【教学课件】第三章植物病原原核生物.ppt

第三章植物病原原核生物,第一节原核生物的一般性状第二节植物病原原核生物的分类和主要类群第三节植物病原原核生物侵染与传播第四节植物病原原核生物病害的诊断,植物病原物的原核生物主要有细菌、植原体和螺原体等，它们的重要性仅次于真菌和病毒，全世界迄今发现有500多种细菌病害，我国有100余种。引起的重要病害包括十字花科植物软腐病、茄科植物青枯病、蔷薇科植物根癌病、黄瓜角斑病、枣疯病等。,第一节原核生物的一般性状,1、原核生物：是指含有原核结构的单细胞生物，一般是由细胞壁和细胞膜或只有细胞膜包围细胞质的单细胞微生物特点：没有真正细胞核，遗传物质（DNA)分散在细胞质中，无核膜包围，在中部构成核区 细胞质中含有小分子的核蛋白体，无内质网、线粒体、叶绿体 单细胞生物，球状、杆状、螺旋状、分支状、不定形状,一、植物病原原核生物的概念,种类：包括细菌、放线菌以及无细胞壁的菌原体等,通常以细菌作为原核生物中有细胞壁类群的代表,以菌原体或螺原体作为无细胞壁但有细胞膜类型的典型.,2、原核生物的形态、结构和大小,（1）、细菌大小、形态：,球形：0.51.3m杆状：0.50.815m,也有更小一些的螺旋状：13141.5m,（2）、菌原体：（1）植原体：801000nm，圆形、椭圆形、亚铃型、梨形、球形（2）螺原体：线条形，生活史主要为螺旋形，长度2 4 m、直径100 200nm，,细菌的模式结构,植原体模式图,细菌的具体结构：粘液层荚膜 细胞壁细胞质膜核质内含体核糖体、气泡、中心体芽孢核区质粒鞭毛菌毛、性毛,3、植物病原细菌的形态特征：1、大mX1-3m,少数为球状.植物菌原体的形态为圆球状至椭圆形,大小为80-1000nm,无细胞壁,有质膜包围,螺原体形态为螺旋状,繁殖时可分支。2、绝大多数的植物病原细菌有鞭毛,无芽孢,3、细胞壁外有粘质层,但很少有荚膜。4、革兰氏染色反应大多是阴性,少数是阳性.5、对营养的要求都不太严格,可以在一般培养基上生长。,着生在菌体一端或两端的称作极鞭；着生在菌体侧面或四周的称作周鞭。,4、原核生物的繁殖、遗传和变异（1）繁殖:裂殖的方式杆状细菌分裂时菌体先稍微伸长,细胞质膜自菌体内部延伸,同时形成新的细胞壁,最后母细胞从中间分裂为两个子细胞。细胞质和遗传物质DNA在细胞分裂时,先复制后平均地分配在子细胞中,因此分裂繁殖后的子细胞仍能保持原有的性状。（2）遗传:核质和质粒共同构成了原核生物的遗传信息库-基因组。在细胞分裂过程中,基因组亦同步分裂,然后均匀地分散在两个子细胞中,从而保证亲代的各种性状能稳定的遗传到子代去。,（3）变异:原核生物经常发生变异，一般有两种不同性质的变异。细胞的突变。细菌自然突变率很低,通常为十万分之一。但是细菌繁殖快,繁殖量也大,这样,就增加了发生变异的可能性。两性状不同的细菌的结合,一种细菌的遗传物质进入另一个细菌体内,使DNA发生部分改变,后者在分裂繁殖时就形成性状不同的后代。这种变异可能有三种不同的形式：结合：两个有亲和力菌体的结合,电子显微镜下可以看到两个细菌成对的结合,一般认为这是细菌的有性生殖。转化：由于菌体破裂,一个细菌的遗传物质释放出来,进入另一个有亲和力的同种或近似的菌体内,并作为后者遗传物质的一部分。转导：当噬菌体侵染和在消解一种细菌时,噬菌体的DNA可以携带部分寄生细菌的遗传物质,在侵染另一个细菌时,就可以将遗传物质带到第二个细菌体内作为它的遗传物质的一部分。,绝大多数的原核生物是腐生的或自养性的，它们广泛分布在自然界的各种场所，从高山到海洋，从赤道到两极，从植物到动物体内外，都可发现有细菌存在。能够侵染植物引起发病的原核生物称为植物病原原核生物，主要有细菌和菌原体两大类群，分属于薄壁菌门、厚壁菌门和软壁菌门。薄壁菌门和厚壁菌门的细菌有细胞壁，软壁菌门的成员也称菌原体，三者统称为真细菌。,第二节 植物病原原核生物的分类,一、主要类群,原核生物的高级分类阶元分为4个门。见表3-2。其中多属薄壁菌门，胞壁厚10-13纳米，肽聚糖含量5-10%，革兰氏染色反应阴性，对碱性染料、表面活性剂不敏感，对营养要求不严格。二、植物病原原核生物的属和种（一）属的性状特征 原核生物的属是由一个模式种和一些性状与模式种类似的群体组成。分类中考虑的性状主要包括：形态特征和培养性状：菌体形状、大小、鞭毛、芽孢等 生理生化性状：染色反应、胞壁组分、抗原性等 遗传性状：DNA分子中G+C含量、DNA同源值等,（二）“种”及种下的分类单元 原核生物的“种”是由一个模式菌株为基础，连同一些具有相同性状的菌系群共同组成的群体。微生物学家强调“基因种”；病理学加强调“分类种”。在细菌“种”的下面，可根据寄主范围、生理生化性状、血清学反应、噬菌体反应区分为“亚种”、“致病变种”、“血清变种”、“噬菌变种”。有时在致病变种下，根据鉴别寄主再区分为“小种”或“致病型”等。,三、植物病原原核生物的分类系统,伯杰氏细菌鉴定手册（第九版，1994）列举了总的分类纲要，将原核生物分为4个门，7个纲，35个组群。与植物病害有关的原核生物分属于薄壁菌门(Phylum Gracilicutes)、厚壁菌门(Phylum Firmicutes)和软壁菌门(Phylum Tenericutes)，而疵壁菌门(Phylum Mendosicutes)，是一类没有进化的原细菌或古细菌。薄壁菌门和厚壁菌门的成员有细胞壁，而软壁菌门没有细胞壁。也称菌原体。,薄壁菌门：有壁较薄。革兰氏染色反应阴性，包括大多数植物病原细菌。厚壁菌门：有壁较厚。革兰氏染色反应阳性，包括棒形杆菌属、芽孢菌属和链霉菌属。无壁菌门：菌体无壁。包括菌原体。疵壁菌门：属没有进化的原细菌或古细菌。包括产甲烷细菌和高盐细菌。,四个门,（1）薄壁菌门植物病原细菌,土壤杆菌属(Agrobacterium)假单胞杆菌属(Pseudomonas)布克氏菌属(Burkholderia)噬酸菌属(Acidovorax)欧文氏菌属(Erwinia)韧皮部杆菌属(Liberobacter)黄单胞杆菌属(Xanthomonas)木质部小菌属(Xylella),细胞壁薄,厚度为10-13nm细胞壁中含肽聚糖量为8%-10%,革兰氏染色反应阴性,菌体球形,卵圆形,短杆形,丝状或螺旋形,少数有鞘或荚膜。二分裂方式繁殖,少数出芽繁殖。大多数有鞭毛,可游动,少数可滑行或不运动。,A、土壤杆菌属(Agrobacterium),又称野杆菌属，俗称农杆菌,短杆状1-6根鞭毛，周生或侧生G-,放射形土壤杆菌（A.radiobater)根癌土壤杆菌(A.tumefaciens)发根土壤杆菌(A.rhizogenes)悬钩子杆菌(A.ribi)九版增加 葡萄杆菌（A.vitis)划分依据：致病特性,土壤杆菌属包括4个种（八版）,土壤杆菌,寄主范围最广土壤习居菌(soil inhabitant)症状：根癌土壤杆菌(A.tumefaciens):冠瘿病或根癌发根土壤杆菌(A.rhizogenes)：发根植株衰弱、矮化,植物冠瘿病的防治,无病苗木田园卫生生物防治：放射土壤杆菌(A.radiobacter)K 84菌株(Allan Kerr,1973),商品Galltrol王慧敏(2000)研制抗根癌菌剂已获准农药登记和工业化生产,B、假单胞杆菌属(Pseudomonas),原为最大的植物病原细菌类群杆状，1-多根鞭毛，极生根据rRNA的同源性，分出新的属：3.布克氏菌属(Burkholderia)/劳尔氏菌属(Ralstonia)4.噬酸菌属(Acidovorax),极生1-4根鞭毛，无芽孢。从气孔、皮孔或伤口侵入，引起多种木本植物和草本植物的枝、叶、花和果的叶斑、坏死或茎杆溃疡病。,假单胞杆菌黄瓜角斑病,气孔、伤口侵入薄壁细胞间扩展散生多角形病斑种子或病残带菌风雨、昆虫传播防治,C、劳尔氏菌-茄科植物青枯病,地上部急性凋萎茎（块茎）维管束变色伤口侵入维管束扩展种薯、苗、病残、土壤带菌,防治：田园卫生无病种苗抗病品种生物防治,D、欧文氏菌属(Erwinia),短杆状，多根鞭毛周生，G-腐生性强病害：腐烂、萎蔫十字花科软腐病黄瓜细菌性萎蔫病玉米细菌性萎蔫病苹果、梨火疫病,欧文氏菌大白菜软腐病,伤口侵入分泌果胶酶，破坏中胶层，导致细胞离析，组织解体病株、病残体、堆肥或土壤中越冬昆虫、雨水、灌溉水、农事活动传播防治：抗病品种栽培措施储藏条件,E、韧皮部杆菌属(Liberobacter),寄生于韧皮部早期称作韧皮部难养菌(fastidious phloem-limited bacteria)、类细菌短杆状、无鞭毛、G-不能进行人工培养,韧皮部杆菌柑橘黄龙病,传播与侵入嫁接传播木虱传播韧皮部扩展防治：昆虫防治苗木的高温处理田园卫生,F、黄单胞杆菌属(Xanthomonas),植物病原细菌中较大的类群短杆状，单鞭毛极生，G-菌落常为蜜黄色代表性病害：水稻白叶枯病十字花科植物黑腐病棉花细菌性角斑病柑橘溃疡病,黄单胞杆菌十字花科植物黑腐病,“V”病斑叶脉变黑,G、木质部小菌属(Xylella),新建属，原称作类立克次氏体(rickettsialike organism,RLO),木质部难养菌(fastidious xylem-limited bacteria)短杆状，无鞭毛，G-,细胞壁波纹状营养要求苛刻,木质部小菌属葡萄皮尔氏病,叶蝉传播取食时侵入木质部扩展,H、布克氏菌属(Burkholderia),假单胞菌中rRNA第二组独立出来的,土壤习居菌。模式菌株是引起洋葱腐烂病的洋葱布克氏菌（B.cepacia),I、噬酸菌属(Acidovorax)哈密瓜黑斑病,“V”病斑种子带菌病残体带菌防治：检疫种子处理田园卫生轮作,2、厚壁菌门植物病原细菌的主要属和代表种胞壁中含较多的肽聚糖和霉菌酸成分，肽聚糖含量达50-80%，胞壁厚度达30nm，为薄壁菌厚度的2-3倍，对青霉素和表面活性剂及碱性染料敏感。（一）节杆菌属（Arthrobacter）引起冬青叶疫病。（二）棒形杆菌属（Clavibacter）引起马铃薯环腐病。（三）短杆菌属（Curtobacterium）引起菜豆萎蔫病。（四）红球菌属（Rhodococcus）引起甜豌豆带化病。（五）芽胞杆菌属（Bacillus）引起小麦白斑枯病。（六）链丝菌属（Streptomyces）引起马铃薯疮痂病。,棒形杆菌属(Clavibacter)从原棒状杆菌属(Corynebacterium)划分出的新属；棒状杆菌属仍然保留，但都为动物病原菌棒状或不规则状，无鞭毛，G+，细胞壁厚所致病害症状：萎蔫马铃薯环腐病番茄溃疡病,三、研究基础,棒形菌属,棒形杆菌马铃薯环腐病,症状：病叶边缘上卷、脉间变黄、枯焦病薯维管束变褐、腐烂挤压病薯有菌脓从维管束溢出随病薯越冬切刀传播伤口侵入韧皮部扩展,3、无壁菌门植物病原生物的主要类群 这是一类无细胞壁但有细胞膜包围的单细胞原核生物。与动物有关的为支原体；与植物有关的为菌原体（Mycoplasma like organism，MLO）。包括螺原体属和植原体属。已知约有300种高等植物上发生了菌原体病，如桑萎缩病、泡桐丛枝病、枣疯病等。（一）菌原体的基本特性 无细胞壁，有原生质膜，厚度约为7-8nm。菌体大小为200-1000nm。近球型，繁殖期为丝状或哑铃状。能透过细菌过滤器，对青霉素不敏感，但对四环素敏感,症状黄化丛枝粗缩叶蝉传播,柑橘顽固病（僵化病）(citrus stubborn disease),最初以为类菌原体引起1973和1975年被证明皆有螺原体引起,柑橘顽固病和玉米矮缩,(1)植原体(Phytoplasma),原称作类菌原体(Mycoplasma-like organism,MLO)菌体无细胞壁，圆形、椭圆形、有时为丝状或哑铃形不能进行人工培养叶蝉带菌（循回型）常见病害：枣疯病、梧桐丛枝等,黄化、丛枝、叶变小,(2)螺原体属(Spiroplasma),菌体无胞壁，螺旋形，繁殖时产生分支可人工培养，但生长条件荷刻叶蝉带菌代表性病害：柑橘顽固病和玉米矮缩,第三节植物病原原核生物侵染与传播,一、植物病原原核生物的寄生性与致病性二、病原细菌的侵入途径三、病原菌在植物组织中的扩展四、病害症状类型五、侵染来源六、病原生物的传播途径,一、植物病原原核生物的寄生性与致病性 大多数为非专性寄生，菌原体为专性寄生。一种病菌可在多种植物体内寄生存活，但并不一定都能引起病害。自然条件下能被侵染的寄主被称为自然寄主，接种后显示症状的寄主为实验寄主。芽孢杆菌的寄生性很弱，但致病能力较强。病菌的寄主范围差异很大，如茄青枯菌和癌肿土壤杆菌可为害30-90个科的植物。有的寄主表现过敏性反应，并非是寄主。,二、病原菌的侵入途径,1、侵入方式：被动侵入2、侵入途径：自然孔口：气孔、水孔、皮孔、蜜腺等伤口：农事操作、恶劣天气条件、昆虫、线虫为害造成介体,病原菌的侵入途径,3、侵入途径取决于病原的种类和病害类型：Xanthomonas,Pseudomonas,Erwinia引起的叶斑病以自然孔口侵入为主，主要是气孔侵入，也可水孔侵入Clavibacter,Ralstonia引起的萎蔫病Erwinia引起的腐烂Agrobacterium引起的根癌病则以伤口侵入为主,病原菌的侵入途径,Xylella,Liberobacer,Spiroplasma and Phytoplasma 所致病害则只能是靠昆虫介体或嫁接侵入,三、病原菌在植物组织中的扩展,叶斑、腐烂症状致病菌侵入植物组织后，在细胞间扩展，只有杀死或破坏细胞后，才进入死细胞萎蔫症状及“黄化”类症状致病菌多在维管束中蔓延，但有木质部和韧皮部之分引起肿瘤和发根的病原菌，通常不进入植物细胞内，而是在薄壁细胞间扩展,四、病害症状类型,病状：变色、坏死、腐烂、萎蔫、畸形病征：菌脓、菌粒、菌膜,五、侵染来源,种子和无性繁殖材料是主要的侵染来源约41%的细菌病害为种子或无性繁殖材料传带；而真菌仅为3.5%昆虫介体土壤病残体杂草多年生树木,六、病原生物的传播途径,远距离传播：种子、苗木近距离传播：风雨、水介体昆虫农事操作,第四节植物病原原核生物病害的诊断,1.症状：病征：病状：（1）菌原体病害的特点：枝叶丛生、矮化、小叶与黄化。（2）细菌病害的特点：坏死、萎蔫、腐烂、和畸形。湿润时有菌浓出现2.室内镜检：喷菌现象3.快速检验：血清学检验革兰氏染色噬菌体检验法,4.致病性实验、细菌学检验和其他检验技术：致病性实验Kochs法则过敏性坏死反应细菌学性状：形态、染色反应、培养性状、营养要求、化学物质的分解途径和产物、特殊酶的活性和血清学反应等选择性培养基分子技术,原核生物病害的特点,多数细菌病害的症状有如下特点：一是受害组织表面常为水渍状或油渍状；二是在潮湿条件下，病部有黄褐或乳白色、胶黏、似水珠状的菌脓；三是腐烂型病害患部往往有恶臭味。植物菌原体病害的症状主要有变色和畸形，包括病株黄化、矮化或矮缩，枝叶丛生,叶片变小，花变叶等。细菌一般通过伤口和自然孔口(如水孔、气孔等)侵入寄主植物。检查：徒手切片观察喷菌现象,