自然生态系统中广泛存在着生物之间的相互作用，植物作为基础营养级与很多生物相互作用。在农业生态系统中，有害生物与植物的互作滋生出病虫草害，而有益生物与植物的互作则滋养着植物健康生长。本书共11章，总结了植物与真菌、卵菌、细菌、病毒、线虫、昆虫、寄生植物之间相互作用的研究成果，介绍了植物与根系微生物群落的共生关系，梳理了国内外在植物抗病虫分子育种应用、植物生物农药、抗病虫与高产协调的分子育种等方面的研究进展与发展趋势。全书由78位一线专家编撰，既有互作机制的系统阐述，又有实际应用的全面总结，系统展示了植物与生物相互作用研究领域的最新进展和发展前景。
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第一章 我国的植物与生物相互作用研究 1
第一节 我国植物与生物相互作用研究概况 1
一、发展简史 1
二、学术队伍 3
三、学术论文 5
四、学术活动 6
五、小结与展望 7
第二节 抗病小体 9
一、抗病小体的概念 9
二、抗病小体的工作机理 10
三、抗病小体的科学价值 10
四、抗病小体的研究成果 11
第三节 植物-病原菌跨界RNA沉默 12
一、RNA沉默的早期研究 12
二、植物中RNA沉默途径及功能 13
三、RNA沉默抑制子 15
四、跨界RNAi 16
第四节 抗病性与产量兼顾 16
一、植物抗病性与生长发育平衡的分子机制 17
二、植物抗病性与生长发育平衡的调控策略 18
三、展望 20
第五节 自然环境下的三者互作 20
一、从二者互作到三者互作 20
二、三者互作研究的科学问题 21
三、我国科学家在三者互作研究中的代表性成果 22
四、三者互作研究的新领域 25
参考文献 27
第二章 植物与真菌相互作用 37
第一节 植物病原真菌概述 37
一、植物病原真菌的种类与分布 37
二、植物病原真菌的危害 38
三、植物病原真菌的生活史与生殖方式 38
第二节 植物病原真菌侵染机制 43
一、侵入方式 43
二、扩展方式 44
三、寄主植物对病原真菌侵染的抵御 46
第三节 植物病原真菌组学研究 49
一、植物病原真菌基因组的特征 49
二、植物病原真菌与植物互作的转录组学 50
三、植物病原真菌与植物互作的蛋白质组学 52
第四节 植物病原真菌侵染生长及生殖的分子调控 53
一、植物病原真菌侵染生长的分子调控 54
二、植物病原真菌无性产孢的调控及影响因素 55
三、植物病原真菌有性生殖的调控 56
第五节 植物病原真菌致病因子 57
一、真菌植物细胞壁降解酶 57
二、植物病原真菌效应子 59
三、真菌毒素 62
四、真菌激素 64
第六节 植物病原真菌致病过程的信号转导 65
一、植物病原真菌膜受体介导的信号识别 65
二、植物病原真菌侵染相关的信号转导 66
第七节 植物病原真菌毒性变异与群体进化 71
一、毒性变异途径 71
二、病原真菌遗传多样性 74
三、群体进化 76
第八节 植物免疫反应及其调控 78
一、病原体相关分子模式触发的免疫 78
二、效应子触发的免疫 78
三、系统获得抗性 80
四、植物免疫中的活性氧 80
五、植物免疫中的过敏性坏死反应 81
六、病程相关蛋白 81
七、植物免疫中的激素 82
八、植物免疫的转录调控 85
第九节 植物与真菌互作的表观遗传调控 86
一、DNA甲基化修饰 86
二、组蛋白修饰 87
三、非编码RNA调控 88
四、展望 90
第十节 植物对真菌病害抗性的遗传改良 91
一、抗病基因的克隆与特征 91
二、抗病基因的利用 94
三、植物抗病遗传改良新策略 94
参考文献 95
第三章 植物与卵菌相互作用 116
第一节 卵菌概述 116
一、卵菌的分类地位 116
二、卵菌对植物的危害 116
三、卵菌的侵染与传播方式 117
四、卵菌的寄主范围 117
五、卵菌的研究进展 117
六、卵菌病害的防控 118
七、展望 118
第二节 卵菌基因组学 118
一、卵菌基因组测序 118
二、卵菌基因组进化 120
第三节 卵菌群体遗传及多样性 121
一、群体多样性的描述及特征 121
二、群体多样性的时空动态 122
三、群体多样性的形成机制 124
第四节 卵菌功能基因组分析 126
一、生长与发育 127
二、感知寄主信号与应答 128
三、侵染过程的转录调控 130
四、小结 131
第五节 卵菌效应子 131
一、效应子的数量和种类 131
二、胞间效应子的重要特征及主要功能 132
三、RXLR类效应子的功能 135
四、CRN类效应子及其他效应子的功能 137
第六节 植物对卵菌的抗性机制研究 137
一、植物天然免疫系统 137
二、植物免疫受体基因的鉴定和利用 141
三、植物新型抗病途径的发现及利用 143
四、植物-卵菌负调控因子研究进展 145
第七节 卵菌与植物互作常用研究技术 148
一、疫霉基因编辑与转化技术 148
二、蛋白质的表达与提取 151
三、蛋白质互作技术 153
四、常用染色技术 155
五、卵菌与植物互作的转录组学 156
六、卵菌与植物互作的蛋白质组学 156
七、卵菌与植物互作的其他组学 157
第八节 卵菌与植物互作研究展望 157
参考文献 158
第四章 植物与细菌相互作用 177
第一节 植物病原细菌毒性表达和调控 177
一、病原细菌对植物的侵染过程 177
二、细菌毒力因子及其致病功能 182
三、细菌毒力因子表达的调控途径 194
第二节 植物免疫反应的激发和抑制 209
一、病原体相关分子模式激发的植物免疫反应 209
二、细菌效应子激发的植物免疫反应 214
三、病原细菌对植物免疫反应的抑制 217
第三节 植物与细菌互作中的信号交流 223
一、细菌群体感应信号对植物基因表达的调控 223
二、植物信号分子对细菌信号系统及其基因表达的影响 225
第四节 基于互作机制的植物细菌病害防控策略 229
一、基于植物免疫反应的抗病转基因途径 229
二、细菌群体感应淬灭途径的鉴定和利用 234
三、植物免疫诱导剂的发掘和利用 236
参考文献 240
第五章 植物与病毒相互作用 273
第一节 植物病毒概述 273
第二节 病毒的侵染与传播 274
一、病毒的侵染 274
二、病毒进入寄主 275
三、病毒的复制和增殖 275
四、病毒在寄主体内的扩散 276
五、病毒的传播 277
第三节 病毒与寄主植物的相互作用 278
一、致病因子 279
二、抗病基因 280
三、RNA沉默 282
四、植物激素 288
五、细胞自噬和泛素化 291
六、甲基化 293
第四节 病毒与传毒媒介昆虫的相互作用 294
第五节 植物病毒-媒介昆虫-寄主植物的三者相互作用 298
第六节 类病毒与植物的相互作用 300
一、复制 301
二、胞间移动与系统扩散 301
三、传播 302
四、对寄主的致病性 302
五、寄主的抗病性 304
参考文献 304
第六章 植物与线虫相互作用 319
第一节 植物病原线虫概述 319
一、植物线虫重要性 319
二、植物线虫类型 320
三、线虫取食位点 321
四、线虫与植物的互作 322
第二节 植物寄生线虫基因组研究进展 323
一、完成测序的植物线虫基因组 323
二、植物线虫基因组的基本特征 323
三、植物线虫染色体组变异 324
四、植物线虫基因的类型及水平基因转移 325
五、植物线虫基因组串联重复序列及其作用 325
六、植物线虫效应子毒力岛效应 326
第三节 南方根结线虫效应子研究进展 327
一、南方根结线虫操控RALF-FERONIA信号通路促进寄生 327
二、南方根结线虫调控氧化还原信号转导和防卫反应促进寄生 327
三、南方根结线虫抑制植物免疫反应促进寄生 328
四、南方根结线虫抑制植物PTI反应促进寄生 329
第四节 禾生根结线虫效应子及其与水稻互作机制研究进展 329
一、水稻对禾生根结线虫的抗性和防卫反应 330
二、禾生根结线虫候选效应子的鉴定 331
三、禾生根结线虫效应子抑制水稻防卫反应的机制 332
四、禾生根结线虫效应子激活植物防卫反应的机制 333
第五节 我国重要孢囊线虫效应子研究进展 334
一、修饰寄主植物细胞壁 334
二、调控寄主免疫防卫反应 335
三、其他致病基因 337
第六节 线虫抗性基因和防卫反应 338
一、线虫抗性基因 338
二、非亲和性相互作用中的防卫反应 343
三、植物线虫抗性机制 345
四、展望 346
参考文献 347
第七章 植物与昆虫相互作用 360
第一节 植物与植食性昆虫的演化历史 360
第二节 昆虫对寄主植物的选择 362
一、寄主的搜寻：嗅觉的作用 364
二、寄主的接触和试探：味觉的作用 367
三、寄主的取食和利用 369
第三节 植物对植食性昆虫的防御 370
一、植物的物理防御 370
二、植物的化学防御 372
三、植物化学防御的信号通路 374
四、植物的防御假说 377
第四节 植食性昆虫对寄主植物的适应 380
一、行为适应机制 380
二、生理适应机制 380
三、解毒和封存 382
四、靶标不敏感性 382
第五节 昆虫与植物关系演化的几个重要科学问题 383
一、决定昆虫寄主植物范围的因素：营养物质或次生物质 383
二、植食性昆虫与植物的进化关系：协同进化或顺序进化 384
三、植食性昆虫寄主范围的演化：从广到专或从专到广 386
第六节 总结与展望 387
参考文献 388
第八章 植物与植物相互作用 399
第一节 植物化感物质在植物-植物互作中的功能 399
一、植物化感物质的种类及其生物合成 399
二、化感物质的生物合成机制 401
三、化感物质作用于其他植物的分子机制 405
第二节 植物挥发物在植物-植物互作中的作用 409
一、植物挥发物的合成及感受 410
二、植物挥发物在植物间传递的抗虫信号 413
三、植物挥发物在植物间传递的抗病信号 415
四、植物挥发物在植物间传递的其他信号 417
第三节 寄生植物与丛枝菌根真菌介导的植物-植物相互作用 417
一、寄生植物菟丝子介导的植物-植物相互作用 417
二、丛枝菌根真菌介导的植物-植物相互作用 423
参考文献 425
第九章 植物与入侵生物相互作用 435
第一节 植物与入侵生物相互作用概述 435
第二节 植物与入侵生物互作机制 436
一、互利/偏利 436
二、竞争/干扰 437
三、掠夺/瓜分 437
四、协同/组合 438
第三节 植物与入侵生物互作的典型案例 439
一、植物与入侵昆虫互作 439
二、植物与入侵病原菌互作 442
三、植物与入侵线虫互作 445
四、植物与入侵植物互作 447
五、外来入侵植物与土壤微生物互作 450
参考文献 454
第十章 植物-微生物共生 460
第一节 菌根共生 461
一、菌根真菌的侵染和丛枝结构的发育 462
二、植物和菌根真菌间的早期信号交换 462
第二节 根瘤共生 465
一、根瘤菌侵染植物和根瘤形成 465
二、豆科植物和根瘤菌间的早期信号交换 466
第三节 植物识别来源于菌根真菌和根瘤菌的脂壳寡糖 466
第四节 菌根和根瘤通用共生信号通路 467
一、钙信号的产生 467
二、钙信号的解析 469
第五节 植物-微生物共生的转录因子 470
一、根瘤共生相关转录因子 470
二、菌根共生相关转录因子 471
第六节 植物广义共生微生物——微生物组 471
一、微生物组的形成过程 472
二、微生物组的结构特点 472
第七节 植物与共生微生物组的相互作用 473
一、植物对微生物组的调控作用 473
二、微生物组对植物的有益影响 474
第八节 小结 475
参考文献 475
第十一章 植物与生物相互作用的农业应用 486
第一节 植物抗病分子育种应用 486
一、作物抗病基因发掘 486
二、作物抗病基因育种应用 491
第二节 植物抗虫分子育种应用 493
一、作物抗虫基因发掘 493
二、作物抗虫基因育种应用 495
三、Bt转基因抗虫作物研发与推广 497
第三节 植物免疫诱导剂的发掘与应用 498
一、植物免疫诱导剂的研究进展 498
二、植物免疫诱导剂的应用进展 500
三、植物免疫诱导剂的发展趋势和前景分析 501
第四节 抗病虫与高产协调分子育种 501
一、植物抗病虫与生长发育交互作用机制 501
二、抗病虫与高产耦合育种 503
第五节 生物互作与作物抗性育种的展望 504
参考文献 505
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