2025年植物抗病性的类型

根据植物抗病性研究的经典分类及近年来的研究进展，2025 年植物抗病性的类型可从机制、遗传基础和诱导方式等角度归纳如下：

一、基于遗传基础的抗病性类型

1. 垂直抗病性（Vertical Resistance）

• 定义：由单个或少数主效抗病基因（R 基因）控制，对特定病原菌小种具有高度特异性（“小种专化性”）。
• 机制：通过 R 基因编码的受体（如 NLR 蛋白）识别病原菌效应子（Effector），触发强烈的防御反应（如过敏性坏死反应，HR）。
• 特点：抗病性强（常表现为免疫），但易因病原菌小种变异而丧失（“基因对基因” 关系）。
• 例子：小麦抗叶锈病基因Lr34、水稻抗稻瘟病基因Pi-ta。

2. 水平抗病性（Horizontal Resistance）

• 定义：由多个微效基因（数量性状位点，QTL）控制，对多种病原菌小种具有非专化性抗性。
• 机制：通过累积效应增强植物基础防御（如细胞壁加厚、次生代谢产物合成），抑制病原菌定殖和扩展。
• 特点：抗病性中等（表现为耐病或部分抗病），持久性强，不易被病原菌突破。
• 例子：大麦对白粉病的广谱抗性、马铃薯对晚疫病的田间抗性。

3. 持久抗病性（Durable Resistance）

• 定义：在长期种植中能稳定发挥作用，不易因病原菌变异而失效的抗病性。
• 机制：可能涉及多基因聚合、微效基因累加，或抗病基因与病原菌无毒基因的协同进化（如 “基因簇” 或 “背景抗性”）。
• 特点：结合水平抗病性的持久性和垂直抗病性的部分专化性，通过分子设计育种（如 QTL 定位、基因编辑）逐步改良。

4. 组成型抗病性（Constitutive Resistance）

• 定义：植物无需诱导即可持续表达的抗病性状，由结构或化学屏障直接阻止病原菌入侵。
• 机制：如蜡质层、木质素等物理屏障，或植保素、抗菌蛋白等组成型化学物质。
• 例子：番茄叶片的茸毛抗蚜虫、棉花的棉酚抗棉铃虫。

二、基于诱导机制的抗病性类型

1. 系统获得性抗性（Systemic Acquired Resistance, SAR）

• 定义：由局部病原菌感染或化学诱导剂（如水杨酸，SA）触发的系统性广谱抗病性。
• 机制：感染部位产生信号分子（SA、活性氧），诱导全株表达病程相关蛋白（PR 蛋白）和防御基因。
• 特点：持续时间长（数周至数月），对真菌、细菌、病毒均有效，依赖水杨酸信号通路。
• 例子：烟草感染烟草花叶病毒（TMV）后对后续病原菌的抗性增强。

2. 诱导系统抗性（Induced Systemic Resistance, ISR）

• 定义：由根际有益微生物（如根瘤菌、木霉）诱导的系统性抗病性。
• 机制：通过茉莉酸（JA）和乙烯（ET）信号通路，激活植物防御反应，不依赖 SA 途径。
• 特点：特异性针对土壤传播病原菌（如腐霉菌、镰刀菌），环境友好，常与促生长效应结合。
• 例子：拟南芥接种荧光假单胞菌后对根腐病的抗性提升。

三、基于防御反应类型的抗病性

1. 主动抗病性（Active Resistance）

• 定义：病原菌感染后，植物通过激活防御基因表达或信号通路产生的抗性。
• 机制：包括 HR、SAR/ISR、植保素合成、细胞壁加固（如胼胝质沉积）等。
• 特点：依赖宿主 - 病原菌互作信号，具有时空特异性。

2. 被动抗病性（Passive Resistance）

• 定义：植物先天存在的结构或化学屏障，无需病原菌诱导即可发挥作用。
• 机制：如角质层、表皮细胞形态（气孔结构）、组成型抗菌物质（如大蒜素、芥子油苷）。
• 特点：持续存在，对病原菌具有广谱阻挡作用。

四、现代技术驱动的抗病性类型

1. RNAi 介导的抗病性

• 机制：通过小 RNA（siRNA/miRNA）沉默病原菌致病基因，或增强植物防御基因表达。
• 应用：转基因作物（如抗黄瓜花叶病毒的 RNAi 番茄），或利用纳米颗粒递送 siRNA。

2. 基因编辑抗病性（如 CRISPR/Cas 技术）

• 机制：定点编辑植物抗病基因（如敲除感病基因，如水稻SWEET基因抗白叶枯病），或增强 R 基因功能。
• 特点：精准靶向，周期短，已在小麦、玉米等作物中实现抗逆性改良。

3. 多基因聚合抗病性

• 机制：通过分子标记辅助选择（MAS）或基因叠加，将多个 R 基因或 QTL 聚合到同一品种中。
• 例子：水稻 “金字塔” 品种同时携带多个抗稻瘟病和白叶枯病基因，拓宽抗病谱。

总结

2025 年植物抗病性研究在传统分类基础上，结合基因组学、基因编辑和合成生物学技术，正朝着持久化、广谱化、精准化方向发展。垂直抗病性与水平抗病性的结合、诱导抗性的环境友好应用，以及基因编辑技术的突破，为解决作物抗病性丧失和病原菌进化问题提供了新路径。实际应用中，常通过多种抗病类型的协同（如遗传抗性 + 诱导抗性）构建综合防御体系，以应对复杂的病害压力。