植物病理学是研究植物不正常状态和病态的症状、致病机制、发生发展规律,以及防治原理和措施等的科学。

    植物病理学是农业科学的重要分支学科之一,它的研究目的在于保护植物免受或减少病害,求得农业生产的优质、高产和稳产。它以植物学、微生物学和生态学等为基础,同时又和作物栽培学、育种学、土壤学、农业气象学、农业昆虫学、农业药物学、生物统计学等有着密切的联系。

 

植物病理学的发展历史

    植物病理学是人类在与植物病害的斗争中发展起来的。法国人杜蒂叶最早注意到小麦黑穗病是因小麦种子沾染了某种黑粉所致;同时,法国的普雷沃证实了这种黑粉是微生物,从而提出用硫酸铜对麦种进行消毒防治的建议。

    但正式确立植物病原学说的是德国人德巴里,研究了黑粉病菌和马铃薯晚疫病菌的生活史后,发现,先有真菌的孢子侵入植物,然后才发病,从而确证真菌有寄生性和致病性,推翻了当时流行的所谓植物腐烂或朽败是因为“郁汁”所致等“生物自然发生论”的谬误概念。当 时德国的屈恩研究了许多植物病害的真菌病原,写出了第一本农作物病害著作。

    早期的植物病理学研究者多为真菌学者,如法国第一个植物病理学实验室负责人普利略和米亚尔代。后者在1865年发表了第一篇植物病理学论文,并发明了杀菌剂波尔多液,19世纪末20世纪初,美国、意大利、日本也相继开始了植物病理学的研究。

    证实细菌为植物病原之一的研究工作,始于1878年美国伯里尔对苹果火疫病的研究。其后荷兰的瓦克发表了郁金香黄化病的病原是细菌的研究报告,从而进一步证实了伯里尔细菌病原说的正确性。

    19世纪俄国科学家伊万诺夫斯基确认烟草花叶病毒的传染性,从而认识到病毒也可使植物患病。但对病毒病的研究则始于20世纪初。在美国的斯坦利于30年代发现病毒为核蛋白结构,特别是40年代电子显微镜发明后,这方面的进展更为迅速。

    中国植物病理学方面的高等教育始于20世纪初,30年代以前的研究重点主要是病原真菌学,以后逐渐向其他研究领域发展。1950年后,中国在各农学院中建立了植物保护或植物病理专业,同时重点进行了植物病害的防治研究,如小麦黑穗病、黑粉病及小麦线虫病的大面积防治等。

    通过对小麦三种锈病流行规律及抗病育种等的全面协作研究,明确了小麦锈病在中国的传播状况和病原体不同生理小种的特性,并选育了多种抗病良种。此外,对水稻稻瘟病、白叶枯病、甘薯黑斑病、苹果树烂皮病、白菜软腐病和白菜孤丁病等的发生发展及防治等也作了研究。

    国际上较早的植物病理学会组织是成立于1909年的美国植物病理学会,学会的《植物病理学报》创刊于1911年。欧洲国家以植物病理学会命名的组织成立较迟,但专门学报的出版则较美国为早,如德国创刊于1880年的《植物病理学杂志》。中国植物病理学会成立于1929年,1955年开始出版《植物病理学报》。国际植物病理学会于1963年在英国成立。

 

植物病理学的研究内容

    植物病理学的内容主要包括植物症状学、植物病原学、植物病理生理学、植物病原生态学、植物流行病学、植物的抗病性以及植物病害的综合治理等。

    植物症状学是研究植物发病机制和患病后不正常状态类型的学科。症状可分为宏观和微观两类,前者大多为器官和组织的变色或枯死,植株生长的畸形、增生或抑制,种子或果实产量的减少和品质的变劣等;后者主要是借助显微技术观察到的染病植物组织生长发育的改变和破坏,属病组织学或病细胞学的研究范畴。

    植物病原学是研究植物病害发生原因的学科。植物病害按病因可分为侵染性病害和非侵染性病害。前者大多为致病寄生物引起,包括真菌、细菌、病毒、类病毒、 菌原体、类菌原体、类立克次体和线虫,以及寄生性原生动物和种子植物。病害的发生是病原物和寄生植物在一定环境条件下相互作用的结果,后者由非生物因素引起,如高温和低温的伤害,空气和水的污染,有毒物质或农药中毒,土壤中营养元素的过多或缺少等。

    植物病理生理学是植物病理学和植物生理学相结合而形成的一门分支学科,它主要是从个体水平和微观水平上运用植物生理学的原理与方法,研究受病植物体内生理上所发生的变化。

    植物病原生态学是研究植物生态系统的学科。它从种群水平和宏观水平上研究各种病原物与寄主植物,以及与其他生物的、物理的、化学的、地理的环境条件之间的复杂关系,并探讨生态平衡同病害发生和传播之间的关系。

    植物流行病学是在群体水平上研究寄主-病原-环境条件三者相互关系的学科。它以病原生态学为基础,定量调查与植物病害发生发展和传播密切相关的因素,并运用数理分析方法,依据若干最关键的因素数据建立预测病害流行的数学模型 ,以供实际预测预报之用。

    植物的抗病性是研究植物抗病性和病原物致病性的变异机制和遗传规律,人工诱导植物以增强其抗病性,或采用杂交方式将抗病基因组合于某一农作物品种等。80年代以来运用遗传工程解决植物抗病性的工作发展迅速。

    鉴于采用单一措施预防或治疗一种植物病害往往效果不大,所以防治措施的研究正日益着重于综合治理,以恢复或保持生态平衡,避免或减少环境污染,达到经济、安全、有效地控制病害发生与发展的目的。

    植物病理学的研究方法多种多样。如病原学的研究是采用生物学显微制片技术,通过微生物学和医学中常用的分离、培养、接种、再分离等程序,完成科克氏法则验证。抗病育种的研究要运用杂交育种方法和数学统计分析。

    20世纪80年代以来,电子计算机在植病流行学上的应用,为进行病害流行因素之间关系的定量分析提供了有效的手段,从而使病害流行的预测预报更加迅速准确,综合治理措施更为合理,对病害生态体系的研究更为深入;另一方面 ,随着分子生物学的进展,已可以从分子水平对许多植物病理现象和植物的抗病或感病机制以分析研究,并运用遗传工程进行抗病育种。

    现在,植物病理学还在不断向深度、广度发展,形成新的学科领域,如种子病理学、植物收获后的病害研究等。在防治手段方面,生物防治将有广阔的发展余地,而化学防治将趋向于研究和使用无毒或低毒的治疗剂和抗性激发剂等。