[农学]植物病理学农学专业讲稿.doc
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1、植物病理学(Plant Pathology)专 业:农 学总 学 时:48学时理 论 课:36学时实 验 课:12学时田间实习:0.5 周任课老师:洪永聪一、推荐使用教材:植物病理学(第二版)(农学专业用)。范怀忠、王焕如主编。中国农业出版社。1985年。二、主要参考书目:普通植物病理学(第二版)。许志刚主编。中国农业出版社。2000年。农业植物病理学(第一版)(南方本,面向21世纪课程教材)。陈利锋、徐敬友主编。中国农业出版社。2001年。中国农作物病虫害(上、下册)。中国农业科学院植物保护研究所主编。中国农业出版社。1995年。植物病原真菌学。陆家云主编。中国农业出版社。2001。植物病害
2、诊断。陆家云主编。中国农业出版社。1997。植病研究方法。方中达主编。中国农业出版社。1998。三、考试考核:课程成绩由期末试卷考试成绩(占70%)和平时成绩(占30%)两部分构成。期末考试主要采取闭卷考试形式。试卷试题类型为:名词解释(20%)、填空题(15%)、判断对错(10%)、简答题(25%)和论述题(30%)等。试题从植物病理学试题库中抽取。第一部分 植物病理学的基础理论24学时第一章 植物病害的概念、症状和分类2学时1、名词解释:植物病害、寄生物和病原物、寄主、病害三角、症状、病状和病征、传染性和非传染性病害2、生物病原物的种类主要有哪些?3、病状和病征的主要类型有哪些?4、如何正
3、确诊断一种植物病害的症状?教学要点:绪论为开场白,开宗明义。概念要交待清楚,事例典型生动,使学生对本学科产生兴趣,决心学好植病。一、为什么要学习植物病理学(一)植物病理学的重要性21世纪的四大难题:人口、环境、资源、粮食耕地面积减少、粮食需求量增加。解决途径:提高单位面积产量促高产、保稳产防灾害病、虫、草害。世界上农作物每年因病虫草害造成的损失约30%,其中病害为10-20%,估计每年损失700-900亿美元。不仅如此,植物病害历史上曾造成大饥荒和死亡,如:1845-1846爱尔兰马铃薯晚疫病大发生,饿死几十万人,150万人逃荒往美洲;1942-1943印度的孟加拉暴发水稻胡麻斑病,200多万
4、人被饿死。解决大田作物病害的防治问题,有一半要靠农学专业的人员去完成。为什么?1、 抗病品种的选育与推广是防治大田作物病害的主要措施。世界上80%以上的作物病害是靠抗病品种来解决。如80年代以前,稻瘟病,珍珠矮(感病品种),60-70年代严重发生,80年代中期推广78130。60年之前,小麦秆锈病严重流行,70年代起推广晋麦2148。甘薯根腐病,胜利百号徐薯18。2、 在耕作栽培技术中只有贯穿防病措施才能实现高产稳产。有些病害是通过土壤带菌传播,实行大田作物轮作是重要的防病措施。如花生青枯病,采用水旱轮作。3、 学习农业植物病理学是参与市场经济,增强竞争能力的手段之一。所以要学好植物病理学。(
5、二)植物病理学的概念植物病理学(Plant Pathology)是研究植物病害发生、发展规律及其防治原理和方法的一门学科。1、研究内容:植物病害发生的原因;植物与病原生物之间的相互关系;植物病害发生的过程;植物病害的流行和测报;植物病害的综合防治。2、性质:具有较强的理论性,又极具实践性。3、分支学科:植物病原生物学、生理植物病理学、分子植物病理学、植物病害流行学、植物免疫学、植物病理生态学、作物病害学、植物化学保护。(三)植物病理学发展简史1、对植物病害的感知(远古至17世纪,背景科学水平限制):发现植物病害现象,记载始于公元前1700多年(我国夏朝),如罗马时代就有向锈神祈祷的记载。对爆发
6、性植物病害归诸鬼神作盅。认为是植物发病是植物本身生出的毛病。2、植物病理学形成时代(18世纪至19世纪中,背景显微镜的发现、植物解剖学的研究和描述、真菌、细菌等微生物的发现):1755年,Tillet试验证明小麦腥黑穗病的传染性,但传染物的本质没有弄清。1807年,Provest研究证实小麦腥黑穗病是真菌侵染所致,但“自生论”还占主导地位。1860年,Pasteur证明了微生物不是基质自生的,彻底推翻“自生论”,促进植物病害的微生物病原学说被广泛接受。1853年,De Bary经过对黑粉菌、锈菌、马铃薯晚疫病菌的研究,确立植物病害的病原学说。3、植物病理学发展时代(19世纪中至20世纪,背景科
7、学技术的大发展,仪器和方法学的发展,微生物学、生理学、生物化学、遗传学、分子生物学等学科的渗透、交叉发展):成为一门学科,数千种植物病害被描述和病原物被鉴定;发现了植物病原物的新种类、完善了植物病原学、发展了病害的控制措施、创立病害的遗传学、生理学、病害流行学、分子植物病理学。(1)病原学方面:1895年E.F. Smith 确认梨火疫病由细菌引起;1886年Mayer报道烟草花叶病到1936年Bawden证实病毒的结晶制品由蛋白质和核酸组成;1913年后Cobb对植物病原线虫的系统研究,奠定了植物线虫学;1967年土居养二在电镜下确认桑萎缩病的病原是类菌原体;1971年Diener 发现引起
8、马铃薯纺锤块茎病的类病毒;1972年Davis 发现螺原体和玉米矮化病有关;1972年Windon和Black在三叶草棒叶病病株的韧皮部中发现了类立克次氏体细菌。 (2)病理学方面:1885年Millardet发明波尔多液开创植物病害化学防治;1905年Biffen对小麦抗锈病遗传的研究;1909年Orton进行抗镰刀菌萎蔫病棉花、西瓜、豇豆的筛选;1911年Barrus和1914年Stakman 对病原菌种内的致病性分化的系统研究;1933年田中确认毒素在植物病害中的作用;1946年Flor提出“基因对基因的关系”; 1946年Gaman出版“植物侵染性病害原理”对植物病理学的发展起着重大的
9、推动作用;1961年Gregory发表了大气微生物学对植物病害流行学作出贡献;1961年Muller提出,Cruickshank1963年所肯定和发展的植物代谢产物的抗菌作用;1963年Vanderplank提出关于病害流行和作物抗病性类型的有关理论;1977年Chilton对冠瘿病原细菌分子生物学的研究等。二、植物病害的概念(一)植物病害的定义植物在其生态系统中的种种受害现象,是植物生态系统中包括植物在内的各种因子相互作用的产物。环境因子的变化超出植物所能忍受的范围或对植物有害的微生物所造成植物的受害现象叫做作物生病,也就是植物病害。植物病害的概念:植物受到生物因素和非生物因素的刺激,导致生
10、理功能的连续性失调,在外观上表现出异常,并造成品质和产量下降的现象。包括四个因素:1、病原诱发植物生病的因素。引起病害的生物因素称为生物病原物(biotic pathogen)或简称病原物;引起病害的非生物因素称为非生物病原物(abiotic pathogen)。植物病害的产生必须要有病原,可与植物本身遗传因素引起的植物异常现象相区分。2、病程经过一系列生理或组织结构上的变化过程才表现出受害现象。3、症状植物生病后在形态上表现出特征性的病变。如黄化、矮缩、枯萎。4、经济植物病害不仅使植物体本身受害,还必须导致人类的经济利益受害。既作物产量和品质受损。(二)非侵染性病害由某些不良的环境因素引起的
11、植物病害。此类病害的特点:由非生物因素引起的;不会传染,不能在植物个体之间相互传染,无明显的发病中心。其发病条件是:1、存在一些不良的环境因素和生理因素:如温度不适,如高温灼伤、低温冻害等;水分失调,如干旱、长期积水等;光照不足,如过度密植、连日阴雨等;氧供应不足,如土壤通气不良等;营养条件不适宜,如缺氮、磷、钾等;环境污染,如酸雨(SO2)等;盐害,如盐碱土等;药害,农药施用不当引起的药害。2、植物对某些不良环境因素的敏感反应。(三)侵染性病害由生物病原物侵染引起的植物病害,称为侵染性病害。此类病害的特点:由生物因素致病引起的;会传染,可以在植物个体之间,由少到多传播蔓延;田间往往出现明显的
12、发病中心。侵染性病害形成的原因是什么?1、 寄主植物:被病原物所寄生的生物,称为寄主。它的特点是能供给病原物所必需的营养物质。2、 病原物:包括真菌、细菌、菌原体、韧皮部杆菌、病毒、亚病毒、线虫和寄生性种子植物等。3、 环境:包括气候、土壤等自然因素。寄主植物和病原物是植物病害形成的两个基本因素。然而当二者在相互作用和相互斗争过程中,周围的一切环境因素既可以影响病原物的侵入、繁殖和传播,也会影响寄主植物对病原物的抵抗性。总之,侵染性病害的形成是由寄主植物、病原物和环境三个因素所决定,也称为病害三角关系。另外,人类的活动与病害发生、流行有密切关系。因此,还要加上“人类干扰”的社会因素。 病原物p
13、athogen 人类的活动 寄主植物host 环 境三、植物病害的症状和诊断(一)症状(symptom)症状可分为内部症状和外部症状。内部症状如病毒病的内含体,萎蔫病的侵填体和胼质体。大多数症状指外部症状,包括病状和病征。1、病状:植物患病后在外部表现出可见的异常(不正常)状态。名 称定 义病 因表现形式变色(discoloration)植物局部或全株色泽均匀或不均匀的变化叶绿素或叶绿体受到抑制或破坏,色素比例失调变紫、变红、黄化、花叶(明脉、条纹、条斑、条点)、斑驳、碎色坏死(necrosis)植物局部细胞或组织受破坏而死亡病原物杀死或毒害植物,或是寄主植物的保护性局部自杀斑点、环斑、叶枯、
14、叶烧、疮痂、溃疡、猝倒、立枯腐烂(rot)植物组织较大面积的受破坏和分解病原物产生的水解酶分解、破坏植物组织干腐、湿腐、软腐、流胶萎蔫(wilt)植物的整株或局部因脱水而枝叶下垂的现象病原物毒素引起植物根部坏死或茎维管束分泌堵塞物,造成水分吸收和运输困难青枯、枯萎、黄萎畸形(malformation)植物全株或局部生长受阻或过度增生而表现异常形态病原物分泌激素物质或干扰寄主激素代谢矮化和矮缩、丛枝、皱缩和卷叶、瘤肿(根癌、冠瘿、根结、耳突)、花变叶2、病征(sign):植物发病后病原物在病部形成的肉眼可见的菌体特征。注意各种病征的出现部位、形状、质地、颜色等(有时也可用于病害的命名)。(1)霉
15、状物:在病部形成各种颜色的绒毛状霉层,如绵毛状物、霜霉状物、青绿霉状物、黑霉状物、赤霉状物等。(2)粉状物:在病部形成白粉状物和黑粉状物。(3)锈状物:在病部形成很小的疱状突起,破裂后散出白色或铁锈色的粉状物。(4)点状物:在病部形成黑色或红褐色的点状物(子囊果或分生孢子果)。(5)颗粒状物:在病部形成灰黑色表面或不规则的颗粒状物(菌核)。(6)索状物:在植物根部或块根表面产生紫色的索状物(菌索)。(7)脓状物:在潮湿条件下植株病部产生密黄色、粘胶状的脓状物,即菌脓,这是细菌病害的特征。(二)植物病害症状的诊断1、症状的诊断原则:1症状的发展:病害症状本身是发展的,如白粉病在发病初期主要表现是
16、叶面上的白色粉状物,后来变粉红色、褐色,最后出现黑色小粒点。而花叶病毒病害,往往随植株各器官生理年龄的不同而出现严重度不同的症状,在老叶片上可以没有明显的症状,在成熟的叶片上出现斑驳和花叶,而在顶端幼嫩叶片上出现畸形。(2)病状和病征是病害诊断的重要依据:对于常见病和多发病,一般可以依据特征性的病状和病征进行识别,指导生产防治;对于非常见病则由于症状的多变特点,需要分析、对照文献资料或者结合病原检查进行诊断;而对于新病害,则要结合病原鉴定和侵染性测定进行诊断。2、症状的变化:主要表现在异病同症、同病异症、潜伏侵染、症状潜隐、并发症等几个方面。(1)异病同症:不同的病原物侵染可以引起相似的症状,
17、如叶斑病状可以由分类关系上很远的病原物引起,如病毒、细菌、真菌侵染都可出现这类病状。大类病害的识别相对容易一些,对于不同的真菌病害,则需要借助病原形态的显微观察。(2)同病异症:植物病害症状的复杂性还表现在它有种种的变化。多数情况下,一种植物在特定条件下发生一种病害以后就出现一种症状,称为典型症状。如斑点、腐烂、萎蔫或癌肿等。但大多数病害的症状并非固定不变或只有一种症状,可以在不同阶段或不同抗性的品种上或者在不同的环境条件下出现不同类型的症状。例如烟草花叶病毒侵染多种植物表现为典型的花叶症状,但它在心叶烟或苋色藜上却表现为枯斑;交链孢属真菌侵染不同花色的菊花品种,在花朵上产生不同颜色的病斑。(
18、3)潜伏侵染和症状潜隐:有些病原物在其寄主植物上只引起很轻微的症状,有的甚至是侵染后不表现明显症状的潜伏侵染。表现潜伏侵染的病株,病原物在它的体内还是正常地繁殖和蔓延,病株的生理活动也有所改变,但是外面不表现明显的症状。有些病害的症状在一定的条件下可以消失,特别是许多病毒病的症状往往因高温而消失,这种现象称作症状潜隐。(4)并发症:当两种或多种病害同时在一株植物上发生时,可以出现多种不同类型的症状,这称为并发症,与综合症是不同的。当两种病害在同一株植物上发生时,可以出现两种各自的症状而互不影响;有时这两种症状在同一部位或同一器官上出现,就可能出现彼此干扰发生颉颃现象,即只出现一种症状或症状减轻
19、;也可能出现互相促进加重症状的协生现象,甚至出现完全不同于原有各自症状的第三种类型的症状。因此颉颃现象和协生现象都是指两种病害在同一株植物上发生时出现症状变化的现象。3、植物病害的诊断程序:对病植物进行诊断的程序,应该是从症状入手,全面检查,仔细分析,下结论要留有余地。首先是仔细观察病植物的所有症状,寻找对诊断有关键性作用的症状特点,如有无病征?是否大面积同时发生?等等。其次是仔细分析,包括询问和查对资料在内,要掌握尽量多的病例特点,结合镜检、剖检等全面检查,自然界里变化万千,典型症状并不真是典型,例外的事是常有的。因此,诊断的程序一般包括 (1)症状的识别与描述;(2)调查询问病史与有关档案
20、;(3)采样检查(镜检与剖检等);(4)专项检测;(5)逐步排除法得出适当结论。第二章 植物病原学10学时1、名词解释:共生现象和寄生现象、腐生物和寄生物、专性寄生物和兼性寄生物、专性腐生物和兼性腐生物、死体营养生物和活体营养生物、寄生性和致病性、吸器、菌核、厚壁孢子、子实体、真菌的生活史、孢子多型性、单主寄生和转主寄生。2、植物病原真菌的无性孢子和有性孢子分别有哪些常见类型?它们的产孢结构分别是什么?3、植物病原真菌的无性生殖和有性生殖在植物病害发生中分别起着什么作用?绪 论一、 植物病原学的概念:植物病原学是研究病原物形态、生理和分类学以及各类病原的致病性和防治特点的一门科学。1、研究对象
21、:主要为侵染性病原物(两类):生物病原物,包括真菌、细菌、菌原体、韧皮部杆菌、线虫和寄生性种子植物;病毒、亚病毒和质粒类。2、研究内容:研究病原物形态、生理、分类学以及各类病原的致病性和防治特点。二、生物间的生存关系共生现象:共生现象(Symbiosis):各种生物在自然界生存常常不是孤立的,而是生物与生物之间构成一定的关系,两种不同的生物共同生活在一起的现象。两种不同的生物共生,有的彼此没有利害关系;有的对双方有利,有的对一方有得但对另一方无害,有的对一方有害或对双方都有害。共分为四种情况:1、 互惠性共生(mutualism):两种不同的生物共生,彼此有利。如地衣(真菌和藻类),豆科植物与
22、根瘤菌。2、 共栖生或偏利性共生(commensalism):两种不同的生物共生,彼此没有利害关系。如植物与根围、叶围的非病原微生物;地衣、苔藓与树皮。3、 颉颃性共生(antagonism)或致病性共生(pathosism):两种不同的生物共生有颉颃作用,对一方或对双方都有害。如绿霉菌(分离自土壤)与丝核菌(病原菌,土壤中越冬)。4、 寄生现象(parasitism):一种生物与另一种生物生活在一起,并从中吸取食物的现象,即病原物与寄主植物之间的寄生现象。如稻瘟病菌与水稻。 从以上几种共生关系中可以推断:(1) 寄生现象是共生现象中的一种现象;(2) 寄生不一定是有害的,也就是寄生物不一定是
23、病原物,如根瘤菌和豆科植物。(3) 不是所有的生物病原物都是寄生物,如植物根围的一些致病菌。(4) 寄主与感病体的区别:当病原物为寄生物时,被寄生的生物称为寄主;当病原物不是寄生物时被诱发致病的植物称感病体。三、寄生性和致病性:(一) 寄生物(parasite)和腐生物( saprophyte)寄生物:从活的生物获取养分的异养生物。腐生物:从死的生物或无生命的物质(有机物)中获取养分的异养生物。 记忆点:(1) 绝大多数病原物是寄生物;(2) 有的生物既能寄生又能腐生:兼性寄生物或兼性腐生物。(3) 寄生物与腐生物间无明显界限,其含义容易混淆。(二) 活体营养生物(biotroph)和死体营养
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