簡介
一般不把變態器官包括在植物腫瘤內。還有一些植物腫瘤,病因不明,防、治都很困難。在種子植物中常可看到各種各樣的植物腫瘤。植物長了腫瘤以後,有的植株生長不良,甚至早衰死亡,有的對植物生長有好處,例如豆科植物的根瘤,由於共生的根瘤菌有固氮的作用,可以提供植物體需要的氮素。一般說來,由於寄生生物化學和物理的刺激,特別是病原菌感染引起的植物瘤,大多數對植物體有不同程度的危害性。
E.屈斯特爾1917年著的《植物病理解剖學》一書,對植物腫瘤作了全面的總結。以後發現許多植物腫瘤的誘導因素是病毒,另一些則由某些遺傳因素或生理因素引起。植物腫瘤的概念,有過一些變化。過去常把變態器官如雄花中出現雌蕊或子房上長出雄蕊等現象,稱為器官性腫瘤。也有人把昆蟲寄生刺激所引起的蟲癭當作植物腫瘤。後來發現這些變態器官在形狀、大小和組織排列上儘管可能有很大的改變,但基本上還是由正常的細胞組成。因此植物腫瘤是專指植物體上某種沒有固定形態和組織的結構。這類結構雖有組織上的分化和某些生理活動,但是分化程度很低,代謝方式也比較特殊。一般愈低等的寄生生物引起的腫瘤愈趨向有一定的組織形式。
修改植物病害的一種。由真菌中的根腫菌綱、壺菌綱和細菌中的癌腫野桿菌所引起。病菌侵入後刺激寄主組織引
起細胞膨大增生,使受害部位形成腫瘤,植株生長衰弱,嚴重時可引起死亡。主要腫瘤病有:蕓薹根腫菌引起的蘿蔔、油菜等十字花科根腫病,病菌從根毛侵入使受害主根和側根腫大畸形、病株矮化、葉片發黃呈現萎蔫;集壺菌引起的馬鈴薯癌腫病,病菌侵入塊莖表皮形成瘤腫;馬鈴薯粉痂病菌引起馬鈴薯粉痂病,病菌侵入塊莖皮層組織使表皮隆起形成瘡斑,破裂後散出褐色粉狀物即病菌的休眠孢子囊堆;癌腫野桿菌引起多種果樹的根癌病和一些植物的冠癭病,細菌從傷口侵入寄主,可使根、枝條等部位生成腫瘤,表面粗糙,後期木質化,顏色由淺而深至棕黑色,腫瘤大小不等,最大者直徑可達0.66米。
腫瘤病原以休眠孢子在土壤中的病殘組織、糞肥或患病的母根、無性繁殖材料等處越冬,癌腫細菌可在腫瘤組織內或土壤中越冬,成為初次侵染來源。病菌在田間由昆蟲、雨水、土壤線蟲和農事操作等傳播,帶菌的繁殖材料可進行遠距離傳播。防治措施有輪作、種苗消毒、改變土壤酸鹼度、加強栽培管理、嚴格執行檢疫制度等,發病嚴重時可用藥劑消毒土壤。
分類
植物腫瘤在高等植物中廣泛存在,種類繁多。通常根據產生原因的不同,分為以下幾種。
①冠癭瘤
由細菌感染引起的腫瘤。很多木本經濟植物以及一些草本植物,都可以被細菌感染而發生這種腫瘤。冠癭瘤細胞的染色體中,含有來自農桿菌的致瘤質粒片斷(T-DNA),T-DNA整合進植物細胞核的染色體中,能穩定存留,隨植物腫瘤細胞的分裂而複製,它攜帶的一些基因在植物細胞中控制著腫瘤的表型。②根瘤
主要在豆科植物根上發生。是由於根瘤菌侵入根的皮層和內皮層後刺激根組織而形成的。根瘤中的根瘤菌能固定空氣中游離的分子氮(N2),形成可供植物利用的氨,而豆科植物宿主則向根瘤菌提供各種營養物質,特別是固氮作用所需的能源——糖類,形成一種對雙方都有利的共生現象。
③葉瘤
某些高等植物的葉面上有一種葉片與細菌共生而引起的瘤狀隆起。具有葉瘤的植物大都屬熱帶或亞熱帶地區的茜草科、紫金牛科及其他植物。
④病毒瘤
高等植物的組織經病毒刺激而產生的腫瘤。它與一些物理的或化學的因素所引起的腫瘤相似。例如都發生細胞腫大,細胞增生或減少,以及壞死等現象。
⑤線蟲瘤
線蟲刺激根部形成的腫瘤,舊稱根癌。線蟲的種類很多,能侵害的植物也十分廣泛。線蟲的幼蟲進入根部以後,在吸器中分泌出某種物質,促使薄壁細胞迅速增大,並發生多次有絲分裂,形成多核的巨形細胞,或者使相鄰的薄壁細胞互相融合,形成多核的合胞體。
⑥雜交瘤
由植物雜交產生的腫瘤。形成的原因,還不清楚。有人認為是由於雜交誘發了體細胞突變的緣故,或由某種遺傳因素影響植株的發育造成。常見的雜交瘤是兩種菸草雜交後,在莖上形成的腫瘤。
⑦物理化學因素引起的腫瘤
電離輻射例如X射線與γ射線處理,都易引起輻射瘤。很多化學物質如秋水仙鹼或666等刺激植物的根部,都可引發雞爪狀的腫瘤。這種腫瘤主要是由於細胞受刺激後,細胞內染色體倍增引起細胞異常增大造成的。
另外,還有很多起因不明的腫瘤,如雲杉、洋槐樹木上發生的巨大腫瘤體積很大,個別的直徑可達60厘米以上,結構也極不規則。有人認為這類腫瘤的發生可能與病毒感染有關。
現狀
植物與腫瘤有著千絲萬縷的聯繫,一些植物中蘊含著抗癌活性物質如喜樹鹼、紫杉醇等,另一些植物如鐵海棠、變葉木等因含EB病毒早期抗原誘導物而被認為具有潛在的致癌作用。不僅如此,植物本身也可患上腫瘤,包括冠癭瘤、根瘤、葉瘤、病毒瘤、雜交瘤、輻射瘤等。雖然目前對植物腫瘤的認識還十分有限,但了解植物腫瘤的情形也許有助於對人類腫瘤的研究和防治。
1.感染帶來禍患無窮
植物腫瘤實際上是植物體的異常突起或贅生物,在洋槐樹、雲杉、桃樹、蘋果樹等廣泛存在,種類繁多。雖然一些理化因素如輻射等也可引起植物的腫瘤,但絕大多數植物腫瘤的發生歸咎於細菌、病毒的感染,如冠癭瘤就是由於致瘤農桿菌(Agrobacteriumtumefacinens)侵染植物而造成的。致瘤農桿菌是一種革蘭陰性土壤桿菌,可通過腫瘤誘導質粒(tumorinducingplasmid,Ti質粒)把一段(T-DNA)移入植物細胞並整合進基因組,編碼合成生長素和細胞分裂素,導致植物腫瘤發生。與植物腫瘤如出一轍,病原微生物長期或反覆的感染至少與部分人類腫瘤的發生有關,如不少研究顯示EB病毒與鼻咽癌,B肝、C肝病毒與肝癌存在相關性,因此預防感染在降低人類腫瘤發生率方面具有重要的現實意義。2.同病或許同根生
植物腫瘤與人類腫瘤同為細胞異常增殖所致的疾病,在病因學上也有類似之處,由此人們構想二者是否具有相同的分子機理。最近有關RAD51的研究尤其引人注目,RAD51是一種在動物、植物發育過程中均起作用的基因。在一種被稱為擬南芥的植物,當人為破壞RAD51基因後,雖其長勢如常,外觀與野生植株也毫無二樣,但該植株卻不能產生種子,即喪失了繁衍後代的能力。在人類,RAD51也可能對精子和卵子的產生至關重要,RAD51受抑可能與不孕、流產有關。RAD51不僅涉及動植物的傳宗接代,也可能影響腫瘤的發生,因為RAD51參與基因穩定性的調節,而基因穩定性與腫瘤的發生密切相關。
3.帶瘤生存相安無事
植物在不幸患上腫瘤後,其最終命運可能取決於植物與腫瘤之間反覆較量的結果。身患冠癭瘤的植株一般生長不良,甚至悲壯地死去。但也有不少荷瘤植物枝繁葉茂,生機勃勃,即使腫瘤長得很大,也見不到你死我活的決戰場面,兩者之間似乎達成了某種默契,從而儘可能相安無事。聯想到人類腫瘤,採用旨在將腫瘤細胞斬盡殺絕的治療方法未必是唯一的選擇,對於無礙生活質量的良性腫瘤不一定要大動干戈。
4.因瘤獲益也不意外
豆科植物因根瘤菌入侵可發生根瘤,根瘤中潛伏的根瘤菌具有固定大氣中游離氮分子進而生成氨的作用,相當於在局部建立起一個個微型氮肥廠,令豆科植物大獲其益。目前還不知道哪種腫瘤在體內對人利大於弊,即使發現也不應該令人感到過於意外。將B細胞與骨髓瘤細胞融合而成的雜交瘤細胞因可持續大量地產生抗體,已經成為造福於人類的功臣。另一方面,利用某些具有特殊功能的腫瘤細胞治療疾病在理論上也是可行的。在無其它有效而安全的方法可用的情況下,用分泌相應激素的瘤細胞或雜交瘤細胞治療糖尿病、甲狀腺功能低下、腎上腺皮質功能低下等疾病也是一種選擇。
5.以毒攻毒制服腫瘤
祖國醫學中以毒攻毒治療疾病的例子不勝枚舉,其中用砒霜(三氧化二砷)治療白血病的效果已經得到證實。有人也想到用植物腫瘤來治療人類腫瘤,從原始森林中採集的樺樹腫瘤據說可引起人類細胞凋亡,對肺癌、食管癌、胃癌、肝癌等有效。該樺樹腫瘤的瘤體中砷含量較高,可能與其抗癌作用有關。雖然用植物腫瘤來治療人類腫瘤的療效、安全性及機理都有待深入研究,大量的臨床前藥理和毒理學研究更是必不可少,但這樣的探索無疑是值得提倡的。