植物病原原核生物课件1

植物病原原核生物

ThomasJonathanBurrill

被称为植物病原细菌学之父，他在1877首次描述了梨火疫病的症状，并推测是由细菌引起的。梨火疫病ErwinF.Smith欧文证实了梨火疫病是Erwinia

amylovora

引起的第一节原核生物的概述原核生物(Procaryotes)是指含有原核结构的单细胞生物。一般是由细胞膜和细胞壁或只有细胞膜包围的单细胞微生物。它的遗传物质(DNA)分散在细胞质中，没有核膜包围，没有明显的细胞核。细胞质中含有小分子的核糖体(70s)，但没有内质网、线粒体等细胞器。原核生物界的成员很多，包括细菌、放线菌以及无细胞壁的菌原体等。一、形态和结构细菌的形态有球状、杆状和螺旋状，植物病原细菌多为杆状，少数球状．各种细菌大小差别很大，而且形态及大小会受到环境条件的影响。核糖体为７０Ｓ型，真核生物是８０Ｓ型的．细菌的形态示意图植物病原细菌的形态和结构特点

大多数的植物病原细菌有鞭毛，无芽孢，细胞壁外有黏质层（多糖），但很少有荚膜（厚而固定的黏质层）。关于芽孢：非繁殖器官，抗逆性强关于鞭毛：运动器官，有分类意义．关于纤毛（菌毛）：不是运动器官，但数量多时可聚集成菌膜，起黏附寄主的作用．细菌细胞膜的结构细菌细胞膜结构示意图二、细菌的营养、生长繁殖及菌种保存植物病原细菌属于化能有机异养型，可以寄生和人工培养。常用培养基LB（0.5%酵母抽提物+1%蛋白胨+1%氯化钠）NA（牛肉膏蛋白胨）细菌的代谢过程有酶的参与，果胶酶；通过无氧发酵或有氧呼吸来产生能量，常见的EMP途径和三羧酸循环。细菌的代谢产物很多，对它的鉴定很有帮助。细菌人工培养时应注意培养基中各个物质的配比以及合适的温度和酸度。（25-28℃，pH7.0-7.2；多为好气型）。细菌的繁殖速度很快，为裂殖方式。菌种的保存方法：1.转管保藏法：简便易行但保藏期短2.液体石蜡油保藏法：简便易行，保藏期长3.无菌水保藏法：简便易行，但适应范围有限4.真空冷冻干燥保藏法：程序较复杂但效果最好。从左至右：转管保藏法、甘油保藏法、真空冷冻干燥保藏法三、原核生物的遗传和变异原核生物的遗传物质包括两部分：１.染色体DNA，主要在核区内２.质粒，染色体之外的双链环状DNA。是独立于核质之外呈环状结构的遗传因子。编码控制细菌的致病性、抗药性、育性等性状。质粒能自我复制遗传给后代，也能自然丢失．还可以通过结合或转化转移到其他细菌中去．几个质粒可共存于一个菌体中变异是由于环境或遗传物质结构改变造成的。例如形态和毒力上的变异等。具体可分为表现型变异和遗传性变异。其中遗传性变异有２种不同性质的变异：

第一种是细胞的突变。（如质粒的丢失）

第二种是两个性状不同的细菌的结合可能有三种不同的形式：１、两个有亲和力的菌体的自然结合２、菌体破裂后遗传物质进入另一有亲和力的同种或近似种的菌体内３、噬菌体的ＤＮＡ将一种细菌的遗传物质携带到另一种细菌内变异机理见159页。第二节植物病原原核生物的侵染与传播一、植物病原原核生物的寄生性与致病性植物病原细菌大都是非专性寄生的，可以人工培养（难养菌除外）；但寄生专化性有差别（寄主范围、同种内病原菌对不同品种的致病性分化）。一般认为，寄生性强弱与致病性强弱没有相关性。寄生性强的可以侵染植物的绿色部分，寄生性弱的则侵染贮藏器官或抵抗力弱的部位。关于自然寄主与实验寄主：习惯上把自然条件能侵染的寄主称为自然寄主，接种后显示症状的寄主种类称为实验寄主。植物病原菌都有一定的寄主范围。正确判断植物病原原核生物的寄主范围，对病害的防治和病原菌的鉴定都是很重要的。分析寄主范围时要区别是自然发病的和人工接种发病的寄主范围。通常后者的比前者要宽得多。注意做人工接种时有时出现的过敏性反应。二、侵染途径（一）侵染来源1.种子、种苗及其他无性繁殖材料2.病株残体3.带菌的土壤和肥料4.田间野生寄主和其他作物、杂草5.昆虫6.田间发病植株（二）侵入途径植物病原细菌只能从自然孔口（气孔、水孔、皮孔、蜜腺…）和伤口（各种伤口）侵入。少数细菌可以从没有角质化的表层侵入，如花粉囊和花柱。植原体必须由介体昆虫携带或通过嫁接才能侵染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就不一定能从自然孔口侵入。侵入途径与病菌的寄生性强弱、与所引起的病状、与病原菌的分类地位有关。（三）侵入后的蔓延无论是从自然孔口或伤口侵入，多数细菌都是先在寄主组织的细胞间繁殖，在组织中的进一步蔓延，则因病害的性质而不同，分别引起下列病害：斑点病和腐烂病（局部蔓延）萎蔫（维管束组织中扩展）瘤肿或其他畸形病害（病菌分泌激素类物质）菌原体直接进入寄主细胞内繁殖，然后通过胞间连丝而进入附近细胞，进入筛管组织后在组织内扩散（四）传播途径雨水灌溉农事操作及农具迁飞昆虫和小动物人类活动第三节

植物细菌病害的诊断１、根据症状初步诊断（５种病状都有）２、显微检查（喷菌现象）及菌体形态３、分离培养和接种实验进一步确诊４、根据核糖体rRNA序列进行比较，进行分类和鉴定。

只有有了准确的诊断结果，才能制定合理的防治措施。（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表现的症状类型主要有坏死、萎蔫、腐烂和畸形等及少数褪色或变色（柑橘黄龙病）；病症：高湿度下发病部位有菌脓(ooze)溢出。菌脓坏死以叶部、果实上出现的斑点、枯斑为最多１、在病斑初显时，多为水渍状浸润斑或油浸状，病斑逐渐扩展，坏死面积扩大变成为条斑或枯死斑。如水稻条斑病、水稻白叶枯病。２、病斑受到木栓化组织限制并产生离层使病斑脱落而成穿孔状，如桃叶穿孔病。３、如果木栓化组织不脱落，就会形成溃疡状，如柑桔溃疡病。

潮湿时病斑上泌出淡黄色或灰白色的菌脓，干涸后成为颗粒或菌膜水稻白叶枯病症状桃细菌性穿孔病症状柑橘溃疡病症状萎蔫

萎蔫症状是细菌侵害维管束系统以后所造成的，它与真菌性病害造成的萎蔫症状相似，茄青枯病、马铃薯环腐病是常见的代表类型。

可通过茎横切面可否出现菌脓与真菌性萎蔫病进行区分。茄青枯病马铃薯环腐病症状花生青枯病腐烂

腐烂是细菌病害较为特有的一种类型，瓜果等贮藏器官的软腐型腐烂大多由软腐细菌侵害所致，

虽然瓜果腐霉真菌也能导致腐烂症状，但常见有菌丝伴随而易于区分，此外细菌所致腐烂多伴有臭味。白菜软腐病症状辣椒软腐病症状畸形

畸形大多发生在木本植物的根冠或茎基部、枝条上，少数在叶柄或叶脉上出现，主要是由土壤杆菌侵害所致，如桃发根病，苹果、葡萄的根癌病等。茶树根癌病症状根癌冠瘿(二)显微镜检查由螺原体或菌原体侵染所致病害，必须用电子显微镜才能看清楚。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(bacteriaexudation，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。维管束病害的喷菌量多，可持续几分钟到十多分钟。薄壁组织病害的喷菌状态持续时间较短，喷菌数量亦较少。喷菌现象照片(三)分离培养与侵染性试验

按柯赫氏法则进行．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。柯赫氏法则（证病律）是诊断和鉴定新病害的方法，也是鉴定病原菌的主要手段．具体步骤如下：１.在病植物上常伴随有一种病原生物的存在２.该生物可在离体或人工培养基上分离并得到纯培养３.所得到的纯培养物能接种到该种植物的健康植株上并表现出与第一次发病时相同的症状４.从接种发病的植物上再分离到这种病原生物的纯培养，其性状与第一次的纯培养相同．局限性：对复合侵染、专性寄生菌不适合。细菌的菌落（四）染色反应格兰氏染色反应：鉴定出格兰氏阳性菌和阴性菌。细菌的鞭毛染色：鉴定出鞭毛的数目和周生鞭毛或极生鞭毛。格兰氏染色反应植物病原细菌格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，再用番红复染）。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，因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。（五）生理生化反应如过氧化氢酶反应乳糖发酵液化明胶等（六）血清学反应如ELISA、试管沉淀等。第四节

植物病原原核生物的

主要类群分类学：分类、命名、鉴定分类等级：域-界-门-纲-目-科-属-种-亚种（生物型或生理型、致病型、血清型遗传型等）分类方法：传统方法数值分类法核酸分子生物学分类法化学分类法多项分类法一、植物病原细菌的分类和命名目前有３个比较全面的系统：１.前苏联克拉西里尼科夫的《细菌和放线菌的鉴定》２.法国普雷沃《细菌分类学》３.美国《伯杰细菌鉴定手册》，后更名为《伯杰细菌分类手册》。第二版共分５卷，其中植物病原细菌主要分布在第2、3、4卷中。在第一版中，把细菌分为４个门，即：二、分类系统

薄壁菌门：有壁较薄，１０～１３nm。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,１０～50nm。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,只有原生质膜，约７～８nm。无肽聚糖包括菌原体、螺原体。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。在手册的第２版中，把原核生物分为两个域：古细菌域（Archaea）:包括嗜热和超嗜热古细菌，极端嗜盐古细菌，产甲烷古细菌，热原体古细菌，分２个门，共有２１７种细菌域（Bacteria）：分２３个门，共５００７种在手册的第２版中，有人建议把细菌分为３个表型亚群：有细胞壁的革兰氏阴性菌有细胞壁的革兰氏阳性菌无细胞壁细菌命名：国际通用的拉丁双名法三、植物病原原核生物的属和种(一)属的性状特征：植物病原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。在种和属的传统分类鉴定中，最重要的是下列一些性状与特征：１、形态特征和培养性状：菌体形状与大小、鞭毛、荚膜、芽孢、在固体和液体陪养中的形态特征和色素的产生。２、生理生化性状：革兰氏染色反应和抗酸染色反应等；细胞壁结构与组分，色素和毒素的生化性状、抗原性、代谢类型、对碳源、氮源和大分子物质的利用能力与分解产物等。３、遗传性状；DNA中G+Cmol％、寡聚核苷酸序以及DNA-rRNA杂交的同源性等。现代的鉴定方法快速准确但要求实验室有完善的设备。原核生物的“种”(species)=模式菌株＋与模式种性状类似的菌系群“种”它具有遗传特征的稳定性，又具有一定的变异范围。细菌学家与植物病理学家关于“种”的划分依据有差别：有“基因种”和“分类种”之分。四、种以下分类单位依据包括：寄主范围、生理生化性状、血清学反应、噬菌体反应等区分为：亚种：小种致病变种－依据对不同品种的反应致病型生化变种血清变种噬菌变种亚种(subspecies,简称subsp.)是指在种下类群中在培养特性、生理生化和遗传学某些性状有一定差异的群体。致病变种(pathovar,简称pv．)是在种下以寄主范围和致病性为差异来划分的组群。生化变种(biovbar)是指一个种内的菌株，按生理生化性状的差异来划分的组群，不考虑致病性等其它特征的异同。五、植物病原细菌的主要属和代表种植物病原细菌的分类位置见165页目前植物病原细菌的主要类群有20余属。分别是有细胞壁的革兰氏阴性细菌、有细胞壁的革兰氏阳性细菌和无细胞壁细菌。侵染植物引起病害的细菌种类很多，以薄壁菌门的病原菌最多，引起一些重要病害。(一)土壤杆菌属(Agrobacterium)土壤杆菌属：薄壁菌门根瘤菌科土壤习居菌．土壤习居菌，寄主广泛。好气性，代谢为呼吸型。革兰氏反应阴性，无芽孢。菌落为圆形、隆起、光滑，灰白色至白色，质地粘稠。不产生色素。大多数种类都含有一种大分子的质粒，例如“致瘤质粒”(tomor

inducineplasmid,俗称为Ti质粒)“致发根质粒”（rhizogeninducingplasmid,称Ri质粒）

该属包含有4个种，除腐生性放射形土壤杆菌(A.radiobacter)外，其余3个种都是植物病原菌，属兼性寄生菌，如根癌土壤杆菌。茶树根癌病土壤杆菌属的形态的致病症状示意图(二)假单胞菌属(Pseudomonas)假单胞菌属：薄壁菌门假单胞菌科的模式属形态及病例如下页图示分类变化大：现在的食酸菌属、伯克赫氏菌属和拉尔氏菌属均来自于该属。代表种是丁香假单胞菌（P.syringae）:寄主广，寄生性较强，引起叶斑或溃疡等，因在培养时可在紫外光下发出荧光，又称“荧光菌”．引起菜豆晕斑病。假单胞菌属和病例假单胞菌电镜照片菜豆晕斑病Pseudomonassyringae

pv.Phaseolicola丁香假单胞菌菜豆致病变种(三)伯克赫氏菌属(Burkholderia)该属是由假单胞菌属中的rRNA第二组独立出来的，模式菌株是引起洋葱腐烂病的洋葱布克氏菌(B.cepacia)。培养特点：能够利用精氨酸、甜菜碱。伯克赫氏菌属及病例伯克赫氏菌属示意图洋葱腐烂病（四）拉尔氏菌属（Ralstonia）也是由原假单胞菌属的rRNA第二组独立出来的。主要症状是萎蔫，如茄青枯病菌（R.solanacearum），可危害百余种植物．维管束中的菌涌现象（五）食酸菌属（Acidovorax）该属也是由假单胞菌属中独立出来的菌落呈暗黄色，产生黄-淡褐色的扩散性色素；能忍耐40℃以上高温。植物病原细菌可造成植物坏死、腐烂，如水稻细菌性褐条病、西瓜细菌性果斑病。(六)欧文氏菌属(Erwinia)欧文氏菌属：薄壁菌门肠杆菌科菌体如下图．目前仅保留梨火疫菌群，以解淀粉欧文氏菌（Erwinia

amylovora）为模式种该组群的细菌不会产生果胶酶。梨火疫病（七）泛菌属（Pantoea）原来欧文氏菌属中的草生欧氏杆菌移到此属，除具有原欧文氏菌属的一些基本特征外，该属也不产生果胶酶，不需要生长因子，大多数菌落产生黄色素。（八）果胶杆菌属（Pectobacterium）原来欧文氏菌属中的胡萝卜软腐组群移到此属，除具有原欧文氏菌属的一些基本特征外，该属能产生大量的果胶酶，使植物组织的拨壁细胞浸离降解，引起多种植物的软腐病．

果胶杆菌属和病例辣椒软腐病症状白菜软腐病症状(九)黄单胞菌属(Xanthomonas)黄单胞菌属是薄壁菌门一个成员。该属所有成员都是植物的病原菌，模式种是野油菜黄单胞菌（X.campestris），也称甘蓝黑腐病菌．另一重要种是稻黄单胞菌水稻致病变种（X.oryzae

pv.oryzae），引起水稻白叶枯病．水孔或任何部位的伤口侵入，导致秧苗萎蔫及成株期叶斑．带菌种子、稻草及杂草等是初次侵染来源；通过灌溉水、暴风雨、昆虫以及农事操作扩散传播。水稻白叶枯病症状柑橘溃疡病症状(十)木杆菌属(Xylella)该属是薄壁菌门的一个新成员，1987年才建立。不能在常用的细菌培养基上生长，要求在有特殊生长因子的培养基上生长。营养琼脂上菌落有两种类型，一是枕状凸起，半透明，边缘整齐；一是脐状，表面粗糙，边缘波纹状。

目前只有一个种，即葡萄皮尔氏菌（Xylella

.fastidiesa）.引起叶片枯焦、脱落、枝条枯死、生长缓慢、结果少而小等等。传播媒介是叶蝉。(七)韧皮部杆菌属(Liberobacter)新设立的属，是一类在韧皮部中寄生危害的病原细菌，以柑桔黄龙病的病原细菌为代表，还不能在人工培养基上分离获得纯培养，电镜下形态为梭形或短杆状的细菌，革兰氏染色反应阴性，过去一直称为类细菌，或韧皮部难养菌。近年来，细菌学家和植病学家建议用韧皮部杆菌属(Liberobacter)这一名词。典型病例：柑橘黄龙病。韧皮部杆菌属和病例柑橘黄龙病症状示意图柑橘黄龙病病果症状柑橘黄龙病叶部症状柑橘黄龙病传毒介体－－－亚洲橘虱六、有细胞壁的革兰氏阳性细菌

主要属和代表种

数量上仅次于薄壁菌门。细胞壁中含有较多的肽聚糖，肽聚糖含量达50％-80％，胞壁厚度达30nm，为薄壁菌厚度的2-3倍，壁单层，表面光滑，对青霉素和表面活性剂以及碱性染料都很敏感。主要有6个属可引起植物细菌病害：(一)棒形杆菌属(Clavibacter)棒形杆菌属是厚壁菌门的一个新成员。是由原来的棒状杆菌属（corynebacterium）中迁出的，引起植物系统性病害。包括５种，７亚种．代表种是马铃薯环腐亚种（c.michiganensis

subsp.sepedonicum）侵染茄科植物，在马铃薯上病菌借切刀传染，沿维管束蔓延，破坏组织，导致地上部萎蔫；受害薯块维管束内充满菌脓．病菌喜低温环境，北方严重．棒形杆菌属和病例棒形杆菌属示意图马铃薯环腐病症状番茄溃疡病(二)短小杆菌属(Curtobacterium)

短杆菌属是1972年新建的．植物病原菌只有一个种:即萎蔫短小杆菌（C.flaccumfaciens

），其中菜豆萎蔫短小杆菌（C.flaccumfaciens

pv.flaccumfaciens

）可导致菜豆幼苗的矮化、成株萎蔫等。(三)节杆菌属(Arthrobacter)

节杆菌属是厚壁菌门的一个老成员，在新鲜培养物中，菌体多为杆状或“V”形等不规则杆状，甚至有分枝状出现；在3天以上的培养液中，菌体呈球状，即杆一球状循环。

只有一个种:美国冬青节杆菌（A.ilicis）

引起冬青叶疫病．(四)红球菌属(Rhodococcus)该属植物病原菌有香豌豆带化红球菌(R.fascians)，侵害幼芽、幼茎，使呈丛生状，茎叶扭曲，叶柄和叶部常形成瘿瘤。(五)芽孢杆菌属(Bacillus)分布十分广泛。老龄菌体内常产生称为芽孢的内生孢子。革兰氏反应阳性，但老龄细胞常为阴性，鞭毛亦会消失。由于许多种类能产生细菌素或毒素，故可用作生物防治的材料。

少数能单独致病，如禾草巨大芽孢杆菌（B.megaterium

pv.cerealis）在美国引起小麦的白叶条斑病。

(六)链霉菌属(Streptomyces)

链霉菌属是放线菌中唯一能引起植物病害的属．菌体丝状，辐射状向外扩散，分基质内菌丝与气生菌丝两种，在气