植物在遭受病害脅迫時,病原侵染(尤其是維管束病害、病毒病)或作用常常破壞細胞的滲透調節功能,導致水分失衡,加劇萎蔫癥狀。**提升病株體內脯氨酸(Proline)含量**是一種關鍵的滲透調節保護機制。通過優化營養液配方(如適度增加鉀離子濃度、補充鎂離子)或添加特定前體物質/誘導因子(如精氨酸、輕度脅迫信號物質),可以刺激病株積累更多的游離脯氨酸。脯氨酸作為高度可溶的相容性溶質,在逆境下具有多重保護作用:**滲透調節:**在細胞質內大量積累脯氨酸,能有效降低細胞質滲透勢,對抗因病原破壞導致的液泡滲透勢升高(或水分外滲),幫助細胞維持水分和膨壓,減輕萎蔫。這在水分子運輸受阻(如維管束病害)或細胞膜損傷(如病毒、)的情況下尤為重要。**穩定大分子結構:**脯氨酸能保護酶、蛋白質和膜結構免受脫水、離子失衡或活性氧造成的變性失活。**活性氧(ROS):**脯氨酸本身或其代謝過程具有一定的抗能力,有助于病害脅迫下積累的過量ROS。**提供碳氮源和能量:染病煙株噴施后,煙堿合成關鍵酶活性恢復提前。西紅柿花葉病毒圖譜
在野火病(*Pseudomonassyringae*pv.*tabaci*)焦斑出現后,噴施誘導系統抗性(SAR)劑(如苯并噻二唑BTH)或含銅制劑,可促使病健交界處細胞快速啟動木栓化(Suberization)程序:1)**細胞壁強化**:苯丙烷代謝途徑,大量合成并沉積疏水性木栓質(Suberin)和木質素,在病斑形成數層厚壁的**木栓化環帶**;2)**物理阻隔**:該環帶結構致密,有效阻斷病原細菌及其(如煙Tabtoxin)向鄰近健康組織的擴散路徑;3)**生理隔離**:木栓化細胞原生質解體,形成死細胞屏障,切斷與病區的物質交換。這種主動構建的“隔離墻”,將病原和損傷嚴格限制在已有焦斑范圍內,遏制了病斑邊緣焦枯、黃暈區域的持續擴展,保護了周圍健康葉片組織的光合功能。黃化綠斑駁花葉病毒黑腐病斑邊緣產生愈傷隔離層,阻斷病菌向健康組織延伸。
許多病害(如病、銹病)的病原菌依賴在植物表皮細胞內或細胞間形成特殊的侵染結構——吸器(Haustorium),用以穿透細胞壁、建立營養通道、從寄主細胞內吸取養分。**病菌吸器形成受阻**是阻斷這類病害發展的關鍵環節。通過應用具有特異作用機制的殺菌劑(如甾醇生物合成抑制劑SBIs:三唑類、嘧菌酯等呼吸抑制劑,或苯并咪唑類干擾細胞分裂劑),或誘導植物產生抗穿透的物理/化學屏障(如胼胝質沉積、富含羥基脯氨酸糖蛋白HRGP積累),可以有效干擾吸器的形成和功能。SBIs破壞細胞膜重要組分麥角甾醇的合成,導致吸器母細胞和初生吸器發育畸形、膜功能喪失。呼吸抑制劑則切斷吸器發育所需的能量供應。植物自身誘導的胼胝質等物質在侵染點下方沉積,形成物理障礙,阻礙吸器釘穿透細胞壁或與原生質膜建立有效連接。吸器形成受阻的直接后果是病原菌無法從寄主細胞有效獲取養分,其菌絲生長和繁殖受到嚴重抑制。反映在病害癥狀上,直觀的表現就是**病斑粉狀物(病的分生孢子梗和孢子、銹病的夏孢子堆)覆蓋面積的縮減**。
野火病(常由*Pseudomonassyringae*pv.*tabaci*引起)的典型癥狀是在葉片上產生具有明顯黃色暈圈(Halo)的壞死焦斑。這個黃色暈圈是病原菌產生的(如煙,Tabtoxin)擴散到焦斑周圍健康組織,抑制谷氨酰胺合成酶(GS)活性,導致氨積累和葉綠素破壞的結果。傳統上,病斑不斷擴大,其的黃色暈圈也隨之蔓延,造成健康組織迅速黃化失綠。“黃化延遲現象減輕”意味著通過特定措施(如選用抗病品種、噴施誘導系統抗性物質如苯并噻二唑(BTH)、或施用可中和/鈍化的制劑),減慢了從病斑向鄰近健康組織擴散的速度或降低了其毒性效應。可能的機制包括:增強健康組織細胞壁的屏障功能,阻礙分子的滲透;提升健康組織內酶(如谷氨酰胺合成酶同工酶)的活性或表達量,加速對入侵的代謝與;或者通過誘導抗系統增強,保護葉綠體免受誘導的損傷。因此,在發病葉片上,雖然壞死焦斑仍然存在,但其標志性的黃色暈圈擴展速度明顯變緩,范圍也相對局限。原本會快速黃化的大片健康區域得以保持綠色和光合功能更長時間,降低了單葉的有效光合面積損失,從而減輕了病害對整株生長勢和終產量的負面影響。營養液促進木質素沉積,加固莖稈抗黑莖病機械強度。
番茄斑萎病毒(TSWV)等引起的斑萎病后,煙株葉片常出現嚴重的褪綠、黃化、壞死斑,葉脈附近組織病變尤為明顯,導致葉脈在視覺上呈現渾濁、模糊或不透明的狀態(“清透性”差),這是維管束功能受損和葉肉細胞病變的綜合表現。在有效的或抗性誘導(如特定營養/調控)后,植株展現出積極的修復過程。首先,病毒復制和移動可能受到抑制,減輕了對細胞的直接。其次,支持葉脈功能的維管束組織(韌皮部篩管、伴胞)的結構和運輸功能可能得到修復或旁路補償,葉脈周圍細胞的壞死和崩解停止。更重要的是,葉綠體結構和功能的恢復被促進:受損的類囊體膜得以重建,葉綠素合成相關酶(如谷氨酰-tRNA還原酶、葉綠素合成酶)活性提高,新的葉綠素得以合成并穩定存在。隨著葉脈區域細胞活力和功能的恢復,其顏色逐漸恢復深綠,在葉片上呈現清晰的網絡狀(“清透性”改善)。同時,原先因病毒侵染而失綠的斑塊區域,葉綠素含量穩步回升,褪綠范圍逐漸縮小,黃化區域被綠色組織替代,復綠進程明顯加快。這不僅改善了葉片外觀,更重要的是恢復了光合能力。營養液提升脯氨酸含量,維持病株滲透壓平衡。西紅柿花葉病毒圖譜
花葉病株新生葉病毒積累量低于老葉。西紅柿花葉病毒圖譜
斑萎病毒(TSWV)侵染后,極易通過維管束向頂端分生組織(生長點)轉移,導致頂梢壞死、畸形,毀滅性打擊植株。通過根部施用特定微生物菌劑(如誘導ISR的有益根際細菌)或生物刺(如殼寡糖),結合葉面噴施SAR的物質(如苯并噻二唑BTH),可**建立根冠協同防御**體系,有效阻斷病毒向頂端的轉移:1)**根部誘導ISR:**根際有益菌定殖或根施激發子,茉莉酸(JA)/乙烯(ET)信號通路為主的誘導系統抗性(ISR)。ISR雖不直接抗病毒,但系統性地增強了植株基礎防御狀態和健康度。2)**冠部誘導SAR:**葉面處理水楊酸(SA)信號通路主導的系統獲得抗性(SAR),導致全株(包括頂端)積累高水的抗病毒PR蛋白。3)**協同增效:**ISR與SAR信號通路雖不同,但存在交叉對話(Cross-talk),可產生協同或疊加效應,在維管束和頂端組織建立更強大的防御屏障。4)**物理化學阻斷:**協同防御誘導維管束周圍細胞產生胼胝質沉積,物理性阻礙病毒粒子在篩管中的移動;同時高濃度的PR蛋白(如具RNase活性的PR-10)能直接降解病毒RNA。西紅柿花葉病毒圖譜