分子植物病理學

(導論）

MolecularPlantPathology

（introduction）分子植物病理學

(導論）

MolecularPlant1課程性質與教學目的

分子植物病理學是植物保護專業的專業選修課。教學目的是使學生了解植物病理學的前沿問題和相應的研究技術，加強本學科與其它學科的融合，會用新的思維來理解病理學問題，用先進的實驗手段來解決植物病理學問題，并對其它專業技能具有好的輔助提高的作用課程性質與教學目的

分子植物病理學是植物保護專業的專業選修課2分子植物病理學在病理學中的地位植物病理學：從群體-個體-組織-細胞-分子水平不斷發展分子植物病理學是應用基礎科學分子植物病理學是交叉學科。是遺傳學、現代物理學、生物化學、分子生物學和植物病理學的交叉滲透。學科交叉更促進了其發展。分子植物病理學在病理學中的地位植物病理學：3緒論1、概念（conception）

分子植物病理學是在分子水平上研究并解釋植物病理現象、討論和解決植物病害防治理論及其途徑的科學。

是指應用分子生物學理論和DNA重組技術，研究病害發生機制，闡明病程中寄主-病原物相互作用的分子基礎，寄主、病原物與病程相關的基因及其結構、表達和調控。緒論1、概念（conception）4植物病理學的發展緊跟生物科學的發展，從認識病害開始，經歷了癥狀學(Symptomatology)

、病原學(plantaetiology)

、寄主和病原物相互作用的遺傳學(geneticsoftheinteractionbetweenhostandpathogen)、病理生理和生化(PathologicalPhysiologyandBiochemistry)，直至進入了分子病理學階段。從而把病害的表型與病原和寄主的基因及表達聯系起來。植物病理學的發展緊跟生物科學的發展，從認識病害開始，經歷了癥52.研究內容(contents)應用分子生物學理論和DNA重組技術，研究植物病害的發生機制，闡明病程中，寄主－病原物相互作用的分子基礎；寄主、病原物與病程相關的基因及其結構、表達和調控機制。

主要研究對象核酸(nucleicacid)和蛋白(protein)等生物大分子，也包括多糖(polysaccharide)、酚類化合物(hydroxybenzene)和有機酸(organicacid)等以及一些小分子次生代謝物(secondarymetabolites)。2.研究內容(contents)6從識別（identification）、信息傳遞（informationtransduction）和病害表型(diseasephenotype)三個方面闡述寄主-病原物互作的分子內涵。（1）識別是二者表面大分子決定的，識別的結果決定寄主和病原互作的親和性。（2）信息傳遞是二者互作過程的中表面分子效應的內在化過程。（3）病害表型是互作的結果，變化復雜。從識別（identification）、信息傳遞（infor73.主要研究方法（mainstrategy）

◆從“里”到“外”：以研究寄主和病原物的基因為主要對象，闡明寄主－病原物相互作用的有關基因的結構、表達、調控及其產物功能。（傳統植物病理學從外到里）。

◆方

法導向：先以分子克隆的方法鑒定與致病性有關的基因，然后根據該基因產物及其對生物表型的影響，確定該基因的類型和作用。（傳統植物病理學為概念導向）

◆在分子（DNA）水平上通過互補分析和缺失研究，從個體到群體分析有關基因的作用和功能表現的調節。（傳統植物病理學則多采用比較研究的方法）。3.主要研究方法（mainstrategy）84.分子植物病理學的研究任務是用分子生物學方法研究植物病理學問題，從而闡明寄主-病原互作過程中有關基因的作用及其產物對病程發展的影響。研究病原物的致病基因及其表達和寄主植物的抗病性、感病性基因及其表達是其兩大主要任務。還包括病原-寄主互作的遺傳學，以及植物抗病基因工程等問題。4.分子植物病理學的研究任務是用分子生物學方法研究植物病理9主要章節與內容第一章寄主-病原物相互作用的遺傳和生理生化基礎第二章病原物致病相關基因第三章寄主植物的抗病基因第四章植物的防衛反應基因第五章寄主-病原物相互作用第六章信號接受和信息傳遞第七章植物抗病基因工程的基本原理和方法主要章節與內容第一章寄主-病原物相互作用的遺傳和生理生化105.分子植物病理學的發展歷史（history）分子植物病理學是植物病理學中最年輕的分支，是在遺傳學、細胞生物學、分子生物學、生物化學和生物物理學等現代學科發展和影響下逐漸形成的。20世紀80年代以來分子植物病理學與脫穎而出。以DNA重組為主要研究手段，以研究寄主-病原物互作中基因及其表達為主要特征，以病原致病性機理和寄主抗、感病性機理研究為主要內容。標志：1986年在《Phytopathology》上出現標題欄目Molecularplantpathology，《PhysiologicalPlantpathology》改版為《PhysiologicalandMolecularPlantpathology》，以及1988年《MolecularPlant-microbeinteractions》的創立。5.分子植物病理學的發展歷史（history）分子植物病理11由于各種病原物的分類地位及其所從屬的學科不同，因此，在各種植物病害的研究中，運用分子植物病理學觀點和方法對其進行研究的水平是不平衡的。

分子植物病理學緒論課件125.1植物病毒病害的分子生物學研究1935，W.M.Stanley成功分離出TMV結晶，并證明結晶的大部分組成是protein（獲1945年諾貝爾獎）.1937,E.C.Borden﹠N.w.Pirie報道了TMV的化學組成，提出該病毒由95％protein和5％RNA組成．5.1植物病毒病害的分子生物學研究131955～1956，H.Frankel-Conrat對TMV的蛋白質和核酸進行了重組研究，為證明核酸作為一種遺傳物質的作用提出了令人信服的證據．(病毒分子病理研究經典之作)可被TMV抗體純化不能被HR抗體純化侵染植物RNA供體病毒的特征分離出的病毒顆粒能被霍氏車前病毒（HR)抗體鈍化雜合病毒TMVCPHRRNA1958,Giereretal,用亞硝酸誘變獲得TMV突變株,使壞死病斑從0.2%增加到15%,進一步說明病毒RNA的突變與致病功能的關系.1955～1956，H.Frankel-Conrat145.2植物細菌病害的分子生物學研究

植物病原細菌中歐氏桿菌歸屬于腸桿菌科，這類病原菌的分子遺傳研究在20世紀70年代初才開始，較肺炎雙球菌的分子遺傳學研究遲了近40年，較DNA雙螺旋的發現晚了將近20年。20世紀50～70年代是植物病原細菌基因操作技術積累的時期。1953～1956，D.T.Klein﹠R.M.Klein發現根癌土壤桿菌的基因轉化與致病性有關的現象。1957，R.R.Corey﹠M.P.Starr發現了菜豆黃單胞的轉化作用與其對鏈霉素抗性和菌落形態變化之間的關系。1966，日本學者完成了水稻白葉枯病菌的轉化研究。5.2植物細菌病害的分子生物學研究15歐氏桿菌(Erwiniaspp)

歐氏桿菌與大腸桿菌相近,同時也是重要植物病原細菌,因此開始分子遺傳學研究較早。20世紀70年代,M.P.Starr實驗室進行了歐氏桿菌Hfr菌株的結合遺傳學研究，，利用營養缺陷型標記轉移法對其致病基因進行作圖,結果表明,致病基因位于染色體上his和thr兩個基因之間.歐氏桿菌(Erwiniaspp)16

自1984年N.T.Keen首次報道從菊歐氏桿菌(E.Chrysanthemi)中克隆到果膠裂解酶基因后,發表了有關歐氏桿菌中2個種pel基因克隆的報道,其中涉及編碼5個主要同工酶的5個pel基因.自1984年N.T.Keen首次報道從菊歐氏17農桿菌（Agrobacteriumtumefaciens）

1944,發現農桿菌侵染的植物組織可以在不加激素的培養基上生長。1970，G.Moreletal.發現農桿菌致病菌有兩種類型，其區別在于對兩種不常見Arg衍生物章魚堿（octopine）和胭脂堿（nopaline）的代謝不同。1973,J.A.Lippincoot證明，無致病力菌株喪失對上述兩種Arg衍生物的利用能力，因此，農桿菌有3種類型。

typetoxicoctopinenopalineoctopinenopalineA++－+－B+－+－+C－－－－－

細菌利用腫瘤組織合成農桿菌（Agrobacteriumtumefaciens）181974～1978，農桿菌菌株的遺傳轉化研究。其中，1977，M.D.Chilton證明農桿菌的Ti質粒上只有一小段DNA與腫瘤誘發有關系，而且可以從細菌轉移到植物細胞；1978，J.Schell首次以Ti為載體把帶有抗生素抗性基因的轉座子Tn7轉移到植物細胞中去，開創了以Ti質粒為載體轉移外源DNA進入植物的植物基因工程研究日益興旺，同時對Ti質粒的精細分析和與寄主植物互作的研究成為分子植物病理學研究熱點.1974～1978，農桿菌菌株的遺傳轉化研究19假單胞細菌(Pseudomonas.spp.)

茄青枯假單胞(P.solanacearum);丁香假單胞(P.syringae)大豆斑點病菌(P.s.pv.glycinea);大豆假單胞(P.glycinea)

假單胞細菌(Pseudomonas.spp.)

茄青枯假單胞205.3植物真菌病害的分子生物學研究傳統植物病理學中許多重要的理論和學說都是以真菌病害為模式發展起來的,但在分子病理學方面的進展明顯滯后.1979年M.E.Case在粗糙脈孢霉(Neurosporacrassa)和J.Tilburn在巢曲霉(Aspergillus)遺傳轉化系統試驗相繼取得成功后,絲狀植物病原真菌的分子生物學研究發展迅速.最初主要采取萌發包子和原生質體轉化.5.3植物真菌病害的分子生物學研究傳統植物病理學中許多重要21植物病原真線蟲等其它病原物分子水平研究明顯落后主要是受遺傳轉化技術限制。線蟲主要采取基因沉默技術。植物病原真線蟲等其它病原物分子水平研究明顯落后226分子植物病理學的研究進展和發展趨勢6.1基因對基因假說植物對某種病原菌的特異性抗性取決于它是否具有抗性基因，即寄主分別含有感病基因（r）和抗病基因（R），病原分別含有有毒基因（vir）和無毒基因（avr），只有當具有抗性基因的植物與具有無毒基因的病原相遇時，才能激發植物的抗病反應，其他情況下二者表現親和，即寄主表現感病。6分子植物病理學的研究進展和發展趨勢6.1基因對基因假說23GeneforGeneHypothesis在抗病組合中，植物有R基因，則病原物有非毒性avr基因植物R基因受體receptorRxrr病原AxaaRSSS植物Avrelicitor+_+_RSSSGeneforGeneHypothesis在抗病組合中24'Gene-for-gene'(race-specific)interactions(Florin1956)

Instudyingtheinteractionbetweenflaxandtheflaxrustfungus,Flornotedthatresistanceofplantsisdeterminedbysingledominantresistance(R)genesintheplantandcorrespondingavirulence(avr)genesinthepathogen.Onlyifthecorrespondinggenesarepresentinthetwointeractingorganismsdoesresistanceoccur.'Gene-for-gene'(race-specific25'Gene-for-gene'(race-specific)interactions(Florin1956)

Instudyingtheinteractionbetweenflaxandtheflaxrustfungus,Flornotedthatresistanceofplantsisdeterminedbysingledominantresistance(R)genesintheplantandcorrespondingavirulence(avr)genesinthepathogen.Onlyifthecorrespondinggenesarepresentinthetwointeractingorganismsdoesresistanceoccur.'Gene-for-gene'(race-specific266.2病原菌致病相關基因的研究進展

致病性基因(Pathogenicitygenes)是病原均與寄主植物互作過程中決定對植物致病性的基因。它決定著病原菌在寄主植物過程中與植物建立寄生關系，破壞寄主植物細胞正常生理代謝功能以及調控對植物的吸附、侵染、定植擴展和最終顯癥等過程。致病基因主要包括毒性基因和無毒基因,前者決定對植物表現親和性,即調控病害的發生與發展;后者決定病原菌小種與含相應抗病基因的寄主植物品種表現專化性不親和。

6.2病原菌致病相關基因的研究進展276.3病原無毒基因及其進展(Avirulentgenes)廣泛存在于寄主植物的病原中，Staskawiczetal（1984）通過把含無毒基因avrA的大豆丁香假單胞桿菌(Pseudomonassyringaepv.glycinea)6號小種的Cosmid克隆接合轉移到不含avrA的小種中，以遺傳互補實驗，克隆了avrA，這是克隆的第一個無毒基因。隨后，許多研究者通過類似的方法從不同的病原(包括細菌、真菌和病毒)中克隆了50多個無毒基因，涉及40～50種病原物。6.3病原無毒基因及其進展(Avirulentge28植物病毒無毒基因的研究

TMV等近10種病毒的無毒基因已得到研究，現已明確的病毒無毒基因產物均為病毒致病相關功能蛋白，包括病毒外殼蛋白、復制酶蛋白和運動蛋白。1986,Beachy,etal.將TMVU1株的外殼蛋白cDNA轉入煙草細胞，獲得了高抗性的煙草植物，此后，利用外殼蛋白基因獲得抗病毒病植物的方法很快被應用到其他病毒和植物上。病毒：TMV，ALMV，CMV，TRV，PVX，PVY，SMV，BMV，RSV寄主：煙草，番茄，馬鈴薯，大豆，水稻植物病毒無毒基因的研究TMV等29植物病原細菌無毒基因的研究

自第一個植物病原細菌無毒基因avrA從丁香假單胞菌大豆致病變種6號生理小種中被克隆后，目前已從丁香假單胞菌、甘藍黑腐黃單胞桿菌的不同變種和青枯假單胞菌等植物病原細菌中克隆了40多個無毒基因，遠遠超過從其它植物病原菌中克隆到的無毒基因。細菌無毒基因產物在植物細胞內的定位及氣與激發子HR的關系是近年來的研究熱點之一。研究結果表明，無毒基因產物實現其激發子功能的場所不在胞外空間，而是依賴于功能性hrp(Hypersensitiveresponsesandpathogeni-city)基因產物直接將無毒基因產物從菌體內轉移到寄主細胞質內，從而實現其激發子功能。植物病原細菌無毒基因的研究自第30應用植物基因工程技術將具有能激活植物自身防御系統的無毒基因與適合于植物背景、非專一性的病原物誘導啟動子組合成嵌合基因構建到植物表達載體中。通過農桿菌或基因槍的介導轉化植物,可篩選出高效廣譜的抗真菌和細菌病害的轉基因植株。楊希才等(2001)從病原細菌PseudomonassyringaePV.tomato中獲得的無毒基因avrD(0.93kb)和從病原真菌Phytophthoraparasitica中獲得的無毒基因Elicitin(0.294kb)分別與非專一性病原物誘導啟動子Pill和BG組成含2個嵌合基因(Pill-avrD,BG-Elicitin)的植物表達載體pYH144和pYHEt。通過農桿菌LBA4404介導轉化馬鈴薯,其中用pYH144載體轉化2個品種(克新1號,2號),用pYHEt載體轉化3個品種(Desiree,克新2號,4號),通過組織培養分別獲得潮霉素(HygromycinB)標記的轉基因馬鈴薯試管苗,對馬鈴薯晚疫病具有明顯的抗性。應用植物基因工程技術將具有能激活植物自身防御系統的無31植物病原真菌無毒基因的研究

由于缺乏簡便有效的克隆方法,真菌無毒基因的克隆落后于細菌無毒基因以及相應植物抗病基因的克隆,這已成為進一步研究克隆抗病基因與真菌無毒基因產物互作及下游信號轉導途徑的制約因素之一。植物病原真菌無毒基因的研究32番茄葉霉病菌（Cladosporiumfulvum）的無毒基因

現已從不同番茄品種中鑒定了許多抗性基因，這些基因的近等位基因系對已知的病原小種表現明顯的不同反應,被侵染葉片的非原生質體汁液中含有真菌結構蛋白和定植期間被誘導產生的蛋白。其中之一是無毒基因avr9的產物，與番茄抗病基因cf9的產物特異性互作。目前，已對avr9基因產物進行了純化和測序，明確了其分子結構，為一個63個AA的前體蛋白，C末端含有28個AA的成熟激發子，因此，可以從蛋白質到基因的克隆途徑來鑒定基因。所分離的基因克隆表明，avr9的ORF中有一個59bp的短內含子。能在cf4基因型的番茄上誘導過敏反應的小種專化型激發子及無毒基因avr4的產物也已被純化和測序并以相同的方法克隆到無毒基因avr4。番茄葉霉病菌（Cladosporiumfulvum）的無毒33稻瘟病菌（Magnaporthegrisea）的無毒基因

稻瘟病是世界性重要病害，現已作為模式病害，從經典遺傳學、分子生物學核細胞生物學等不同的角度進行了全方位的分子病理學研究。《RiceBlastDisease》Zeigler,etal.1994在已鑒定克隆的8個pwi基因（pathogenicityofweepinglovegrass,對畫眉草致病）。pwi1基因是從馬唐與畫眉草菌株雜交后鑒定出來的，對畫眉草的致病性發生了變化，因此，根據經典的無毒基因控制一種寄主植物品種轉化性的概念預測pwi2基因有阻止對畫眉草侵染的作用。目前用染色體步查的方法已克隆了pwi2基因，并進行了測序。研究發現，大多數水稻菌株含有1到數個pwi2拷貝。通過研究具有不同寄主專化性的稻瘟病菌株pwi2同源序列的分布，發現pwi是一個多基因家族。稻瘟病菌（Magnaporthegrisea）的無毒基因34亞麻柵銹病菌（Melampsoralini）無毒基因

亞麻銹病的寄主－病原物關系是研究最充分的病例。目前已鑒定出34個抗病基因分別存在于7個群中。用?射線進行缺失誘變克隆到4個無毒基因。但目前對亞麻銹病菌的轉化系統還不十分成熟。亞麻柵銹病菌（Melampsoralini）無毒基因35大麥云紋病菌（Rhynchosporiumsecalis）無毒基因大麥近等位基因系Atlas對小種US138.1是感病的，Atlas46帶有抗病基因Rrs1是對小種US138.1抗病的。Atlas╳Atlas46第一代、第二代對小種US138.1抗性遺傳分析表明，這種抗性是由單個共顯性基因控制的。小種US138.1產生的3種能誘導細胞壞死的多肽NIP1、NIP2和NIP3在兩個品種上誘導壞死的能力是相同的。NIP1、NIP2的存在與不親和互作中壞死的發生有關，在親和互作中不產生過敏反應。在小種US138.1的不親和互作中病程相關蛋白PRHv-1的mRNA的積累水平比在親和互作中高，而且只有US138.1產生的NIP1能特異地誘導帶Rrs1抗病基因的品種產生PRHv-1的mRNA。因此，NIP1可能是一種無毒基因。該基因的克隆和轉化研究正在進行。大麥云紋病菌（Rhynchosporiumsecalis）36

6.4植物抗病基因的研究

自Johal,etal(1992)成功克隆出第一個玉米抗圓斑病R基因Hm1以來，迄今人們已經從9種不同植物中成功地克隆出了22種R基因。克隆植物R基因一般采用產物導向法(product-orientatedapproaches)、鳥槍射擊法(shot-guncomplementation)、扣除雜交法(subtractivehybridization)、轉座子標記法(transposontagging)和圖位克隆法(map-basedcloning)等7種方法，但只有轉座子標記法和定位克隆法取得了成功。上述22種R基因都是采用這兩種方法克隆的。6.4植物抗病基因的研究37已克隆的植物抗病基因已克隆的植物抗病基因38分子植物病理學緒論課件39分子植物病理學

(導論）

MolecularPlantPathology

（introduction）分子植物病理學

(導論）

MolecularPlant40課程性質與教學目的

分子植物病理學是植物保護專業的專業選修課。教學目的是使學生了解植物病理學的前沿問題和相應的研究技術，加強本學科與其它學科的融合，會用新的思維來理解病理學問題，用先進的實驗手段來解決植物病理學問題，并對其它專業技能具有好的輔助提高的作用課程性質與教學目的

分子植物病理學是植物保護專業的專業選修課41分子植物病理學在病理學中的地位植物病理學：從群體-個體-組織-細胞-分子水平不斷發展分子植物病理學是應用基礎科學分子植物病理學是交叉學科。是遺傳學、現代物理學、生物化學、分子生物學和植物病理學的交叉滲透。學科交叉更促進了其發展。分子植物病理學在病理學中的地位植物病理學：42緒論1、概念（conception）

分子植物病理學是在分子水平上研究并解釋植物病理現象、討論和解決植物病害防治理論及其途徑的科學。

是指應用分子生物學理論和DNA重組技術，研究病害發生機制，闡明病程中寄主-病原物相互作用的分子基礎，寄主、病原物與病程相關的基因及其結構、表達和調控。緒論1、概念（conception）43植物病理學的發展緊跟生物科學的發展，從認識病害開始，經歷了癥狀學(Symptomatology)

、病原學(plantaetiology)

、寄主和病原物相互作用的遺傳學(geneticsoftheinteractionbetweenhostandpathogen)、病理生理和生化(PathologicalPhysiologyandBiochemistry)，直至進入了分子病理學階段。從而把病害的表型與病原和寄主的基因及表達聯系起來。植物病理學的發展緊跟生物科學的發展，從認識病害開始，經歷了癥442.研究內容(contents)應用分子生物學理論和DNA重組技術，研究植物病害的發生機制，闡明病程中，寄主－病原物相互作用的分子基礎；寄主、病原物與病程相關的基因及其結構、表達和調控機制。

主要研究對象核酸(nucleicacid)和蛋白(protein)等生物大分子，也包括多糖(polysaccharide)、酚類化合物(hydroxybenzene)和有機酸(organicacid)等以及一些小分子次生代謝物(secondarymetabolites)。2.研究內容(contents)45從識別（identification）、信息傳遞（informationtransduction）和病害表型(diseasephenotype)三個方面闡述寄主-病原物互作的分子內涵。（1）識別是二者表面大分子決定的，識別的結果決定寄主和病原互作的親和性。（2）信息傳遞是二者互作過程的中表面分子效應的內在化過程。（3）病害表型是互作的結果，變化復雜。從識別（identification）、信息傳遞（infor463.主要研究方法（mainstrategy）

◆從“里”到“外”：以研究寄主和病原物的基因為主要對象，闡明寄主－病原物相互作用的有關基因的結構、表達、調控及其產物功能。（傳統植物病理學從外到里）。

◆方

法導向：先以分子克隆的方法鑒定與致病性有關的基因，然后根據該基因產物及其對生物表型的影響，確定該基因的類型和作用。（傳統植物病理學為概念導向）

◆在分子（DNA）水平上通過互補分析和缺失研究，從個體到群體分析有關基因的作用和功能表現的調節。（傳統植物病理學則多采用比較研究的方法）。3.主要研究方法（mainstrategy）474.分子植物病理學的研究任務是用分子生物學方法研究植物病理學問題，從而闡明寄主-病原互作過程中有關基因的作用及其產物對病程發展的影響。研究病原物的致病基因及其表達和寄主植物的抗病性、感病性基因及其表達是其兩大主要任務。還包括病原-寄主互作的遺傳學，以及植物抗病基因工程等問題。4.分子植物病理學的研究任務是用分子生物學方法研究植物病理48主要章節與內容第一章寄主-病原物相互作用的遺傳和生理生化基礎第二章病原物致病相關基因第三章寄主植物的抗病基因第四章植物的防衛反應基因第五章寄主-病原物相互作用第六章信號接受和信息傳遞第七章植物抗病基因工程的基本原理和方法主要章節與內容第一章寄主-病原物相互作用的遺傳和生理生化495.分子植物病理學的發展歷史（history）分子植物病理學是植物病理學中最年輕的分支，是在遺傳學、細胞生物學、分子生物學、生物化學和生物物理學等現代學科發展和影響下逐漸形成的。20世紀80年代以來分子植物病理學與脫穎而出。以DNA重組為主要研究手段，以研究寄主-病原物互作中基因及其表達為主要特征，以病原致病性機理和寄主抗、感病性機理研究為主要內容。標志：1986年在《Phytopathology》上出現標題欄目Molecularplantpathology，《PhysiologicalPlantpathology》改版為《PhysiologicalandMolecularPlantpathology》，以及1988年《MolecularPlant-microbeinteractions》的創立。5.分子植物病理學的發展歷史（history）分子植物病理50由于各種病原物的分類地位及其所從屬的學科不同，因此，在各種植物病害的研究中，運用分子植物病理學觀點和方法對其進行研究的水平是不平衡的。

分子植物病理學緒論課件515.1植物病毒病害的分子生物學研究1935，W.M.Stanley成功分離出TMV結晶，并證明結晶的大部分組成是protein（獲1945年諾貝爾獎）.1937,E.C.Borden﹠N.w.Pirie報道了TMV的化學組成，提出該病毒由95％protein和5％RNA組成．5.1植物病毒病害的分子生物學研究521955～1956，H.Frankel-Conrat對TMV的蛋白質和核酸進行了重組研究，為證明核酸作為一種遺傳物質的作用提出了令人信服的證據．(病毒分子病理研究經典之作)可被TMV抗體純化不能被HR抗體純化侵染植物RNA供體病毒的特征分離出的病毒顆粒能被霍氏車前病毒（HR)抗體鈍化雜合病毒TMVCPHRRNA1958,Giereretal,用亞硝酸誘變獲得TMV突變株,使壞死病斑從0.2%增加到15%,進一步說明病毒RNA的突變與致病功能的關系.1955～1956，H.Frankel-Conrat535.2植物細菌病害的分子生物學研究

植物病原細菌中歐氏桿菌歸屬于腸桿菌科，這類病原菌的分子遺傳研究在20世紀70年代初才開始，較肺炎雙球菌的分子遺傳學研究遲了近40年，較DNA雙螺旋的發現晚了將近20年。20世紀50～70年代是植物病原細菌基因操作技術積累的時期。1953～1956，D.T.Klein﹠R.M.Klein發現根癌土壤桿菌的基因轉化與致病性有關的現象。1957，R.R.Corey﹠M.P.Starr發現了菜豆黃單胞的轉化作用與其對鏈霉素抗性和菌落形態變化之間的關系。1966，日本學者完成了水稻白葉枯病菌的轉化研究。5.2植物細菌病害的分子生物學研究54歐氏桿菌(Erwiniaspp)

歐氏桿菌與大腸桿菌相近,同時也是重要植物病原細菌,因此開始分子遺傳學研究較早。20世紀70年代,M.P.Starr實驗室進行了歐氏桿菌Hfr菌株的結合遺傳學研究，，利用營養缺陷型標記轉移法對其致病基因進行作圖,結果表明,致病基因位于染色體上his和thr兩個基因之間.歐氏桿菌(Erwiniaspp)55

自1984年N.T.Keen首次報道從菊歐氏桿菌(E.Chrysanthemi)中克隆到果膠裂解酶基因后,發表了有關歐氏桿菌中2個種pel基因克隆的報道,其中涉及編碼5個主要同工酶的5個pel基因.自1984年N.T.Keen首次報道從菊歐氏56農桿菌（Agrobacteriumtumefaciens）

1944,發現農桿菌侵染的植物組織可以在不加激素的培養基上生長。1970，G.Moreletal.發現農桿菌致病菌有兩種類型，其區別在于對兩種不常見Arg衍生物章魚堿（octopine）和胭脂堿（nopaline）的代謝不同。1973,J.A.Lippincoot證明，無致病力菌株喪失對上述兩種Arg衍生物的利用能力，因此，農桿菌有3種類型。

typetoxicoctopinenopalineoctopinenopalineA++－+－B+－+－+C－－－－－

細菌利用腫瘤組織合成農桿菌（Agrobacteriumtumefaciens）571974～1978，農桿菌菌株的遺傳轉化研究。其中，1977，M.D.Chilton證明農桿菌的Ti質粒上只有一小段DNA與腫瘤誘發有關系，而且可以從細菌轉移到植物細胞；1978，J.Schell首次以Ti為載體把帶有抗生素抗性基因的轉座子Tn7轉移到植物細胞中去，開創了以Ti質粒為載體轉移外源DNA進入植物的植物基因工程研究日益興旺，同時對Ti質粒的精細分析和與寄主植物互作的研究成為分子植物病理學研究熱點.1974～1978，農桿菌菌株的遺傳轉化研究58假單胞細菌(Pseudomonas.spp.)

茄青枯假單胞(P.solanacearum);丁香假單胞(P.syringae)大豆斑點病菌(P.s.pv.glycinea);大豆假單胞(P.glycinea)

假單胞細菌(Pseudomonas.spp.)

茄青枯假單胞595.3植物真菌病害的分子生物學研究傳統植物病理學中許多重要的理論和學說都是以真菌病害為模式發展起來的,但在分子病理學方面的進展明顯滯后.1979年M.E.Case在粗糙脈孢霉(Neurosporacrassa)和J.Tilburn在巢曲霉(Aspergillus)遺傳轉化系統試驗相繼取得成功后,絲狀植物病原真菌的分子生物學研究發展迅速.最初主要采取萌發包子和原生質體轉化.5.3植物真菌病害的分子生物學研究傳統植物病理學中許多重要60植物病原真線蟲等其它病原物分子水平研究明顯落后主要是受遺傳轉化技術限制。線蟲主要采取基因沉默技術。植物病原真線蟲等其它病原物分子水平研究明顯落后616分子植物病理學的研究進展和發展趨勢6.1基因對基因假說植物對某種病原菌的特異性抗性取決于它是否具有抗性基因，即寄主分別含有感病基因（r）和抗病基因（R），病原分別含有有毒基因（vir）和無毒基因（avr），只有當具有抗性基因的植物與具有無毒基因的病原相遇時，才能激發植物的抗病反應，其他情況下二者表現親和，即寄主表現感病。6分子植物病理學的研究進展和發展趨勢6.1基因對基因假說62GeneforGeneHypothesis在抗病組合中，植物有R基因，則病原物有非毒性avr基因植物R基因受體receptorRxrr病原AxaaRSSS植物Avrelicitor+_+_RSSSGeneforGeneHypothesis在抗病組合中63'Gene-for-gene'(race-specific)interactions(Florin1956)

Instudyingtheinteractionbetweenflaxandtheflaxrustfungus,Flornotedthatresistanceofplantsisdeterminedbysingledominantresistance(R)genesintheplantandcorrespondingavirulence(avr)genesinthepathogen.Onlyifthecorrespondinggenesarepresentinthetwointeractingorganismsdoesresistanceoccur.'Gene-for-gene'(race-specific64'Gene-for-gene'(race-specific)interactions(Florin1956)

Instudyingtheinteractionbetweenflaxandtheflaxrustfungus,Flornotedthatresistanceofplantsisdeterminedbysingledominantresistance(R)genesintheplantandcorrespondingavirulence(avr)genesinthepathogen.Onlyifthecorrespondinggenesarepresentinthetwointeractingorganismsdoesresistanceoccur.'Gene-for-gene'(race-specific656.2病原菌致病相關基因的研究進展

致病性基因(Pathogenicitygenes)是病原均與寄主植物互作過程中決定對植物致病性的基因。它決定著病原菌在寄主植物過程中與植物建立寄生關系，破壞寄主植物細胞正常生理代謝功能以及調控對植物的吸附、侵染、定植擴展和最終顯癥等過程。致病基因主要包括毒性基因和無毒基因,前者決定對植物表現親和性,即調控病害的發生與發展;后者決定病原菌小種與含相應抗病基因的寄主植物品種表現專化性不親和。

6.2病原菌致病相關基因的研究進展666.3病原無毒基因及其進展(Avirulentgenes)廣泛存在于寄主植物的病原中，Staskawiczetal（1984）通過把含無毒基因avrA的大豆丁香假單胞桿菌(Pseudomonassyringaepv.glycinea)6號小種的Cosmid克隆接合轉移到不含avrA的小種中，以遺傳互補實驗，克隆了avrA，這是克隆的第一個無毒基因。隨后，許多研究者通過類似的方法從不同的病原(包括細菌、真菌和病毒)中克隆了50多個無毒基因，涉及40～50種病原物。6.3病原無毒基因及其進展(Avirulentge67植物病毒無毒基因的研究

TMV等近10種病毒的無毒基因已得到研究，現已明確的病毒無毒基因產物均為病毒致病相關功能蛋白，包括病毒外殼蛋白、復制酶蛋白和運動蛋白。1986,Beachy,etal.將TMVU1株的外殼蛋白cDNA轉入煙草細胞，獲得了高抗性的煙草植物，此后，利用外殼蛋白基因獲得抗病毒病植物的方法很快被應用到其他病毒和植物上。病毒：TMV，ALMV，CMV，TRV，PVX，PVY，SMV，BMV，RSV寄主：煙草，番茄，馬鈴薯，大豆，水稻植物病毒無毒基因的研究TMV等68植物病原細菌無毒基因的研究

自第一個植物病原細菌無毒基因avrA從丁香假單胞菌大豆致病變種6號生理小種中被克隆后，目前已從丁香假單胞菌、甘藍黑腐黃單胞桿菌的不同變種和青枯假單胞菌等植物病原細菌中克隆了40多個無毒基因，遠遠超過從其它植物病原菌中克隆到的無毒基因。細菌無毒基因產物在植物細胞內的定位及氣與激發子HR的關系是近年來的研究熱點之一。研究結果表明，無毒基因產物實現其激發子功能的場所不在胞外空間，而是依賴于功能性hrp(Hypersensitiveresponsesandpathogeni-city)基因產物直接將無毒基因產物從菌體內轉移到寄主細胞質內，從而實現其激發子功能。植物病原細菌無毒基因的研究自第69應用植物基因工程技術將具有能激活植物自身防御系統的無毒基因與適合于植物背景、非專一性的病原物誘導啟動子組合成嵌合基因構建到植物表達載體中。通過農桿菌或基因槍的介導轉化植物,可篩選出高效廣譜的抗真菌和細菌病害的轉基因植株。楊希才等(2001)從病原細菌PseudomonassyringaePV.tomato中獲得的無毒基因avrD(0.93kb)和從病原真菌Phytophthoraparasitica中獲得的無毒基因Elicitin(0.294kb)分別與非專一性病原物誘導啟動子Pill和BG組成含2個嵌合基因(Pill-avrD,BG-Elicitin)的植物表達載體pYH144和pYHEt。通過農桿菌LBA4404介導轉化馬鈴薯,其中用pYH144載體轉化2個品種(克新1號,2號),用pYHEt載體轉化3個品種(Desiree,克新2號,4號),通過組織培養分別獲得潮霉素(HygromycinB)標記的轉基因馬鈴薯試管苗,對馬鈴薯晚疫病具有明顯的抗性。應用植物基因工程技術將具有能激活植物