研究植物病害的病原、發生、發展以及防治的一門應用學科。它由植物學派生,與植物生理學和微生物學相互滲透而發展,還與作物學、原生動物學、土壤學、氣象學、遺傳學、生物化學等學科密切聯繫。植物細菌性病害學,植物病毒病理學,植物病害的化學防治,植物抗病育種與免疫學,以及生態植物病理學等是其衍生的主要分支學科。

發展簡史

  在18世紀,植物病害的傳染性以及植物病害的微生物病原性已漸為人們覺察。19世紀初,真菌學在植物形態學和分類學的基礎上逐漸發展,真菌病原本質首先得到研究和認識。1775年,M.蒂利特證明瞭腥黑穗病是傳染的。1807年,B.普雷沃證明瞭這個病是由孢子傳染的。在1847~1865年間,L.E.蒂拉納研究瞭麥角病菌、黑粉病菌和銹病菌的形態和生活史。在1853~1866年間,H.A.德巴裡在進一步對黑粉菌、銹菌以及馬鈴薯疫病菌的研究中,闡明瞭病原菌對植物的致病和發病過程,並證明真菌發育過程中的多形態性以及銹菌的轉株寄生現象。他對一些重要作物的真菌病害和病原菌的多方面研究,奠定瞭植物病理學的基礎。J.屈恩於1858年寫的《作物病害原因和防治》一書,總結瞭這一時期對植物病害發生和對病原菌的認識,提出瞭環境因素與植物病害發生的關系和病害的防治方法,標志著植物病理學的誕生。

  1888年,P.M.A.米亞爾代創制瞭波爾多液,成功地防治瞭葡萄霜黴病,開創瞭植物病害的化學防治。1866年,M.C.沃羅寧觀察到植物根瘤中的細菌,這是首次在植物體內發現細菌。1879年,T.J.伯裡爾發現梨火疫病是細菌寄生所致。1899年,E.F.史密斯對細菌性植物病害進行瞭系統研究,發展瞭植物病理學的細菌性病害領域。1879年,邁爾發現煙草花葉病並註意瞭這個病的傳染性。Д.И.伊萬諾夫斯基研究瞭這一病害,於1892年證明病原是存在病葉汁液裡的微粒體,能透過細菌濾器,與細菌不同。1898年,M.W.拜耶林克稱這類病原為病毒,以與細菌相區別,從而開創瞭植物病理學的病毒病原新領域。在19世紀末期,植物病理學者用選種雜交方法選出瞭抗銹病的蘆筍新品種,1902年,W.A.奧頓選出瞭抗枯萎病的棉花品種,從而發展瞭植物病理學的免疫性機制的研究和抗病育種的防病途徑。

  中國的植物病理學是在生物學科中創建較早的一門學科,1917年就開始在高等農林教學中設置植物病理學課程。1929年中國植物病理學會成立。從20~40年代,中國植物病理學的先驅者戴芳瀾、鄧叔群、朱鳳美、俞大紱等在研究中國真菌形態和分類,各主要作物的真菌、細菌和病毒病害,以及抗病育種等方面做出瞭貢獻,在幾個高等農業院校和研究所中建立瞭研究室,培養瞭許多植物病理學工作者,為中國植物病理學的發展奠定瞭基礎。

主要研究內容

  植物病害 當一株健全的植物受到幹擾,導致器官和組織的生理機制局部的或系統的反常並表現瞭癥狀,就是發生瞭病害。幹擾植物正常生理機制的因素,主要是外來的,內在的因子導致遺傳性病害;外來的因子有的是非生物性的,有的是生物性的。因此,根據誘發病害因子的本質,植物病害可分為非寄生性病害和寄生性病害兩大類。

  非寄生性病害 物理或化學因素所引起的病害。直接受土壤和氣候環境因素的影響,如溫度、水分、日光、土壤酸堿度、營養、大氣污染等。

  寄生性病害 因病原體寄生而導致的病害。病原體有病毒、類病毒、枝原體、衣原體、立克次氏體、細菌、真菌、藻類、線蟲和高等植物。其中以細菌、真菌、病毒、枝原體和線蟲誘發的病害較普遍和嚴重,尤以真菌性病害為最。如水稻的瘟病、小麥的銹病、棉花的萎蔫病等(見銹病菌類、萎蔫病菌類)。各種病原體的生理、生態、增殖方法和生活史以及侵染寄主的方式、途徑和時期各不相同。

  病原體的寄生性本質不同:有專性寄生、兼性寄生和兼性腐生之別,絕大多數真菌和細菌病原體都是兼性寄生,病原線蟲也是兼性寄生。病毒、類病毒、枝原體、衣原體則都是專性寄生。病原體的寄主范圍廣狹不一,有的僅寄生在1個屬或1個科內的一些種,有的能寄生在許多科的植物上。病原體和寄主間存在的一定關系,是生物進化中的遺傳適應的結果。

  病原體與寄主 病原體誘致寄主發病,首先要與寄主有接觸的機會,並侵入寄主體。病原體借助風、水、土以及種子和動物的攜帶而傳播,到達寄主體表面,由寄主體上的自然孔(如氣孔、皮孔、蜜腺等)或傷口(如機械創傷、昆蟲和人為造成的傷口)侵入寄主內部。在侵染過程中,寄主表現的抵抗和敏感機制有機械性的,也有功能性的。寄主表面的角質層和表皮細胞壁均起抗拒病原體侵入的作用。有些自然孔口的結構也不利於病原體的入侵和發展,而某些寄主體內存在的某些化合物如酚類、單寧、乙烯等能限制或殺死已侵入的病原體,然而,最主要的是寄主本身的抗病性或感病性,其程度可自免疫直到絕對感病。耐病性是指感染病原體後的寄主仍能較正常地生長。不因帶病而遭受多大經濟損失。因此,作物的耐病品種常用以避免當地某些常發病害所引起的損失。

  病害的發生 是病原體與寄主相互作用的結果,因而成為植物病理學的一個最重要的研究內容。寄主植物的過敏性可使病原體侵入寄主後,因迅速殺死寄主局部組織形成壞死凋斑,限制瞭病原體在寄主體內繼續發展;或因刺激寄主組織中形成障礙物(如木栓層)從而遏止病原體的蔓延;或因引起寄主的生理反常,如吸收或運輸水分的機制發生障礙,而致受侵染部分的萎蔫使病原體發展受到限制。因此寄主植物對病原體的過敏性,在一定程度上也起瞭抗病作用。

  植物有對病原體的自然免疫性,但也表現有獲得免疫性。有些病原體(如病毒)侵染寄主後,寄主表現瞭抗病力,不再因感染而出現病癥。當前利用鈍化病原體作為疫苗,接種寄主植物使其產生免疫力,預防病害發生已初見成效。例如將加熱鈍化的煙草野火病菌註入健全的煙草植株內,能保護煙草免遭病害,寄生性真菌可誘發寄主產生植物保護素,這是一種抗菌素,有抗病作用。

  病原體與寄主的相互關系受環境條件的影響很大,植物病害的發生和發展,必須有適合的環境條件,溫度、濕度、光照、土壤酸堿度、水分、營養供應等都在不同程度上影響病害的發生及其嚴重的程度。

  病害的防治 ①排除病原體;②消除病原體;③保護寄主;④利用寄主抗病性。排除病原體或杜絕病原體是阻止病原體進入無病的地區。建立檢疫制度,制訂檢疫法規,對外檢疫防止自國外引入病原體。對內檢疫防止病害的蔓延擴大。消除病原體是在植株上、農田裡和園圃內將已存在的病原體予以消除。如實施田園衛生移去病株,消滅轉株寄主,鏟除雜草,燒毀病株殘餘,以及深耕輪作,施用外科手術等。保護寄主是在寄主與病原體之間設置接觸的障礙。如采用化學保護,向寄主噴射和撒播殺菌劑,以殺死將與或已與寄主接觸的病原體。采用土壤消毒技術,防治土壤傳染的病原體的傳播和侵害。應用拮抗性真菌或細菌防治病原體的生物防治也是需要研究和發展的一個領域。利用寄主的抗病性防治植物病害是既有效又經濟的措施。因此抗病育種也是植物病理學的一個重要內容。