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植物病毒学

来源：花匠小妙招时间：2024-11-05 02:44

研究植物病毒的形态、结构、理化和生物学性状及其在寄主植物上的寄生性和致病性关系的科学。在农业科学中重点研究植物病毒病理学，控制有害病原病毒或利用有益病毒。在生命进程、生物进化理论和病毒分类科学中，重点研究植物病毒的本质——病毒的基因结构及其功能。

研究植物病毒的形态、结构、理化和生物学性状及其在寄主植物上的寄生性和致病性关系的科学。在农业科学中重点研究植物病毒病理学，控制有害病原病毒或利用有益病毒。在生命进程、生物进化理论和病毒分类科学中，重点研究植物病毒的本质——病毒的基因结构及其功能。现代植物病毒学与分子生物学、分子遗传学、生物物理学等学科相互渗透，紧密衔接，不仅是一门阐明分子病毒学的基础理论科学，也是一门直接或间接为人类生命、生物进化或农业生产服务的科学。

从认识植物病毒的存在到发展成一门植物病毒学经历了60多年，随后又经历近40年才发展成为现代植物病毒学。大致划为相互交错的五个阶段。

植物病毒病的症状描述阶段

在几百年前，人们已经对植物病毒病的症状有所描述，像中国的绿菊，日本的泽兰鲜黄网纹症，荷兰的郁金香杂色症和印度的锦麻杂色症等。特别在18世纪后半叶，欧洲发现了马铃薯退化（病毒病），表现茎叶矮缩，块茎变小等，给农业生产带来巨大损失，引起了人们的重视。

植物病原病毒的认识阶段

1886年德国麦尔（Adolf Mayer）在荷兰首先完成了病毒的传染试验，将烟草花叶病毒病株的汁液注射到健株上，使健株发生了同样的花叶症，从而得出烟草花叶病毒可以传染的结论。1892年俄国伊万诺夫斯基（Д.И.Ивановский）将烟草花叶病病株汁液经细菌滤器过滤，再接种到健株上同样出现了花叶症。由于一般细菌不能通过细菌滤器，因此他认为这种病原物不可能是细菌，而是一种未知的微生物，称作过滤性病毒。1898年荷兰贝杰林克（Martinus W.Beijerinck）也获得了同样结果，认为烟草花叶病的病原物是一种有生命的传染活液。从19世纪末至20世纪初还有一些学者提出该病原物是酶类物质或某种特殊生活物质等。总之当时对病毒存在着属于微生物或非微生物两种认识，尚未澄清病毒的本质。

植物病毒病理学及流行病学创建阶段

此期在植物病毒提纯、介体传播、株系分化、干扰协生和血清学等方面都取得了很大的进展。1895年日本高田鑑三发现电光叶蝉传播水稻矮缩病毒。1925年美国卡斯纳（E.S.Carsner）等提出植物病毒存在变异性，从而可以形成病毒的不同株系。同年迪克森（B.T.Dick-son）发现几种植物病毒侵染一种植物后具有加重病害的协生作用。1927年德沃夏克（M.Dvorak）发现植物病毒汁液具有抗原性，并可以制备出抗血清。同年文森（G.C.Vinson）粗提纯烟草花叶病毒成功。1929年麦金尼（H.H.Mckinney）发现同种植物病毒的各株系间存在着干扰作用。1931年英国史密斯（K.M.Smith）采用指示植物分离并鉴定不同植物病毒的类型。同年中国汤清香进一步证实同种病毒的各株系间具有交叉保护作用。1933年日本福士贞吉发现水稻矮缩病毒能够通过介体叶蝉的卵传给子代叶蝉并继续传病。1958年格罗加（R.G.Grogar）等发现土壤中介体真菌传播病毒。同年休伊特（W.B.Hewitt）等又发现了土壤中介体线虫传播病毒。这一时期逐步建立了植物病毒病害的病理学和流行学。

生物化学和生物物理学研究阶段

由于研究方法得到发展，如电子显微镜、超薄切片、超速离心、电泳和色层分析、光谱和色谱法等在生化领域中应用，为植物病毒的核酸及蛋白质研究提供了条件。1935年美国斯坦利（W.M.Stanley）采用硫酸铵沉淀法和醋酸铅脱色法提纯烟草花叶病毒获得了病毒的结晶，说明病毒是蛋白质的大分子。1936年英国鲍登（F.C.Baw-den）等分析出烟草花叶病毒粒子中含有核酸（RNA）和蛋白质。1939年德国考希（G.A.Kausche）等用电子显微镜首次拍出烟草花叶病毒的粒子照片。1956年美国弗伦克尔—康拉特（H.Fraenkel-Conrat）将从烟草花叶病毒分离开的核酸与蛋白质，装入试管中并重组成具有侵染力的烟草花叶病毒粒子。这一时期明确了植物病毒的侵染、增殖等现象，促进开展病毒致病机制研究，并为植物病毒学与分子生物学和分子遗传学的相互渗透与衔接奠定了基础。

现代植物病毒学发展阶段

由于多学科的紧密结合，研究技术和方法的迅速革新，如电镜分辨力、免疫及染色技术的提高，核酸与氨基酸的序列分析，单、双向凝胶电泳的应用等，为植物病毒的定性、定量、定位、形态、结构和功能的研究提供了可靠的手段，使植物病毒学的研究进入现代植物病毒学研究领域，并发展出植物分子病毒学的新学科。1958年班克罗夫特（J.B.Bancroft）等发现苜蓿花叶病毒的粒子有多分体现象。1960年安德尔（F.A.Anderer）等确定了烟草花叶病毒外壳蛋白质的全部氨基酸序列。1982年戈莱特（P.Goelet）等确定了烟草花叶病毒（普通株系）RNA的核苷酸序列。1985年日本西口正道理清了烟草花叶病毒弱株系的RNA全部核苷酸序列。1963年布莱克（L.M.Black）明确了伤瘤病毒的基因组为双链RNA。1968年谢费尔德（R.J.Shepherd）等明确了花椰菜花叶病毒的基因组为双链脱氧核糖核酸（DNA）。1971年美国迪恩纳（T.O.Diener）证明了马铃薯纤块茎病的病原是仅有核酸的类病毒。1981年澳大利亚兰德尔斯（J.M.Randles）发现了拟病毒。这一时期对植物病毒的结构与功能，特别在病毒遗传与变异中遗传信息的传递与表达机制进一步得到确认。开展植物病毒本质的研究，对植物病毒与其寄主之间的相互作用机制、病毒病发生发展规律以及控制方法均有重要作用。

现代植物病毒学研究包括跨学科的多个领域内容。主要是：植物病毒及病毒病害在农业生产中的经济意义；植物病毒在生物学、生物进化及生物起源上的重要意义。植物病毒的本质及其自然亲缘分类问题；植物病毒的形态与结构；植物病毒的遗传与变异，包括植物病毒基因结构与功能、基因传递与表达等。植物病毒的侵染性、寄生性和致病性机制及其与寄主的相互作用。植物病毒病的症状与生理病变；植物病毒的鉴定与植物病毒病的诊断。植物病毒传播特点及其介体和非介体的传播特性；辅助病毒的机制和作用。植物病毒抗原性及血清学研究。植物病毒病的生态学、流行和预测预报及综合系列控制策略与方法的研究。植物抗病毒病和耐病毒病新品种的选育。植物病毒的基因工程、抗病毒基因的转导及卫星RNA的应用等。