植物病理学1 (绪论+病害症状)

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1、 植植 物物 病病 理理 学学 l农学专业一直开设植物病理学课程农学专业一直开设植物病理学课程l本人在四校合并前就给农学专业学生上植物本人在四校合并前就给农学专业学生上植物病理学课程病理学课程l几乎每年都有农学专业本科生上植物病理学几乎每年都有农学专业本科生上植物病理学专业研究生专业研究生实验课：紫金港农生组团实验课：紫金港农生组团A-346，双周周双周周2、周、周3分两个班上！分两个班上！人，会生病人，会生病动物，会生病动物，会生病植物，植物，也会也会生病！生病！你，就是下一个你，就是下一个植物植物 医生医生植物病理学植物病理学I 基础理论知识基础理论知识II 重要病害各论重要病害各论研究植

2、物病害发生发展和流行规研究植物病害发生发展和流行规律及防控技术的学科律及防控技术的学科第一部分第一部分植物病理学基础知识植物病理学基础知识 绪绪 论论一、植物病理学简史一、植物病理学简史Texts describing best practices to avoid plant diseases date back thousands of years植物病害的记载历史悠久早期记载 最早认识病害：公元前370年，希腊病害记载 以后有关记载：公元前239年，吕氏春秋-麦病 1273年农桑辑要 1637年天工开物 病害防治 1765年棉花图植物病理学简史植物病理学简史Diseases were o

3、ften blamed on godsOnce it was thought that gods and goddesses controlled natural eventsZeus controlled the weatherCeres or Demeter was the goddess of grainq 近代植物病理学的历史 始于约1845年，至今170多年 重要人物和事件：法国Marthieu Tillet(1755)发现小麦腥黑穗病可传染 法国Prevost(1807)小麦腥黑穗病由真菌引起，硫酸铜液可 抑制孢子萌发 德国De Bary植物病原生物学的创始人，植物病理学之父 18

4、53年发表黑粉菌专著 1863年证明马铃薯晚疫病是由卵菌（Phytophthora infestans）引起 1865年发现锈菌的多型现象和转主寄生现象；核盘菌引 致腐烂病害的生理学；发现细菌，病毒等不同类型病原生物 鉴定许多植物病害的病原物植物病理学之父Heinrich Anton de Bary(1831-1888)was a German surgeon,botanist,microbiologist,and mycologist(fungal systematics and physiology).He is considered a founding father of plant

5、pathology(phytopathology)as well as the founder of modern mycology.His extensive and careful studies of the life history of fungi and contribution to the understanding of algae and higher plants were landmarks of biology._From Wikipedia欧洲马铃薯晚疫病的大流行欧洲马铃薯晚疫病的大流行Potatoes were brought to Europe from Sou

6、th America starting in the 16th century,but the pathogen Phytophthora infestans was not observed in Europe until the 19th century 18001840188019202468Population of Ireland(millions)The late blight epidemics of the 1840s hit Ireland particularly hard,and caused mass starvation and emigrationAn outbre

7、ak potato late blight,caused by Phytophthora infestans,caused the Great Famine of the 1840s截至截至2013年年12月，爱尔兰人口总数为月，爱尔兰人口总数为459.3万人万人百度百度1863 年年-Anton de Bary鉴定明确鉴定明确Phytophthora 导致马铃薯晚疫病导致马铃薯晚疫病De Bary transferred spores from a sick plant to a healthy plant,which then developed disease symptomsHe al

8、so observed the spores entering the leaves of the new host1895年美国Smith EF首次确认细菌导致梨火疫病，植物病原细菌学奠基人，设立Erwinia属，以示纪念 英国Stanley WM(1935)化学法提纯得到烟草花叶病毒 结晶，并证实具有侵染性，获1946年诺贝尔化学奖英国Bawden FC(1936)证明烟草花叶病毒是核蛋白，具有侵染活性的是核酸，而非蛋白质德国Kausche(1939)首次在电子显微镜下看到TMV粒体 植物病原细菌于植物病原细菌于1870s得到鉴定得到鉴定Paul Bachi,University of K

9、entucky Research and Education Center,Bugwood.orgClemson University-USDA Cooperative Extension Slide SeriesBacteria oozing away from infected tissue is an important diagnostic tool for bacterial infections烟草花叶病病原物被鉴定为一种病毒烟草花叶病病原物被鉴定为一种病毒(1890s)Electron micrograph of TMVBy passing the extract from an

10、 infected leaf through an extremely fine filter,pathologists showed that the infectious agent was smaller than a bacterium,and named it“virus”Martinus Beijerinck植物寄生线虫因为较大，被发现较早植物寄生线虫因为较大，被发现较早Wheat seed-gall nematode Anguina tritici described by John Turberville Needham,1743as“Aquatic animalsworms,

11、eels,or serpents,which they very much resemble”Experimental nematology began in the 1850s,on the root-knot nematodes affecting these cucumber seedlings,described by M.J.Berkeley日本土居养二(1967)首次确认类菌原体导致桑萎缩病瑞士Diener TO(1971)首次发现类病毒美国Davis RE(1972)首次发现螺原体瑞士Gaumann E(1946,1951)总结二次世界大战结束前植物病 理学领域的主要成果，出版了

12、植物侵染性病害原理 (Pflanzenliche Infektionslehre)一书，为植物病理学建立 一个理论体系 二次世界大战以后，随世界科技，尤其是生物技术的发展，及学科交叉渗透，形成了“植物病理生理学”，“植物病害流行学”，“分子植物病理学”等分支学科。二、防治植物病害的重要性病害导致作物产量损失，每年平均占总产量的10-30%1845-1846年，北欧尤其是爱尔兰发生马铃薯晚疫病 大流行，饿死约70万人，逃荒150多万人1942年孟加拉国水稻胡麻斑病大流行，饿死200多万人1970年美国玉米小斑病流行，经济损失10亿美圆我国解放前小麦锈病和黑穗病，每年损失粮食60亿公斤 欧洲马铃薯

13、晚疫病的大流行欧洲马铃薯晚疫病的大流行18001840188019202468Population of Ireland(millions)The late blight epidemics of the 1840s hit Ireland particularly hard,and caused mass starvation and emigrationAn outbreak potato late blight,caused by Phytophthora infestans,caused the Great Famine of the 1840s三、植物病理学的性质和任务植物病理学是研

14、究植物病害发生、发展规律及其防治原理和方法的科学。理论研究：植物病害发生的原因，发病过程、条件、机制；病害周年循环，病原物与寄主的相互作用，病害流行因素、时空变化规律等应用研究：病害预测预报，控制病害的对策和防治病害的措施与方法 四、参考资料普通植物病理学（第四版），许志刚主编，高教出版社，2009普通植物病理学（第2版），谢联辉主编，科学出版社，2013 专业期刊：国内：植物病理学报，植物保护学报国外：Plant Pathology;Phytopathology;Plant Disease;Physiology and Molecular Plant Pathology;Molecular

15、Plant-Microbe Interactions;Molecular Plant Pathology第一章 植物病害的基本概念 第一节 植物病害（plant disease）一、定义：植物由于生物和非生物致病因素的作用，正常的生理和生化功能受到干扰，生长和发育受到影响，因而在生理或组织结构上出现多种病理变化，表现各种不正常状态（病态），甚至死亡的现象。举列说明：二、病害发生的特点：1.在自然状况下，植物病害形成的过程涉及植物，病原和环境三方面，呈三角关系，称病害三角（disease triangle）+社会因素：人类干扰 病害四角 人类植物病原环境（介体）人类植物病原环境介体（vector

16、）What makes a successful pathogen?Pathogenesis genes and effectors allow the pathogen to enter into the plant,evade the plants defenses,and survive and reproduceNumbers more pathogens increases the chance of successWhat makes a vulnerable host?Poor health wounded or weakened plants can be more vulne

17、rableA lack of disease resistance genesPhytophthora colocasiaeFraser fir(Abies fraseri)killed by phytophthora root diseaseWindNutrient availabilityOther organismsRainMoisture contentTemperaturePollutionPlanting densityThe environment affects whether the plant or pathogen winsHumans influence disease

18、sMonocultureIntroduced pathogens and vectorsGrowing practicesMigrations of people and plantsHumansHumans add another dimension(making a disease pyramid.)2.植物病害的形成经历一系列病理变化过程。生理机能变化细胞和组织结构变化外部形态变化（症状）机械损伤（damage）：没有上述病理变化过程 3.绝大多数病害的发生导致植物产量的减少和品质的降低，带来经济损失，但有例外：食用茭白：幼茎组织受黑粉菌感染的刺激而形成观赏植物：病毒感染形成各种叶花颜色

19、形态的变化 第二节 植物病害的类型据致病因子分为侵染性病害（infectious disease）和非侵染性病害（noninfectious disease）一、侵染性病害由生物因子（病原物）引起的植物病害，可在植物个体间传染，故也称传染性病害致病因子=病原物：真菌；细菌；病毒；菌原体；线虫；寄生性种子植物等植物病理学的研究重点q植物病原物的病原性确定的依据：柯赫氏法则（Kochs rules）1.发病植物上常伴随有病原物存在 2.该生物可在培养基上分离和培养 3.将纯培养生物接种到相同品种的健株上，表现与原来一致的症状 4.从接种发病的植物上再分离后所获纯培养的特征 与原来的记录（2）一致

20、Kochs postulates to establish a microbe as the causal agent of a disease(1880s):The microbe is always associated and isolated from the patient with the diseaseThe microbe must be grown in pure culture The microbe can be injected or inoculated into an animal(plant)and cause diseaseThe microbe can be

21、re-isolated in pure culture 据柯赫氏法则分离鉴定植物病原物的局限性：1.只适用于侵染性病害，不适用于非侵染性病害 2.不适用于尚未能人工培养的绝大多数活体营养 生物所致的病害 二、非侵染性病害由非生物因子（不适宜的环境条件）引起的植物病害无病原物的侵染，不能在植物个体间传染，故也称非传染性病害或生理性病害。致病因子=不适宜的环境条件：温度，湿度，水分，光照，土壤，大气，肥料，农药等1.营养失调：营养缺乏，过量，比例失调 缺素症（nutrition deficiency）：Calcium deficiency of appleMn2+deficiency Orange

22、Fe2+/Zn2+deficiencyOrangeZn2+deficiency(right:healthy)葡萄缺锰症状Fe2+deficiency(Grape)Small fruits caused by Zn2+deficiency(Grape)葡萄缺硼症状除草剂百草枯药害除草剂百草枯药害致病因子（续）2.冷害，冻害，暑害3.旱害，涝害4.光照不足，过强5.空气污染：HF,SO2,NO2,O3 6.药害冻冻 害害玉米旱玉米旱 害害Heart-shaped soybean leaf due to Metolachlor damage 非侵染性病害特点诊断依据：1.症状独特，病部无病征2.田间

23、同时大面积发生，无明显发病中心3.病株表现症状的部位有一定规律性4.与发病因素密切相关，改变条件后植株一般可恢复健康 第三节 植物病害的症状（symptom）一、定义受致病因子的影响在植物组织内部或外表显露出来的异常状态 内部症状：显微镜下观察（内含体/侵填体）外部症状：包括病状和病征（sign）二、病状类型1.变色变色（discolour）由于病部细胞的色素改变，导致发病植物的色泽发生均匀或不均匀改变。(1)褪绿(chlorosis)或黄化(yellow)：由于叶绿素的减少而表现为浅绿色或黄色。如小麦黄矮病、植物的缺铁、缺氮等。(2)变红色或紫色：叶绿素合成受抑，而花青素合成过盛。如番茄寒害

24、,maize chlorotic dwarf(virus),植原体。(3)花器变绿色或白色：如植物感染植原体。(4)花叶与斑驳：叶片不均匀褪色，不同变色部分轮廓很清楚的称花叶，变色部分的轮廓不清楚的称斑驳。如烟草花叶病等。Mosaic peach leaves caused by Plum Pox Virus2.坏死（necrosis）：发病植物组织和细胞受破坏而死亡。(1)病斑(spot)：根、茎、叶、花、果实的病部局部组织或细胞坏死。其形状，大小和颜色不一。包括角斑，轮斑，环斑，条斑等。如玉米大、小斑病、十字花科蔬菜黑斑病等。A lesion（示角斑）（示角斑）条 斑番茄早疫病牛眼状病斑（

25、busheye lesions）Sweet potato purple ringspot(caused by potyvirus)(2)枯死：芽、叶、花局部或大部分发生变色、焦枯、死亡。如马铃薯晚疫病、水稻白叶枯病等。水稻白叶枯病Pumpkin drought leaf caused by Erwinia2.坏死（续）(3)穿孔和落叶、落花、落果：病斑从健康组织中脱落下来，形成穿孔，如桃细菌性穿孔等；有些植物的花、叶、果发病后，在叶柄或果梗附近产生离层而引起过早的落叶、落果等。溃疡病所致的柑橘落果(4)疮痂(scab)：果实、嫩茎、块茎等的发病组织上局部木栓化，表面粗糙隆起，病部较浅。(5)溃

26、疡(canker)：病部深入到皮层，组织坏死或腐烂，病部面积大，稍凹陷，周围的寄主细胞有时增生和木栓化。如柑桔溃疡病等。Scabcanker柑橘溃疡病（不同部位）3 腐烂(rot)较大面积植物组织的分解和破坏的表现。根据失水的快慢又可分为干腐(dry rot)和湿腐(wet rot)。若胞壁中间层先受到破坏，出现细胞离析，后发生细胞消解，则称为软腐(soft rot)。幼苗根或茎腐烂后，直立死亡的称为立枯(wilt)，地上部分迅速倒伏的则称为猝倒(damping-off)。如棉菌立枯病，蔬菜苗期猝倒病等。桃干腐（Monilinia fructicola）Pumpkin Phytophthora

27、 fruit rotWatermelon Phytophthora fruit rot猝倒(pumpkin damping-off)立枯(pumpkin Phytophthora wilt)棉苗立枯棉苗立枯（示茎基部症状）4 萎蔫(wilt)植物根茎的维管束组织受到破坏而发生的凋萎现象。引起植物萎蔫的原因有生理性和病理性两种。生理性萎蔫常发生在高温强光照条件下，由于植物蒸腾失水速率大于根系吸水的速率而引起。早晚可恢复的称暂时性萎蔫，出现后不能恢复的称永久性萎蔫。病理性萎蔫是由于病原物侵染繁殖后堵塞维管束或分泌毒素破坏维管束所致。如棉花枯萎病、棉花黄萎病、瓜类枯萎病等。5 畸形(malforma

28、tion)病组织或细胞的生长受阻或过度造成的形态异常。主要表现为：（1）矮缩(dwarf)与矮化（stunt）：矮缩的植株节间缩短、茎叶簇生，如水稻矮缩病等矮化的植株各个器官的长度成比例变矮或缩小，病株比健矮小得多。南方水稻黑条矮缩病南方水稻黑条矮缩病Maize rough dwarf（2）叶片皱缩(crinkle)、卷叶(leaf roll)、蕨叶(fern leaf)。（3）徒长：如稻苗受恶苗病菌侵染后，叶部细胞延长，但细胞数并无增加，成为黄叶高脚苗。水稻恶苗病（4）丛枝(rosette)或发根(hairy roots)：植物的不定芽或不定根大量萌发所致。如枣疯病，竹多枝病等。Witchs

29、 broom of peach caused by MLO竹丛枝病竹丛枝病泡桐丛枝病泡桐丛枝病泡桐丛枝病泡桐丛枝病番茄丛枝病番茄丛枝病maize crazy top(Scleropthora macrospora)帚顶maize crazy top(Scleropthora macrospora)帚顶（5）瘤肿：植物的根、茎、叶上形成的大小不一的瘤状物。如马铃薯癌肿病、果树根癌病等。Crown gall of Mark apple rootstockcaused by Agrobacterium tumefaciens紫藤紫藤摄于启真湖畔摄于启真湖畔番茄根结线虫病摄于华家池根结线虫引起的根瘤t

30、omatocarrotlettucebean（6）花器变叶(phyllody)一种病原物一种病原物的侵染能导的侵染能导致多种症状！致多种症状！一种病一种病原物的原物的侵染能侵染能导致多导致多种症状！种症状！三、病征类型病征：在植物病部形成的、肉眼可见肉眼可见的病原物的组织结构。常见于真菌和细菌病害。识别各种不同类型的病征，对诊断病害很有帮助。主要类型（1）霉状物：具不同颜色、质地和结构的各种毛绒状霉层，包括霜霉、绵霉、青霉、绿霉、黑霉、灰霉、赤霉等。如小麦赤霉病、十字花科蔬菜霜霉病、甘薯软腐病、柑桔青霉病等。Tomato grey moldTomato grey moldTomato Leaf

31、moldDowny(black)and powdery mildew(white)on a butternut squash leafGreen mold in fruit on the tree(Penicillium digitatum)柑橘绿霉柑橘青霉Downy mildewgrapeGrey mold of grapevine(in different organs)小麦赤霉病病征类型（续）（2）粉状物粉状物：白色或黑色粉层，如苹果白粉病、小麦散黑粉病、水稻粒黑粉病等。Powdery mildew can occur on both leaf surface玉米瘤黑粉病（3）锈状物锈状

32、物：白色或铁锈色粉状物大蒜锈病小麦锈病（4）粒状物粒状物：不同大小的颗粒状物。包括真菌子囊果和分生孢子果，菌核及线虫的胞囊等。如水稻纹枯病、油菜菌核病等。Phomopsis blight of eggplant病征类型（续）（5）索状物索状物：病根表面产生的紫色或深色菌丝索，即根状菌索。柑橘紫纹羽和白纹羽病（示根状菌索）甘薯紫纹羽病（示根状菌索）病征类型（续）（6）菌脓菌脓：细菌病害特有的病征。常为黄色粘稠状项体，干后成菌胶菌膜成菌粒。如水稻细菌性条斑病和白叶枯病。white milky streaming of bacterial cells from cut tomato stem苹果火疫病菌菌脓（Erwinia amylovora）梨火疫病菌菌脓（Erwinia amylovora）Bacterial(Erwinia)ooze of cucumber wilt stemSticky strand test on cut stems of Erwinia wilt cucumberThank you