Tài liệu Miễn dịch thực vật pptx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA NÔNG HỌC
BỘ MÔN BỆNH CÂY
MIỄN DỊCH THỰC VẬT
(Chương trình đại học - 2 tín chỉ)
Biên soạn
Hà Viết Cường
2008
1
Mục lục
CH NG 1. GI I THI U V MI N D CH TH C V TƯƠ Ớ Ệ Ề Ễ Ị Ự Ậ ............................3
1. nh ngh a và đ i t ng nghiên c u Đị ĩ ố ượ ứ ........................................3
2. L ch s mi n d ch đ ng v tị ử ễ ị ộ ậ .......................................................4
3. So sánh mi n d ch đ ng v t và th c v tễ ị ở ộ ậ ự ậ .................................5
4. Các khái ni m c b n v tính kháng b nh th c v tệ ơ ả ề ệ ự ậ ....................6
CH NG 2. C CH GÂY B NH C A TÁC NHÂN GÂY B NHƯƠ Ơ Ế Ệ Ủ Ệ ...............9
1. C u t o t bào th c v tấ ạ ế ự ậ ...........................................................9
2. c đi m chung c a tác nhân gây b nh cây Đặ ể ủ ệ ...........................11
3. C ch gây b nh c a tác nhân gây b nhơ ế ệ ủ ệ ..................................12
4. Quá trình xâm nh p c a tác nhân gây b nh vào trong cây và tậ ủ ệ ế
bào ..........................................................................................13
CH NG 3: CÁC BI U HI N C A TÍNH KHÁNGƯƠ Ể Ệ Ủ ...............................22
1. Gi i thi uớ ệ ..............................................................................22
2. Phòng th th đ ngủ ụ ộ ...............................................................22
3. Phòng th ch đ ngủ ủ ộ ...............................................................24
4. S ch t t bào đ c l p trình (Programmed Cell Death – PCD),ự ế ế ượ ậ
Apostosis và ph n ng siêu nh y (Hypersensitive Responnd – HR)ả ứ ạ
................................................................................................28
CH NG 4: THUY T GEN I GENƯƠ Ế ĐỐ ...............................................30
1. Gi i thi uớ ệ ..............................................................................30
2. Thí nghi m v b nh g s t cây lanh c a Flor ệ ề ệ ỉ ắ ủ ...........................30

3. Khái ni m gen - đ i – gen.ệ ố ......................................................33
4. c đi m c a gen không đ c (gen Avr) c a ký sinh Đặ ể ủ ộ ủ ................34
5. Gen kháng R và protein R.......................................................35
6. T ng tác gi a protein R và Avrươ ữ ..............................................36
7. ng ti n hóa gi a gen Avr và gen RĐồ ế ữ ......................................37
CH NG 5: MI N D CH B M SINH ƯƠ Ễ Ị Ẩ ...............................................43
1. Quan h gi a vi sinh v t và câyệ ữ ậ ..............................................43
2. Mi n d ch b m sinh (innate immunity) đ ng v t máu nóngễ ị ẩ ở ộ ậ ....43
3. Mi n d ch b m sinh (innate immunity) th c v tễ ị ẩ ở ự ậ ....................43
4. Các receptor nh n bi t PAMP/MAMP/Avr proteinậ ế ......................45
5. Nh n bi t và t ng tác gi a các protein R vàậ ế ươ ữ
PAMP/MAMP/Effector ................................................................45
6. D n truy n tín hi u trong mi n d ch th c v tẫ ề ệ ễ ị ự ậ ..........................46
CH NG 6. TÍNH KHÁNG T P NHI M H TH NG ƯƠ Ậ Ễ Ệ Ố ..........................49
1. nh ngh a Đị ĩ ...........................................................................49
CH N 7. MI N D CH TV I V I M T SÔ B NH ƯƠ Ễ Ị ĐỖ Ớ Ộ Ệ ...........................51
1. B nh đ o ôn (tham kh o giáo trình b nh cây nông nghi p)ệ ạ ả ệ ệ ......51
2. B nh b c lá (tham kh o giáo trình b nh cây nông nghi p)ệ ạ ả ệ ệ .......53
2
3. B nh xo n lá cà chua (begomovirus)ệ ă .......................................56
CH NG 8. CH N T O GI NG KHÁNGƯƠ Ọ Ạ Ố .........................................60
1. Gi i thi u ớ ệ .............................................................................60
2. a d ng c a qu n th tác nhân gây b nhĐ ạ ủ ầ ể ệ ................................61
3. Xác đ nh ngu n gen khángị ồ .....................................................63
4. L a ch n gen khángự ọ ...............................................................64
5. S d ng marker phân t trong ch n t o gi ng kháng.ử ụ ử ọ ạ ố .............67
6. ánh giá tính khángĐ ..............................................................67
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ MIỄN DỊCH THỰC VẬT
1. nh ngh a và đ i t ng nghiên c u Đị ĩ ố ượ ứ
1.1. Ngu n g c t mi n d ch (immunity)ồ ố ừ ễ ị

Miễn dịch (immunity) có nguồn gốc từ từ la tinh “immunitas” có nghĩa là “ngoại lệ”
chẳng hạn như “không phải phục vụ quân đội”, “không phải trả thuế và các dịch vụ công cộng
khác”. Trong văn học Roman, “immunity” có nghĩa rộng hơn như khả năng sống sót khi bị
nhiễm độc hoặc là bị bệnh truyền nhiễm.
1.2. nh ngh a mi n d ch th c v tĐị ĩ ễ ị ự ậ
Hiện nay, miễn dịch (immunity) là một thuật ngữ y học mô tả trạng thái có đủ sự phòng
thủ sinh học nhằm chống lại sự nhiễm bệnh hoặc sự tấn công của các tác nhân sinh học. Tương
tự, đối với thực vật, miễn dịch, cũng có thể được hiểu là khả năng của cây duy trì sự không bị
bệnh trước sự tấn công của các tác nhân sinh học. Cần chú ý là theo sự phân chia truyền thống
thì tác nhân gây bệnh bao gồm các vi sinh vật (ví dụ như nấm, vi khuẩn), virus, tuyến trùng và
các tác nhân do môi trường bất lợi. Tuy nhiên, hiện nay, một số ý kiến, căn cứ vào định nghĩa
bệnh cây, cho rằng côn trùng (đặc biệt là nhóm côn trùng chích hút) cũng có thể gây ra bệnh.
Miễn dịch trong môn học miễn dịch thực vật cần phải được hiểu rộng hơn là khả năng
của cây chống lại ở mọi mức độ sự tấn công của tác nhân gây bệnh nhờ các đặc điểm cấu
trúc và di truyền. Theo nghĩa rộng này, miễn dịch thực vật có thể được hiểu là tính kháng của
cây với tác nhân gây bệnh.
3
1.3. i t ng nghiên c uĐố ượ ứ
Miễn dịch thực vật, do vậy, nghiên cứu sự tương tác giữa tác nhân gây bệnh và cây ký
chủ trong quá trình gây bệnh nhằm hiểu và ứng dụng khả năng kháng bệnh của cây.
2. L ch s mi n d ch đ ng v tị ử ễ ị ộ ậ
Miễn dịch động vật, vẫn thường được gọi là miễn dịch học, là một ngành khoa học quan
trọng trong y học và thú y học. Nhiều khám phá lịch sử đã được phát hiện hoặc ngẫu nhiên
hoặc gắn liền với nhiều tên tuổi lớn trong khoa học sinh học.
Phương pháp chủng đậu của người Trung Quốc và Ấn Độ. Bệnh đậu mùa trên người
do Variola major virus (chi Orthpoxvirus) xuất hiện khoảng 10.000 năm trước công nguyên, và
là một trong nhưng bệnh nguy hiểm trên người, đặc biệt trên trẻ em. Từ 20 – 60 % người
nhiễm bệnh (trong đó 80% là trẻ em) có thể bị chết. Bệnh đã gây ra khoảng 300-500 triệu
người chết trong thế kỷ 20. Năm 1979, Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã tuyên bố xóa bỏ được
bệnh nhờ các chiến dịch tiêm chủng vacxin trong suốt 2 thế kỷ 19 và 20. Từ nhiều thế kỷ

trước, người Trung Quốc và Ấn Độ (khoảng thế kỷ 16) đã biết chữa bệnh bằng cách nghiền
vảy đậu mùa từ người bệnh, sau đó nhỏ vào mũi hoặc bôi vào vết cắt trên da người khỏe để
phòng bệnh. Vào khoảng 1720, bà Mary Montagu, vợ một đại sứ người Anh tại Thổ Nhĩ Kỳ đã
giới thiệu phương pháp chủng đậu của người Thổ (tương tự như của người Ấn và người Trung
Quốc) vào Tây Âu.
Phương pháp tạo miễn dịch chéo. Cuối thế kỷ 18, Edward Jenner, một dược sĩ người
Anh, đã nghe được thông tin rằng có một cô gái không bị bệnh đậu mùa vì cô đã bị bệnh đậu
bò (do Cowpox virus, một virus cùng chi Orthpoxvirus với virus đậu mùa), một bệnh trên gia
súc và cả người nhưng triệu chứng nhẹ hơn nhiều. Thông tin này đã gợi ý Jenner thực hiện thí
nghiệm chủng đậu người khỏe bằng cách sử dụng vết bệnh lấy trên da của người bị bệnh đậu
bò nhằm chống lại bệnh đậu mùa. Phương pháp của Jenner, sau đó được sử dụng rộng rãi ở
Anh. Vào năm1838, chính phủ Anh thông qua luật chủng đậu miễn phí cho người dân, và 20
năm sau (1858), chủng đậu là bắt buộc tại Anh.
Phương pháp tạo miễn dịch dùng tác nhân gây bệnh nhược độc. Phương pháp này
gắn liền với tên tuổi của Louis Pasteur, một nhà hóa học và vi sinh vật học người Pháp. Ông đã
khám phá ra kỹ thuật tiêm chủng này nhờ các nghiên cứu về bệnh tả gà (Pasteurella
multocida), bệnh than (Bacillus anthracis) và bệnh dại (Rabies virus).
2.1. L ch s mi n d ch th c v tị ử ễ ị ự ậ
1894, Ericksson đã phát hiện thấy nấm gỉ sắt cây cốc (Puccinia graminis) gồm các chủng
sinh lý không thể phân biệt được về hình thái nhưng khác nhau về tính gây bệnh trên cây ký
chủ (ví dụ một số chủng nấm gây bệnh trên lúa mỳ nhưng không gây bệnh trên đại mạch và
tiểu mach). Hiện nay, các chủng sinh lý này đã được xác định là:
- Puccinia graminis f.sp. tritici gây hại lúa mỳ (wheat)
- P. graminis f.sp. avenae gây hại đại mạch (oat)
- P. graminis f.sp. secalis gây hại tiểu mach (barley)
1902, Ward và 1915, Stakman. Khi nghiên cứu bệnh gỉ sắt lúa mỳ, các tác giả này đã
ghi nhận phản ứng chết hoại rất nhanh trên mô lúa mỳ do nấm và gọi phản ứng này là “phản
ứng siêu nhạy, hypersensitive respond”.
1964, Klement và đồng nghiệp ghi nhận rằng phản ứng siêu nhạy cũng xảy ra đối với cây
bị vi khuẩn tấn công. Cần chú ý là vào năm 1972, phản ứng siêu nhạy cũng được phát hiện trên

4
động vật và được gọi là phản ứng apoptosis. Apotosis hiện đang là lĩnh vực nghiên cứu rất hấp
dẫn trong sinh học (y học, thú y học và bệnh cây, xem chương...)
1905, Biffen cho biết tính kháng bệnh gỉ sắt của 2 giống lúa mỳ (Michigan Bronze (S) và
Rivet (R)) di truyền được theo luật Mendel.
1909, Orton, khi nghiên cứu bệnh héo Fusarium (Fusarium oxysporum) trên bông, dưa
hấu và đậu đã phân biệt các khái niệm kháng bệnh (resistance), thoát bệnh (escape), chịu bệnh
(tolerance).
1914, Stakman và đồng nghiệp đưa ra khái niệm rằng các chủng khác nhau của cùng một
loài tác nhân gây bệnh không thể phân biệt được về hình thái nhưng có thể phân biệt được trên
cở sở tính gây bệnh khác nhau trên các giống khác nhau của cùng một loài cây ký chủ. Điều
này giải thích tại sao (i) một giống cây kháng bệnh tại vùng này nhưng có thể nhiễm bệnh ở
vùng khác, (ii) tính kháng bệnh thay đổi từ năm này sang năm khác và (iii) tại sao các giống
kháng bỗng trở lên nhiễm bệnh bất thình lình. Tất cả đều do sự có mặt hay sự thay đổi thành
phần chủng sinh lý của tác nhân gây bệnh.
1940-1965. Flor, một nhà bệnh cây Mỹ, khi nghiên cứu bệnh gỉ sắt cây lanh đã phát hiện
thấy rằng: đối với mỗi gen qui định tính kháng trong cây ký chủ thì có một gen tương ứng
qui định tính gây bệnh trong ký sinh “For each gene that conditions resistance in the host
there is a corresponding gene that conditions pathogenicity in the parasite”. Ông đặt tên mối
quan hệ này là quan hệ gen-đối-gen (gene-for-gene) và thuyết do ông khám phá được gọi là
thuyết gen-đối-gen.. Ông được xem là một trong những nhà khoa học có công lao nhất và
thuyết gen-đối-gen là một trong những thuyết quan trọng nhất trong lĩnh vực tính kháng bệnh
cũng như bệnh học thực vật. Ngày nay, nhiều khía cạnh trong thuyêt gen-đối-gen đã được
chứng minh và bổ sung ở mức phân tử.
1963, Vanderplank cho biết có hai loại tính kháng: (1) tính kháng dọc (vertical
resistance) được điều khiển bởi một vài gen kháng chủ (“major” resistance gene), có tính
kháng cao nhưng chỉ chống một hay một vài chủng tác nhân gây bệnh; và (2) tính kháng ngang
(horizontal resistance) do nhiều gen kháng thứ (“minor” resistance gene) có tính kháng yếu
nhưng chống được tất cả các chủng tác nhân gây bệnh. Vanderplank cũng được xem là nhà
khoa học có đóng góp lớn trong bệnh cây học.

3. So sánh mi n d ch đ ng v t và th c v tễ ị ở ộ ậ ự ậ
Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu thường so sánh tính kháng của thực vật
với tính miễn dịch của động vật và đã áp dụng nhiều khái niệm của miễn dịch động vật vào
nghiên cứu tính kháng thực vật. Cơ chế miễn dịch động vật với tính kháng thực vật chia sẻ
nhiều điểm khác nhau nhưng cũng có nhiều điểm giống nhau.
3.1. S khác nhauự
Sự khác nhau dễ thấy nhất là động vật máu nóng có hệ miễn dịch còn thực vật
không có. Hệ miễn dịch của động vật máu nóng bao gồm các cơ quan có thẩm quyền miễn
dịch và các tế bào có thẩm quyền miễn dịch. Các cơ quan có thẩm quyền miễn dịch (tuyến ức,
lách, tủy...) là nơi sản sinh, duy trì, biệt hoá và điều khiển sự hoạt động của các tế bào có thẩm
quyền miễn dịch. Các tế bào có thẩm quyền miễn dịch (chủ yếu gồm 2 loại là lympho bào B và
lympho bào T) tham gia vào quá trình đáp ứng miễn dịch của cơ thể nhằm chống lại các tác
nhân lạ xâm nhập. Có 2 kiểu đáp ứng miễn dịch:
Kiểu đáp ứng miễn dịch dịch thể: Khi kháng nguyên xâm nhập vào cơ thể, bị đại thực
bào vây bắt, xử lý và trình diện cho lympho bào T. Lympho bào T trở thành trợ bào T. Trợ bào
5
T hoạt hóa lympho bào B thành tế bào plasma để sản xuất ra kháng thể dịch thể. Các kháng
thể dịch thể chính là các globulin miễn dịch (Immuno globulin = Ig) bao gồm 5 lớp là IgG,
IgM, IgA, IgD và IgE. Kháng thể dịch thể tồn tại trong dịch cơ thể (huyết tương) và sẽ kết hợp
đặc hiệu với kháng nguyên. Ở một số ít trường hợp, kháng nguyên có thể kích thích trực tiếp
lympho bào B thành tế bào plasma.
Kiểu đáp ứng miễn dịch tế bào: Khi kháng nguyên xâm nhập vào cơ thể, bị đại thực bào
vây bắt, xử lý và trình diện cho lympho bào T. Lympho bào T được biệt hoá thành lympho bào
T mẫn cảm kháng nguyên và chính bản thân chúng là kháng thể tế bào. Kháng thể cũng kết
hợp đặc hiệu với kháng nguyên.
3.2. S gi ng nhauự ố
Ở mức độ phân tử và tế bào, phản ứng phòng thủ của thực vật và động vật chia sẻ nhiều
đặc điểm chung mà quan trọng nhất là quá trình nhận biết và khởi động phản ứng kháng
hay miễn dịch.
Để có thể kích hoạt các phản ứng kháng hay miễn dịch, tế bào động vật cũng như thực

vật phải có khả năng nhận biết được các tác nhân vi sinh vật ngoại lai. Các tác nhân vi sinh vật
hình thành các phân tử chứa các vùng bào thủ (gọi là các mô hình phân tử) có nguồn gốc vi
sinh vật (gây bệnh hay không gây bệnh). Các phân tử này có ký hiệu là MAMP/PAMP
(Microbe/Pathogen-Associated Molecular Pattern). Một số ví dụ về các MAMP/PAMP của vi
sinh vật là lipopolysacharide (LPS) của vi khuẩn Gram (-), peptidoglycan của vi khuẩn Gram
(+), flagellin của lông roi vi khuẩn; glucan, chitin của vách tế bào nấm. Một trong những đặc
điểm quan trọng là các MAMP/PAMP khá bảo thủ; điều này dẫn tới các receptor nhận biết các
phân tử này (PRR, viết tắt từ Pattern Recognition Receptor) tức là nhận biết PAMP/MAMP
khá giống nhau ở động vật và thực vật. Các PRR của động vật là các protein như Toll receptor
của ruồi dấm, Toll-like receptor (TLR) của các động vật khác (kể cả Interleukin receptor của
động vật máu nóng). Các PRR của thực vật là nhiều loại protein kháng (gọi là các protein R =
Resistance protein).
Các PRR này có đặc điểm cấu trúc giống nhau, chẳng hạn có vùng lặp giàu leucine ở
đầu carboxyl (gọi là vùng LRR, viết tắt từ Leucine Rich Repeats) – là nơi nhận biết
MAMP/PAMP; vùng TIR (viết tắt từ Toll – Interleukin 1 Receptor) ở đầu amin.
Các PRR này có đặc điểm chức năng giống nhau là nhận biết MAMP/PAMP và khởi
động phản ứng miễn dịch/kháng kháng bẩm sinh.
4. Các khái ni m c b n v tính kháng b nh th c v tệ ơ ả ề ệ ự ậ
Tính kháng (resistance). Là khả năng loại bỏ hoặc khắc phục hoàn toàn, hoặc ở mức độ
nào đó, ảnh hưởng của tác nhân gây bệnh hoặc các yếu tố gây hại.
Miễn dịch (Immunity). Nghĩa hẹp là dạng cực kháng, có nghĩa tác nhân gây bệnh không
thể gây bệnh cho cây (chú ý phân biệt với nghĩa rộng của miễn dịch thực vật)
Bệnh là ngoại lệ chứ không phải qui luật. Cây thường không bị bệnh mặc dù trong
suốt đời sống của mình cây có thể tiếp xúc với rất nhiều tác nhân gây bệnh. Mỗi loài cây trung
bình bị tấn công bởi khoảng 100 loại tác nhân gây bệnh khác nhau; và mỗi một cá thể cây có
thể bị hàng trăm tới hàng trăm ngàn cá thể của 1 loại tác nhân gây bệnh. Mặc dù có thể chịu
thiệt hại nhưng cây vẫn tồn tại, và nhìn chung sinh trưởng và phát triển tốt.
Nếu tác nhân gây bệnh có thể tiếp xúc nhưng hoàn toàn không gây bệnh cho cây thì cây
được gọi là cây phi ký chủ (non-host) của tác nhân gây bệnh và tính kháng của cây trong
trường hợp này được gọi là tính kháng phi kí chủ (non-host resistance) hay còn được gọi là

6
tính kháng cơ bản (basic resistance). Tương tác giữa tác nhân gây bệnh và cây, trong trường
hợp này được gọi là tương tác không tương hợp (incompatible intereaction). Cây phi kí chủ
của một tác nhân gây bệnh đôi khi được gọi là miễn dịch đối với tác nhân gây bệnh đó.
Ví dụ mối quan hệ giữa nấm đạo ôn lúa với cây cà chua.
Nếu tác nhân gây bệnh tiếp xúc và có thể gây bệnh ở một mức độ nào đó đối với cây thì
cây, trong trường hợp này, được gọi là cây ký chủ (host) và tính kháng của cây được goi là
tính kháng ký chủ (host resistance). Tính kháng ký chủ được chia thành 2 loại: tính kháng đặc
hiệu chủng (race-specific resistance) và tính kháng không đặc hiệu chủng (race-none-specific
resistance).
Tính kháng không đặc hiệu chủng (Race-non-specific resistance): Tính kháng yếu
nhưng kháng được đối với tất cả kiểu gen của 1 tác nhân gây bênh. Tính kháng không đặc hiệu
chủng còn được gọi là tính kháng ngang (horizontal resistance).
Tính kháng đặc hiệu chủng (Race-specific resistance): Tính kháng cao nhưng chỉ
kháng được một số kiểu gen (chủng, nòi) của tác nhân gây bệnh. Tính kháng đặc hiệu chủng
còn được gọi là tính kháng dọc (vertical resistance).
Tính kháng bẩm sinh (Innate resistance): Tính kháng do tiềm năng di truyền qui định.
Tính kháng tạo được (Acquired resistance=induced resistance). Tính kháng hình thành
hoặc cục bộ hoặc hệ thống trên cây ký chủ mẫn cảm khi bị kích thích bởi tác nhân gây bệnh
hoặc yếu tố vô sinh.
Tính kháng cả đời (hay còn gọi là tính kháng cây con) (Seedling or overall resistance):
Tính kháng biểu hiện ở tất cả các giai đoạn của cây. Việc chọn tính kháng thường làm ở giai
đoạn cây con. Tính kháng này thường được điều khiển bởi các các gen chủ đặc hiệu chủng.
Tính kháng mô trưởng thành (Mature tissue resistance): Ở một số loài cây, chỉ có mô
non mẫn cảm với bệnh còn các mô già hoàn toàn kháng.
Tính kháng cây trưởng thành (Adult plant resistance): Tính kháng chỉ biểu hiện khi cây
trưởng thành, thường do các gen chủ đặc hiệu chủng điều khiển.
Tính kháng gen chủ (Major gene resistance): Tính kháng được qui định bởi một hoặc
vài gen có ảnh hưởng lớn đến sự biểu hiện tính kháng. Mức độ lớn này đủ để tạo ra các tính
trạng kháng riêng rẽ không liên tục.

Tính kháng gen thứ (Minor gene resistance): Tính kháng được qui định bởi các gen có
ảnh hưởng nhỏ đến biểu hiện tính kháng. Mức độ nhỏ này tạo ra tính trạng kháng liên tục.
Tính kháng đơn gen (Monogenic resistance): tính kháng được điều khiển bởi chỉ 1 gen,
thường là gen chủ.
Tính kháng đa gen (polygenic resistance): tính kháng được điều khiển bởi nhiều gen,
thường là các gen thứ.
Tính kháng chất lượng (quanlitative resistance): Kiểu gen cây ký chủ không có sự biến
động liên tuc trong tính kháng. Kiểu gen kháng và mẫn cảm có thể phân biệt dễ dàng.
Tính kháng số lượng (Quatitative resistance-QR): Kiểu gen của cây ký chủ có sự biến
động liên tuc trong biểu hiện tính kháng từ kháng rất nhẹ tới khá kháng. Hầu hết các giống cây
đều có tính kháng số lượng.
Tính kháng đồng ruộng (Field resistance): Tính kháng biểu hiện tốt nhất trên đồng
ruộng, thường là tính kháng số lượng.
7
Tính kháng bền vững (Durable resistance): Tính kháng duy trì trong thời gian lâu dưới
tác động của tác nhân gây bệnh.
Tính kháng ổn định (Stable resistance): Đôi khi dùng sai theo nghĩa tính kháng bền
vững. Nghĩa đúng là tính kháng được biểu hiện ở nhiều điều kiện sinh trưởng khác nhau. Ví dụ
nhiều gen kháng bệnh gỉ sắt của cây ngũ cốc mẫn cảm với nhiệt độ nên có thể được xem là có
tính kháng không ổn định.
Tính kháng biểu kiến (apparent resistance). Trong một số điều kiện nào đó, mặc dù tác
nhân gây bệnh và ký chủ là tương hợp với nhau (thậm chí ký chủ rất mẫn cảm) nhưng cây có
thể không bị nhiễm bệnh hoặc nhiễm bệnh nhưng không biểu hiện triệu chứng hoặc triệu
chứng không đáng kể. Trường hợp này được gọi là tính kháng biểu kiến. Tính kháng biểu kiến
gồm 2 loại: sự thoát bệnh và chịu bệnh.
- Sự thoát bệnh (Disease escape). Một cây (giống cây) ký chủ mẫn cảm có thể thoát bệnh
nếu 3 thành phần cần thiết cho sự hình thành và phát triển bệnh (ký chủ mẫn cảm, tác nhân
gây bệnh độc và môi trường thuận lợi) không trùng khớp và tương tác với nhau tại thời
điểm thích hợp hoặc với thời lượng đủ.
- Tính chịu bệnh (Tolerance). Tính chịu bệnh là khả năng của cây bị nhiễm bệnh nhưng

không bị ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng và sinh sản. Cần chú ý là, mặc dù có ý kiến cho
rằng chịu bệnh là một dạng của kháng bệnh, thì sự khác nhau căn bản ở đây là đối với tính
chịu bệnh, cây không biểu hiện bất cứ phản ứng kháng bệnh nào.
Phản ứng siêu nhạy: là phản ứng của cây đối với sự nhiễm bệnh trong đó các tế bào bị
xâm nhiễm và các tế bào lân cận chết nhanh chóng tạo ra vết chết hoại, chết cục bộ. Vết chết
hoại này sẽ ngăn không cho tác nhân gây bệnh phát triển tiếp.
Tài liệu tham khảo đọc thêm
Nurnberger et al. 2004. Innate immunity in plants and animals: striking similarities and
obvious differences. Immunological Reviews. Vol. 198: 249–266. Nhằm tìm hiểu sự giống
nhau và khác nhau của MDĐV và MDTV.
Marie-Pierre et al. 2007. Resistance to pathogens and host developmental stage: a
multifaceted relationship within the plant kingdom. New Phytologist. 175: 405–416. Nhằm
hiểu tính kháng giai đoạn.
Vale et al. 2001. Concepts in plant disease resistance. Fitopatologia Brasileira. 26:577-
589. Nhằm hiểu các khái niệm tính kháng bệnh.
Đọc thêm: />8
CHƯƠNG 2. CƠ CHẾ GÂY BỆNH CỦA TÁC NHÂN GÂY
BỆNH
1. C u t o t bào th c v tấ ạ ế ự ậ
Tế bào thực vật bao gồm 3 phần: vách tế bào (cell wall), màng tế bào (cell membrane)
và tế bào chất (cytoplasm). Các tế bào liên hệ với nhau qua sợi liên bào. Hai phần được trình
bày kỹ hơn ở đây là vách tế bào và màng tế bào.
1.1. Vách t bào. ế
Một trong những chức năng sinh học quan trọng của vách tế bào thực vật là bảo vệ tế bào
khỏi sự tấn công của các tác nhân gây hại. Vách tế bào thực vật gồm 3 lớp, tính từ ngoài vào
trong là: phiến giữa, vách sơ cấp và vách thứ cấp. Đặc điểm quan trọng của vách tế bào thực
vật là được cấu tạo chủ yếu từ các loại polysaccharid khác nhau như pectin, cellulose,
hemicelulose. Ngoài ra, vách tế bào cũng chứa một số các chất khác như glycoprotein, lignin.
Lignin lấp đầy khoảng không trong vách tế bào giữa các phân tử cellulose, hemicellulose và
pectin. Lignin liên kết đồng hóa trị với hemicelulose và do đó tạo mối liên kết chéo giữa các

phân tử polysaccharid và tạo sự vững chắc cơ học của vách tế bào.
1.1.1.Phi n gi a (middle lamella)ế ữ
Là lớp phía bên ngoài nhất, có chức năng gắn kết các tế bào với nhau và hình thành lỗ
liên bào. Phiến giữa được cấu tạo chủ yếu bằng pectin.
9
1.1.2.Vách s c p (primary cell wall)ơ ấ
Phía dưới phiến giữa là vách sơ cấp. Vách sơ cấp hình thành cùng với sự phân chia tế
bào. Vách sơ cấp gồm một mạng lưới các vi sợi cấu tạo từ cellulose. Hệ sợi này được bao bọc
bởi các chất giống
như
gel gồm các hợp chất pectic, hemicellulose, và glycoproteins
1.1.3.Vách th c p (secondary cell wall)ứ ấ
Vách thứ cấp hình thành sau khi tế bào đã phát triển đầy đủ. Vách thứ cấp rất rắn chắc,
thường phân lớp và được cấu tạo từ cellulose, hemicellulose và lignin
1.1.4.Các ch t c u t o nên vách t bàoấ ấ ạ ế
Pectin. Pectin là chuỗi polymer mạch thẳng của galacturonic acid (polygalacturonic
acid), trong đó có chứa một số ít các phân tử đường rhamnose, galactose và xylanose. Pectin là
thành phần chủ yếu của phiến giữa vách tế bào nhưng cũng thấy ở vách sơ cấp.
Cellulose. Cellulose là chuỗi polymer của đường glucose.
Hemicellulose Hemicellulose là polymer mạch ngắn, phân nhánh. Xyloglucan (chứa
đường xylose) là loại hemicellulose phổ biến nhất gồm chuỗi chính là glucose với các chuỗi
bên là xylose và một số ít đường galactose, arabinose và fucose. Hemicellulose hình thành các
liên kết hydro để liên kết các sợi cellulose với nhau.
Lignin. Lignin là polimer có cấu trúc 3 hướng với đơn vị cấu trúc cơ bản nhất là
phenylpropanoid với 1 hoặc nhiều phân tử carbon có 1 nhóm –OH, -OCH
3
hoặc =O.. Lignin rất
bền khó bị phân giải bởi vi sinh vật.
1.2. Màng t bàoế
Phía trong vách tế bào là màng tế bào. Màng tế bào có tính thấm chọn lọc và có 2 chức

năng chính: (i) là rào cản giữ các chất cần thiết bên trong tế bào và ngăn các chất không cần
thiết bên ngoài tế bào, và (ii) là kênh vận chuyển các chất cần thiết vào trong tế bào và thải các
chất không cần thiết ra khỏi tế bào.
Màng tế bào (còn được gọi là màng plasma, màng kép phospholipids) là một lớp màng
kép được cấu tạo bởi các phân tử phospholipid. Phân tử phospholipid gồm 2 phần: phần đầu
phosphate phân cực, ưa nước và phần đuôi lipid không phân cực, ghét nước. Các phân tử
phospholipids của lớp màng kép xắp xếp sao cho đầu ưa nước hướng ra ngoài (về 2 phía của
màng) và đầu ghét nước hướng vào trong.
Gắn vào màng là nhiều loại protein chức năng. Các protein nằm vắt ngang màng được
gọi là các protein xuyên màng (transmembrane proteins); các protein gắn phía ngoài màng
hướng ra môi trường được gọi là các protein bề mặt; còn các protein gắn trên màng về phía
trong tế bào được gọi là các protein ngoại vi (peripheral proteins). Nhiều protein trên màng
liên kết với các phân tử carbonhydrate và được gọi là glycoprotein. Các protein trên màng có
nhiều chức năng sinh học. Một số tham gia quá trình vận chuyển các chất vào và ra tế bào; một
số là các phân tử receptor liên kết với các phân tử cung cấp thông tin và sau đó truyền tín hiệu
tương ứng vào bên trong tế bào.
1.3. Các ch t b m t c a câyấ ề ặ ủ
Lớp tế bào biểu bì của lá cây còn được bao phủ bởi một tầng cutin (là một polyester của
acid béo) và trên cùng là một lớp sáp.
Ngoài ra, ở lớp biểu bì của mô vỏ và các bộ phận dưới mặt đất như rễ, củ còn có
suberin.
10
2. c đi m chung c a tác nhân gây b nh cây Đặ ể ủ ệ
2.1. N m gây b nh câyấ ệ
 Trên 80% số bệnh hại cây trồng là do nấm gây ra. Nấm thực ra gồm 2 nhóm nấm thật
(fungi) và các vi sinh vật giống nấm (ví dụ các loại sương mai). Tuy nhiên do đặc điểm cấu
tạo và tính chất gây bệnh nên đều được gọi chung là nấm.
 Phần lớn nấm có cơ quan sinh trưởng là sợi nấm có cấu tạo dạng sợi, hợp thành một tản
nấm
 Sợi nấm đa bào hoặc đơn bào, phân nhánh.

 Không có diệp lục, dị dưỡng
 Sinh sản tạo ra bào tử ; q uá trình xâm nhiễm của nấm thường bắt đầu từ bào tử
 Tế bào sợi nấm có vách tế bào, nhân; tế bào chất có không bào và các bào quan.
 Cấu tạo vách tế bào của nấm và các visinh vật giống nấm gồm :
• Nấm thật : vách tế bào gồm 1 lớp chitin (là các chuỗi N-acetyl-D-glucosamine không
phân nhánh), 1 lớp β-1,3-glucan và 1 lớp mannoproteins (glycoprotein chứa đường
mannose)
• VSV giống nấm (vd các nấm sương mai): vách tế bào không có chitin nhưng được
cấu tạo bởi cellulose và glucan.
2.2. Vi khu n gây b nh câyẩ ệ
 Hiện có khoảng 1600 loài vi khuẩn, phần lớn hoại sinh (có lợi).
 Khoảng 100 loài gây bệnh thực vật
 Hình thái : Phần lớn hình gậy, 2 đầu tù
 Kích thước : 1 - 3 x 0.3 - 0.5 µm
 Là vi sinh vật tiền nhân (không có nhân thật), đơn bào.
 Cấu tạo: Tế bào vi khuẩn cũng gồm 3 phần là vách tế bào, màng tế bào và tế bào chất.
Vách tế bào :
o Làm tế bào có hình dạng cố định
o Cấu tạo khác nhau giữa vi khuẩn gram (-) và gram (+) : Gram (-) chủ yếu chứa
lipopolysaccharid còn Gram (+) chủ yếu chứa peptidoglican.
o Bên ngoài vách có lớp nhày
Màng tế bào
o Cấu tạo bằng lipoprotein
o Có tính bán thấm
o Chứa nhiều enzim cần cho hoạt động sống của tế bào
Tế bào chất
o Thiếu lục lạp và ti thể
o Thể nhân là nhiễm sắc thể (DNA dạng vòng), kích thước lớn
o Plasmid (DNA sợi đơn, dạng vòng, kích thước nhỏ và tái sinh độc lập với
nhiễm sắc thể)

11
Lông roi
o Phần lớn có lông roi, giúp vi khuẩn di động
o Có thể 1 lông roi (Xanthomonas), 1 chùm lông roi (Pseudomonas) ở đầu hoặc
lông roi bao quanh tế bào (Erwinia).
2.3. Virus th c v tự ậ
 Hiện có khoảng hơn 2000 loài virus.
 Khoảng 1000 loài gây bệnh thực vật
 Cá thể virus được gọi là phân tử virus (virion).
 Phân tử virus có kích thước rất nhỏ (vài chục tới vài trăm nm) nên chỉ có thể quan sát được
bằng kính hiển vi điện tử (độ phóng đại tối thiểu 100.000 x).
 Hình thái : Hình sợi mềm, hình gậy, hình chùy, hình nhộng và hình cầu đa diện
 Tác nhân gây bệnh đặc biệt không có cấu tạo tế bào.
 Thường chỉ gồm hai thành phần chính là acid nucleic và protein.
 Axit nucleic của đa số virut thực vật là ARN, một số ít là ADN.
 Acid nucleic nằm ở bên trong được bao bọc bằng một lớp vỏ ngoài protein.
 Sinh sản : Sau khi xâm nhập tế bào ký chủ, sự tái sinh virus trải qua 4 giai đoạn:
o Tháo vỏ để giải phóng bộ gien virus
o Tổng hợp protein virus
o Tổng hợp bộ gien mới của virus
o Lắp ráp phân tử virus mới
Virus chỉ mã hóa một số ít gien nên sự sinh sản của virus trong tế bào cây phụ thuộc
hoàn toàn vào bộ máy tổng hợp axit nucleic và protein của ký chủ mặc dù các protein của virus
cũng có tham gia vào quá trình này. Ví dụ: Papaya ringspot virus (gây bệnh đốm hình nhẫn đu
đủ có 9 gien.
Tham khảo : giáo trình bệnh cây nông nghiệp (2001) hoặc giáo trình bệnh cây đại cương
(2007).
3. C ch gây b nh c a tác nhân gây b nhơ ế ệ ủ ệ
Để có thể gây bệnh cho cây, tác nhân gây bệnh nhìn chung cần phải:
 Tiếp xúc khả nhiễm trên bề mặt kí chủ.

 Xâm nhập vào trong cây hoặc tế bào
 Thực hiện quá trình dinh dưỡng ký sinh để sinh trưởng và sinh sản.
Trong quá trình tiếp xúc khả nhiễm trên bề mặt lá, thân, rễ (trước khi xâm nhập) và cả
trong quá trình dinh dưỡng bên trong mô và tế bào sau khi xâm nhập thì giữa tác nhân gây
bệnh và ký chủ hình thành nhiều tương tác hóa học để một mặt tác nhân gây bệnh khắc phục
tính kháng của cây và mặt khác cây hình thành tính kháng.
Do cấu tạo của thực vật, nhìn chung, tác nhân gây bệnh sử dụng 2 kho vũ khí để xâm
nhập và thực hiện quá trình dinh dưỡng là vật lý và hóa học.
12
4. Quá trình xâm nh p c a tác nhân gây b nh vào trong ậ ủ ệ
cây và t bào ế
4.1. Xâm nh p (penetration)c a n m vào trong câyậ ủ ấ
Nấm có thể xâm nhập vào trong cây bằng sợi nấm hoặc bào tử. Phần lớn nấm xâm nhập
bằng bào tử. Trước khi xâm nhập, bào tử phải tiếp xúc với bề mặt ký chủ. Gặp điều kiện thuận
lợi (ẩm độ, nhiệt độ), bào tử nấm nảy mầm thành ống mầm. Tùy thuộc loại nấm, nấm có thể
xâm nhập vào bên trong cây trực tiếp hoặc gián tiếp
4.1.1.Tr c ti p qua b m t ký ch nguyên v n (ch đ ng). ự ế ề ặ ủ ẹ ủ ộ
Nhiều loại nấm có thể xâm nhập trực tiếp qua bề mặt nguyên vẹn (lá, rễ…) của cây ký
chủ vào trong cây nhờ lực cơ học và enzyme.
• Bào tử một số loại nấm, ví dụ bào tử động nấm Phytophthora (gây bệnh thối gốc rễ)
Plasmodiophora brassicae (gây bệnh sưng rễ bắp cải) nảy mầm thành ống mầm xâm nhập
trực tiếp qua bề mặt rễ. Bào tử một số loại nấm, ví dụ bào tử phân sinh nấm Alternaria (gây
bệnh đốm vòng), nảy mầm thành ống mầm xâm nhập trực tiếp qua tầng cutin của lá. Trong
quá trình xâm nhập trực tiếp, nấm luôn tiết ra các enzyme để làm mềm bề mặt tạo điều kiện
cho sự xâm nhập.
• Đối với một số loại nấm, ví dụ nấm Pyricularia oryzae (gây bệnh đạo ôn lúa),
Colletotrichum (gây bệnh thán thư), Oidium (gây bệnh phấn trắng), bào tử nảy mầm thành
ống mầm. Đầu ống mầm hình thành một cấu trúc đặc biệt gọi là giác bám hay còn gọi là
vòi áp/vòi bám/đĩa áp (appressorium). Giác bám hình thành đế xâm nhập hay còn gọi là
vòi xâm nhập/móc xâm nhập (penetration peg) đâm xuyên qua mặt ký chủ gồm tầng cutin

và vách tế bào. Giác bám tích lũy nhiều carbonhydrate, chủ yếu là glycerol và do áp lực
thẩm tích cao sẽ hút nước từ bên ngoài vào trong giác bám và tạo ra một áp suất trương rất
lớn (giác bám của nấm phấn trắng có thể tạo áp suất trương 20-40 at, của nấm đạo ôn lúa
Pyricularia oryzae là khoảng 80 at; để so sánh: áp suất trong lốp xe hơi khoảng 2-3 at). Áp
suất trương cao sẽ cho phép nấm xâm nhập qua bề mặt ký chủ bằng đế xâm nhập dễ dàng.
Mặc dù sự xâm nhập bằng giác bám và đế xâm nhập là do lực cơ học nhưng nấm cũng tiết
ra các enzym để hỗ trợ sự xâm nhập như các cellulose và pectinase. Trong nhiều trường
hợp, ví dụ như ở nấm đạo ôn, sự xâm nhập chỉ có thể xảy ra nếu vách giác bám tích lũy
melanin (sắc tố đen). Sự tích lũy melanin làm vách giác bám rắn cứng.
4.1.2.Qua l m t nhiên (th đ ng)ỗ ở ự ụ ộ
Một số loại nấm sẽ xâm nhập vào cây qua lỗ mở tự nhiên như khí khổng, thủy khổng, bì
khổng. Ví dụ, bào tử nấm Cercospora (gây bệnh đốm mắt cua), bào tử nấm gỉ sắt nảy mầm
thành ống mầm xâm nhập qua khí khổng.
4.1.3.Qua các v t th ng c gi i, các v t n t t nhiên (th đ ng)ế ươ ơ ớ ế ứ ự ụ ộ
Một số nấm có thể xâm nhập qua các vết tổn thương cơ giới hoặc các vết nứt tự nhiên.
Ví dụ, bào tử nấm Fusarium oxysporum nảy mầm thành ống mầm xâm nhập qua vết nứt hình
thành khi rễ bên nhú ra từ rễ chính.
Cần chú ý là đối với nhiều loài nấm, chúng có thể vừa xâm nhập chủ động, vừa xâm
nhập chủ động.
13
4.2. Xâm nh p c a vi ậ ủ khu nẩ
Mặc dù vi khuẩn có thể di động nhờ lông roi trong màng nước nhưng do không có khả
năng tự xuyên thủng bề mặt nguyên vẹn của ký chủ nên phần lớn vi khuẩn xâm nhập vào cây
hoàn toàn thụ động qua lỗ mở tự nhiên như khí khổng, thuỷ khổng, và qua vết thương cơ giới
trên lá, rễ. Trên lá, điều kiện có màng nước là cần thiết để vi khuẩn di chuyển tới lỗ mở.
Một số vi khuẩn lan truyền nhờ vector sẽ xâm nhập vào cây nhờ vector như vi khuẩn
Erwinia tracheiphila (gây bệnh héo bầu bí) xâm nhập nhờ bọ cánh cứng (Acalymma vittata).
Một số loại vi khuẩn biệt dưỡng cũng xâm nhập vào cây nhờ vector như Candidatus
liberobacter asiaticus (bệnh greening cây có múi) xâm nhập nhờ rầy chổng cánh (Diaphorina
citri).

4.2.1.Xâm nh p c a virus, mollicute (phytoplasma, spiroplasma)ậ ủ
Mặc dù nhiều loài virus có thể xâm nhập vào cây nhờ tổn thương cơ giới thì ngoài tự
nhiên, hầu hết virus xâm nhập vào cây nhờ vector.
Tất cả mollicus xâm nhập vào cây nhờ vector côn trùng chẳng hạn Phytoplasma gây
bệnh trắng lá mía.
4.3. Dinh d ng ký sinh c a tác nhân gây b nhưỡ ủ ệ
Sau khi đã hoàn thành quá trình xâm nhập qua bề mặt ký chủ, tác nhân gây bệnh thực
hiện quá trình dinh dưỡng ký sinh. Tùy thuộc nhóm mà tác nhân gây bệnh có các hình thức
dinh dưỡng khác nhau.
Đối với nấm. Để hấp thụ dinh dưỡng, nhiều loài, chủ yếu thuộc nhóm sinh dưỡng bắt
buộc (obligate biotroph) chẳng hạn các nấm sương mai, gỉ sắt, phấn trắng hoặc một số loài
thuộc nhóm bán sinh dưỡng (semibiotroph) như Pyricularia orizae tạo ra các cấu trúc gọi là
vòi hút (haustorium) bên trong tế bào ký chủ để hấp thụ dinh dưỡng. Các nấm thuộc nhóm sinh
dưỡng (biotroph) thường không giết chết tế bào nhưng các nấm thuộc nhóm bán sinh dưỡng
(semibiotroph) có thể giết chết tế bào ký chủ về sau. Trái lại, các nấm thuộc nhóm hoại dưỡng
(necrotroph) chẳng hạn nấm Rhizoctonia, Sclerotium, thường không tạo thành vòi hút và ngay
trong quá trình xâm nhập, chúng đã tiến hành phân hủy tế bào và mô bằng enzyme và độc tố.
Đối với vi khuẩn và mollicute. Sau khi xâm nhập vào trong mô, vi khuẩn không hình
thành bất cứ cấu trúc đặc biệt nào để hấp thụ dinh dưỡng. Do vậy, vi khuẩn sẽ sử dụng các
enzyme và độc tố để phân hủy tế bào ký chủ, vật chất hữu cơ để hấp thụ qua màng tế bào.
Đối với virus. Virus có hình thức dinh dưỡng đặc biệt hơn. Vì số lượng gen mã hóa bởi
virus rất ít nên quá trình tái sinh virus phụ thuộc vào vật liệu (amino acid, nucleotide), bộ máy
tổng hợp acid nucleic, năng lượng (chủ yếu dưới dạng các hợp chất cao năng như ATP), và bộ
máy dịch mã (ribosome, tRNA và các enzyme liên quan) của tế bào ký chủ. Cần chú ý là ngoài
sử dụng tài nguyên của tế bào ký chủ thì quan trọng hơn, virus gây bệnh cho cây nhờ sự tương
tác giữa protein virus (mặc dù ít) với các chất chịu trách nhiệm cho chức năng sinh lý của tế
bào ký chủ. Ví dụ (1) protein replicase của TMV tương tác với protein Aux/IAA của tế bào ký
chủ chịu trách nhiệm điều hòa các phản ứng sinh hóa qua đường hướng dẫn truyền auxin và
(2) protein Rep của các geminivirus tương tác với protein tương tự Retinoblastoma (pRBR) của
tế bào ký chủ chịu trách nhiệm điều khiển chu kỳ tế bào.

4.4. Các enzyme c a tác nhân gây b nh ủ ệ
Trong quá trình xâm nhiễm gây bệnh, các tác nhân gây bệnh như nấm, vi khuẩn và cả
tuyến trùng thường tiết ra nhiều enzyme.
14
4.4.1.Các enzyme phân h y vách t bào.ủ ế
Cutinase. Nhiều loài nấm có khả năng tiết cutinases để phân hủy lớp cutin trên bề mặt lá
và làm mềm mô giúp cho quá trình xâm nhập cơ học được thuận lợi. Cutinase phân cắt phân tử
cutin và tạo ra nhiều các phân tử nhỏ oligomer là các dẫn xuất của acid béo. Các loại nấm có
kiểu xâm nhập trực tiếp lúc đầu tiết ít cutinase và tạo ra một lượng nhỏ các phân tử monomer
(sản phẩm của quá trình phân hủy cutin). Các monomer này xâm nhập trở lại vào cơ thể nấm,
kích thích sự biểu hiện của các gen cutinase dẫn tới nấm tiết ra nhiều cutinase hơn (có thể tăng
vài ngàn lần). Nhìn chung, cutinase được tiết ra nhiều nhất tại điểm xâm nhập của của ống
mầm hoặc tại đế xâm nhiễm của các loại nấm tạo vòi áp. Một số loại nấm vốn thường xâm
nhập qua khí khổng không tạo cutinase nhưng sẽ có khả năng xâm nhập trực tiếp nếu bổ sung
gen tạo cutinase vào cơ thể chúng. Các chủng nấm tạo nhiều cutinase thường có độc tính cao
hơn các chủng nấm tạo ít cutinase. Ví dụ bào tử của một chủng Fusarium độc tạo nhiều
cutinase hơn bào tử của chủng không độc và chủng không độc trở thành chủng độc nếu bổ
sung cutinase vào bào tử của nó.
Pectinase. Các tác nhân gây bệnh như nấm, vi khuẩn và tuyến trùng có thể tiết pectinase
bao gồm pectin methyl esterase (PME), polygalacturonase (PG) và pectin lyase hay
transeliminase. PME loại bỏ nhóm methyl (CH3) dẫn tới làm biến đổi độ hòa tan của pectin và
do đó ảnh hưởng đến tốc độ phân cắt chuỗi pectin do PG và pectin lyase chịu trách nhiệm. PG
cắt chuỗi pectin bằng cách thêm một phân tử nước còn pectin lyases cắt chuỗi bằng cách loại
bỏ một phân tử nước. Giống như đối với cutinase, khả năng tiết các pectinase ngoại bào được
điều khiển bởi lượng pectin và lượng sản phẩm phân cắt của nó như các phân tử galacturonan.
Các phân tử galacturonan, khi được hấp thụ bởi tác nhân gây bệnh sẽ kích thích tác nhân gây
bệnh tiết nhiều pectinase hơn nữa. Khả năng tiết các enzyme pectinase cao là đặc điểm quan
trọng của các tác nhân gây các bệnh thối mềm như vi khuẩn Erwinia carotovora pv. carotovora
(bệnh thối nhũn bắp cải) hoặc các nấm hoại dưỡng như Sclerotinia sclerotiorum, Rhizoctonia
solani. Tuyến trùng, ví dụ Meloidogyne, cũng tiết pectinase để tạo điều kiện xâm nhập và di

chuyển trong mô cây.
Cellulase, hemicelulase. Các tác nhân gây bệnh như nấm, vi khuẩn và tuyến trùng có thể
tiết các enzyme cellulase và hemicelluase để phân hủy vách tế bào ký chủ. Các enzyme cụ thể
của nhóm này bao gồm xylanase, galactanase, glucanase, arabinase...
Ligninase. Lignin là hợp chất rất bền và chỉ có một số ít vi sinh vật có khả năng phân
giải lignin (khoảng 500 loài nấm, phần lớn là các nấm đảm, có thể phân hủy lignin nhờ tiết
enzyme ligninase).
4.4.2.Enzyme phân gi i v t ch t trong t bào ký ch .ả ậ ấ ế ủ
Tất cả các nhóm tác nhân gây bệnh (ngoại trừ virus), trong quá trình gây bệnh đều tiết
các enzym phân giải các hợp chất hữu cơ của tế bào: Protease, peptidase, amylase, maltase,
lipase, phospholipase...để phân hủy protein, các hợp chất carbonhydrate và chất béo.
4.5. c t c a tác nhân gây b nhĐộ ố ủ ệ
Trong quá trình gây bệnh, tác nhân gây bệnh có thể tạo ra một số các chất gây độc cho tế
bào và mô của cây gọi là độc tố. Độc tố có một số đặc điểm chung sau:
1. Hai nhóm tác nhân gây bệnh tạo độc tố được nghiên cứu nhiều nhất là nấm và vi khuẩn,
phần lớn là nhóm hoại dưỡng (necrotroph)
2. Độc tố không có bản chất enzyme nhưng đa dạng về thành phần và cấu trúc hóa học.
3. Độc tố tác động lên tế bào ở nồng độ rất thấp.
15
4. Độc tố thường do tác nhân gây bệnh tổng hợp trong cây nhưng cũng có thể trên môi
trường nhân tạo.
5. Độc tố tác động lên nhiều chức năng sinh lý của tế bào cây, chủ yếu thông qua sự tương
tác với các enzyme chức năng của tế bào.
6. Độc tố có thể đóng vai trò như tác nhân qui định tính độc (còn gọi là yếu tố độc –
virulent factor), tác động phụ thuộc số lượng và làm thay đổi triệu chứng. Độc tố cũng
có thể đóng vai trò như tác nhân qui định tính gây bệnh (còn gọi là yếu tố gây bệnh –
pathogenic factor), tác động phụ thuộc chất lượng (có nghĩa phụ thuộc sự có mặt hay
không có mặt của độc tố).
7. Một số độc tố cũng có thể gây hại cho động vật
8. Chức năng: Giết chết tế bào để (1) giải phóng dinh dưỡng cần cho tác nhân gây bệnh

hoặc (2) ngăn cản tế bào thực hiện các phản ứng phòng thủ
Trong bệnh cây, độc tố của tác nhân gây bệnh được chia làm 2 nhóm chính: (1) độc tố
không chọn lọc ký chủ (nonhost-selective hay nonhost-specific toxin, viết tắt là NST) và (2)
độc tố chọn lọc ký chủ (host-selective hay host-specific toxin, viết tắt là HST). Phần lớn độc
tốc thuộc nhóm 2.
4.5.1. c t không ch n l c ký ch (NST)Độ ố ọ ọ ủ
Độc tố không chọn lọc ký chủ có các đặc điểm sau:
 Tác động không chọn lọc: tác động đến không chỉ loài cây ký chủ của tác nhân gây bệnh
mà còn tác động đến nhiều loài cây khác không phải là ký chủ của tác nhân gây bệnh.
 Thường là yếu tố độc có nghĩa làm tăng tính độc của tác nhân gây bệnh (tăng mức độ biểu
hiện triệu chứng)
 Về cơ chế tác động: một số độc tố (vd tabtoxin, phaseolotoxin) ức chế enzyme của tế bào ký
chủ dẫn tới tích lũy các chất tới mức đầu độc tế bào hoặc dẫn tới làm thiếu hụt nghiêm trọng
các chất cần thiết cho tế bào
 Một số ví dụ điển hình:
Tabtoxin.
Tabtoxin do vi khuẩn Pseudomonas syringae pv. tabaci gây bệnh đốm cháy (wildfire)
thuốc lá. Một số chủng (gọi là các chủng tạo độc tố) của vi khuẩn này tạo vết đốm với quầng
vàng trên lá thuốc lá. Dịch lọc vi khuẩn nuôi cấy trên môi trường nhân tạo hoặc độc tố tinh
chiết tạo ra triệu chứng giống hệt với triệu chứng không chỉ trên thuốc lá mà còn trên nhiều
loài cây thuộc nhiều họ thực vật khác nhau. Một số chủng bị đột biến mất khả năng tạo
tabtoxin (ký hiệu là chủng Tox
-
) có tính độc giảm và tạo ra vết đốm chết hoại nhng không có
quầng vàng.
Tabtoxin là một dipeptide gồm 2 amino acid (threonin - tabtoxinin). Bản thân tabtoxin
không độc nhưng ở trong tế bào, tabtoxin bị thủy phân thành threonin và tabtoxinin. Tabtoxinin
là một chất độc vì nó làm bất hoạt glutamine synthetase (cần cho tổng hợp glutamine từ
glutamate và NH3) dẫn tới suy giảm nghiêm trọng lượng glutamine trong tế bào đồng thời tích
lũy quá nhiều NH3. Hậu quả của sự tích lũy NH3 là tế bào không kết hợp giữa quang hợp và

quang hô hấp, phá hủy màng lục lạp dẫn tới tạo ra đốm biến vàng và cuối cùng mô bị chết hoại
(có quầng vàng bao quanh). Tabtoxin cũng làm giảm khả năng phản ứng chủ động của cây đối
với vi khuẩn.
Phaseolotoxin
16
Phaseolotoxin do vi khuẩn Pseudomonas syringae pv. phaseolicola gây bệnh đốm quầng
(halo blight) đậu đỗ. Cây nhiễm bệnh hay được xử lý với Phaseolotoxin đều tạo triệu chứng
giống nhau: giảm sinh trưởng của lá, phá vỡ mô đỉnh và tích lũy ornithin (một amino acid).
Phaseolotoxin là một tripeptide gồm 3 amino acid (N-[N'-sulfo - diaminophosphinyl]-
ornithyl-alanyl-homoarginine). ornithin – alanine – và arginin) chá một nhóm phosphosulfinyl.
Ngay khi vi khuẩn tiết ra phaseolotoxin, enzyme của cây sẽ cắt các liên kết peptid để giải
phóng alanine, arginine và phosphosulfinylornithine. Phosphosulfinylorthinin có hoạt tính sinh
học
Độc tố ảnh hưởng đến tế bào bằng cách bất hoạt enzyme ornithine carbamoyltransferase
chịu trách nhiệm chuyển ornithine thành citrulline – tiền chất của arginine. Hậu quả là tế bào
tích lũy quá mức ornithine và suy giảm nghiêm trọng citrulline và arginine. Phaseolotoxin còn
ảnh hưởng tới tổng hợp pyrimidine, giảm hoạt tính ribosome, tương tác với quá trình tổng hợp
lipid, thay đổi tính thấm của màng, tích lũy tinh bột trong lục lạp.
Tentoxin
Tentoxin do nấm Alternaria alternata tạo ra. A. alternata là loại nấm gây bệnh đốm và
biến vàng trên nhiều loại cây. Tentoxin là một tetrapeptide vòng, tương tác với một protein liên
quan đến dẫn truyền năng lượng vào lục lạp (Chloroplast F(1)-ATPase (CF(1)). Độc tố cũng
cũng ức chế quá trình quang phosphoryl hóa (photophosphorylation). Ở những loài cây mẫn
cảm, tentoxin ảnh hưởng đến sự phát triển bình thường của lục lạp dẫn tới mô bị biến màu do
không thể tổng hợp được chlorophyll. Ngoài ra, tentoxin còn ức chế hoạt tính của các
polyphenol oxydase cần cho phản ứng phòng thủ của cây.
Cercosporin
Cercosporin là độc tố do nấm Cercospora tiết ra. Nấm Cercospora gây nhiều bệnh đốm
lá trên cây (Vd C. nicotianae gây bệnh đốm mắt cua thuốc lá). Cercosporin là là 1
perylenequinon có đặc điểm khác so với nhiều độc tố khác là chỉ gây độc tế bào thực vật khi

được hoạt hóa bởi ánh sáng.
Cercosporin hấp thụ năng lượng ánh sáng trở thành trạng thái hoạt hóa. Cercosporin hoạt
hóa phản ứng với oxy để tạo thành các lớp oxy hoạt hóa độc với tế bào (Vd như peroxide (O
2
-
)
sẽ oxy hóa lipid của màng tế bào).
4.5.2.Các đ c t ch n l c ký ch (HST) ộ ố ọ ọ ủ
Độc tố chọn lọc ký chủ có các đặc điểm sau:
 Tác động chọn lọc: chỉ tác động đến loài cây ký chủ của tác nhân gây bệnh.
 Thường là yếu tố gây bệnh nghĩa là tác nhân gây bệnh chỉ có thể gây bệnh cùng với sự có
mặt của độc tố do nó tiết ra.
 Một số ví dụ
Victorin (HV toxin).
HV toxin do nấm Cochliobolus victoriae tổng hợp trên cây đại mạch. Nấm bệnh xuất
hiện tại Mỹ nằm 1945, nhiễm bệnh trên giống đại mạch (oat) Victoria. Chỉ có chủng nấm tạo
HV toxin mới có khả năng gây bệnh trên giống đại mạch này. Victorin là một pentapeptide,
gây hại màng tế bào ký chủ, ức chế enzyme glycin decarbolylase do đó ảnh hưởng đến quang
hô hấp của tế bào.
T toxin.
17
T toxin do chủng T của nấm Bipolaris maydis (=Cochliobolus heterostrophus) tạo ra.
Nấm gây bệnh đốm lá nhỏ trên ngô. Chủng T của nấm chỉ nhiễm trên giống ngô bất dục tế bào
chất.
T toxin là một họ các phân tử polyketide có từ 35-47 gốc carbon (chủ 39 hoặc 41 C), tấn
công ty thể và ức chế tổng hợp ATP. T toxin tương tác với một protein URF13 nằm phía trong
màng ty thể. URF13 (do gen T-urf13) chỉ có ở dòng bất dục tế bào chất. Khi có mặt T toxin,
URF13 hình thành các lỗ của màng ty thể dẫn tới làm mất tính thấm của màng.
Tham khảo: /> />4.6. Hocmon th c v t. ự ậ
Tác nhân gây bệnh có thể gây bệnh trên cây thông qua các hormon thực vật. Các tác nhân

gây bệnh có thể trực tiếp hoặc kích thích cây tổng hợp hormon thực vật. Ngoài ra, tác nhân
gây bệnh cũng có thê tương tác với các chất tham gia quá trình tổng hợp hormon trong tế bào
cây và làm biến đổi cân bằng hormon dẫn tới hình thành triệu chứng.
4.6.1.Auxins.
Auxin thực vật, điển hình nhất là Indole – 3 – acetic acid (IAA), cần cho sự kéo dài và
biệt hóa của tế bào cây. IAA có thể ảnh hưởng đến tính thấm của màng tế bào, tăng hô hấp và
thúc đẩy tổng hợp protein. Nồng độ IAA trong cây tăng lên do 3 lý do : (1) tác nhân gây bệnh
ức chế enzyme IAA oxidase dẫn tới IAA được hình thành tự nhiên trong cây không bị kiểm
soát về nồng độ ; (2) tác nhân gây bệnh kích thích cây tạo nhiều IAA ; và (3) tác nhân gây bệnh
tự tổng hợp được IAA.
Một số ví dụ
 Nấm Ustilago maydis gây bệnh ung thư ngô.
 Nấm Plasmodiophora brassicae gây bệnh sưng rễ cây thập tự.
 Vi khuẩn Ralstonia solanacearum gây bênh héo xanh cà chua, khoai tây. Vi khuẩn cảm ứng
cây hình thành nhiều IAA (nồng độ có thể tăng tới 100 lần). Trong trường hợp này, mặc dù
không có sự biến đổi nhiều về hình thái cây, nhưng hàm lượng IAA cao giúp các enzyme
của vi khuẩn dễ thâm nhập qua vách và màng tế bào cây.
 Vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens gây bệnh u sưng nhiều loại cây. Vi khuẩn sẽ chuyển
gen tổng hợp auxin (và các chất sinh trưởng khác) nằm trên vùng T-DNA của Ti plasmid
vào bộ genome của cây.
 TMV : protein tái sinh (Rep protein) của TMV tương tác với các protein Aux/IAA (điều
khiển sự cân bằng auxin của cây) dẫn tới hình thành triệu chứng.
4.6.2.Gibberellins
Gibberellin là hormone thực vật có tác dụng thúc đẩy ra hoa, kích thích sự kéo dài của
thân và rế, tăng trưởng quả... Gibberellin là một nhóm gồm khoảng 80 hợp chất trong đó
gibberellic acid (GA3) là quan trọng nhất.
Một số tác nhân gây bệnh có thể tổng hợp được gibberellin. Ví dụ nấm Gibberella
fujikuroi (Fusarium moniliforme) gây bệnh lúa von trên lúa.
Một số tác nhân có thể tương tác với thành phần của ký chủ làm biến đổi hàm lương
giberrellin trong cây. Ví dụ Rice dwaft virus (RDV) là một virus gây triệu chứng lùn cây và lá

18
xanh lục tối trên lúa. Protein P2 (là một protein vỏ capsid) của RDV tương tác với ent-kaurene
oxidase của cây lúa. Ent-kaurene oxidase là một enzyme chính chịu trách nhiệm tổng hợp
gibberellin trong cây. Cây lúa bị nhiễm RDV có hàm lượng GA1 giảm rõ rệt và xử lý GA3 có
thể làm mất triệu chứng lùn cây.
4.6.3.Cytokinin
Cytokinin (điển hình là zeatin và kinetin) là hormone thực vật chịu trách nhiệm kích
thích phân chia tế bào, chống già hóa, liên kết với ribosomes và điều khiển tổng hợp protein.
Cytokinin cũng là receptor trên màng tế bào. Cytokinin đã được biết là tham gia trong quá trình
hình thành các khối u do các tác nhân như ở nấm Taphrina deforman (gây ệnh xoăn lá đào),
nấm Plasmodiophora brassica (gây bệnh sưng rễ bắp cải).
4.6.4.Ethylene
Ethylene được tạo ra tự nhiên trong cây và có ảnh hưởng tới nhiều chức năng sinh lý của
cây bao gồm biến vàng, rụng lá, kích thích hình thành rễ bên, thúc đẩy sự chín của quả...Trong
bệnh cây, ethylene có một vai trò kép. Một mặt ethylene là phân tử dẫn truyền tín hiệu để thúc
đẩy tính kháng của cây; mặt khác, ethylene lại là một yếu tố độc chịu trách nhiệm tăng cường
triệu chứng hoặc khả năng phát triển của tác nhân gây bệnh. Ví dụ dòng vi khuẩn
Pseudomonas syringae pv. glycinea đột biến mất khả năng hình thành ethylene không thể phát
triển tốt trên lá đậu. Nhiều tác nhân gây bệnh kích thích cây hình thành nhiều ethylene và tạo ra
một số triệu chứng như epinasty (ngọn, thân, lá bị cuốn cong gập xuống), ví dụ ethylene chịu
trách nhiệm về triệu chứng epinasty và rụng lá trên cây bông bị nhiễm nấm Verticillium
dahliae, các triệu chứng biến vàng, còi cọc do nhiễm Cucumber mosaic virus.
4.7. Khái ni m tính gây b nh, tính đ c c a tác nhân gây b nh.ệ ệ ộ ủ ệ
Tính gây bệnh (pathogenicity/pathogenic): là khả năng gây ra bệnh trên cây của một tác
nhân. Đây là một khái niệm chất lượng có nghĩa một tác nhân chỉ có thể gây bệnh hoặc không
gây bệnh.
Yếu tố gây bệnh (pathogenic factor): là các chất hình thành bởi tác nhân gây bệnh qui
định tính gây bệnh. Nói cách khác, các yếu tố gây bệnh liên quan đến các bước chủ chủ chốt
của quá trình gây bệnh bao gồm: nhận biết ký sinh – ký chủ, gắn kết tác nhân gây bệnh trên bề
mặt ký chủ, nảy mầm và hình thành các cấu trúc xâm nhập (ví dụ giác bám) và xâm nhiễm (vòi

hút), phân hủy tế bào...Các ví dụ về yếu tố gây bệnh của một số nhóm tác nhân gây bệnh là:
• Đối với nấm: (1) Các gen/sản phẩm điều khiển hình thành cấu trúc xâm nhiễm. Vd gen tạo
melanin trong vòi áp của nấm Pyricularia oryzae. Khi gen này bị phá hủy, nấm không thể
tạo melanin dẫn tới vòi áp mất sức trương và nấm không thể xâm nhập gây bệnh. (2)
Gen/độc tố đặc hiệu ký chủ (xem ví dụ độc tố chọn lọc ký chủ).
• Đối với vi khuẩn .Gen/sản phẩm của hệ thống tiết. Ở vi khuẩn có 5 hệ thống tiết I, II, II,
IV và V, trong đó hệ thống tiết loại III là quan trọng nhất với chức năng vận chuyển các
protein cần cho sự tương tác vi khuẩn – ký chủ từ tế bào vi khuẩn vào tế bào ký chủ. Ở vi
khuẩn, các gen hrp mã hóa cho các protein cấu tạo nên hệ thống tiết loại III. Nếu các gen
này bị mất chức năng, vi khuẩn sẽ mất khả năng gây bệnh.
• Đối với virus. Virus nói chung mã hóa rất ít gen liên quan chủ yếu đến tái sinh, cấu trúc
phân tử, di chuyển (nhân-tế bào chất; tế bào – tế bào; hệ thống) và lan truyền qua vector.
Một trong các gen liên quan đến tính gây bệnh là gen vỏ protein (CP gen). Gen CP của
nhiều virus thường đa chức năng (ví dụ vừa là gen cấu trúc, vừa qui định khả năng lan
19
truyền qua vector, vừa qui định khả năng lan truyền...). Do vậy nếu gen CP bị mất chức
năng, virus sẽ mất tính gây bệnh.
Tính độc (virulence/virulent): là mức độ của tính gây bệnh. Đây là khái niệm số lượng
có nghĩa một tác nhân có tính gây bệnh với mức độ độc khác nhau.
Các yếu tố độc (virulence factors): là các chất hình thành bởi tác nhân gây bệnh qui
định tính độc. Sự có mặt của yếu tố độc không cần cho khả năng gây bệnh của cây nhưng ảnh
hưởng đến mức độ gây bệnh (hay biểu hiện triệu chứng của bệnh). Một ví dụ về yếu tố độc là
các độc tố không đặc hiệu ký chủ của nấm và vi khuẩn (xem ví dụ độc tố không chọn lọc)
4.8. Phân lo i tác nhân gây b nh theo tính ký sinh.ạ ệ
Có thể xem mối quan hệ giữa tác nhân gây bệnh là quan hệ ký sinh (parasitic). Quan hệ
ký sinh là quan hệ mà một sinh vật sẽ được hưởng lợi còn sinh vật kia bị gây hại. Dựa theo
mức độ ký sinh trên cây, tác nhân gây bệnh cây có thể được chia làm 3 nhóm là ký sinh chuyên
tính, bán ký sinh và bán hoại sinh. Một nhóm nữa, không gây bệnh cho cây nhưng cũng được
xét là nhóm hoại sinh.
1. Ký sinh chuyên tính (obligate parasite): chỉ có thể gây bệnh trên mô và tế bào sống. Ví dụ

là nấm gỉ sắt, sương mai, phấn trắng, phytoplasma hoặc virus. Các ký sinh chuyên tính,
nhìn chung, không thể nuôi cấy được trên môi trường nhân tạo.
2. Bán ký sinh (hoại sinh có điều kiện = facultative saprophyte): sống ký sinh trên tế bào
sống là chủ yếu nhưng vẫn có khả năng sống trên tàn dư, mô suy nhược hoặc đã chết. Ví
dụ điển hình là nhiều loài nấm túi như Cercospora (gây các bệnh đốm lá).
3. Bán hoại sinh (ký sinh có điều kiện = facultative parasite): chủ yếu sống trên tế bào suy
nhược, đã chết, trên tàn dư cây trồng, trên đất, trên hạt, quả, nhưng có thể ký sinh trên tế
bào sống. Ví dụ là nấm mốc đen Rhizopus; nấm chổi Penicillium, nấm Botrytis.
4. Hoại sinh (saprophyte): chỉ có thể sống ở các tế bào cây đã chết, tàn dư, đất. Các loại này
ý nghĩa lớn trong phân giải vật chất hữu cơ trong đất trồng. Một số là những vi sinh vật
đối kháng, có thể được sử dụng trong việc phòng ngừa bệnh cây (biện pháp sinh học) như
nấm Trichoderma.
Tiến hóa về tính gây bệnh của nấm
Giả thiết tiến hóa về tính gây bệnh của nấm cho rằng sự tiến hóa xảy ra theo chiều từ
hình thức hoại sinh lên ký sinh chuyên tính. Sự tiến hóa này bắt đầu bằng việc lợi dụng cơ hội
tiếp xúc giữa nấm và (i) bề mặt cây ký chủ hoặc (ii) khoảng gian bào mà nấm đã xâm nhập vào
thông qua khí khổng hoặc tổn thương cơ giới. Sự tương tác giữa cây và nấm dẫn tới sự tiến hóa
về tính gây bệnh có thể đã trải qua 4 giai đoan sau:
 Đầu tiên nấm chỉ có thể sống hoại sinh trên vật liệu hữu cơ chết và không thể gây bệnh cho
cây.
 Nấm hoại sinh trở thành ký sinh cơ hội. Nấm có thể xâm nhập vào cây và có thể sống được,
đặc biệt trên các mô suy yếu do già cỗi hoặc do street bởi điều kiện bất lợi. Trong giai đoạn
này, chúng chỉ có tính độc thấp. Như một qui luật, sự xâm nhập xảy ra chủ yếu qua các tổn
thương ngẫu nhiên trên bề mặt cây. Khi tiến hóa hơn, chúng có thể xâm nhập qua lỗ mở
hoặc thậm chí trực tiếp bằng vòi áp (appressorium). Các nấm cơ hội này tiết enzyme giết
chết tế bào ký chủ và phân hủy mô chết hoại để hấp thụ dinh dưỡng. Các tác nhân gây bệnh
có ít tính đặc hiệu ký chủ và cây phòng thủ chống lại sự tấn công này nhờ tính kháng cơ bản
vốn đã bị giảm sút trên các mô suy yếu. Các ví dụ đối với nấm ký sinh cơ hội là
Helminthosporium (hiện nay tách thành Bipolaris, Exerohilum và Dreschlera), Alternaria,
Fusarium và Botrytis.

20
 Nấm vẫn thuộc nhóm hoại dưỡng nhưng đã tiến hóa theo hướng hình thành các cấu trúc
xâm nhiễm đặc biệt, tính đặc hiệu ký chủ và các cơ chế khắc phục tính kháng của cây.
Nhiều loài tạo ra các enzyme như pectinase, cutinase, protease và các độc tố. Tính độc của
nấm thay đổi theo hoạt tính của độc tố, một số thuộc nhóm đặc hiệu ký chủ. Một sô nấm
thuộc nhóm tiến hóa này là Cercospora, Bipolaris, Exerohilum và Dreschlera), Alternaria,
Fusarium.
 Nấm tiến hóa thành nhóm sinh dưỡng. Một số nấm sinh dưỡng có thể nuôi cấy được trên
môi trường nhân tạo thích hợp (Vd Pyricularia oryzae) nhưng một số khác là ký sinh
chuyên tính bắt buộc như nấm gỉ sắt, phấn trắng, Plasmopara viticola (sương mai nho).
Cần chú ý các dạng chuyển tiếp chẳng hạn Phytophthora hoặc Peronospora: giai đoan
xâm nhiễm đầu tiên là biotroph nhưng sau đó chuyển sang pha necrotrph.
4.9. Phân loại tác nhân gây bệnh theo phương thức sử dụng
nguồn dinh dưỡng.
Theo phương thức sử dụng nguồn dinh dương, tác nhân gây bệnh có thể được chia thành
3 nhóm:
(1) Nhóm sinh dưỡng (biotroph): sử dụng nguồn thức ăn từ mô ký chủ sống. Các ví dụ điển
hình là nấm sương mai (Phytophthora parasitica), gỉ sắt và và phấn trắng (Erysiphe
cichoracearum). Nhóm sinh dưỡng, nhìn chung có phổ ký chủ hẹp, và không giết chết tế
bào ký chủ ngay sau khi xâm nhiễm; mà thay vào đó, chúng để tế bào sống càng lâu càng
tốt vì chúng phụ thuộc vào quá trình trao đổi chất nguyên vẹn của tế bào ký chủ để thực
hiện quá trình dinh dưỡng và sinh sản. Điều này tạo cơ hội cho ký chủ có thể thiết lập được
các phản ứng phòng thủ liên quan tới gen kháng. Đối với nấm thuộc nhóm sinh dưỡng,
phương thức hấp thụ dinh dưỡng thường được thực hiện nhờ vòi hút (haustorium). Mô bị
chết hoại hình thành chỉ sau khi nấm đã hoàn thành quá trình sinh sản.
(2) Nhóm hoại dưỡng (necrotroph): sử dụng nguồn thức ăn từ mô chết hoặc đang chết. Các ví
dụ điển hình là nấm Botrytis cinerea, Alternaria brassicicola, Rhizoctonia solani. Nhóm
hoại dưỡng, nhìn chung có phổ ký chủ rộng hơn nhiều và ngay sau khi xâm nhiễm, chúng
ngay lập tức giết chết tế bào ký chủ rất sớm và tạo một loạt các độc tố mà chúng dường
như thúc đẩy tế bào chết. Vì tế bào ký chủ bị chết rất sớm nên nhìn chung tế bào không đủ

thời gian để thiết lập các phản ứng phòng thủ thông qua gen kháng. Tuy nhiên các mô xung
quanh vết chết hoại có thể tạo được phản ứng kháng nhờ các chất khuyếch tán ra từ vết
bệnh.
(3) Bán sinh dưỡng (semi-biotroph). Một số vi sinh vật có kiểu sinh dưỡng
hỗn hợp. Ví dụ vi khuẩn Pseudomonas syringae có lúc được xem như
thuộc nhóm sinh dưỡng, có lúc lại được xem như thuộc nhóm hoại
dưỡng. Vi khuẩn xâm nhập vào cây qua tổn thương cơ giới hoặc khí
khổng. Trong giai đoạn đầu của sự nhiễm bệnh, vi khuẩn không giết
chết tế bào ký chủ nhưng về sau vi khuẩn sẽ giết chết tế bào.
Đối với nhóm biotroph, phản ứng siêu nhậy sẽ cô lập sự phát triển của
tác nhân gây bệnh và là biểu hiện của tính kháng. Trái lại, phản ứng này
dường như thuận lợi cho sự phát triển của tác nhân gây bệnh nhóm
necrotroph. Như vậy, dường như cơ chế kháng (dựa vào gen kháng R và
phản ứng siêu nhậy) là khác nhau giữa 2 nhóm. Kết luận này đã được
chứng minh bằng thực nghiệm trên cây Arabidopsis (một cây mô hình cho
khoa học thực vật), trong đó nhóm biotroph có phản ứng phòng thủ dựa
21
vào đường hướng SA (salisilic acid) và nhóm necrotroph có phản ứng phòng
thủ dựa vào đường hướng JA (jasmonic acid) và ET (ethylene) vì:
• Đột biến nr1 hoặc cây chuyển gen NahG (cả hai đều khóa đường hướng
dẫn truyền tín hiệu SA) dẫn tới mất tính kháng đối với nấm biotroph
Phytophthora parsitica nhưng không ảnh hưởng tới nấm necrotroph
Alternaria brassicicola.
• Trái lại, đột biến coi1 (khóa đường hướng dẫn truyền JA) làm giảm mạnh
tính kháng đối với nấm necrotroph A.brassicicola nhưng không ảnh
hưởng đến tính kháng đối với nấm biotroph P. parsitica.
Tham khảo: Jane Glazebrook. 2005. Annu. Rev. Phytopathol. 43:205–27
CHƯƠNG 3: CÁC BIỂU HIỆN CỦA TÍNH KHÁNG
1. Gi i thi uớ ệ
Mỗi loài cây trung bình bị tấn công bởi khoảng 100 loại tác nhân gây bệnh khác nhau.

Thông thường, mỗi một cá thể cây bị tấn công bởi hàng trăm đến hàng trăm ngàn cá thể của
một loại tác nhân gây bệnh. Mặc dù phải chịu một thiệt hại nào đó thì phần lớn các cây vẫn tồn
tại và thường là vẫn sinh trưởng, phát triển tốt.
Nhìn chung, cây chống lại tác nhân gây bệnh nhờ kết hợp các vũ khí từ 2 kho vũ khí là:
(1) các đặc điểm cấu trúc – có vai trò là các rào cản vật lý ngăn cản tác nhân gây bệnh xâm
nhập vào và phát triển trong cây; và (2) các phản ứng sinh hóa xảy ra trong tế bào và mô cây,
hình thành các chất hoặc là độc đối với tác nhân gây bệnh hoặc tạo điều kiện ức chế sự sinh
trưởng của tác nhân gây bệnh. Sự kết hợp 2 kho vũ khí này khác nhau tùy tổ hợp ký sinh – ký
chủ. Ngoài ra, thậm chí cùng tổ hợp ký sinh – ký chủ, thì sự kết hợp này cũng khác nhau tùy
tuổi cây, loại cơ quan hoặc mô bị tấn công, điều kiện dinh dưỡng của cây và điều kiện thời tiết.
Các vũ khí cấu trúc và hóa học có thể có sẵn từ trước (phòng thủ thụ động, thường không
đặc hiệu) hoặc hình thành do tác động của tác nhân gây bệnh (phòng thủ chủ động, thường đặc
hiệu), và đương nhiên được qui định bởi bộ gen cây ký chủ.
2. Phòng th th đ ngủ ụ ộ
2.1. Phòng th nh rào c n v t lý có s nủ ờ ả ậ ẵ
Nhìn chung, phòng tuyến đầu tiên là bề mặt cây ký chủ nơi tác nhân gây bệnh tiếp xúc và
xâm nhập. Các đặc điểm cấu trúc bề mặt ảnh hưởng tới sự tiếp xúc và xâm nhập của tác nhân
22
gây bệnh gồm số lượng và chất lượng lớp sáp và cutin; vách tế bào biểu bì; số lượng, kích
thước, vị trí và hình dạng khí khổng và lỗ thở ở thân (lenticel) và sự có mặt của tế bào vách dày
(tế bào cương mô).
Lớp sáp. Lớp sáp trên bề mặt lá, quả tạo ra bề mặt ghét nước, do đó ngăn sự hình thành
màng nước cần cho bào tử nấm tiếp xúc và nảy mầm và vi khuẩn nhân lên. Mật độ lông lá dày
cũng có ảnh hưởng tương tự và có thể làm giảm sự nhiễm bệnh.
Tầng cutin. Tầng cutin dày có thể ngăn cản sự xâm nhập của các tác nhân gây bệnh có
kiểu xâm nhập trực tiếp. Tuy nhiên, độ dày tầng cutin không luôn luôn quan hệ thuận với tính
kháng.
Lớp tế bào biểu bì. Độ dày và độ cứng của vách tế bào biểu bì dường như là yếu tố quan
trọng đối với tính kháng của một số tổ hợp ký sinh – ký chủ. Vách dày và cứng của tế bào biểu
bì có thể ngăn cản sự xâm nhập theo kiểu trực tiếp của tác nhân gây bệnh. Cây với đặc điểm

này thường kháng bệnh mặc dù nếu tác nhân gây bệnh được đưa vào mô bên dưới nhờ tổn
thương cơ học thì bệnh vẫn phát triển dễ dàng.
Đặc điểm khí khổng. Nhiều loại nấm và vi khuẩn chỉ xâm nhập qua khí khổng. Mặc dù
phần lớn chúng có khả năng xâm nhập qua khí khổng đóng thì một số, chẳng hạn nấm gỉ sắt
thân lúa mỳ, chỉ có thể xâm nhập qua khí khổng mở. Do vậy, một số giống lúa mỳ có khí
khổng mở muộn trong ngày là kháng bệnh vì ống mầm của bào tử nấm (hình thành nhờ sương
đêm) sẽ bị khô trước khi khí khổng mở. Khí khổng với cấu tạo lỗ mở hẹp cũng có thể ngăn cản
sự xâm nhập của vi khuẩn.
Tế bào bên trong. Vách tế bào của mô đang bị xâm nhập thường thay đổi độ dày và độ
cứng và đôi khi cũng ức chế sự phát triển của bệnh. Sự có mặt của nhiều tế bào cương mô ở
thân nhiều cây ngũ cốc có thể hạn chế sự phát triển một số bệnh, chẳng hạn bệnh gỉ sắt hại
thân. Ngoài ra, các tế bào xylem, bó bẹ (bundle sheath), cương mô của gân lá cũng giới hạn sự
phát triển của một số bệnh đốm lá do nấm, vi khuẩn và tuyến trùng và tạo ra các vết bệnh góc
cạnh. Tế bào mạch xylem dường như liên quan trực tiếp hơn đến mức độ kháng hay mẫn cảm
của các loại bệnh hại mạch dẫn. Ví dụ, đường kính tế bào, tỷ lệ tế bào mạch xylem có kích
thước lớn có mối tương quan thuận với độ mẫn cảm của cây du (elm) do nấm Ophiostoma
novo-ulmi.
2.2. Phòng th nh các ch t hóa h c có s nủ ờ ấ ọ ẵ
Mặc dù rào cản vật lý có thể tạo ra một số mức độ phòng thủ nhưng nhìn chung khả năng
tấn công của tác nhân gây bệnh phụ thuộc không nhiều vào rào cản này. Thực tế là nhiều tác
nhân gây bệnh không thể xâm nhập dù không có trở ngại cấu trúc của ký chủ. Phòng thủ hóa
học chắc chắn đóng vai trò quan trọng hơn trong cơ chế phòng thủ bị động của cây. Một số
nhóm hợp chất có sẵn phổ biến bao gồm:
- Phenolics (phenols, phenolic acids, quinones, flavonoids, flavonones, flavenols, tannins,
coumarins).
- Terpenoids (capsaicin).
- Alkaloids (berberine, piperine)
- Lectins và polypeptides (mannose, fabatin).
2.2.1.Các ch t c ch đ c cây ti t ra bên ngoài.ấ ứ ế ượ ế
Cây có thể tiết ra một số hợp chất có tính độc đối với nấm bệnh. Ví dụ lá cà chua và củ

cải đường tiết ra các chất kháng nấm ức chế sự nảy mầm bào tử nấm Botrytis và Cercospora;
23
củ hành tây vỏ trắng bị nhiễm bệnh thán thư (Colletotrichum circinans) còn củ có vỏ đỏ không
bị nhiễm do củ vỏ đỏ tạo ra các hợp chất phenolic (protocatechuic acid và catechol) có khả
năng ức chế sự nảy mầm của nấm. Phun cây hướng dương bằng acibenzola-S-methyl (ASM)
có thể chống bệnh gỉ sắt (Puccinia helianthi) do ASM kích thích cây tiết ra courmarin và các
hợp chất phenolic có khả năng ức chế sự nảy mầm và hình thành giác bám của bào tử nấm.
2.2.2.Các ch t c ch có s n trong t bào cây. ấ ứ ế ẵ ế
Một số hợp chất phenolic, tannin và các hợp chất giống acid béo (ví dụ diene) có sẵn ở
nồng độ cao trong tế bào lá non, quả non hoặc hạt có khả năng chống một số loại nấm nào đó,
chẳng hạn Botrytis. Nhiều hợp chất tương tự có khả năng ức chế các enzyme thủy phân kể cả
enzyme phân hủy pectin của tác nhân gây bệnh. Khi mô non trở nên già, nồng độ các chất ức
chế này giảm và tính kháng cũng giảm theo.
Catechin (có nhiều trong lá dâu tây) có khả năng ức chế sự hình thành đế xâm nhiễm của
bào tử nấm Alternaria alternate. Nhiều hợp chất khác, chẳng hạn như saponin (là các hợp chất
glycosid của triterpen và steroid; ví dụ điển hình là tomatin trong cà chua) ức chế các nấm
thiếu enzyme saponinase phân hủy saponin.
Ngoài ra, ở một số cây còn có một số chất – là các protein có trọng lượng phân tử thấp
gọi là phytocystatin ức chế hoạt tính các enzyme proteinase nhóm cystein có trong hệ tiêu hóa
của tuyến trùng và cũng do một số nấm tiết ra.
Một nhóm hợp chất nữa gọi là lectin – là các protein liên kết đặc hiệu với đường. Lectin
có nhiều trong hạt của nhiều loại cây và có thể dung tan hoặc ức chế sinh trưởng của nhiều loại
nấm.
3. Phòng th ch đ ngủ ủ ộ
3.1. Phòng th ch đ ng nh hình thành các c u trúc b o vủ ủ ộ ờ ấ ả ệ
Cây phản ứng lại sự tấn công của tác nhân gây bệnh bằng cách hình thành 4 loại cấu trúc
phòng thủ đặc biệt: (1) cấu trúc hình thành liên quan đến tế bào chất của tế bào bị tấn công và
được gọi là phản ứng phòng thủ tế bào chất; (2) cấu trúc liên quan đến vách tế bào bị xâm
nhập và được gọi là cấu trúc phòng thủ vách tế bào; (3) cấu trúc liên quan đến mô cây phía
trước tác nhân gây bệnh (sâu hơn về phía cây) và được gọi là cấu trúc phòng thủ mô; và (4)

mô bị chết nhanh chóng nhằm ngăn chặn sự phát triển của bệnh và được gọi là phản ứng siêu
nhạy.
3.1.1.Ph n ng phòng th t bào ch tả ứ ủ ế ấ
Trong một vài trường hợp đối với các tác nhân ký sinh yếu, chẳng hạn môt số chủng nấm
Armillaria gây bệnh cây thân gỗ, thì tế bào chất của tế bào ký chủ bao quanh cụm sợi nấm và
nhân bị kéo căng và vỡ làm đôi. Trong một số trường hợp khác, tế bào chất của tế bào kí chủ
trở nên đậm đặc, kết hạt. Sợi nấm cuối cùng bị phân hủy.
3.1.2.Hình thành c u trúc phòng th vách t bàoấ ủ ế
Vách tế bào có thể biến đổi về hình thái để phản ứng lại sự xâm nhiễm của tác nhân gây
bệnh, mặc dù kiểu phản ứng này tương đối kém hiệu quả. Có 4 loại biến đổi chính. (1) Lớp
ngoài của vách tế bào nhu mô đang tiếp xúc với vi khuẩn gây bệnh sẽ phồng lên và tạo ra các
vật liệu dạng sợi, vô định hình; các vật liệu này sẽ bao quanh vi khuẩn và ngăn cản sự nhân lên
của vi khuẩn. (2) Vách tế bào hóa dày nhờ một chất có bản chất cellulose. Cấu trúc này thường
liên kết với các hợp chất phenolic và ngăn cản sự xâm nhập của tác nhân gây bệnh. (3) Vách tế
24
bào bị lignin hóa nhằm tăng cường chống sự xâm nhập của nấm tạo vòi áp; ngoài ra, sự lignin
hóa cũng kháng nước do đó giảm hoạt tính của các enzyme phân hủy vách tế bào. (4) Hình
thành các núm cấu tạo bởi callose (callose papillae; callose là 1 polysaccharide thực vật, cẩu
tạo bởi glucose, hình thành bởi callose synthases ở vách tế bào và bị phân hủy bởi glucanases).
Các núm này hình thành vài phút sau khi tế bào bị tổn thương và khoảng 2 – 3 giở sau khi lây
nhiễm tác nhân gây bệnh. Mặc dù chức năng chính của núm callose là sửa chữa các tổn thương
vách tế bào thì trong một số trường hợp, núm cũng có tác dụng ngăn cản sự xâm nhập của tác
nhân gây bệnh. Trong một số trường hợp, các hợp chất callose bao quanh đỉnh sợi nấm xâm
nhập, liên kết với các hợp chất phenolic và hình thành một ống bao quanh sợi nấm.
3.1.3.Hình thành c u trúc phòng th môấ ủ
(1) Hình thành lớp bần (cork layer). Sự xâm nhiễm của nấm, vi khuẩn, một số virus
và tuyến trùng thường kích thích sự hình các lớp bần phía trước điểm xâm nhiễm. Bần là mô
vỏ (thân, rễ) cấu tạo chủ yếu bởi suberin. Các lớp bần ngăn cản tác nhân gây bệnh phát triển xa
hơn, ngăn cản các độc tố của tác nhân gây bệnh khuyếch tán ra phần mô khỏe và ngăn cản sự
vận chuyển nước và dinh dưỡng từ phần mô khỏe vào mô nhiễm bệnh. Mô bị chết hoại, cùng

với tác nhân gây bệnh, bị giới hạn bởi các lớp bần, có thể vẫn ở nguyên vị trí và tạo ra các vết
bệnh kiểu vết đốm mà hình dạng, màu sắc và kích thước phụ thuộc vào tổ hợp ký sinh – ký
chủ. Đối với một số bệnh, phần mô chết hoại có thể bị mô khỏe phía dưới đẩy lên tạo thành các
vết ghẻ hoặc vết vẩy và do đó loại bỏ hoàn toàn tác nhân gây bệnh.
(2) Hình thành tầng rời (abscission layer). Phiến giữa của 2 lớp tế bào bào bao xung
quanh vết bệnh tách khỏi nhau tạo thành một lớp trống gọi là tầng rời. Sự hình thành tầng rời
sẽ cô lập phần mô bệnh và thông thường mô bệnh sẽ tách khỏi mô khỏe tạo ra các lỗ thủng. Sự
hình thành tầng rời rất hay bắt gặp trên các lá non đang phát triển của cây quả hạch.
(3) Hình thành tylose. Tyloses hình thành trong mạch xylem của hầu hết cây bị strees
hoặc bị tác nhân gây bệnh hại mạch dẫn tấn công. Tylose là sự sinh trưởng quá mức của
protoplasm của tế bào nhu mô bao quanh tế bào xylem và nhô vào trong mạch xylem. Tylose
có vách bằng cellulose và do kích thước cũng như số lượng nhiều của nó trong mạch xylem
dẫn tới bịt kín mạch xylem ngăn không cho tác nhân gây bệnh phát triển tiếp. Ở một số giống
kháng, tylose hình thành rất nhiều và nhanh ngay phía trước đường tiến của tác nhân gây bệnh
ngay trong rễ non và do đó ngăn không cho tác nhân gây bệnh phát triển tiếp.
(4) Hình thành gôm. Nhiều loài cây, đặc biệt là các cây quả hạch, hình thành gôm ở
xung quanh vị trí xâm nhiễm và tạo ra một rào cản không thể vượt qua đối với tác nhân gây
bệnh.
3.2. Phòng th ch đ ng sinh hóaủ ủ ộ
3.2.1.Phytoalexin
Lịch sử. Năm 1940, Muller và Borger đã công bố nghiên cứu trong đó củ khoai tây được
lây nhiễm trước với một chủng nấm Phytophthora infestans không tương thích (không gây
bệnh) sẽ tạo tính kháng đối với chủng P. infestans tương thích hoặc 1 chủng nấm Fusarium
gây bệnh trên củ. Tiếp theo, trong vòng 15 năm, Muller đã làm các thí nghiệm và quan sát thấy
hiện tượng tương tự trên đậu Hà Lan và đã phân lập được các hợp chất có hoạt tính kháng nấm
mà ông gọi là phytoalexin.
Định nghĩa. Phytoalexin là các hợp chất có trong lượng phân tử thấp, có tính kháng vi
sinh vật, được tạo ra bởi cây do hậu quả của sự nhiễm bệnh hoặc các street sinh học.
Đặc điểm.
25