植物生命中奇异怪病——病毒

  （接上期）

  随着科学技术不断进步，众多领域研究日益发展，新的探索层出不穷。1901年哈里森研究发明出举世震惊的“组织生长法”，是病毒研究史上一项巨大突破。1913年，生物科学家诸如斯拉哈特、李斯列和兰伯特等，对豚鼠采用上述方法，运用其角膜组织血成分严格精细培养出世界上首例“牛痘”病毒。从此病毒的开发突破了不可逾越的“雷区”，这样一来完全可以使其在体内“复制”，一举将体内的牛痘病毒杀死而造福人类！1928年H·B梅兰特和M·C梅特兰在动物病毒研究上有了飞跃性突破。他们采用碎母鸡肾脏的悬液对“牛痘苗”病毒进行培养，这个方法轰动了整个世界，并成功研制出“脊髓灰质病”的病毒疫苗，这是20世纪中期，控制人类疾病史中具有划时代意义的“里程碑”。

  世界上众多微生物和遗传学家，从多角度、多层次、多领域，广泛而又深入地开展研究，在20世纪早期，世界著名微生物学家弗兰德里克·托沃特经历了多年刻苦钻研反复研试，终于发现一种能够感染细菌直至将其歼杀致死的神奇病毒，其体态更小于病毒，它就是“噬菌体”，其实它原来就是“细菌病体”，是细菌生命活动中的“克星”。模样儿十分怪异就好似在水中游动的“蝌蚪”，其本领和能耐大得不得了！它可以不受任何环境条件的影响，侵入到细菌体或放线菌体等各类细菌中，不停地大量生长繁殖——“复制”。如谷氨酸杆菌噬菌体以及红霉菌噬菌体等对细菌独具歼杀的威力，又如绿脓杆菌噬菌体，就有无比的功效和威力。

  在此不妨再来讨论一下“病毒”这个家伙是什么东西？原来病毒是一种特定的“无胞型”的微生物，组织结构非常之简单，外层是蛋白质，内部则是核酸（RNA或DNA）。有趣的是，寄生在动物活细胞内的病毒，以DNA（去氧核糖核酸）为多数；而寄生在植物体细胞内则以RNA（核糖核酸）为多数。不管寄生在动物或植物体内，必须是活细胞，一旦离开活细胞病毒也就失去生命活力。病毒的生命活动本领，完全靠宿主（寄生）能量进行的，更为奇特的是植物病毒的基因组分布在两个或多个的核酸链上，微生物和遗传学家们就给他起名叫“多分体基因组”。它还可以巧妙地“组装”到不同病毒粒体中去，因此被称为“多分体病毒”，典型的如豆科类中的豇豆花叶病毒等。只不过多分体病毒是由好几种大小相同或不相同粒体所组成的，当其同时存在时，才能发挥出强烈的“侵染性”。诸如烟草中的“脆裂病原病毒”，它就含有2种杆状大小的病毒粒体；而“苜蓿花叶病毒”其病毒颗粒含有5种不同大小的病毒粒体，故侵染性更为厉害。

  正因为“病毒”是无胞结构，完全不像细菌那样可以进行繁殖分裂；也不像其它生物那样具有复杂的繁殖器官进行有性或无性繁殖，只能依靠活的“宿主”（寄主）进行生命活动，一旦到了寄主细胞内，马上会施展出神奇魔术，迅速合成核酸和蛋白质两种物质，又马不停蹄地再组成“装配”其后代的病毒粒体，并以各种方式、手段释放到细胞外面，再进行感染活细胞“宿主”内，因其繁殖方式十分独特，微生学家们将其称为“复制”。

  确切地讲，植物病原病毒粒体，除上面已述及的主要成分“核酸”和“蛋白质”外，还含有水分、矿物质等，有些病毒粒体则还含有脂类和多胺类物质；更有某些病毒粒体不单含一种蛋白质，甚至还有“酶”类系统，只不过不同类型病毒粒体所含核酸和蛋白质比例数量不尽相同，一般来说，核酸比例占5%~40%，蛋白质占60%~95%。核酸在内形成“正轴”，植物病毒的基因组成大多数是RNA，而且多数为“正链”，“复链”较少；而且也多是单链RNA，极少数是双链RNA，典型有三叶草伤瘤病毒，属于双链的，但也有像花椰菜花叶病毒，是双链DNA或单链DNA（即联体病毒科）。蛋白质在内形成衣壳，起到保护核酸不会受到“核酸酶”或“紫外灯”的破坏作用。

  有趣的是，由于病毒含有细菌类所没有的核酸和蛋白质的组合，是具有一定形状而不具有细胞形态的分子生物，是专性的寄生性微生物，所以在生命活动过程中以及发展、演变过程中，完全离不开“寄主”（宿主），可以这样说，所有植物病毒，从寄主植株活细胞中进行“转移”或“扩散”到其它植物植株细胞的过程，通常被称为“传播”。所谓“传播”是病毒在植物群体中“转移”，然而“病毒”从植株的一个局部向另一个局部转移，这种奇特过程被称之为“移动”。直观地来说：“传播”是病毒在植物群体中进行转移，而“移动”是纯粹被侵染的寄主个体位置上的“位移”。形象地来说：“病毒”是被完全包藏于具有保护性能的蛋白质或脂蛋白的衣壳之中，而且又只能在活的寄主（宿主）细胞内完成自我复制成一个或完整的一套基因组核酸分子。生物科学研究告诉我们：当植物被病毒侵染后，就会以迅雷不及掩耳之势，在活细胞中频频增殖，以获得更多的“子孙后代”。它们会巧妙地采取强有力的手段和方法：其一是病毒核酸施展神奇的“复制”，以保证亲子代正确无误的传送遗传信息的过程；其二则是病毒基因组核酸信息进行合成、翻译全过程。

  那么植物病毒有着无比威力的理化特性是什么？

  众所周知，病毒是专性寄生的微生物，尽管在其生命活动中所处境地千变万化，但其所发挥的威力作用，是不会受到多大影响的，稳定性是非常的好，故其理化特性通常表现以下的特性：其一若将病毒的病株组织汁液，置于处理的最低温度水中10分钟，传毒侵染的活力就会消失殆尽。诸如像茄果类番茄患斑萎病毒最低温度也只有45℃，而烟草花叶病毒又有一番情景，其毒力传染温度竟可高达97℃，仍有高效传毒，超过此温度极限才会失去毒力。不过大多数病毒，几乎都恒定在55℃~70℃之间，这就是常说的“钝化温度”（TIP）；其二，若将病毒组织汁液，进行加水稀释，一旦超过浓度极限时，病毒的侵染威力就完全消失，微生物学家们把这个最大的稀释限度，称之谓“稀释限点”（DEP），通常是采用10-1、10-2……等来表示，一般植物病毒都在10-3~10-2数值之间，诸如像“烟草花叶病毒”，其稀释限点为10-6，而瓜类中的“黄瓜花叶病毒”则在10-4；其三，是当室温在20℃~22℃以下时，病毒组织汁液仍能保持最长时间的强力侵染本领，然而大多数病毒组织汁液在体外存活期为数天至几个月，这就被称为“体外存活期”（LIV）；其四，由于所有病毒中蛋白质和核酸均能吸收紫外线，只不过两者吸收量大有差别，蛋白质吸光高峰在280nm左右，核酸仅为260nm。两者比值高低是区分不同类型病毒依据；最后，病毒化学特性反应，主要指核酸的类型、链数以及其分子质量和其在病毒粒体中的百分含量，这对其在种属分类中，并根据粒体形态，寄主和介体特征，建立系统而完整的密码程式，其实所指的是理化性反应。诸如病毒对杀菌剂像硫酸铜、甲醛等拒抗力是很强的，如若用肥皂等除垢剂，就能导致病毒粒体中核酸和蛋白质产生分离和钝化。

  那么植物病毒“增殖”和“传播”又有何奇异之处呢？

  其实所谓“增殖”完全有别于所有细胞生物的繁殖方式，主要取决于通过自身RNA“核酸”分子，不采取直接当作模板而“依葫芦画瓢”方式形成新的RNA病毒，却是光组装形成相对应的“负模板”，然后不动声色地以“负模板”，不停顿地复制成新的病毒RNA，随之就施展威力无穷的本领，达到全面控制蛋白质“衣壳”的复制，最终将核酸和蛋白质“一股脑”地融合在一起，牢固地装配成完整新的“子代（后代）”病毒颗粒。这一合成组织，完全依靠了活细胞这个“宿主”生命的主要场所——“细胞质”或“细胞核”，并还要得到其它必需的“材料”——生命的动力“能量”，除此以外，还少不了寄主的部分“酶”和“膜”系统等，然后全方位通力合作并各施其职能，协同齐上阵。

  尽管植物病毒是一种严格的专性寄生物，但在大千世界生存和发展中，毫无疑义的务必在“宿主”间自由自在的转移，那就是从一植株又悄悄地转移到或者扩散到其它株体上的过程，常称之谓“传播”。除此以外，也可以花粉来传播，但最为关键而可怕的是机械和介体两个“主传道”引起的传毒。但一般伤口的引发，不足以造成细胞致死，因为植物病毒不会从植物表面的细胞壁进入的。这么说来植物病毒传毒感染既有整体全株性进入，也有局部进入。在一般植物体的茎尖或根尖的分生组织中是没有病毒的，所有生物学家们常常根据病毒传入存在特点就可以将茎、根端进行组织培养而得到无病毒的植株，像马铃薯、甘薯等的“无毒苗”已广泛推广应用了！

  然而在农林业生产中，病毒感染途径，从直面角度来看，其方式主要以下几种：一是由种子和作物营养繁殖器官传染导致。一般来说寄主凡是由种子传播的病毒类型实在少的可怜，即使是全株性作物被侵染带毒后，其繁殖器官的“种子”绝不会带毒传染。当然也有例外的，诸如豆科类和葫芦科作物的种子仍具传毒的神奇本领。像大豆种子出现“褐斑”色泽形状，只能是由病毒感染引起的。只要是无病株就绝不会形成斑驳种子，也就用这种种田材料，不会带毒感染。而那些无性繁殖的块、茎、块根和果树插条，也是传毒的“源”，特别嫁接材料更是传毒的主“源头”，几率就非常高。

  二是病株体是传毒感染的根源，诸如世界性病毒“烟草花叶病”（TMV），可算得上是病毒传染的“王牌”，也是危害最厉害。这种病毒粒子在细胞内均可产生千姿百态形状，诸如风轮状、柱状以及片层状的“内合体”，表现为脉带型、脉斑型和褪绿斑点型等，可怕的这些类型全都能在田间一起侵染危害。

  三是土壤也是不少病毒“寓居”生活的场所。好多植物病毒是传毒的“安乐窝”、“逍遥宫”，其中像“烟草花叶病毒”在土壤中生活不会受到外界条件影响，所以特别的稳定，有强力的生活本领。然而研究又发现，如果没有“介体”，虽然病毒在土壤中生命活动不会受到干扰，可传毒并不会轻易得逞，只要有“介体”从中帮忙，就会发挥强有力的传毒祸害。又据生物化学研试探索发现：烟草花叶病毒（TMV）等，引起毒性传染是靠土壤中的线虫和真菌作为“帮手”。

  四是传毒的“主凶”——介体昆虫，并不是传染源头，只是起到中间纽带“媒介”，而且大都是属于那些“刺吸式”昆虫，像叶蝉、蚜虫、各种飞蛾、蓟马等等。口器全都是“针状”当针扎刺吸后，飞到另一植物上再行吸汁，立马就起到直接传毒作用。不过也有少“咀嚼式”口器昆虫（诸如甲虫、蝗虫等也会施展传毒本领）。如此说来昆虫“介体”确实是传毒引发病毒的大敌。

  不过昆虫这个媒介在传毒后，并非永恒不变，也会受到种种因素影响，传毒后的毒力长短不一（指受毒时间）。植物病理学家将其分为：持久性、半持久性和非持久性三种病毒类型，近年来昆虫学家又根据刺吸式口器的昆虫在传毒机制上不同，将病毒分为“口针型”、“循回型”以及“增殖型”3种。这样就更直观而精细的判别传毒的情况。随着生物科学不断深入发展，以及植物病毒自身生理特性不断演化，最早的植物病毒的分类是在1995年《国际病毒命名委员会第6次报告》中确定将729个种分为9个科47个属，基本上包括“典型种”、“种”和“可能种”3个类型。而到2000年《国际病毒分类委员会（ICTV）》在分类报告中又进一步将植物病毒分15个科（包括49个属）和24个尚未定科的属，以及已确定的900多个“种”或“可能的种”，其中“RNA病毒”已分类定名就有11科29属，而“DNA病毒”分类定名的只有4科13属。

  随着研究的发展、认识的深入和提高，新的植物病毒成员形象地来说，是分类中的“种”，只是从生理生化角度上并不是采用“种”的称呼，而是称为“成员”吧了！这就导致了构成的植物病毒新成员，基本上以核酸序列“同源化”、“生物学特性”等进行科学精细地分类，便于很好地鉴别。据研究发现某些与病毒十分相似，但个体微小、特性千差万别的病毒类似物，诸如“病毒卫星”却是仰仗依赖其他病毒，通过复制形成的小病毒或核酸，还有的是单纯依靠病毒所形成称“辅助病毒”；更有甚者其状似病毒，可个体却还要小得多，结构更为简单的植物病原物，并无衣壳蛋白称“类病毒”，还有的仅以核蛋白体所构成的且又能独立自我复制的病毒称之为“真病毒”等，病毒真可谓稀奇古怪、奥妙莫测。

  （全文完）