3植物病原原核生物.ppt

第三章植物病原原核生物 第一节植物病原原核生物的一般性状 第二节植物病原原核生物的分类 第三节植物病原原核生物的侵染与传播 概述 第四节植物病原原核生物病害的诊断 属名索引 qw 概述原核生物 Procaryotes 1 定义 一般是由细胞膜和细胞壁或只有细胞膜包围细胞质所组成的单细胞生物 没有真正的细胞核 遗传物质 DNA 分散在细胞质中 无核膜包围 核质区 无内质网 线粒体 含有小分子量 70S 的核蛋白体 包括细菌 放线菌 蓝细菌 无壁的菌原体等 与真核生物 Eukaryotes 区别 2 原核生物在生物界的地位 古细菌远祖没有进化的古细菌生物共同的远祖真细菌远祖 G 和G 真核远祖 菌物 植物 动物 原生生物 3 经济重要性 工业 医药微生物 分解动植物残体 固氮 生防 植物病原菌等 原核生物引起的植物病害仅次于真菌 病毒病害4 历史与现状 1723年 1822 1895年 Koch1876年 1850年 1868年 1891年 Smith1905 1911 1914 1920 我国俞大绂 方中达等 第一节植物病原原核生物的一般性状 一 植物病原原核生物的形态和结构 一 形状和大小 1 细菌 bacteria 杆状0 5 0 8 1 3um 球状0 5 1 3um 螺旋状1 5um 13 14um 链丝状少数 如链霉菌属 Streptomyces 单生 双生 串生 聚生 绝大多数植物病原细菌有鞭毛 无芽孢 细胞壁外有粘质层 但很少有夹膜 细菌的形态1 球菌2 杆菌3 棒杆菌4 链丝菌5 单鞭菌6 多鞭毛极生7 8 周生鞭毛 2 菌原体mollicutes或类菌原体MLO无壁 有质膜包围 圆形 椭圆形 哑铃型 梨形和线条形 少数分枝形 如螺原体 螺旋形等 大小为80 800um 无染色反应 无鞭毛 但螺原体可人工培养 植原体模式图 1 粘质层 slimelayer 和荚膜 capsule 2 细胞壁 cellwall 10 80um 肽聚糖 拟脂类 蛋白质 革兰氏 Gram 染色反应革兰氏阴性菌革兰氏阳性菌3 鞭毛 flagella 鞭毛的有无 数目 着生位置是重要分类依据4 细胞膜 cellmembrane 和间体 mesosome 5 细胞质 cytoplasm 染色反应6 无固定细胞核 核物质集中在细胞质中央 形成核质区 遗传物质DNA分散于细胞质 7 质粒 Plasmid 独立于核质外 呈环状结构的遗状因子 它编码控制细菌的抗药性 育性或致病性 8 芽孢 spore 和半胞晶体 parasporalcrystal 二 细胞的结构与功能 细菌细胞内部结构示意图 革兰氏染色反应 阴性和阳性表现阳性的性状为 壁厚 肽聚糖占 以上 细胞结构紧密 易着色 耐高昂浓度盐 不易被蛋白质分解 对碱性染料 除垢剂敏感 表现阴性的性状为 壁薄 肽聚糖占 细胞结构疏松 孔口较大 粘质层成份为 细胞壁不光滑 对碱 除垢剂感 革兰氏染色试验 革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌 植物病原原核生物的主要性状大多杆状 大小为0 5 0 8um 1 3um 少数球状 绝大多数有鞭毛 无芽孢 细胞壁外有粘质层 但很少有荚膜 革兰氏染色绝大多数阴性 少数阳性 对营养要求不严格 非专性寄生 可在人工培养基上生长 绝大多数有鞭毛 生长最适温度为26 28 致死温度48 53 最适pH6 8 7 0 对抗菌素反应不同 螺原体和菌原体没有细胞壁 也没有革兰式染色反应 它们都没有鞭毛 不会运动 但有些可作旋转运动 螺原体 二繁殖 遗传和变异 一 繁殖和遗传原核生物繁殖方式裂殖 速度快 温度对细菌生长和繁殖的影响很大核质和质粒共同组成了原核生物的遗传信息库 基因组基因组大小为1 5 10u 菌原体为5 10u 二 变异两种不同性状的变异1 突变自然的诱发的2 两个性状不同的菌体结合 1 两个具有亲和力的菌体结合 2 菌体破裂 3 噬菌体侵染和在消解一种细菌时 细菌的裂殖 第二节植物病原原核生物的主要类群 一 原核生物的分类概述 一 分类系统国际上比较完整的分类系统有三个1 前苏联 细菌和放线菌鉴定 2 法国A R Prevot 细菌分类学 3 美国R S Breed等 伯杰细菌鉴定手册 该手册自1923年问世以来 1925 1930 1934 1939 1948 1957 1974 1994 第九版 1984 首次采用 伯杰系统细菌学手册 Bergey sManualofSystematicBacteriology 书名 二 分类概述 早期植物界 1968年Murray根据细胞学资料 确证原核生物的遗传物质无核膜 是分散的原核性质 1974年 伯杰氏细菌鉴定手册 Bergey ManualofSystematicofBacteriology 1978年Gibbons和Murray 1984年 伯杰系统细菌学手册 和1994年 伯杰系统细菌学手册 等根据比较形态学 细胞化学和16SrRNA的研究结果 菌体形态特征 能源及营养的利用特性 活动性 革兰氏染色反应 芽孢或外生孢子特点 对氧的需求等表型特征 细胞壁成分分析 蛋白质和核酸的组成 DNA DNA杂交以及16SrRNA序列分析等 原核生物界通常分为4个门 7纲 35个组群 1 薄壁菌门 PhylumGracilicutes 2 厚壁菌门 PhylumFirmicutes 3 无壁 软壁 菌门 PhylumTenericutes 4 疵壁菌门 PhylumMendosicutes 三 四个门的主要特征 1 薄壁菌门 PhylumGracilicutes G 细胞壁有内壁与外膜两层构造 细胞壁薄 厚度为7 8nm 肽聚糖含量8 10 G 菌体球形 卵圆形 短杆形 丝状或螺旋状 少数有荚膜 二分裂方式繁殖 少数出芽繁殖 大多有鞭毛 游动 少数可滑行或不运动 光能或化能营养型 2 厚壁菌门 PhylumFirmicutes G 胞壁厚10 50nm 肽聚糖含量高 50 80 G 菌体球状 杆状或不规则杆状 丝状或分枝丝状 三分裂方式繁殖 少数可产生芽孢 内生孢子 或外生孢子 都是化能营养型 3 无壁 软壁 菌门 PhylumTenericutes 菌体无细胞壁 只有一种称为单位膜的原生质膜包围在菌体四周 厚约8 11nm 没有肽聚糖成分 菌体球状或椭圆形为主 但形状多变而不固定 哑铃状或分枝状均有 出芽 断裂或二分裂方式繁殖 无鞭毛 少数可滑行或旋转运动 营养要求苛刻 对四环素繁感 在固体培养基上形成扩散形的煎蛋状菌落 4 疵壁菌门 PhylumMendosicutes 没有进化的古细菌或厚细菌 壁中无胞壁酸和肽聚糖 对内酰胺类抗菌素不敏感 有的生活在高盐分 12 以下 和高温 55 85 环境下或高度还原条件下 产甲烷细菌 菌体有16S和23SrRNA 与真菌不同 主要特征比较表 二 植物病原原核生物分类 一 植物病原原核生物属和种分类依据及特征 1 植物病原原核生物在属和种的分类鉴定依据 1 菌体形态特征和培养性状 菌体形态和大小 鞭毛 芽孢 荚膜 色素的产生等 2 生理生化性状 革兰氏染色反应 细胞壁结构与组分 碳 氮和大分子物质利用与分解 生化性状 抗原性等 3 遗传性状 蛋白质和核酸的组成 DNA DNA杂交 16SrRNA序列分析 DNA中G Cmol 含量 DNA和rRNA的同源性测定等 4 致病性状 所有的植物病原原核生物都具有使寄主植物感病的特征 2 植物病原原核生物的属 种及种下的分类单元 1 属 genus 定义 属划分依据2 种 species 定义 种的划分标准 模式种3 亚种 subspecies 简称subsp 定义4 致病变种 pathovar 简称pv 国际系统细菌学委员会 ICSB 划分标准 定义 生化变种等5 生物变种和生物型 biovarorbiotype 定义 6 血清变种或血清型 serovarorserotype 定义7 噬菌体变种或噬菌体型 phagovarorphagotype 定义8 菌系 strains 定义 3 植物病原原核生物的属和模式种 植物病原原核生物的主要类群列表 柑桔僵化病S citri柑桔丛枝病P aurantifolia 螺原体属 Spiroplasma 植原体属 Pyhtoplasma 无壁菌门 无无 马铃薯环腐病马铃薯疮痂病S scabies 棒形杆菌属 Clavibacter 链丝菌属 Streptomyces 厚壁菌门 周生 周生 极生 极生 无极生 蔷薇科根癌病A tumefacians梨火疫病E amylivora桑树疫病P syringae萝卜黑腐病茄科青枯病B solanacearum 土壤秆菌属 Agrobacterium 欧文氏菌属 Erwinia 假单胞菌属 Pseudomonas 黄单胞菌属 Xanthomonas 木质部小菌属 Xylella 布克氏菌属 Burkholseria 薄壁菌门 鞭毛 病原菌代表种 属名 门 二 植物病原原核生物重要属和代表种 1 薄壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种 1 土壤杆菌属 Agrobacterium 又称野杆菌属 动画 杆状 大小为0 6 1 0um 1 5 3 0um 单生或双生 革兰氏染色阴性 鞭毛1 6根 周生或侧生 无芽孢 无荚膜 在人工培养基上菌落原型 隆起 光滑 灰白色至白色 质地粘稠 不产生色素 DNA中G Cmol 含量为57 63 致病菌株带有致病质粒Ti质粒 Tumorinducingplasmid 代表种 根癌土壤杆菌 R tumefaciens 寄主范围广 90科300多种植物 引致苹果 桃 葡萄 啤酒花 月季的根癌病 如 苹果根癌病致病菌株带有致病质粒Ri质粒 Rhizogeninducingplasmid 葡萄根癌病 苹果根癌病 苹果毛根病 土壤杆菌属Agrobacterium 2 假单胞杆菌属 Pseudomonas 动画 短杆状 大小为0 5 1 0um 1 5 5 0um 革兰氏染色阴性 极生3 4根鞭毛 无芽孢 在人工培养基上 菌落灰白色 多数具有荧光反应 DNA中G Cmol 含量为58 70 根据DNA rRNA等杂交同源性结果分为5个rRNA组 该属的一些成员独立为新属 如噬酸菌属 Acidovorax 茄青枯菌属名改为布克氏菌属 Burkholderia 近又改属名为拉尔氏属 Rlastonia 留下的植物病原菌可能主要是荧光假单胞组成员 代表种 丁香假单胞菌 P syringae 引致黄瓜细菌性角斑病 P syringaepv lachrymans 桑疫病 P syringaepv mori 大豆细菌性疫病 P syringaepv glycinea 等 假单胞菌属的菌体及菌落形态 黄瓜细菌性角斑病和桑疫病 该属是由假单胞菌属种的Rrna第二组中独立出来 基本特征与假单胞菌属相同 DNA中G Cmol 含量为64 68 模式种 洋葱布克氏菌 B cepacia 近有报道该属该名为拉尔氏菌属 Rlastonia 茄青枯布克氏菌 B solanacearum 杆状 2 4根鞭毛 菌落光滑 隆起 湿润 或粗糙 干燥 低平 有些菌株能分泌一种水溶性褐色素使培养基变褐 寄主范围极广30多科 100种植物 引起茄科植物青枯病 尤其烟草 茄子 马铃薯 番茄等青枯病 引致典型的全株急性萎焉症状 薯块带菌在储藏期科引起烂窖 根据生理生化反应该菌分为4个生物变种 3 布克氏菌属 Burkholderia 茄青枯菌4个生化变种 biovar 的性状 番茄青枯病田间症状 病症表现 马铃薯青枯病茄青枯病 4 黄单胞杆菌属 Xanthomonas 动画 短杆状 菌体大小为0 4 0 6um 1 0 2 9um 革兰氏染色阴性 极生单根鞭毛 无芽孢 在人工培养基上 菌落为蜜黄色 产生非水溶性色素 DNA中G Cmol 含量为63 70 该属中的葡萄黄单胞菌 X ampelina 移出 成为一个新属 即嗜木质菌属 Xylophilus 命名为葡萄嗜木质菌 X ampelina 黄单胞杆菌成员大多数是植物病原菌 引致桃细菌性穿孔病 菜豆细菌性疫病 辣椒疮痂病 棉花角斑病等 模式种 野油菜黄单胞菌 X campestris 引致十字花科植物黑腐病稻白叶枯黄单胞 X oryzaepv oryzae 引致水稻白叶枯病 黄单胞杆菌体 鞭毛 黄单胞杆菌菌落 菌体染色 十字花科植物黑腐病 辣椒疮痂病 水稻白叶枯病 菜豆细菌性疫病 5 欧氏杆菌属 Erwinia 动画 属名源于美国植病学家ErwinF Smith杆状 菌体大小为0 5 1 0um 1 0 3 0um 格兰氏染色阴性 周生多根鞭毛 在人工培养基上 菌落为白色 DNA中G Cmol 含量为50 58 该属中原有的草生欧氏菌 E herbicola 凤梨欧氏菌 E ananas 斯氏欧氏菌 E stewartii 归在新成立的泛菌属 Pantoea 欧文氏菌侵害植物引起腐烂 萎焉 坏死及叶斑 溃疡 瘤肿等症状 重要植物病原菌梨火疫病菌 E amylovora 胡萝卜欧氏菌 E carotovora 又称白菜软腐菌寄主范围广 氏子花科 茄克 或本科等20多科数百种植物 引起肉嫩多汁的组织软腐 引起的病害有大白菜软腐病 辣椒软腐病等 欧氏杆菌菌体染色 欧氏杆菌属鞭毛 欧氏杆菌属菌落 Erwiniacarotovora 辣椒软腐病 白菜软腐病 6 木质部小菌属 Xylella 1987年新建 菌体短杆状 无鞭毛 阴性 细胞壁不光滑 波纹状 电镜下可见有脊状突起 营养要求苛刻 DNA中G Cmol 含量为49 5 53 1 该属的细菌只在木质部中危害 木本植物 多 草本植物 少 模式菌株难养木质部小菌 X fastidiosa 引致葡萄皮尔氏病等 症状全株表现叶片边缘焦枯 叶烧 早落 枯死 生长缓慢 果实减少变小和萎焉 严重导致全株死亡 7 韧皮布杆菌属 Liberbacter 新属 过去称为类细菌 Bacterium likeorganism BLO 或韧皮部难养菌 Phloem limitedbacterium PLB 该属引起柑橘黄龙病 柑桔青果病等 昆虫传播 8 根杆菌属 Rhizobacter 植物病原细菌薄壁菌门7个属的主要性状 1 棒形杆菌属 Clavibacter 动画 1984年新建立的属 短杆状至不规则形 菌体大小为0 4 0 75um 0 8 2 5um 格兰氏染色阳性 多数没有鞭毛 少数有极鞭 无芽孢 在人工培养基上菌落菌落圆形 光滑 隆起 灰白色 生长缓慢 对营养要求苛刻 DNA中G Cmol 为67 78 重要植物病原菌 马铃薯环腐亚种 C michiganensissubspsepedonicum 是密执安棒形杆菌的一个亚种 可危害5种茄属植物 如马铃薯环腐病病由该属细菌引起的 常造成维管束变色 并有黄色菌脓溢出 地上部萎焉 病菌生长温度18 24 与青枯菌不同 不耐高温 2 厚壁菌门植物病原细菌的主要属和代表种 棒形杆菌属菌体 棒形杆菌属菌落 棒形杆菌属菌体 马铃薯环腐病症状 马铃薯环腐病 2 芽孢杆菌属 Bacillus 菌体短杆状 有芽孢 周生多鞭毛 阳性 DNA中G Cmol 为32 39 许多芽孢杆菌产生细菌素或毒素 对其它微生物有颉抗或毒害作用 作为生物防治材料 该属可在许多腐烂和坏死组织中分离到 促进病组织腐烂或坏死 少数植物病原菌 引致植物病害 如禾草巨大芽孢杆菌 B megateriumpvcerealis 在美国引起小麦白叶条斑病 典型种 枯草芽孢杆菌 B subtilis 3 链丝菌属 Streptomyces 菌体丝状 有芽孢 周生多鞭毛 阳性 DNA中G Cmol 为69 93 多为土居性微生物 常产生抗菌素类的次生代谢物 对多种微生物有颉抗作用 少数链丝菌侵害植物引起病害 如马铃薯疮痂病 S scabies 马铃薯疮痂病症状 链丝菌属Streptomyces 植物病原细菌厚壁菌门6个属的主要性状 1 菌原体的基本性状无细胞壁但有单位膜包围的原核生物 自然界分布广泛 多腐生 少寄生人 植物 动物 300种植物 菌原体病害 如枣疯病 桑萎缩病 泡桐丛枝病 柑桔黄龙病 玉米萎缩病等 菌原体没有细胞壁 只有三层结构的单位膜 膜厚7 8nm 菌体大小为80 800nm 形态多变 有圆形 球形 椭圆形 哑铃形 丝状或不定形 阴性 DNA中G Cmol 为23 41 对四环素敏感 可寄生植物 动物 人 3 无壁菌门植物病原菌的重要属 代表种 植原体模式图 2 植物菌原体的主要类群 植物病原菌原体 1967年 日本人土居养二 桑萎缩病 黄化症病株切片 电镜下观察韧皮部筛管组织中 发现形态与动物菌原体相似 称为 植物类菌原体 Mycoplasma likeorganism MLO 但与动物菌原体在16SrRNA同源性差异较大 1992年命名为植原体 Phytoplasma 植原体属 CandidatusPhytoplasma 另有 螺原体属 Spiroplasma 症状 黄化 矮缩 丛生和叶 芽变小 大多是由昆虫传播的 飞虱 叶蝉 对四环素类抗生素敏感 引起的病害有等 1 植原体属 CandidatusPhytoplasma或Phytoplasma 不能人工培养 性状无法测定模式种 柠檬丛枝病菌 CandidatusP aurantifolia 引致 枣疯病 桑萎缩病 泡桐丛枝病等 枣疯病症状叶蝉盐酸四环素和土霉素敏感 2 螺原体属 Spiroplasma 人工可培养 液体培养菌体螺旋形 繁殖时可产生分枝 旋转运动 固体培养基上 形成煎蛋状小菌落 营养要求苛刻 生长需提供甾醇 DNA中G Cmol 为24 31 代表种 柑橘僵化螺原体 S citri 20多科植物 十字花科 多种核果 洋葱 豌豆等 但多不表现明显症状 植株矮化 枝条直立 节间缩短 叶变小 丛植 果小 畸形 易脱落等 植原体 泡桐丛枝病 柑桔黄龙病 第三节植物病原原核生物的侵染与传播 植物的原核生物病害主要发生在高等被子植物上 禾本科 豆科 茄科作物上的细菌病害较多 茄科作物的青枯病 十字花科蔬菜的软腐病 马铃薯环腐病 水稻白叶枯病以及国内未发现的玉米细菌性萎焉病