Mechanisms of Resistance to Plant Diseases pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Slusarenko, A. J.; Fraser, R. S. S.; Van Loon, L. C.

出品人:

页数:608

译者:

出版时间:2000-08

价格:USD 299.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780792364184

丛书系列:

图书标签:

• Plant Pathology
• Disease Resistance
• Plant Immunity
• Plant-Pathogen Interactions
• Molecular Biology
• Genetics
• Plant Defense Mechanisms
• Phytopathology
• Crop Protection
• Plant Health

《植物病害抗性机制探秘》 引言 在浩瀚的生命尺度中，植物与病原生物的生存之争从未停歇。数千年来，植物演化出了一系列令人惊叹的防御策略，以抵御细菌、真菌、病毒、线虫等各种微生物的侵袭。这些精密的防御机制不仅维系着植物个体的生存，更是保障了整个生态系统的稳定以及人类农业生产的根基。《植物病害抗性机制探秘》一书，并非仅仅罗列植物如何对抗病害的表象，而是深入剖析隐藏在植物细胞层面的那些复杂而巧妙的分子“战争”，揭示其背后深刻的生物学原理和演化意义。 本书将引领读者踏上一段穿越植物王国防御体系的深度探索之旅，从宏观的系统性抗性到微观的分子信号通路，层层剥茧，深入理解植物如何智能化地识别“敌人”，并精准启动一系列“反击”程序，直至最终将入侵者拒之门外或将其扼杀。我们所见的植物，在经历风雨的摧残，但其内在的防御机制，却如同沉默的哨兵，时刻警惕，严阵以待。 第一部分：植物免疫系统的基石——感知与信号传导 植物的抗性并非是被动挨打，而是高度活跃的免疫过程。这得益于其强大的感知能力和高效的信号传导网络。 第一章：模式识别受体（PRRs）——植物的第一道防线 植物细胞膜上镶嵌着数量众多的模式识别受体（Pattern Recognition Receptors, PRRs），它们如同植物的“电子眼”，时刻搜寻着病原体表面特有的、保守的分子模式。这些模式，例如细菌鞭毛蛋白（Flagellin）中的MAMPs（Microbe-Associated Molecular Patterns）或真菌细胞壁中的几丁质（Chitin），是病原体在长期协同进化过程中形成的，因此对植物来说是“非我族类”的明确标记。 PRRs的激活，是一个高度精密的“触发”过程。一旦PRRs与MAMPs结合，会立即引发一系列细胞内的信号级联反应。本书将详细阐述几种关键的PRRs家族，如RLKs（Receptor-Like Kinases）和RLPs（Receptor-Like Proteins），并深入解析它们如何识别不同的MAMPs，以及激活下游信号的初步步骤。我们会聚焦于植物如何避免“误报”，确保只有真正的病原体信号才能激活防御反应，从而避免不必要的能量消耗。 第二章：效应子触发的抗性（ETI）——“内部侦探”的警觉 当病原体成功绕过PRRs的识别，并侵入植物细胞后，它们常常会释放出“效应子”（Effectors）——这些是病原体用于操纵宿主细胞、促进自身感染的“秘密武器”。然而，植物也演化出了相应的“内部侦探”——抗性基因（Resistance genes, R genes）。这些R基因编码的蛋白质，能够识别病原体效应子，并由此触发更强大、更特异性的抗性反应。 本书将深入探讨R基因的类型和工作机制，特别是其常见的结构域，如NBS（Nucleotide-Binding Site）和LRR（Leucine-Rich Repeats）域，它们在识别效应子和启动信号传递中的关键作用。我们将分析R基因与效应子之间的“锁钥”模型，以及这种高度特异性的识别如何能够快速而有效地阻止病原体的进一步侵染。此外，还会探讨如何利用基因组学和生物信息学手段来识别新的R基因，为育种抗病品种提供理论基础。 第三章：信号转导网络的构建——从识别到响应 无论是由MAMPs还是效应子触发的抗性，最终都需要通过复杂的细胞内信号转导网络来传递和放大。这些信号网络如同指挥系统，协调细胞内的防御活动。 本书将重点解析几种关键的信号通路，包括： 活性氧（ROS）爆发： 活性氧，例如超氧自由基（O2•-）和过氧化氢（H2O2），是植物早期防御反应的重要信号分子。它们不仅能够直接杀死病原体，还能作为信号分子激活下游的防御基因表达。我们将探讨ROS的产生机制，以及它们在触发细胞凋亡（程序性死亡）和诱导系统性抗性中的作用。 生物化学防御物质的合成与积累： 信号通路激活后，植物会启动合成和积累一系列具有抗病活性的化学物质。这包括： 防御蛋白酶抑制剂： 干扰病原体蛋白酶的活性，阻碍其在植物体内的扩散。 植物抗毒素（Phytoalexins）： 一类小分子代谢产物，对病原体具有直接的毒杀作用，例如异黄酮类化合物、萜类化合物等。 细胞壁的加厚与木质化： 形成物理屏障，阻止病原体侵入。 酚类化合物和类黄酮： 具有抗氧化和抗微生物活性。 激素信号的协同作用： 植物激素，如水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）和脱落酸（ABA），在植物抗病过程中扮演着至关重要的调控角色。SA通常诱导系统性获得性抗性（SAR），而JA则在对抗咀嚼式口器昆虫和一些病原体时发挥作用。本书将深入解析这些激素在不同抗性信号通路中的交叉对话与协同作用，揭示植物如何整合多种信号，做出最有效的防御决策。 第二部分：植物抗性的多样性与复杂性 植物的抗性机制并非千篇一律，而是根据不同的病原体类型、植物物种以及环境条件，展现出高度的多样性和复杂性。 第四章：战术性撤退——超敏感反应（HSR） 当植物的R基因成功识别效应子，并判断感染的威胁级别很高时，植物会采取一种极端的防御策略——超敏感反应（Hypersensitive Response, HSR）。HSR是一种快速、局部化的细胞程序性死亡，发生在被感染的区域，目的是通过牺牲少量细胞来包围并阻止病原体的进一步扩散，类似于“剜肉补疮”。 本书将详细解析HSR的细胞学和分子学机制，包括ROS的爆发、钙离子的内流、细胞壁的沉积，以及多种蛋白酶和核酸内切酶的激活，它们共同导致细胞的快速死亡。我们将探讨HSR的演化优势，以及它在不同植物-病原体互作中的体现。 第五章：远距离的警报——系统性获得性抗性（SAR） 除了局部的防御反应，植物还能在遭受一次感染后，获得对远处未感染区域的广谱抗性，这种现象被称为系统性获得性抗性（Systemic Acquired Resistance, SAR）。SAR是一种由内而外的、持久的抗性状态，其激活机制同样复杂而精妙。 本书将深入阐述SAR的诱导信号，特别是水杨酸（SA）在其中的关键作用。我们将探讨SAR信号分子（如SAR-inducible protein 1, SIP1）如何在植物体内长距离运输，并将信号传递到远处的组织，激活防御基因表达。SAR的诱导不仅依赖于SA，还与其他植物激素和信号分子相互作用，形成一个精密的调控网络。 第六章：“伪装”与“欺骗”——逃避与免疫逃逸 植物并非总是处于被动防御的地位，它们也会主动演化出一些“策略”来逃避病原体的识别，或者“欺骗”病原体，使其误以为宿主是一个“安全”的环境。 本书将探讨植物如何通过以下方式实现免疫逃逸： 改变表面分子： 例如，改变细胞壁的成分，使其不含有病原体能够识别的MAMPs。 表达“假”受体： 模拟真实受体，但不能被病原体激活，从而“分散”病原体的注意力。 沉默抗性基因： 通过表观遗传学修饰，暂时关闭R基因的表达，避免被效应子识别。 利用病原体的“弱点”： 某些病原体依赖于宿主特定的酶或底物，植物可以通过调控这些物质的表达来限制病原体的生存。 第七章：共生关系的奥秘——内生真菌与根瘤菌的守护 并非所有的微生物都是植物的敌人，有些微生物，如内生真菌和根瘤菌，与植物形成共生关系，反而为植物提供重要的保护。 本书将深入探讨： 内生真菌的保护作用： 许多植物体内都寄生着内生真菌，这些真菌能够分泌次级代谢产物，对植物的病原体具有抑制作用，同时也能增强植物对非生物胁迫的耐受性。我们将分析内生真菌如何诱导植物产生防御物质，以及它们如何改变植物的信号转导网络。 根瘤菌的协同防御： 根瘤菌不仅能为豆科植物提供固氮作用，还能在一定程度上增强植物对病原体的抗性。我们将探讨根瘤菌如何通过改变植物的免疫反应，减少植物对病原体的敏感性。 第三部分：解锁抗性——从基础研究到实际应用 对植物抗性机制的深入理解，为我们提供了宝贵的工具，以应对日益严峻的病害挑战，保障粮食安全。 第八章：基因组学与分子育种——创造更强大的抗病品种 基因组学技术的飞速发展，使得我们能够以前所未有的精度解析植物的基因组，识别与抗病相关的基因。 本书将探讨： R基因的鉴定与克隆： 利用全基因组测序、BSA（Bulked Segregant Analysis）等技术，高效地定位和克隆新的R基因。 基因编辑技术（CRISPR-Cas9）： 如何利用基因编辑技术，精确地对植物的抗性基因进行改造，例如增强R基因的识别能力，或沉默易感基因。 分子标记辅助选择（MAS）： 如何利用已知的抗性基因标记，在早期阶段对育种材料进行选择，加速培育抗病品种的进程。 第九章：合成生物学与生物防治——未来的新希望 合成生物学和生物防治技术的兴起，为我们提供了全新的思路来增强植物的抗性，或直接对抗病原体。 本书将讨论： 设计新型抗性基因： 利用合成生物学技术，设计和构建具有更强识别能力或更广谱抗性的新型R基因。 开发生物农药： 利用微生物产生的天然化合物，或基因工程改造的微生物，作为环境友好的生物农药，直接抑制病原体的生长。 基因沉默技术在生物防治中的应用： 利用RNAi（RNA interference）技术，诱导植物表达靶向病原体基因的RNA分子，从而抑制病原体的感染。 第十章：环境因素与植物抗性的互动——动态的防御 植物的抗性并非一成不变，环境因素对其有着显著的影响。 本书将探讨： 温度、湿度、光照对植物抗性的影响： 极端的气候条件如何改变植物的生理状态，从而影响其对病原体的敏感性。 土壤微生物群落的作用： 有益的土壤微生物如何与植物形成互惠互利的关系，增强植物的抗性。 胁迫诱导的抗性： 轻微的非生物胁迫（如干旱、盐胁迫）有时反而能够激活植物的防御系统，使其对病原体产生更强的抗性。 结论 《植物病害抗性机制探秘》旨在为读者提供一个全面、深入、前沿的植物抗性研究视角。通过对植物免疫系统、多样化防御策略以及最新技术应用的深入剖析，本书不仅会解答“植物如何对抗病害”的疑问，更将激发读者对生命科学的无限好奇，并为农业的可持续发展和人类福祉贡献智慧。我们期望，本书能成为连接基础研究与实际应用的重要桥梁，帮助科学家、育种家、农民以及所有关心植物健康的人们，共同应对未来病害挑战。

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