非寄主植物表现为什么(植物寄生物不一定是病原物)
植物非寄主抗性是自然界中植物对外来病原微生物最广泛的抗性。它是植物的免疫系统。植物非寄主抗性具有持久性和广谱抗性的特点。它是作物抗病育种中重要的潜在抗病资源,也是抗病研究的热点之一。本文综述了非寄主抗性的遗传研究和抗性机理,分析了非寄主抗性研究的难点和发展前景。非寄主抗性是植物在物种水平上的抗性,也是抵御病原菌侵染的第一道防线。它具有广谱、抗性强、持久性强的特点,可以保护植物免受大多数病原菌的危害。其分子机制的揭示将为植物病害的防治提供新的策略。
非寄主抗性是植物对大多数病原菌具有抗性,对少数病原菌敏感的主要抗病类型。它不受单一植物特异性抗病基因控制,不易随着病原微生物的变异而丢失。它具有稳定性和持久性的特点。因此,它在农业上具有广阔的应用前景。对寄主抗性的分子基础的理解仍然滞后。非寄主抗性的原因之一是在相应的非病原菌中缺乏特定的致病因子。拥有大量无毒基因可能是另一个重要原因。以小麦品种水原11号幼苗与条锈菌CY31、cy23的亲和组合为材料,采用双向电泳(2-DE)技术分离和分析了小麦全叶蛋白表达谱。
在接种后24小时和72小时,用基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)分析了41个差异表达的蛋白点,其中23个蛋白点被阳性鉴定。这些蛋白质主要参与光合作用、抗氧化、信号转导和代谢功能。非亲和反应中诱导蛋白的注释揭示了一种快速的抗性反应,包括激酶信号的诱导和活性氧的产生,这发生在R基因介导的抗性中。在小麦条锈病叶片分离蛋白中检测到核酮糖-1,5-二磷酸脱羧酶/加氧酶的断裂。通过Western-blot分析进一步证实了Rubisco的片段化。指出条锈病侵染对寄主小麦的叶绿体和光合作用有亲和力和非亲和力两方面的影响。
什么是植物的非寄主抗病性?非寄主抗病性是植物最普遍的抗病性类型,许多研究者认为非寄主抗病性不易随着病原菌的变异而丧失,具有稳定持久的特点。但是,这一观点多是基于表观现象的观察和演绎而得出的,需要进一步提供充分的遗传学和植病流行学证据。
因病原物与植物种类及其亲缘关系不同,非寄主抗病性的表现和机制很不相同。大麦白粉菌在拟南芥等双子叶植物上,分生孢子萌发率很低,难以形成附着胞,极少产生侵入丝,当然也不表现任何肉眼可见症状。但在小麦、黑麦、燕麦等近缘非寄主上,孢子完全正常萌发,形成附着胞,产生较少的侵入丝和吸器,侵染点也有乳突产生,类似品种抗病性的表现。用疫霉属卵菌接种非寄主烟草,也发生侵染点细胞的过敏性坏死现象。用各种麦类叶锈菌接种非寄主麦类作物,都可以侵入,形成吸器和发生过敏性坏死反应,但对非寄主麦类的侵入率降低,菌落败育率增高(商鸿生等,1991)。水稻不发生锈病,若将麦类锈菌接种水稻,也能产生全套侵入机构和产生吸器,建立寄生关系,但病菌不能繁殖(Ayliffe等,2011)。大量的接种试验表明,非寄主抗病性的抗病因素非常复杂,既有被动抗病因素,也有主动抗病因素,许多与寄主抗病性相似。Thordal-Christensen(2003)按照病原菌的发展和侵染过程,分析了抗病因素的作用,提出了病原菌成功侵染的六道障碍:第一,病原菌不能接受植物表面形态的或化学的刺激,不能分化产生侵入机构,植物表达非寄主抗病性;第二,病原菌不能克服植物的被动抗病因素,植物表达非寄主抗病性或寄主抗病性;第三,病原菌的非专化性激发子被植物识别,产生侵染诱导的非寄主抗病性或寄主抗病性;第四,活体寄生的病原菌不能从植物获得营养物质,植物表达非寄主抗病性;第五,病原菌多重专化性激发子被植物多重受体所识别(多基因识别),植物表达非寄主抗病性;第六,病原菌单一专化性激发子被植物单一受体识别(单基因识别),植物表达寄主抗病性。
自然群落中植物之间的种间关系有哪些类型
1、寄生关系:
绝大多数高等植物都能自食其力,它们通过根系直接从土壤里或水中吸收水分和无机盐,同时,又通过自身的绿色组织进行光合作用,制造出自己生长发育所必需的有机营养。可是,有一部分高等植物,却过着不劳而获的寄生生活,它们生长发育所需要的营养物质必须从植物体内获得。
在这种寄生关系中,受害的一方称为寄主植物,得利的一方称为寄生植物。
2、附生关系:
一种植物借住在其他植物种类的生命体上,能自己吸收水分、制造养分。除了叶片附生的植物会 对寄主的光照条件造成一定的影响外,附生植物一般不会对寄主造成损害。植物的附生现象是热带雨林的主要标志性特征之一。
3、共生关系:
植物界中较为典型的共生现象有地衣(藻类和菌类共生)、 根瘤(如固氮菌和豆科植物的共生)、菌根(真菌和等植物的根共生)。
4、机械关系:
在自然植物群落内植物种类众多,一些对环境因子要求相同的植物种类,就表现出相互剧烈的竞争;一些对环境因子要求不同的植物种类,不但竞争少,有时还呈现互惠。而机械关系主要是植物相互间剧烈竞争的关系,尤其以热带雨林中缠绕藤本、绞杀植物与乔木间的关系最为突出。
5、生理化学关系:
一些植物的分泌物对另一些植物的生长发育是有利的,例如,黑接骨木对云杉根的分布有利;皂荚、白蜡与七里香等在一起生长时,互相都有显著的促进作用。还有一些植物会从体内分泌出某种气体或汁液, 影响或者抑制其他植物的生长。
植物的非寄主抗病性可以分为哪几类?将植物对真菌、卵菌和细菌的非寄主抗病性划分为两类。类型Ⅰ不产生任何表观症状,是最普遍的非寄主抗病性类型。从已有的研究实例来看,类型Ⅰ主要涉及植物物理的或化学的被动抗病性因素,也有的涉及侵染诱导的主动抗病性机制,能够识别病原菌的非特异性激发子,启动一系列防卫反应。类型Ⅱ则进而识别病原菌的特异性激发子,发生过敏性坏死反应,产生局部坏死症状。属于何种类型,取决于植物与病原菌双方。此外,非寄主植物抗病毒的机制也涉及过敏性反应和RNA沉默(Voinnet,2001)。
晚近一系列相关分子生物学的研究结果都证实,不论非寄主抗病性与寄主抗病性,其机制均为PRR与NB-LRR蛋白的联合作用。PRR蛋白为植物的模式分子识别受体,可以识别病原菌保守的模式分子,启动先天免疫反应,而NB-LRR蛋白则是专化性识别病原菌效应子的受体,启动专化抗病性,导致过敏性细胞坏死。Schulze-Lefert(2011)认为PRR与NB-LRR两者对非寄主抗病性的相对贡献率,是寄主与非寄主进化分歧时间的函数,植物物种间进化分歧时间加长,PRR蛋白相关免疫性的相对贡献就增大,而NB-LRR蛋白相关抗病性的贡献相应减小。
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