微生物的生长繁殖与控制

1、第三节：真菌的生长与繁殖第三节：真菌的生长与繁殖Aspergillus fumigatus Saccharomyces cerevisiae一、真菌的营养体一、真菌的营养体(Vegetative body)（一）（一）营养体的基本类型营养体的基本类型 1 1无隔菌丝无隔菌丝 菌丝内无横隔膜，整个菌丝体为一无隔多核的细胞。低等菌丝内无横隔膜，整个菌丝体为一无隔多核的细胞。低等真菌的菌丝。真菌的菌丝。 2 2有隔菌丝有隔菌丝 菌丝内有横隔膜，将菌丝隔成多个长圆筒型的小细胞。高菌丝内有横隔膜，将菌丝隔成多个长圆筒型的小细胞。高等真菌的菌丝。等真菌的菌丝。 （二）（二）菌丝的变态结构菌丝的变态结构1.

2、附着胞附着胞(appressorium)2.吸器吸器(Haustorium)3.假根假根(Rhizoid）4.菌环（菌环（ hyphae trap）和菌网（和菌网（ network loops）真菌的菌丝体为了适应某些特殊功能，产生一些特殊变态真菌的菌丝体为了适应某些特殊功能，产生一些特殊变态类型。类型。1.附着胞附着胞(appressorium) 真菌孢子萌发形成的芽管或菌丝顶端的膨大部分，真菌孢子萌发形成的芽管或菌丝顶端的膨大部分，功能是牢固地附着在寄主体表，其下方产生侵入功能是牢固地附着在寄主体表，其下方产生侵入钉穿透寄主植物的角质层和表层细胞壁。钉穿透寄主植物的角质层和表层细胞壁。19

3、99年Science周刊上报道了Bechingerts将物理和生物学的方法结合起来，测试了真菌刺盘孢（C. Graminicola）的附着胞的压力为5.35Mpa Magnaporthe grisea附着胞的压力更大，为8.0Mpa，这相当于我们用高压蒸汽灭菌压力（0.1Mpa）的50-80倍 2.2.吸器吸器( (HaustoriumHaustorium) ) 专性寄生菌的菌丝长出的专性寄生菌的菌丝长出的,伸入寄主细胞内高效吸收营养伸入寄主细胞内高效吸收营养的小突起的小突起,叫吸器。有球状、指状、掌状和丝状等类型叫吸器。有球状、指状、掌状和丝状等类型3.假根假根(Rhizoid) 有些真菌的

4、菌丝体长出的根状菌丝，可以深入基有些真菌的菌丝体长出的根状菌丝，可以深入基质内吸取养分并固着菌体。质内吸取养分并固着菌体。4.菌环和菌网 菌环（hyphae trap）：菌丝组成的环状物。 菌网（network loops）：多个菌环形成的网(三) 菌组织 高等真菌的有隔菌丝体可以密集地纠结在一起，形成具有高等真菌的有隔菌丝体可以密集地纠结在一起，形成具有一一定功能的结构定功能的结构叫菌组织。菌组织的作用是形成产孢机构和特殊叫菌组织。菌组织的作用是形成产孢机构和特殊结构。菌组织分两类。结构。菌组织分两类。 1 1疏丝组织疏丝组织: :菌丝排列较疏松，在显微镜下可以看出菌丝的菌丝排列较疏松，在显

5、微镜下可以看出菌丝的长形细胞长形细胞, ,用机械方法可以分开。用机械方法可以分开。 2 2拟薄壁组织拟薄壁组织: :菌丝排列很紧密菌丝排列很紧密, , 在显微镜下菌丝细胞接近在显微镜下菌丝细胞接近圆形，类似高等植物的薄壁组织用机械方法不能分开圆形，类似高等植物的薄壁组织用机械方法不能分开, ,只能用碱只能用碱液煮开。液煮开。疏丝组织疏丝组织(prosenchyma): 拟薄壁组织拟薄壁组织(pseudoparenchyma), （四）菌组织形成的特殊结构（四）菌组织形成的特殊结构 1. 1. 菌核菌核( (Sclerotium)Sclerotium) 2. 2. 子座子座( (StromaSt

6、roma) ) 3. 3.根状菌索根状菌索( (RhizomorphRhizomorph) )1. 1. 菌核菌核( (Sclerotium)Sclerotium)菌核菌核( (Sclerotium):Sclerotium):大小、形态、大小、形态、 颜色各异，颜色各异， 内内外结构不同外结构不同, , 内部为疏丝组织，外部为拟薄壁组内部为疏丝组织，外部为拟薄壁组织。作用是渡过不良环境。织。作用是渡过不良环境。由菌组织和寄主组织结合在一起共同形成的菌核叫由菌组织和寄主组织结合在一起共同形成的菌核叫假菌核。假菌核。2.根状菌索(Rhizomorph) 根状菌索根状菌索: : 菌组织形成的绳索状结

7、构，外形似植物根。菌组织形成的绳索状结构，外形似植物根。作用是为寄主吸收水分和矿物质，渡过不良环境。作用是为寄主吸收水分和矿物质，渡过不良环境。根状菌索(Rhizomorph)3. 3. 子座子座( (StromaStroma) ) 子座(Stroma): 由菌组织形成的、产生子实体的座垫, 叫子座。 作用是产生繁殖体, 也可渡过不良环境。 有的子座是由菌组织和寄主组织结合形成的，叫假子座。二、真菌的繁殖体二、真菌的繁殖体( (Reproductive body)Reproductive body)指产生孢子体或孢子的结构叫繁殖体。真菌的产孢机构指产生孢子体或孢子的结构叫繁殖体。真菌的产孢机构

8、无论是无性繁殖或有性繁殖均叫子实体无论是无性繁殖或有性繁殖均叫子实体(fruitbody)(fruitbody)低等真菌繁殖时低等真菌繁殖时, , 营养体全部转为繁殖体时叫整体产营养体全部转为繁殖体时叫整体产果果(Holocarpic)(Holocarpic)高等真菌繁殖时高等真菌繁殖时, , 营养体部分转为繁殖体时叫分体产果营养体部分转为繁殖体时叫分体产果(Eucarpic)(Eucarpic)无性繁殖：真菌不经过两性细胞或者两性器官的接触，营养体无性繁殖：真菌不经过两性细胞或者两性器官的接触，营养体直接以断裂、裂殖、芽殖和割裂的方式直接产生后代新个直接以断裂、裂殖、芽殖和割裂的方式直接产生

9、后代新个体叫无性繁殖。体叫无性繁殖。无性孢子无性孢子：无性繁殖产生的各种孢子均叫无性孢子。基本特征无性繁殖产生的各种孢子均叫无性孢子。基本特征是营养繁殖，无有性结合过程。无性孢子多种多样，繁殖是营养繁殖，无有性结合过程。无性孢子多种多样，繁殖能力很强，几天一代。能力很强，几天一代。( (一一) )真菌的无性繁殖真菌的无性繁殖菌丝断裂单细胞菌体裂殖Budding (芽殖芽殖)Saccharomyces cerevisiae 孢子囊孢囊孢子原生质割裂原生质割裂真菌无性繁殖的孢子类型真菌无性繁殖的孢子类型1.1.游动孢子游动孢子( (Zoospore)Zoospore)：2.2.孢囊孢子孢囊孢子(

10、(SporangiosporeSporangiospore3.3.分生孢子分生孢子( (ConidiumConidium ConiiosporeConiiospore) )4. 4. 厚垣孢子厚垣孢子( (ChlamydosporeChlamydospore1.1.游动孢子游动孢子( (Zoospore)Zoospore)鞭毛菌的无性孢子。单细胞，无细胞壁，只有原生质膜，在鞭毛菌的无性孢子。单细胞，无细胞壁，只有原生质膜，在膜上着生膜上着生1-21-2根鞭毛，水生可游动。形成于游动孢子囊根鞭毛，水生可游动。形成于游动孢子囊（ZoosporangiumZoosporangium）内，在菌丝的顶端

11、形成的一种囊状物。内，在菌丝的顶端形成的一种囊状物。2.2.孢囊孢子孢囊孢子( (SporangiosporeSporangiospore) )接合菌的无性孢子。单细胞，有细胞壁，无鞭毛，风传，陆生。形成于接合菌的无性孢子。单细胞，有细胞壁，无鞭毛，风传，陆生。形成于孢子囊孢子囊( (Sporangium)Sporangium)内。内。3.3.分生孢子分生孢子( (ConidiumConidium) )子囊菌、半知菌和担子菌的无性孢子。着生在分生孢子梗上。分生孢子子囊菌、半知菌和担子菌的无性孢子。着生在分生孢子梗上。分生孢子梗梗( (CoindiophoreCoindiophore): ):

12、单生，丛生，形状各异单生，丛生，形状各异4. 4. 厚垣孢子厚垣孢子( (ChlamydosporeChlamydospore）各类真菌均可产生，属于休眠孢子各类真菌均可产生，属于休眠孢子, ,壁厚。在菌丝生长到一定阶段壁厚。在菌丝生长到一定阶段, , 由菌由菌丝一个细胞内原生质浓缩形成的，抗逆境，可以存活多年丝一个细胞内原生质浓缩形成的，抗逆境，可以存活多年( (二二) ) 真菌的有性生殖真菌的有性生殖 真菌的有性生殖是通过核配和减数分裂产生后代的真菌的有性生殖是通过核配和减数分裂产生后代的生殖方式。真菌的性器官称配子囊，性细胞称配子，生殖方式。真菌的性器官称配子囊，性细胞称配子，真菌有性生

13、殖产生的孢子称有性孢子。一般都发生在真菌有性生殖产生的孢子称有性孢子。一般都发生在真菌生长后期真菌生长后期, ,具有度过不良环境的作用。具有度过不良环境的作用。1.1.真菌有性生殖的过程真菌有性生殖的过程 (1)(1)质配质配( (Plasmohgamy)Plasmohgamy) 指两个性细胞或性器官的原生质及细胞核结合在一个细胞中指两个性细胞或性器官的原生质及细胞核结合在一个细胞中, ,其中有其中有两个不同来源的细胞核两个不同来源的细胞核, , 双核期双核期, , 叫质配。叫质配。 (2) (2) 核配核配( (Karyogamy) Karyogamy) 经质配后不同来源的两个细胞核（双核）

14、结合为一个核经质配后不同来源的两个细胞核（双核）结合为一个核, , 变为二倍变为二倍体细胞核。体细胞核。 (3)(3)减数分裂减数分裂( (Meiosis)Meiosis) 核配后的二倍体细胞核发生减数分裂，染色体数目减半，恢复为原核配后的二倍体细胞核发生减数分裂，染色体数目减半，恢复为原来的单倍体状态，进而形成有性孢子。染色体经过连续两次有丝分裂，来的单倍体状态，进而形成有性孢子。染色体经过连续两次有丝分裂，染色体重组，易产生新的变异类型，造成品种抗性丧失。染色体重组，易产生新的变异类型，造成品种抗性丧失。真菌的有性生殖真菌的有性生殖真菌通过两个具有可亲和性细胞核的结合进行的一种繁殖方式真菌

15、有性生殖过程分为三个阶段真菌有性生殖过程分为三个阶段质配(plasmogamy)核配(karygamy)减数分裂(meiosis)真菌的有性生殖过程真菌的有性生殖过程 (1) (1) 卵孢子卵孢子( (Oospore)Oospore) 由异型配子囊交配形成由异型配子囊交配形成, , 一般发生在鞭毛菌中。一般发生在鞭毛菌中。 (2) (2) 接合孢子接合孢子( (Zygospore)Zygospore) 由同型配子囊交配形成，一般发生在接合菌中。由同型配子囊交配形成，一般发生在接合菌中。 (3) (3) 子囊孢子子囊孢子( (Ascospore)Ascospore) 异型配子囊交配形成的，每个子

16、囊通常产生异型配子囊交配形成的，每个子囊通常产生8 8个子囊孢子。个子囊孢子。 (4)(4)担孢子担孢子( (Basidiospore)Basidiospore) 由体细胞或菌丝接合形成的棒状物由体细胞或菌丝接合形成的棒状物-担子担子,经减数分裂后形成经减数分裂后形成的的4 4个小孢子叫担孢子。发生在担子菌中。个小孢子叫担孢子。发生在担子菌中。2.有性孢子的类型Sexual reproduction in the Basidiomycetes：3 3 真菌的性征真菌的性征1.1.根据有性生殖类型分：根据有性生殖类型分： 雌雄同株：雌器，雄器在同一菌丝上。雌雄同株：雌器，雄器在同一菌丝上。 雌雄

17、异株：雌器，雄器不在同一菌丝上。雌雄异株：雌器，雄器不在同一菌丝上。2.2.根据配合的特点可分为：根据配合的特点可分为： 同宗配合：单个菌株生出的雌雄器能交配，自身亲合，如卵菌。同宗配合：单个菌株生出的雌雄器能交配，自身亲合，如卵菌。 异宗配合：同一菌株上生出的雌雄器不能交配，必须和另外菌株异宗配合：同一菌株上生出的雌雄器不能交配，必须和另外菌株 上的才能交配，担子菌以此为主上的才能交配，担子菌以此为主( (接合、子囊两种方式都有接合、子囊两种方式都有) )。（三）真菌的准性生殖（三）真菌的准性生殖(Parasexualism)1 1概念：指异核体菌丝细胞中，两个遗传物质不同的细胞核结合成杂和

18、概念：指异核体菌丝细胞中，两个遗传物质不同的细胞核结合成杂和二倍体细胞核，该细胞核经有丝分裂发生染色体交换和单倍体化，最后二倍体细胞核，该细胞核经有丝分裂发生染色体交换和单倍体化，最后形成遗传物质重组的单倍体过程。实质是在体细胞中发生的染色体基因形成遗传物质重组的单倍体过程。实质是在体细胞中发生的染色体基因的重组。结果发生遗传重组，导致致病性变异。许多半知菌就是通过这的重组。结果发生遗传重组，导致致病性变异。许多半知菌就是通过这种方式而进行变异的。种方式而进行变异的。2 2准性生殖过程：形成异核体准性生殖过程：形成异核体形成杂和二倍体形成杂和二倍体有丝分裂交换与单倍有丝分裂交换与单倍体化。体化

19、。3 3准性生殖与有性生殖的区别：有性生殖是通过减数分裂进行遗传物质准性生殖与有性生殖的区别：有性生殖是通过减数分裂进行遗传物质重组和产生单倍体，而准性生殖则是通过二倍体细胞核的有丝分裂交换重组和产生单倍体，而准性生殖则是通过二倍体细胞核的有丝分裂交换进行遗传物质的重组，并通过产生非整倍体后不断丢失染色体来实现单进行遗传物质的重组，并通过产生非整倍体后不断丢失染色体来实现单倍体化的。倍体化的。 真菌的准性生殖真菌的准性生殖某些真菌通过不完全的有丝分裂所进行类似有性生殖的过程.有丝分裂交换(mitotic crossing-over)形成异核体(heterokaryon)二倍体化(diploid

20、ization)单倍体化(haploidization)准性生殖过程单倍体核单倍体核二倍体核二倍体核2n+12n-1非整倍体核非整倍体核单倍体核单倍体核有丝分裂中有时发生染色体分离染色体进一步丢失准性生殖循环示意图准性生殖循环示意图四、真菌的生活史四、真菌的生活史( (life-cycle)life-cycle) 1 1概念：真菌孢子经过萌发、生长和发育，最后又产生同一种孢子的整概念：真菌孢子经过萌发、生长和发育，最后又产生同一种孢子的整个过程。真菌典型的生活史包括无性繁殖和有性繁殖两大阶段。个过程。真菌典型的生活史包括无性繁殖和有性繁殖两大阶段。 2 2特点：真菌无性繁殖阶段在它的生活史中往

21、往可以独立地多次重复循特点：真菌无性繁殖阶段在它的生活史中往往可以独立地多次重复循环，而且完成一次无性循环的时间较短，一般环，而且完成一次无性循环的时间较短，一般7-107-10天，产生的无性孢天，产生的无性孢子的数量极大，对植物病害的传播和发展作用很大。在营养生长后期、子的数量极大，对植物病害的传播和发展作用很大。在营养生长后期、寄主植物休闲期或环境不适情况下，真菌转入有性生殖产生有性孢子，寄主植物休闲期或环境不适情况下，真菌转入有性生殖产生有性孢子，这就是它的有性阶段，在整个生活史中往往仅出现一次。植物病原真这就是它的有性阶段，在整个生活史中往往仅出现一次。植物病原真菌的有性孢子多半是在侵染后期或经过休眠后才产生的，有助于成为菌的有性孢子多半是在侵染后期或经过休眠后才产生的，有助于成为翌年病害的初侵染来源。通常来说，无性阶段在生长季节时常发生，翌年病害的初侵染来源。通常来说，无性阶段在生长季节时常发生，有性阶段在生长季节末形成，第二年是初侵染来源，易发生变异。有性阶段在生长季节末形成，第二年是初侵染来源，易发生变异。真菌