第四章 植物病毒.ppt

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1、第四章第四章 植物病毒植物病毒病病毒毒（virus）:是是一一组组（一一种种或或一一种种以以上上）被被包包围围在在蛋蛋白白或或脂脂蛋蛋白白外外壳壳内内的的DNA或或RNA核核酸酸分分子子。在在合合适适的的寄寄主主细细胞胞内内借借助助于于寄寄主主蛋蛋白白合合成成体体系、物质和能量来完成自身的复制系、物质和能量来完成自身的复制，并伴随核酸突变而发生变异。，并伴随核酸突变而发生变异。主主要要特特征征：结结构构简简单单的的（核核酸酸+蛋蛋白白或或脂脂蛋蛋白白衣衣壳壳）；严严格格专专性性寄寄生的生的（依赖寄主的核酸和蛋白质合成系统）（依赖寄主的核酸和蛋白质合成系统）；非细胞生物非细胞生物（分子寄生物）。

2、（分子寄生物）。根据病毒的寄主类型，习惯上将病毒划归为下列几大类群：根据病毒的寄主类型，习惯上将病毒划归为下列几大类群：寄生植物的称为寄生植物的称为植物病毒植物病毒（plant virus）；寄生动物的称为寄生动物的称为动物病毒动物病毒（animal virus）；医学病毒医学病毒（人类病毒）（人类病毒）；真菌病毒真菌病毒；寄生细菌的称为寄生细菌的称为噬菌体噬菌体（细菌病毒（细菌病毒 bacteriophage）。第一节第一节 概述概述一、病毒的定义二、病毒与人类的关系有害方面：有益方面：引引起起人人类类疾疾病病（天天花花、爱爱滋滋病病、非非典典型型肺肺炎炎、肝肝炎炎、流流感、小儿麻痺等）感、

3、小儿麻痺等）。引引起起畜畜禽禽疾疾病病（狂狂犬犬病病、口口蹄蹄疫疫、猪猪瘟瘟、牛牛瘟瘟、鸡鸡瘟瘟、鸭瘟）鸭瘟）。引起植物病害引起植物病害。用作基因工程的载体或元件用作基因工程的载体或元件。有害生物控制有害生物控制（害虫、真菌及杂草生防）（害虫、真菌及杂草生防）。环境保护环境保护（利用藻类病毒消除水面藻类污染）（利用藻类病毒消除水面藻类污染）。花卉增色花卉增色（金心黄杨、金边瑞香、杂色郁金香）。（金心黄杨、金边瑞香、杂色郁金香）。非典型肺炎非典型肺炎”元凶元凶冠状病毒冠状病毒非典型肺炎非典型肺炎”元凶元凶冠状病毒冠状病毒（单个放大的）（单个放大的）目目前前已已研研究究和和命命名名的的植植物物病病

4、毒毒达达1000多多种种，其其中中许许多多为为重重要要的的植植物物病病原原，其所造成的损失仅次于真菌病害其所造成的损失仅次于真菌病害。如：。如：水水稻稻东东格格鲁鲁病病（Rice tungro）在在东东南南亚亚一一些些国国家家是是最最具具有有毁毁灭灭性性的的病病毒毒病病，上上世纪中期仅菲律宾每年因此病所致的稻谷损失即达世纪中期仅菲律宾每年因此病所致的稻谷损失即达140万吨；万吨；水水稻稻矮矮缩缩病病（Rice dwarf）于于19世世纪纪末末在在日日本本一一些些地地区区流流行行，曾曾因因此此饿饿死死1万万多多人；人；在在我我国国北北方方麦麦区区间间歇歇性性暴暴发发的的小小麦麦黄黄矮矮病病（Ba

5、rley yellow dwarf）平平均均造造成成30%的的产量损失。在油菜上，因病毒病造成的产量损失常年达产量损失。在油菜上，因病毒病造成的产量损失常年达2030%。甜甜菜菜曲曲顶顶病病（Beet curly top）、香香蕉蕉束束顶顶病病（Banana bunchy top）等等几几乎乎对对一一些些产产区区造成了毁灭性打击。造成了毁灭性打击。小麦黄矮病小麦黄矮病三、病毒在生物中的地位生生物物细胞生物细胞生物分子生物分子生物原核生物原核生物界真核生物动物界植物界菌物界原生生物界病毒界？真病毒亚病毒类病毒拟病毒朊病毒 公元公元10世纪（北宋），人工免疫预防天花（中国）。世纪（北宋），人工免疫

6、预防天花（中国）。1798，英国人，英国人Edward Jenner发明牛痘疫苗。发明牛痘疫苗。1576，荷荷兰兰人人Charles de Lieclase描描述述郁郁金金香香杂杂色色花花。“郁郁金金香香热热”。一一株株郁郁金金香香（球球根根）：数数头头牛牛、猪猪、绵绵羊羊；几几顿顿谷谷物物；上上千千磅磅奶奶酪酪；一一个磨坊。个磨坊。1886年年，德德国国人人梅梅耶耶尔尔（Mayear）证证明明烟烟草草花花叶叶病病（TMV）具具有有传传染染性性（认为是细菌）（认为是细菌）。1892年年，俄俄国国人人伊伊凡凡诺诺夫夫斯斯基基（Ivanowski）发发现现烟烟草草花花叶叶病病病病原原（TMV）可以

7、通过细菌过滤器可以通过细菌过滤器（认为是微小细菌）（认为是微小细菌）。1898年年，荷荷兰兰人人伯伯杰杰林林克克（Beijerinck）重重复复上上述述研研究究，提提出出病病原原不不是是细细菌菌，而而是是“可可过过滤滤性性病病毒毒”。提提出出“病病毒毒”概概念念，被被称称为为“病病毒毒学学之之父父”。四、植物病毒学发展简史1、病毒的发现2 2、对病毒本质的认识、对病毒本质的认识（病毒理化特性）1935年年，美美国国的的斯斯坦坦利利（Stanley）提提纯纯TMV结结晶晶，于于1946年年获获诺诺贝尔化学奖。贝尔化学奖。1936年年，英英国国的的鲍鲍登登（Bawden）发发现现TMV含含有有95

8、%的的蛋蛋白白质质和和5%的的RNA。1939年，美国的凯奇年，美国的凯奇（Kausche）获得第一张获得第一张TMV电镜照片。电镜照片。1944年年，美美国国的的斯斯克克诺诺定定尔尔（Schrodinger）发发表表了了“What is Life?”小册子。小册子。3 3、近代分子生物学时期、近代分子生物学时期 1956年，年，Gierer，Fraenkel-conral等证明等证明TMV的的RNA具有侵染性。具有侵染性。1971年，年，Diener发现类病毒。发现类病毒。1982年，年，Prusiner发现朊病毒，获发现朊病毒，获1997年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。4 4、现代分子生物学时期、

9、现代分子生物学时期 1985年，年，Powell等获得首例转等获得首例转TMV CP基因烟草。基因烟草。五、植物病毒学发展现状与热点问题1 1、病毒基因组及基因功能研究；、病毒基因组及基因功能研究；2 2、病毒与寄主植物相互关系研究；、病毒与寄主植物相互关系研究；3 3、生物技术（转基因）培育抗病品种；、生物技术（转基因）培育抗病品种；4 4、病毒作为基因工程载体及载体元件的研究。、病毒作为基因工程载体及载体元件的研究。由由于于分分子子生生物物学学的的发发展展和和电电子子显显微微镜镜的的进进步步，对对植植物物病病毒毒的的形形态态、结结构构、生生物物学学特特性性及及理理化化特特性性都都有有深深入

10、入的的研研究究。近近年年来来对对植植物物病病毒毒的的研研究究已已进进入入分分子子水水平平，内内容包括：容包括：病毒粒体病毒粒体：是病毒的基本存在形式（形态）。：是病毒的基本存在形式（形态）。病毒粒体的形态微小病毒粒体的形态微小，只有在放大数万倍的电镜下才能观察到，其，只有在放大数万倍的电镜下才能观察到，其度量单位通常采用纳米（度量单位通常采用纳米（nm，1nm=10-9m）。）。植植物物病病毒毒粒粒体体形形态态主主要要有有：球球状状、线线状状、杆杆状状、弹弹状状、双双联联体体状状、丝线状、柔软不定形丝线状、柔软不定形等。等。第二节第二节 植物病毒的一般性状植物病毒的一般性状一、植物病毒的形态许

11、多植物病毒由不只一种粒体构成许多植物病毒由不只一种粒体构成。烟烟草草脆脆裂裂病病毒毒有有两两种种杆杆状状粒粒体体，长长的的一一种种为为19525 nm，短短的的一一种种为为4311025 nm；苜苜蓿蓿花花叶叶病病毒毒有有5种种粒粒体体组组分分：大大小小为为5818、5418、4218、3018、1810 nm。一一些些球球状状病病毒毒也也有有多多种种粒粒体体组组分分，但但这这些些粒粒体体形形态态相相同同，只只是是其其中中所所包含的核酸含量不同而重量存在差异。包含的核酸含量不同而重量存在差异。这这些些病病毒毒被被称称为为多多分分体体病病毒毒（multicomponent virus），必必需需

12、有有多多种种病病毒毒粒粒体体组分同时侵染寄主细胞，才能增殖并完成其生物学功能。组分同时侵染寄主细胞，才能增殖并完成其生物学功能。二、植物病毒的结构 植植物物病病毒毒粒粒体体主主要要含含有有核核酸酸和和蛋蛋白白两两大大部部分分。中中间间为为核核酸酸芯芯（RNA或或DNA），外外部部有有外外壳壳蛋蛋白白（Coat Protein，CP）包包被被形形成成衣衣壳壳，少少数数病病毒毒 在在 蛋蛋 白白 衣衣 壳壳 外外 面面 还还 包包 被被 一一 层层 那那 囊囊 膜膜（envelope），称为包膜病毒，称为包膜病毒,如植物弹状病毒。如植物弹状病毒。植植物物病病毒毒粒粒体体 杆杆状状或或线线状状病病毒

13、毒：蛋蛋白白质质亚亚基基螺螺旋旋状状排排列列，中中间间是是一一个个由由核核酸酸构构成成的的空空心心管管子子，核核酸酸也也呈呈螺螺旋旋状状排排列列，嵌嵌入到螺旋状排列的蛋白质亚基内端。如，入到螺旋状排列的蛋白质亚基内端。如，TMV杆状粒体。杆状粒体。TMV结构模式图结构模式图 TMV：含含2130个个蛋蛋白白质质亚亚基基；排排成成130圈圈；每每3圈圈一一个个周周期期，49个个亚基亚基/3圈；圈；2.3nm亚基间隔亚基间隔/圈。病毒粒体直径圈。病毒粒体直径18nm，核酸链直径，核酸链直径8nm。球球状状病病毒毒：蛋蛋白白质质亚亚基基镶镶嵌嵌在在粒粒体体表表面面，构构成成多多面面体体形形，内内心心

14、是是病病毒毒的的核核酸酸；球球状状病病毒毒并并非非光光滑滑的的球球体体，而而是是多多面面体体（多多为为二二十面体）十面体），由多个正三角形组合而成由多个正三角形组合而成。植植物物病病毒毒的的主主要要成成份份是是核核酸酸和和蛋蛋白白质质，有有些些还还含含有有少少量量的的金金属离子、多胺和水等。属离子、多胺和水等。三、植物病毒组分及其生物学功能（一）核酸（一）核酸 核核酸酸是是病病毒毒遗遗传传信信息息的的载载体体，植植物物病病毒毒粒粒体体的的基基因因组组主主要要在在核核酸酸中中，有有些些含含mRNA。一一套套基基因因组组含含有有病病毒毒侵侵染染、复复制制、运运转转、传传播播等等生命活动所需的全部基

15、因生命活动所需的全部基因，决定病毒的增殖、生物学特性及致病性决定病毒的增殖、生物学特性及致病性等。等。植植物物病病毒毒基基因因组组所所包包含含的的基基因因数数目目从从一一个个（卫卫星星病病毒毒）至至十十二二个个（植植物物呼呼肠肠孤孤病病毒毒），一一般般有有47个个基基因因，分分子子量量从从0.4106d到到15.5106d，通通常常有有外外壳壳蛋蛋白白基基因因、复复制制酶酶基基因因及及运运动动蛋蛋白白基基因因等等。大大部部分分植植物物病毒基因组能编码病毒基因组能编码47种蛋白质种蛋白质。1 1、植物病毒的核酸类型、植物病毒的核酸类型 植植物物病病毒毒的的基基因因组组多多数数为为核核糖糖核核酸酸

16、（RNA），少少数数为为脱脱氧氧核核糖糖核核酸酸（DNA）。根根据据核核酸酸性性质质及及功功能能，可可将将植植物物病病毒毒基基因因组组分分为为下下列列5种种类型类型：（1）正单链）正单链RNA（+ssRNA）单单链链RNA具具有有侵侵染染性性，可可以以直直接接翻翻译译蛋蛋白白，起起mRNA的的作作用用。大大部部分分重重要要植植物物病病毒毒的的基基因因组组属属这这一一类类型型。占占70%以以上上，如如TMV，CMV，PVY；多分体病毒等。；多分体病毒等。（2）负单链）负单链RNA（-ssRNA）病病毒毒粒粒体体中中的的单单链链RNA不不具具侵侵染染性性，必必需需先先转转录录成成互互补补链链，才才

17、能能翻译蛋白翻译蛋白。植物弹状病毒的基因组属这一类型。如小麦丛矮病毒。植物弹状病毒的基因组属这一类型。如小麦丛矮病毒。（3）双链）双链RNA（dsRNA）其其中中一一条条链链具具有有mRNA的的作作用用。负负链链转转录录出出正正链链才才能能作作为为mRNA翻译蛋白翻译蛋白。植物呼肠孤病毒的基因组属这一类型。植物呼肠孤病毒的基因组属这一类型。水稻矮缩病毒。水稻矮缩病毒。（4）单链）单链DNA（ssDNA）联联体体病病毒毒科科（Geminiviridae）病病毒毒含含有有这这种种类类型型基基因因组组，复复制制时时单单链链DNA先合成双链先合成双链DNA，再以常规途径转录生成，再以常规途径转录生成m

18、RNA。（5）双链）双链DNA（dsDNA）核核酸酸类类型型与与高高等等动动、植植物物的的相相同同，为为互互补补的的双双链链DNA，花花椰椰菜菜花花叶叶病病毒毒属属（Caulimovirus）、杆杆状状DNA病病毒毒属属（Badnavirus）具具有有这这种种类类型型基基因因组。组。2、病毒粒体核酸含量 球状病毒：球状病毒：15%45%。线状及杆状病毒：线状及杆状病毒：5%6%。弹状病毒：弹状病毒：1%。3、病毒的多分体现象单体基因组：单体基因组：病毒基因组分布于一条核酸链上。病毒基因组分布于一条核酸链上。分段基因组：分段基因组：病毒基因组分布于多条核酸链上。病毒基因组分布于多条核酸链上。单分

19、体病毒：单分体病毒：一个病毒粒体中包含有全套基因组。一个病毒粒体中包含有全套基因组。多多（双双、三三）分分体体病病毒毒：分分段段基基因因组组分分别别包包装装于于不不同同的的病病毒毒粒粒体中。体中。（二）蛋白质（二）蛋白质 植植物物病病毒毒的的基基因因组组很很小小，编编码码的的蛋蛋白白质质种种类类也也很很少少，按按照照其其功功能能可分为可分为结构蛋白和非结构蛋白结构蛋白和非结构蛋白。结结构构蛋蛋白白是是构构成成一一个个完完整整病病毒毒粒粒体体所所需需要要的的蛋蛋白白，主主要要是是外外壳壳蛋蛋白白（coat protein，CP）和和囊囊膜膜蛋蛋白白，有有些些病病毒毒还还有有基基因因组组结结合合蛋

20、蛋白白（VPg），由由于于大大多多数数植植物物病病毒毒没没有有囊囊膜膜，其其结结构构蛋蛋白白也也就就只只有有外外壳壳蛋蛋白白。并并且且绝绝大大多多数数植植物物病病毒毒的的外外壳壳蛋蛋白白仅仅由由一一种种蛋蛋白白多多肽肽构构成成，个个别别的的有有两两种种以上。以上。非非结结构构蛋蛋白白是是指指病病毒毒基基因因编编码码的的非非结结构构必必需需的的蛋蛋白白，包包括括病病毒复制需要的复制酶、参与病毒运转的运动蛋白等。毒复制需要的复制酶、参与病毒运转的运动蛋白等。（三）脂类（三）脂类 大多数植物病毒不含脂类，只有具囊膜的病毒才有脂类。大多数植物病毒不含脂类，只有具囊膜的病毒才有脂类。（四）其他组份（四）

21、其他组份 糖蛋白、金属离子、多胺、水等。糖蛋白、金属离子、多胺、水等。第四章第四章 植物病毒植物病毒 大大多多数数植植物物病病毒毒是是从从机机械械的的或或传传毒毒介介体体所所造造成成的的微微伤伤（fine wound）侵侵入入寄寄主主，少少数数经经过过内内吞吞（endocytosis）作作用用，包包膜膜病病毒毒通通过过融融合合（fusion）方式进入寄主细胞。方式进入寄主细胞。植植物物病病毒毒没没有有细细胞胞结结构构，不不像像大大多多数数生生物物那那样样具具有有复复杂杂的的繁繁殖殖器器官官进进行行有有性性或或无无性性繁繁殖殖，也也不不像像细细菌菌那那样样进进行行裂裂殖殖生生长长，而而是是分分别

22、别合合成成核核酸酸和和蛋蛋白白质质再再组组装装成成子子代代病病毒毒粒粒体体。这这种种特特殊殊的的繁繁殖殖方方式式称称为为复复制。制。一、植物病毒的侵染和复制生物学中心法则DNAmRNA蛋白质蛋白质 植物病毒利用寄主细胞核酸复制系统及蛋白质合成系统复制其基因组和合成其专化性蛋白 病病毒毒侵侵染染植植物物后后，在在活活细细胞胞内内增增殖殖后后代代需需要要两两个个步步骤骤：一一是是病病毒毒核核酸酸的的复复制制（replication），即即病病毒毒的的基基因因传传递递；二二是是病病毒毒基基因因的表达的表达（gene expression），即），即病毒蛋白质合成病毒蛋白质合成。一般一般新增殖的病毒会

23、在体内进行胞间运转和长距离运转新增殖的病毒会在体内进行胞间运转和长距离运转。植物病毒核酸的复制植物病毒核酸的复制 大大部部分分植植物物病病毒毒的的核核酸酸复复制制是是由由RNA到到RNA。病病毒毒核核酸酸的的复复制制需需要要寄寄主主提提供供复复制制的的场场所所（通通常常是是在在细细胞胞质质或或细细胞胞核核内内）、复复制制所所需需的的原原料料和和能能量量、部部分分寄寄主主编编码码的的酶酶及及膜膜系系统统。病病毒毒自自身身提提供供的的主主要要是是模模板板和和专专化化的的聚聚合合酶酶，即即复复制制酶酶。如如花花椰椰菜菜花花叶叶病病毒毒编编码码一一种依赖于种依赖于RNA的的DNA聚合酶，也称反转录酶聚

24、合酶，也称反转录酶。根根据据核核酸酸种种类类和和性性质质不不同同，植植物物病病毒毒复复制制可可分分为为多多种种类型。类型。以（以（+）RNA病毒为例，病毒的复制过程如下：病毒为例，病毒的复制过程如下：（1）病毒粒体进入寄主细胞，脱壳，释放）病毒粒体进入寄主细胞，脱壳，释放RNA；（2）RNA与与核核糖糖体体结结合合，翻翻译译出出病病毒毒复复制制酶酶等等与与复复制制相相关关的的基因产物；基因产物；（3）复复制制酶酶以以（+）RNA为为模模板板合合成成（-）RNA链链，并并形形成成双双链复制型；链复制型；（4）从复制型产生子代（）从复制型产生子代（+）RNA链；链；（5）以病毒）以病毒RNA为模板

25、合成外壳蛋白；为模板合成外壳蛋白；（6）外壳蛋白亚基和）外壳蛋白亚基和RNA组装形成新的病毒粒体。组装形成新的病毒粒体。植物病毒基因组复制及植物病毒基因组复制及mRNA合成途径具有多样性合成途径具有多样性病毒粒体进入寄主细胞脱壳基因表达复制大量的基因组及合成外壳蛋白病毒粒体装配植物病毒的增殖植物病毒基因及其表达植物病毒基因及其表达 植植物物病病毒毒的的基基因因组组较较小小，许许多多植植物物病病毒毒的的基基因因组组全全序序列列及及基基因因图谱都已明确。图谱都已明确。以以TMVTMV为例为例TMV基因组基因组RNA全长全长6395nt +ssRNA5-未端具有帽子结构和先导序列（非转译序列）未端具

26、有帽子结构和先导序列（非转译序列）3-未端有类似未端有类似tRNA的结构的结构整个基因组含有整个基因组含有5个开读框（个开读框（ORF），翻译产生），翻译产生5种蛋白种蛋白 植植物物病病毒毒基基因因表表达达所所面面临临的的问问题题：真真核核生生物物蛋蛋白白质质合合成成系系统统仅仅识识别别病病毒毒RNA上上的的第第一一个个开开放放阅阅读读框框架架，同同一一核核酸酸链链上上的的其其它它基基因因的表达则要借助病毒的特殊翻译策略。的表达则要借助病毒的特殊翻译策略。在真核生物蛋白合成系统中的翻译策略在真核生物蛋白合成系统中的翻译策略（共5种策略）1、亚基因组策略、亚基因组策略2、多聚蛋白策略、多聚蛋白策

27、略3、多分体基因组策略、多分体基因组策略4、通读蛋白策略、通读蛋白策略5、核糖体移码策略、核糖体移码策略 由基因组由基因组3-未端转录产生一至多个亚基因组未端转录产生一至多个亚基因组RNA，从各个亚基因组，从各个亚基因组5-端开读框翻译出功能性蛋白产物。如端开读框翻译出功能性蛋白产物。如TMV 基因组仅含一个开读框，翻译产生一个前体蛋白（多聚蛋白），再基因组仅含一个开读框，翻译产生一个前体蛋白（多聚蛋白），再在蛋白酶作用下分解为多个功能蛋白。如马铃薯在蛋白酶作用下分解为多个功能蛋白。如马铃薯Y病毒科病毒科 基因组为多条核酸链，每条链翻译产生一个蛋白产物。如基因组为多条核酸链，每条链翻译产生一个

28、蛋白产物。如CMV 核糖体读越过终止密码。如核糖体读越过终止密码。如TMV的复制酶蛋白的复制酶蛋白 在在翻翻译译接接近近终终止止密密码码时时，核核糖糖体体回回读读或或跳跳过过一一个个核核苷苷酸酸，从从而而使使终终止止密密码失效码失效（解体到两个三联体密码中）（解体到两个三联体密码中）病病毒毒在在复复制制表表达达过过程程中中会会产产生生一一定定形形状状的的内内含含体体（inclusion body），可在一般光学显微镜下看到。可在一般光学显微镜下看到。在细胞核内，称为在细胞核内，称为核内含体核内含体；在在细细胞胞质质内内，称称为为细细胞胞质质内内含含体体（主主要要分分为为不不定定形形内内含含体体

29、、假假晶晶体、晶体内含体和风轮状内含体体、晶体内含体和风轮状内含体）。）。不定形内含体不定形内含体是由病毒粒体和寄主细胞成份混合组成的；是由病毒粒体和寄主细胞成份混合组成的；晶体状内含体晶体状内含体一般是由病毒粒体整齐排列堆叠而成。一般是由病毒粒体整齐排列堆叠而成。六六角角形形内内含含体体四四边边形形内内含含体体晶晶体体状状内内含含体体细细胞胞质质内内的的不不定定形形内内含含体体细细胞胞质质内内圆圆盘盘状状内内含含体体细细胞胞质质内内风风轮轮状状内内含含体体核核质质的的内内含含体体核核仁仁内内含含体体细胞核内的内含体细胞核内的内含体植物病毒的变异植物病毒的变异1 1、突变、突变2 2、基因重组

30、、基因重组3 3、假重组、假重组自然界中，病毒复制一次出现突变株的概率为自然界中，病毒复制一次出现突变株的概率为10-610-8人工诱变（亚硝酸盐、高温处理）人工诱变（亚硝酸盐、高温处理）获得弱毒株及其利用获得弱毒株及其利用有的情况下，仅仅一个碱基的变化就会导致病毒性质的变异有的情况下，仅仅一个碱基的变化就会导致病毒性质的变异两个病毒基因组在复制过程中发生核酸序列交换，形成重组基因组。两个病毒基因组在复制过程中发生核酸序列交换，形成重组基因组。常发生于常发生于DNA病毒中病毒中（主要是动物病毒和噬菌体，花椰菜花叶病毒也有发生主要是动物病毒和噬菌体，花椰菜花叶病毒也有发生）分段基因组病毒之间核酸

31、链的重新组合。如分段基因组病毒之间核酸链的重新组合。如CMV、TBV 运运转转（移动），即即病病毒毒从从植植株株的的某某一一部部位位扩扩散散到到另另一一部部位位的的过过程程（植株内扩散）（植株内扩散）。在植物叶肉细胞间的移动称为胞间运转（移动）；经维管束输导组织的运转称为长距离运转（移动）。（一）胞间运转（一）胞间运转 已已知知植植物物病病毒毒的的胞胞间间运运转转有有多多种种途途径径，而而以以经经胞胞间间连连丝丝的的运运转转最为普遍。最为普遍。该过程该过程需有病毒的运动蛋白参与需有病毒的运动蛋白参与。其过程：。其过程：首首先先运运动动蛋蛋白白作作用用于于胞胞间间连连丝丝，使使胞胞间间连连丝丝的

32、的孔孔径径增增大大几几倍倍至至几几十十倍倍；同同时时运运动动蛋蛋白白与与病病毒毒核核酸酸结结合合，使使核核酸酸呈呈细细长长的的线线状状；最最后病毒是以核酸的形式通过扩展了的胞间连丝进入相邻的细胞。后病毒是以核酸的形式通过扩展了的胞间连丝进入相邻的细胞。二、病毒在植物体内的运转（移动）一一些些病病毒毒仅仅能能在在某某些些寄寄主主的的接接种种点点附附近近作作有有限限的的细细胞胞内内扩扩散散，表表现现为局部侵染。为局部侵染。一一些些病病毒毒为为韧韧皮皮部部限限制制病病毒毒（phloem-limited virus），即即病病毒毒经经介介体体传传入寄主韧皮部后，入寄主韧皮部后，仅能在韧皮部增殖和运转仅

33、能在韧皮部增殖和运转。病毒在细胞间移动的速度是缓慢的，平均每天不过病毒在细胞间移动的速度是缓慢的，平均每天不过1mm左右。左右。（二）长距离运转（二）长距离运转植物病毒的侵染大都是系统性的植物病毒的侵染大都是系统性的；先在薄壁细胞组织中增殖和运转先在薄壁细胞组织中增殖和运转；然后进入维管束组织的韧皮部或木质部很快地运转然后进入维管束组织的韧皮部或木质部很快地运转。第四章第四章 植物病毒植物病毒 全全株株性性侵侵染染的的病病毒毒并并不不是是植植株株的的每每个个部部分分都都有有病病毒毒，因因只只有有部部分病毒可以进入植株的种胚，所以病毒可以由种子传染的是少数。分病毒可以进入植株的种胚，所以病毒可以

34、由种子传染的是少数。有有少数病毒可以进入花粉少数病毒可以进入花粉，故花粉就可以传染这些病毒。，故花粉就可以传染这些病毒。植植物物旺旺盛盛生生长长的的分分生生组组织织很很少少含含有有病病毒毒，如如茎茎尖尖、根根尖尖。因因此此切切下茎端小段下茎端小段（0.10.25cm）分生组织培养，可以得到无病毒的植株分生组织培养，可以得到无病毒的植株。马马铃铃薯薯、大大理理菊菊、草草莓莓等等营营养养繁繁殖殖的的作作物物，采采用用分分生生组组织织培培养养的的方法，可以从病株上得到无毒苗。方法，可以从病株上得到无毒苗。分分生生组组织织培培养养不不一一定定都都能能得得到到无无毒毒苗苗，要要经经过过反反复复测测定定确

35、确定定不不带带病毒后，再用于繁殖无性系。病毒后，再用于繁殖无性系。第四章 植物病毒 传播，病毒从一株植物扩散到另一株植物的过程（植株间扩散）。植物病毒只能被动传播，需借外界因子进入活的细胞内。植物病毒为专性寄生物，不能离开活细胞。植物病毒传播方式可以分为介体传播和非介体传播。（一）植物病毒的介体传播（一）植物病毒的介体传播 介体介体（vectors），可以传播病毒的生物体可以传播病毒的生物体。1 1、介体传毒特性、介体传毒特性 （1）传毒过程）传毒过程 持毒期：持毒期：介体一次获毒后，能保持传毒能力的时间。介体一次获毒后，能保持传毒能力的时间。获毒期获毒期潜伏期潜伏期传毒期传毒期（2）介体传毒

36、方式）介体传毒方式 按按照照介介体体与与植植物物病病毒毒之之间间的的生生物物学学关关系系，可可分分为为非非持持久久性性病病毒毒（nonpersistent virus）、半半持持久久性性病病毒毒（semipersistent virus）和和持持久久性性病病毒毒（persistent virus）三种类型三种类型。非持久性病毒 获获毒毒期期、潜潜伏伏期期、传传毒毒期期、持持毒毒期期均均很很短短（几几秒秒至至几几分分钟钟），蚜虫传毒多属于此类，又称为口针传毒蚜虫传毒多属于此类，又称为口针传毒，蚜虫试探性取食即可传毒。，蚜虫试探性取食即可传毒。特特征征是是传传毒毒介介体体在在病病植植株株上上获获毒

37、毒饲饲育育后后病病毒毒依依附附于于口口针针里里，在在接接种种饲饲育育时时随随同同排排出出的的唾唾液液进进入入寄寄主主植植物物体体内内，因因此此介介体体饲饲毒毒短短时时间间后后即即可可传传毒毒，饲饲育育期期延延长长会会降降低低传传毒毒效效率率，病病毒毒在在介介体体体体内内没没有有循回期循回期，传毒时间传毒时间也很短也很短。持久性病毒 获获毒毒期期、潜潜伏伏期期、传传毒毒期期、持持毒毒期期均均较较长长（几几小小时时至至几几天天、十十几几天天），病病毒毒可可进进入入介介体体血血液液循循环环系系统统，甚甚至至在在介介体体内内增增殖殖，介介体体获获毒毒后后，有的可终生传毒或经卵由子代传毒。叶蝉、飞虱等传

38、毒多属于此类。有的可终生传毒或经卵由子代传毒。叶蝉、飞虱等传毒多属于此类。饲饲毒毒时时间间较较长长，介介体体饲饲毒毒后后病病毒毒随随唾唾液液吸吸入入到到肠肠道道，渗渗透透过过肠肠壁壁进进入入血血淋淋巴巴，最最后后循循回回到到口口器器的的唾唾液液腺腺里里，取取食食时时随随唾唾液液进进入入植植物物体体内内。因因此此必必须须经经过过一一定定时时期期的的循循回回期期才才能能传传毒毒，有有的的病病毒毒在在虫虫体内能体内能增殖增殖，一次获毒后可终生传毒，有的还可一次获毒后可终生传毒，有的还可经卵传毒经卵传毒给下一代。给下一代。半持久性病毒 介介于于上上述述两两者者之之间间，介介体体获获毒毒饲饲育育期期和和

39、传传毒毒时时间间均均较较长长，病病毒毒在在介介体体体体内内没没有有循循回回期期，也也不不能能在在虫虫体体内内增增殖殖。昆昆虫虫蜕蜕皮皮后后即即失失去去传毒能力。传毒能力。有有时时，介介体体与与病病毒毒之之间间具具有有专专化化性性：某某一一介介体体只只传传某某一一病病毒毒或或某些病毒，某些病毒，某一病毒只经某一或某些介体传播某一病毒只经某一或某些介体传播。多介性病毒如多介性病毒如CMVCMV可通过桃蚜、棉蚜、豆蚜等可通过桃蚜、棉蚜、豆蚜等8181种蚜虫传播。种蚜虫传播。多传性介体多传性介体如桃蚜可传播如桃蚜可传播100100多种病毒。多种病毒。单介性病毒单介性病毒如如大麦黄矮病毒二叉蚜株系仅靠二

40、叉蚜传播大麦黄矮病毒二叉蚜株系仅靠二叉蚜传播。蚜蚜虫虫传传播播的的病病毒毒常常引引起起花花叶叶型型、环环斑斑型型及及黄黄化化型型和和卷卷叶叶型型症症状状，大大都都属于非持久性病毒属于非持久性病毒，这类病毒都很容易汁液摩擦传播。，这类病毒都很容易汁液摩擦传播。叶蝉传播的病毒叶蝉传播的病毒大都大都属于持久性病毒属于持久性病毒。（3）介体传毒的专化性）介体传毒的专化性2 2、昆虫介体、昆虫介体 是是植植物物病病毒毒自自然然传传播播的的主主要要途途径径。其其中中，同同翅翅目目昆昆虫虫占占70%以上，主要为蚜虫、叶蝉、飞虱类。还有甲虫、粉虱、蓟马等。以上，主要为蚜虫、叶蝉、飞虱类。还有甲虫、粉虱、蓟马等

41、。3 3、土壤中的介体、土壤中的介体（1）真菌 已发现土壤中有已发现土壤中有7种真菌传播种真菌传播19种病毒，种病毒，油壶菌属、粘菌属系植物的非致病菌油壶菌属、粘菌属系植物的非致病菌，为主要的真菌介体为主要的真菌介体；集集壶壶菌菌、粉粉痂痂菌菌及及腐腐霉霉菌菌除除为为植植物物本本身身病病原原菌菌外外，还还能能传传播播多种病毒。多种病毒。病病毒毒与与真真菌菌介介体体的的关关系系除除少少数数芸芸苔苔油油壶壶菌菌为为游游动动孢孢子子体体外外带带毒外，毒外，大多数为孢子内带毒，属持久性传毒大多数为孢子内带毒，属持久性传毒。（2）线虫 已已知知有有5个个属属的的线线虫虫介介体体传传播播约约23种种病病毒

42、毒（如如长长针针线线虫虫、剑剑线线虫虫、毛刺线虫等）。毛刺线虫等）。一一般般线线虫虫蜕蜕皮皮后后就就不不能能传传毒毒，饲饲毒毒和和传传毒毒时时间间只只要要15分分钟钟至至1小小时时。线线虫虫传传播播的的植植物物病病毒毒均均属属于于非非持持久久性性，线线虫虫传传病病毒毒也也可可借借花花粉粉、种子传，极易汁液传种子传，极易汁液传，许多线虫传病毒引致环斑型症状许多线虫传病毒引致环斑型症状。4 4、螨类介体、螨类介体 主要是主要是叶芽螨和蛛螨叶芽螨和蛛螨。螨螨和和病病毒毒的的关关系系研研究究较较多多的的是是由由曲曲叶叶螨螨（Aceria tulipae）传传播播的的小小麦麦条条点点花花叶叶病病毒毒，这

43、这是是属属于于循循回回型型，病病毒毒主主要要存存在在于于中中肠肠，没没有有发发现现在体内增殖的现象。在体内增殖的现象。螨螨类类只只有有在在若若虫虫期期获获毒毒以以后后才才有有传传毒毒能能力力，带带毒毒螨螨蜕蜕皮皮后后仍仍能能传传毒毒，但但不不能能经经卵卵传传，汁汁液液摩摩擦擦亦亦可可传传，螨螨类类传传播播病病毒毒的的效效率率有有时时是是很高的，如单个带条点花叶病毒的螨就能使小麦发病。很高的，如单个带条点花叶病毒的螨就能使小麦发病。第四章第四章 植物病毒植物病毒1、汁液传播、汁液传播（sap transmission）汁汁液液传传播播就就是是使使病病株株的的汁汁液液通通过过机机械械造造成成的的微

44、微伤伤进进入入健健株株体体内内使使它发病它发病，又称机械传播又称机械传播。需需要要整整枝枝打打杈杈、摘摘心心、绑绑架架的的栽栽培培作作物物上上，是是一一些些病病毒毒的的主主要要传传播播途径。途径。烟烟草草、番番茄茄、辣辣椒椒上上的的烟烟草草花花叶叶病病毒毒，瓜瓜类类、番番茄茄上上的的黄黄瓜瓜花花叶叶病病毒。毒。在在实实验验室室通通常常采采用用机机械械的的方方法法汁汁液液磨磨擦擦进进行行人人工工接接种种，通通过过微微伤口使病毒进入植物体内。伤口使病毒进入植物体内。2、种子传播、种子传播（seed transmission）种子、块茎、球茎、鳞茎和花卉苗木等均可传播种子、块茎、球茎、鳞茎和花卉苗木

45、等均可传播。种种子子传传带带病病毒毒系系由由种种子子外外部部带带毒毒、种种胚胚外外部部带带毒毒、胚胚乳乳带带毒毒和和种种胚胚带毒。带毒。以豆科、葫芦科、菊科最普遍，是作物病毒病害的重要初侵染源。以豆科、葫芦科、菊科最普遍，是作物病毒病害的重要初侵染源。3、嫁接传播、嫁接传播（graft transmission）有有些些果果树树病病毒毒病病害害以以嫁嫁接接传传播播为为其其唯唯一一已已知知的的传传播播途途径径，例例如如苹果锈果病和花叶病等。苹果锈果病和花叶病等。这这种种传传播播方方式式在在果果树树与与某某些些经经济济林林木木（如如桑桑树树）以以及及观观赏赏植植物物中中非非常常重重要要，因因此此在

46、在繁繁殖殖工工作作中中严严格格选选用用无无病病毒毒接接穗穗和和砧砧木木已已成成为为很重要的防治病毒病害的措施。很重要的防治病毒病害的措施。4、菟丝子传播、菟丝子传播（dodder transmission）菟菟丝丝子子传传播播病病毒毒的的性性质质和和嫁嫁接接传传毒毒相相同同，可可以以通通过过其其桥桥梁梁作作用用，将一株寄主植物的病毒传递给另一株寄主将一株寄主植物的病毒传递给另一株寄主。菟丝子的传播不受组织亲合性影响，可更广泛的应用价值。菟丝子的传播不受组织亲合性影响，可更广泛的应用价值。不不能能靠靠汁汁液液摩摩擦擦接接种种、不不能能通通过过媒媒介介昆昆虫虫传传播播的的病病毒毒、在在亲亲缘缘关关

47、系系差差异异太太大大的的植植物物之之间间不不能能形形成成嫁嫁接接结结合合而而传传播播病病毒毒病病时时，大大多多可可利用菟丝子传毒。利用菟丝子传毒。第四章第四章 植物病毒植物病毒植植物物病病毒毒的的分分类类工工作作由由国国际际病病毒毒分分类类委委员员会会（International Committee on Taxonomy of Virus，ICTV）植物病毒分会植物病毒分会负责负责。以以往往植植物物病病毒毒的的分分类类主主要要依依据据寄寄主主植植物物种种类类、病病害害症症状状和和传传播播方方式式等等特特性性将将其其分分为为若若干干个个组组（group），分分类类的的基基本本单单元元为为“成成

48、员员（member）”。1995年年，ICTV发发表表了了病病毒毒分分类类与与命命名名第第六六次次报报告告，规规定定植植物物病病毒毒与与其其它它生生物物一一样样实实行行“目目、科科、属属、种种”的的系系统统等等级级分分类类。新新规规定定中中的的属属相相当当于于以以前前的的组组，而而种种则则相相当当于于以以前前的的“成成员员”。vICTV第七次国际病毒分类报告规定病毒的种为基本分类单元第七次国际病毒分类报告规定病毒的种为基本分类单元。一、植物病毒的分类病病毒毒的的种种是是由由自自我我复复制制谱谱系系组组成成的的多多元元等等级级，并并占占有有特特定定生生态态空空间间。其其中中“自自我我复复制制的的

49、谱谱系系”指指的的是是病病毒毒无无性性复复制制的的群群体体及及因因基基因因组组变变异异或或再再组组合合而而形形成成的的进进化化群群体体。“特特定定生生态态空空间间”是是指指病病毒毒具具有有的的寄主范围。寄主范围。病病毒毒种种以以下下可可分分为为若若干干株株系系（strain）。而而一一些些新新获获得得的的病病毒毒，由由于于对对其其特特征征还还不不完完全全了了解解，不不能能确确定定其其分分类类地地位位，常常称称作作“分分离离物物”（isolate）或或“分离株分离株”。截截至至1995年年，为为ICTV所所承承认认的的病病毒毒数数目目为为3600种种，其其中中植植物物病病毒毒种共有种共有788个

50、。个。ICTV将将植植物物病病毒毒划划归归为为47个个属属，在在其其上上建建立立了了11个个科科、1个个目目。植物病毒可归为植物病毒可归为5个大类群：个大类群：w1、单链、单链DNA（ssDNA）病毒类群）病毒类群 w2、双链、双链DNA（dsDNA）病毒类群）病毒类群 w3、双链、双链RNA（dsRNA）病毒类群）病毒类群w4、负单链、负单链RNA（-ssRNA）病毒类群）病毒类群w5、正单链、正单链RNA（+ssRNA）病毒类群）病毒类群 第四章 植物病毒采用得最多的是英文俗名法采用得最多的是英文俗名法:寄主植物寄主植物+症状症状（不采用斜体，常使用缩写）（不采用斜体，常使用缩写）烟草花叶