量？。