植物病原原核生物.ppt

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1、第三章 植物病原原核生物,原核生物,是指无真正的细胞核，遗传物质分散在细胞质中，无核膜包被，仅形成一个圆形或椭圆形的核区的低等生物，包括细菌、放线菌、蓝细菌和菌原体等。,我国从事植物细菌学研究的单位,中国农科院植保所：赵廷昌博士南京农业大学：方中达，王金生吉林农业大学：袁美丽，高洁中国农业大学：王慧敏,第一节 植物病原细菌概述,1细菌病害的数量和危害仅次于真菌和病毒，属第三大病原物。2细菌属于原核生物界(Procaryotae)的单细胞生物，有细胞壁，没有细胞核。3一般细菌的形态为球状、杆状和螺旋状。大都单生，也有双生、串生和聚生的。植物病原细菌大多是杆状菌，大小为0.5-0.81-5m，少数

2、是球状。4大多具鞭毛，着生在菌体一端或两端的叫极鞭，着生在菌体侧面和四周的叫周鞭。5植物病原细菌都不产生芽孢。芽孢抗逆性较强。,第一节 植物病原细菌概述,6细菌都是非专性寄生物，均可在人工培养基上生长。寄生性强的可以侵染绿色叶片，寄生性弱的只能侵染植物的贮藏器官和果实等抗病性较弱部位。7一般植物病原细菌的致死温度是48-53/10分钟，而要杀死细菌的芽孢则需要120左右的高压蒸汽10-20分钟。因此高压灭菌的指标是12030分钟。8细菌都是以裂殖方式繁殖，即一分为二。在适宜条件下最快20分钟繁殖一次。一般植物病原细菌的最适温度为26-30，24-48小时可以在培养基上长出细菌菌落。9细菌经常发

3、生变异。人工培养的细菌致病力容易减弱，通过人工接种的方法可以恢复其致病力。,一、形态和结构,细菌的形态有球状、杆状和螺旋状，个体大小差别很大。球状细菌的直径为0.5-1.3m，杆状细菌的大小为0.5-0.8m15m，也有更小一些的。螺旋状细菌较大，有的可达13一14m 1.5m。细菌大都单生，也有双生、串生和聚生的。植物病原细菌大多是杆状菌，大小为0.5一0.8m13m，少数为球状。,细菌的芽孢,一些芽孢杆菌在菌体内可以形成一种称作芽孢的内生孢子。芽孢并不是细菌的繁殖器官，因为一个菌体只形成一个芽孢，芽孢萌发也只形成一个细菌。芽孢的抵抗力很强。一般植物病原细菌的致死温度在4853之间，有些耐高

4、温细菌的致死温度，最高也不超过70，而要杀死细菌的芽孢，一般要用120左右的高压蒸气处理l020分钟。,革兰氏染色反应,细菌对革兰氏染色的反应有阳性和阴性。革兰氏染色反应与细菌的其他性状有关。例如，革兰氏阳性的细菌能耐高浓度的盐，不易被蛋白酶分解，但是对于碱性染料和除垢剂(如肥皂)则较敏感。对抗菌素的反应也不同，青霉素对革兰氏阳性反应的细菌作用比较大，而链霉素则对阳性反应和阴性反应的细菌都有一定的作用。营养的要求也不同，革兰氏染色反应阳性的细菌，一般需要较复杂的营养物质。电子显微镜的观察发现，革兰氏阴性细菌的细胞壁不是光滑的。可见，革兰氏染色反应也反映了细菌的组成和结构等本质上的差别，因此它是

5、细菌分类上的一个重要性状。,二、原核生物的繁殖、遗传和变异,原核生物都是以裂殖的方式繁殖。细菌繁殖很快，大肠杆菌在适宜的条件下每20分钟就可以分裂一次。在其它条件适合时，温度对细菌生长和繁殖的影响很大。植物病原原核生物的生长适温为2630左右，少数在高温或低温下生长较好，如茄青枯菌的生长适温为35，马铃暮环腐病菌的生长适温为20-23。原核生物的遗传物质是细胞质内的DNA，主要在核区内，但在细胞中还有单独的遗传物质，如质粒。核质和质粒共同构成了原核生物的遗传信息库一基因组。原核生物经常发生变异。细菌在人工培养基上培养到一定时期后一些性状就会发生变化，如植物病原细菌致病力的减弱，可能是由于改变后

6、的生活条件对细菌的选择作用的结果。类似的现象是一种植物病原细菌通过不同的寄主植物，特别是抗性强弱不同的寄主植物，它的致病力可以减弱或增强。,三、主要类群,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，主要有真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。,革兰氏染色反应,植物病原细菌革兰氏染色反应大多是阴性（红色G-），少数是阳性（紫色G+），这与细菌细胞壁的结构

7、和成分有关（先用结晶紫和碘液处理细胞壁，再用酒精或丙酮脱色）。革兰氏染色反应是细菌鉴别分类的重要依据，此外对抗菌素的反应也不同，青霉素对革兰氏染色阳性的细菌作用较大，但对阴性细菌作用则较小。而链霉素对阳性和阴性细菌都有杀灭作用，应为植物病原细菌大多属阴性细菌，因此农用链霉素在防治植物细菌病害方面广泛应用。,第二节 植物病原细菌分类,根据目前公认的五界生物分类系统，细菌属于原核生物界。由于原核生物形态简单、差异较小，内部的分类系统还不完善。目前比较公认的是柏杰氏细菌鉴定手册（第九版，1994）分类系统。,一、原核生物界分类系统,原核生物界通常分为4个门，7个纲，35个组群。薄壁菌门：有壁较薄。革

8、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。包括类菌原体。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。,二、植物病原细菌的分类单元,长期以来，植物病原细菌仅限于5个属：土壤杆菌属、欧氏杆菌属、甲单胞杆菌属、黄单胞杆菌属和棒状杆菌属。近十年来，又陆续新建了一些植物病原细菌属。现在植物病原细菌的主要类群有14个属。（P113表3-2）。1.细菌属的形状特征：形态特征和培养性状、生理生化性状、遗传性状。2.细菌种分类单元：基因种-细菌分类学家、分类种-植物病理学家。3.亚种(subspe

9、cies)：细菌种下类群种在培养特性、生理生化和遗传学某些性状有一定差异的群体。4.致病变种(pathovar.)：简称.Pv.，细菌种下以寄主范围和致病力差异来划分的组群。5.生化变种(biovar)：细菌种以下按生理生化性状差异来划分的组群，不考虑致病性等其他性状的异同。,1.土壤杆菌属(Agrobacterium),土壤杆菌属是薄壁菌门根瘤菌科的一个成员，土壤习居菌、菌体短杆状，单生或双生，鞭毛16根，周生或侧生。好气性，代谢为呼吸型。革兰氏反应阴性，无芽孢。营养琼脂上菌落为圆形、隆起、光滑，灰白色至白色，质地粘稠。不产生色素。大多数细菌都带有除染色体之外的另种遗传物质，一种大分子的质粒

10、，它控制着细菌的致病性和抗药性等,如侵染寄主引起肿瘤症状的质粒称为“致瘤质粒”(tomor inducine plasmid,俗称为Ti质粒)，有的能引起寄主产生不定根的“致发根质粒”(rhizogen inducine plasmid,比俗称Ri质粒)。,2.布克氏菌属(Burkholderia),布克氏菌属是由假单胞菌属中的rRNA第二组独立出来的。茄青枯布克氏菌(B.solanacearum)能引起多种作物，特别是茄科植物的青枯病。在组合培养基上形成光滑、湿润、隆起和灰白色的菌落。病菌的寄主范围很广，可以为害30余科，100多种植物。病害的典型症状是全株呈现急性凋萎，病茎维管束变褐，横切

11、后用手挤压可见有白色菌脓温出。病菌可以在土中长期存活，是土壤习居菌。病菌可随土壤、灌溉水和种薯、种苗传染与传播。侵染的主要途径是伤口，高温多湿有利发病。,3.欧氏杆菌属(Erwinia),属薄壁菌门。菌体短杆状，周生多根鞭毛。菌落灰白色，革兰氏染色反应阴性。主要引致腐烂，如大白菜软腐病。胡萝卜欧氏菌(E.carotovora)俗称大白菜软腐病菌，寄生范围很广，包括十字花科、禾本科、茄科等20多科的数百种果蔬和大田作物，大多由伤口侵染，或介体动物传带侵染，引起肉汁或多汁的组织软腐，尤其是在厌氧条件下最易受害，多在仓库中贮藏期间表现症状。,4.假单胞菌属(Pseudomonas),假单胞菌属是薄壁

12、菌门假单胞菌科的模式属。菌体短杆状或略弯，单生，大小为0.51.0m 1.55.0m，鞭毛14根或多根，极生。革兰氏阴性，严格好气性，代谢为呼吸型。无芽孢。营养琼脂上的菌落圆形、隆起、灰白色，有荧光反应，有些种产生褐色素扩散到培养基中。已发现的植物病原细菌有一半属于此属，主要引起叶斑、腐烂和萎蔫等症。黄瓜细菌性角斑病、茄科青枯病、桑疫病等。,(五)黄单胞菌属(Xanthomonas),黄单胞菌属是薄壁菌门一个成员。菌体短杆状，多单生，少双生，单鞭毛，极生。革兰氏阴性。严格好气性，代谢为呼吸型。营养琼脂上的菌落圆形隆起，蜜黄色，产生非水溶性黄色素。黄单胞菌属的成员都是植物病原菌，模式种是野油菜黄

13、单胞菌。俗称甘蓝黑腐病菌。,6.棒形杆菌属(Clavibacter),菌体短杆状至不规则杆状，无鞭毛，不产生内生孢子.革兰氏反应阳性。好气性，呼吸型代谢，营养琼脂上菌落为圆形光滑凸起，不透明，多为灰白色。马铃薯环腐亚种(C.michiganensis subsp.sepedonicum)病菌可侵害5种茄属植物引致马铃薯环腐病。病菌大多借切刀的伤口传染，病株维管束组织被破坏，横切时可见到环状维管束组织坏死并充满黄白色菌脓，稍加挤压，薯块即沿环状的维管束内外分离，故称环腐病。,第三节 植物病原细菌的侵染传播与病害诊断,植物细菌病害主要发生在栽培植物上，无论是大田作物或果树、蔬菜都有3-4种细菌病害

14、。目前生产上重要的细菌病害有水稻白叶枯病、马铃薯环腐病、茄科作物青枯病、十字花科作物软腐病、葫芦科细菌性角斑病等。,一、寄生性与致病性,1植物病原细菌都是非专性寄生物，都能在人工培养基上生长。培养细菌的常用培养基是牛肉汁蛋白胨培养基（NA培养基）。2植物病原细菌的寄生性强弱有所不同。寄生性强的可以侵染作物的绿色部分，如叶片；寄生性弱的只能侵染植物的贮藏器官或抗性较弱部位，如果实。3寄生性是病菌与寄主建立寄生关系，能在寄主体内存活与繁殖的特性。4.致病性则是病菌对寄主造成的破坏引起病变的特性。5.一种病菌可以在多种植物体内存活，具有寄生性，但并不一定都能引起病害，即无致病性。例如荧光假单胞菌的寄

15、生性较强。可以在多种植物体内营极生生活，但致病性较弱，只能在很少的场合显示病变。,4植物病原细菌都有一定的寄主范围。有的病菌寄主范围较窄，只能为害同一属或同一种植物，如棉花角斑黄单胞菌只为害棉属植物。寄主范围广的可以为害多种植物，如甘蓝黑腐病黄单胞菌可以为害十字花科的多种植物。5一般把自然条件下能侵染的寄主称为自然寄主，人工接种后显示症状的寄主称为实验寄主。6.正确判断病菌的寄主范围对病害防治和病原菌的鉴定有重要意义。,一、寄生性与致病性,二、植物病原细菌侵染途径,植物病原细菌不能直接侵入植物，只能通过自然孔口和伤口侵入。植物病原细菌侵染途径及特点如下:1.自然孔口：气孔、水孔、皮孔、蜜腺。2

16、.各种伤口：自然伤口：风雨、冰雹、冻害、昆虫 人为伤口：耕作、施肥、嫁接、收获、运输3.从自然孔口侵入的细菌一般都能从伤口侵入，能从伤口侵入的细菌不一定能从自然孔口侵入。4.寄生性弱的细菌一般都是从伤口侵入；寄生性强的细菌则从伤口和自然孔口都能侵入。5.引致叶斑病的细菌一般是从自然孔口侵入，如假单胞杆菌属和黄单胞杆菌属的细菌。6.引致萎蔫、腐烂和瘤肿的细菌则多半是从伤口侵入，如棒形杆菌属、欧氏杆菌属和土壤杆菌属的细菌。,三、植物病原细菌的传播,1.雨水是植物病原细菌最主要的传播途径。风雨易造成伤口，雨露和水滴飞溅有利于细菌菌脓或菌痂的扩散。2.昆虫介体也可传播细菌。如种蝇的幼虫和菜青虫传播白菜

17、软腐病。3.工具传播：切刀可以传播马铃薯环腐病菌。,四、植物病原细菌的侵染来源,1.种子和无性繁殖器官：带菌种苗是最重要的初侵入来源，带菌种苗调运可远距离传播。2.病残体：植物病原细菌可以在病株残余组织中长期存活，也是重要的初侵染来源。3.土壤：主要存活与土壤中的作物残余组织。4.杂草和其他作物：相同寄主范围的作物。5.昆虫介体：玉米细菌性萎蔫病菌可以在玉米叶甲体内越冬，成为初侵染来源。,五、植物细菌病害的诊断,1.症状识别：斑点、萎蔫、腐烂、畸形。水浸状、菌脓、菌痂、流胶。2.显微镜检查：喷菌现象。3.分离培养：NA培养基稀释法或画线法培养。观察单个菌落特点。4.人工接种：将分离的细菌接种于

18、寄主植物或过敏性发应植物，观察所得症状。5.链霉素防治：植物病原细菌对链霉素敏感，可用于防治细菌病害。,第四节 植物类菌原体(MLO),1967年，日本学者土居养二（Doi，Y）首先从桑萎缩病电镜切片中中发现了类菌原体(Mycoplasma like orgnism，MLO)，其属于原核生物界无壁菌门。目前已知约有300中植物发生菌原体病害，如桑萎缩病、枣疯病、苹果缩果病、梨衰退病、水稻黄矮病、甘薯丛枝病、泡桐丛枝病和椰子死亡黄化病等。,一、类菌原体的主要类群,1螺原体属（Spiroplasma）：菌体的基本形态为螺旋形，繁殖时可产生分枝，分枝亦呈螺旋形。植物病原螺原体只有3个种，主要寄主是双

19、子叶植物和昆虫。如柑桔僵化病、玉米矮化病和蜜蜂的爬蜂病等都是螺原体侵染所致。叶蝉是传染螺原体的媒介昆虫，从吸食到传染也须经23周的循回期，接种后到发病的潜育期约46周。螺原体也可以在多年生宿主假高梁的体内越冬存活，也可在介体叶蝉体内越冬。2植原体属（Phytoplasma）：植原体属即原来的类菌原体(MycoplasmaLike Organism,MLO)，菌体的基本形态为圆球形或椭圆形。菌体大小为801000nm。目前还不能在离体条件下培养它们。日本学者土居养二(Doi，Y)首先从桑萎缩病病组织切片中发现了病原体，称之为类菌原体(MLO)，传播介体是桑菱纹叶蝉。在国内，除桑萎缩病外，还有枣疯

20、病、泡桐丛枝病、水稻黄矮病、水稻橙叶病和甘薯丛枝病等，亦是由这类菌原体侵染所致。,二、类菌原体的基本特性,1.球形，无细胞壁，只有单位膜。2.可以人工培养，在培养基上形成“荷包蛋”状菌落。3.对四环素类药物敏感，可用于诊断和治疗。对青霉素和链霉素不敏感，因无细胞壁。4.引致黄化、矮缩、丛生、小叶等症状。5.必须依赖昆虫介体传播。叶蝉和飞虱等刺吸式口器是主要媒介。,第四节 植物原核生物病害的诊断,（一）症状识别 1菌原体病害的症状特点 病株矮化或矮缩，枝叶丛生，叶小而黄化。因此丛生、矮缩、小叶与黄化相结合是诊断菌原体病害症状时必须掌握的关键。2细菌病害的症状特点 病植物表现的症状类型主要有坏死、

21、萎蔫、腐烂和畸形等类，褪色或变色的较少；有的还有菌脓(ooze)溢出。(二)显微镜检查 除了菌原体引起的病害以外，由细菌侵染所致病害的病部，无论是维管束系统受害的，还是薄壁组织受害的，都可以在徒手切片中看到有大量细菌从病部喷出，这种现象称为喷菌现象(bacteria exudation，BE)。喷菌现象为细菌病害所特有，是区分细菌病害或真菌、病毒病害的最简便的手段之一。(三)分离培养与侵染性试验 由于菌原体尚不能在人工培养基上培养，因此分离有困难，但螺原体己可以分离培养。对于菌原体病害，可采用菟丝子介体接种作桥梁接种传染到长春花上作鉴定的办法，证明其有无侵染性，从而完成柯赫氏法则的诊断程序。,