普通植物病理学第三章 植物病原原核生物

1、植物病原原核生物(Prokaryotes),概述 植物病原原核生物的一般性状 植物病原细菌的生长繁殖及群体性状 植物病原原核生物分类 植物病原原核生物的重要属和代表种,一、 概 述,原核生物的主要特征 主要类群 原核生物的利用 原核生物的危害,无细胞核，遗传物质DNA游离在细胞中心区域核区。 无线粒体、高尔基体、内质网等由膜包围的细胞器。 核蛋白体游离在细胞质中，沉降系数为70S。（真核生物80S）,1. 原核生物的主要特征,定义：原核生物是指含有原核结构的一类微生物。 一般是由细胞壁和细胞膜或只有细胞膜包 围细胞质所组成的单细胞生物。,2. 原核生物的主要类群,细菌(bacteria)：具细

2、胞壁的单细胞原核生物,放线菌(actinomycetes)：丝状细菌的统称。,2. 原核生物的主要类群,蓝细菌(cyanobacteria)：也称蓝藻，是藻类中最古老的类群， 是具有光和色素的一类原核生物。,古细菌(archaebacteria)：原核生物中原始的、进化较慢的、 主要是在极端环境条件下生活的类群。,支原体(mycoplasmas) ：无细胞壁的一类原核生物。,3. 原核生物的利用,促进自然界物质的分解，使物质的循环得以实现。 食品发酵工艺中的应用（醋酸菌、乳酸菌、谷氨酸棒状杆菌） 优化植物对土壤中营养的利用。（原核生物的固氮、氨化、 硝化、解磷、解钾作用。） 对植物的生物保护。

3、（生防菌的控病、杀虫、果蔬防腐。） 污水处理、遗传工程等等。,4. 原核生物的危害,引起农副产品和食品的腐败变质。 引起人、畜疾病。（肺炎、脑膜炎、痢疾、破伤风、 猩红热、 霍乱、白喉、鼠疫、炭疽病等。） 诱发产生植物霜冻。（冰核活性细菌） 引起植物病害。,腐败变质,炭疽病,柑橘溃疡病,二、植物病原原核生物的一般性状,1. 形 态 和 大 小,球形球菌（coccus） 0.51.5m,小球菌,链球菌,双球菌,葡萄球菌,二、植物病原原核生物的一般性状,1. 形 态 和 大 小,杆状杆菌（bacillus） 0.50.81.05.0m 丝状链霉菌属（Streptomyces）直径0.41.4m,杆

4、 菌,放线菌,二、植物病原原核生物的一般性状,1. 形 态 和 大 小,多形状螺原体属(Spiroplasma) 和植原体属(Phytoplasma) 螺原体和植原体的形态、大小变化很大，表现为多型性。大小一般在80800nm 。,螺 原 体 属,植 原 体 属,二、植物病原原核生物的一般性状,2.细 胞 结 构,荚膜,细胞壁,鞭毛,间体,原核,2. 细 胞 结 构：,鞭毛是着生在细菌细胞表面的一种从细胞质膜下伸出细胞壁的细长且呈波形弯曲的丝状物，是细菌的运动器官。 鞭毛极细，直径1525nm，长312m，有的可达70m。 鞭毛的有无，着生位置和数目是细菌分类的重要依据,鞭毛（flagella

5、）,2. 细 胞 结 构,细胞膜是细胞壁内包围着细胞质的一层半渗透性膜。由磷脂与蛋白质组成，膜上有丰富的酶系统。 间体也称为中间体或中心体，是原核细胞中与质膜结合的膜状体。它是原核生物独有的细胞结构。,细胞膜（cell membrane）和间体（mesosome）,间 体,2. 细 胞 结 构,细胞壁是细菌细胞膜外的一种坚韧而有弹性的结构层。主要成分是肽聚糖，还含有脂多糖、脂蛋白及磷壁酸等。 L型细菌是细菌在特定环境条件下因基因突变而产生的无壁类型,细胞壁（cell wall）,采用革兰氏（Gram）染色，可将细菌分为两大类：即革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。,细胞壁（cell wall）,丹麦医

6、生Gram在1884年报告的这个染色方法： 细菌经结晶紫草酸氨 鲁戈氏碘液 洒精或丙酮褪色 保持紫色的为G+ 褪色的再经番红复染 红色的为G-。,原核（prokaryon）或拟核（nucleoid）,细菌的原核实质上是一条高度折叠有规律缠绕的环状双链DNA。 在原核区域，一般DNA占60%、RNA占30%，其余10%为蛋白质。 原核在化学组成上不含组蛋白故称 细菌染色体 （bacterial chromosome）,原核区多呈球形、棒状或哑铃状,粘质层是细菌生长过程中向细胞壁外分泌的粘液性物质，主要成分是多糖，还有多肽，少量的蛋白质和脂类。 荚膜是厚度大于0.2m，具有明显边缘的粘液性物质，并

7、稳定地附着于细胞壁外具有固定的形态。 植物病原细菌一般不产生荚膜。,粘质层（slime layer）和荚膜（capsule）,质粒是某些细菌具有的在染色体以外的遗传物质，能自我复制、独立转移、自行消失，是一条闭合环状的小分子量双链DNA。分子量为61042107。,质粒（plasmid）,土壤根癌杆菌带有诱导肿瘤的质粒（Ti质粒）,芽孢是某些细菌在生长后期于细胞内部形成的一个圆形、椭圆形或圆柱形具高度折光的内生孢子（endospore）。 芽孢的抗逆力很强，均能抗7080oC的高温。,芽孢（spore）,三、植物病原细菌的生长繁殖及群体性状,1. 培养与生长繁殖,植物病原细菌绝大多数为好气性细

8、菌，少数是兼性厌气性细菌。 生长适温大多在2630oC，少数需较高或较低的温度，（如茄科青枯菌需 35oC，马铃薯环腐菌需20oC）。 适宜生长的pH值范围67，在pH4.5条件下难以生长。 不同的细菌对营养要求略有不同，但肉汁胨培养基适合大多数病原细菌的 生长。只有少数种类现在不能人工培养。,杆状植物病原细菌是以二分裂的方式进行无性繁殖。,三、植物病原细菌的生长繁殖及群体性状,2. 细菌的群体性状,菌落（colony）：由单个或少数几个细菌在固体培养基上形 成的细 菌群体形态。菌落的大小在1毫米到几厘米。 菌苔：由较多细菌在固体培养基上长出的群体形态。,二. 细菌的群体性状,液体培养，细菌还

9、能形成菌膜、菌环以及各种沉淀。 菌落的颜色：白色、灰白色，有些呈红色、黄色或其他颜色。 有的种产生的色素可以扩散到培养基中。,二. 细菌的群体性状,植物病原细菌在寄主受害部位产生的菌脓、菌胶珠及菌膜也 是细菌的群体形态。,水稻白叶枯病,马铃薯青枯病,四、植物病原原核生物分类,原核生物分类概述 植物病原原核生物的属和种分类依据 植物病原原核生物的属、种及种下分类 植物病原原核生物的属和代表种,四、植物病原原核生物分类,1. 原核生物分类概述,早期分类，原核生物的主要类群放在植物界。 1968年Murray根据比较细胞学的大量资料确证了原核生物的遗传物质无核膜，是分散的原核性质，明确提出原核生物界

10、。 1974年 伯杰氏细菌鉴定手册 （Bergeys Manual of Determinative Bacteriology）第八版采纳了这一观点。 原核生物界下设细菌、蓝细菌（蓝藻）和放线菌等。,四、植物病原原核生物分类,1. 原核生物分类概述,1978年Gibbons和Murray根据细胞化学、比较细胞学和16S寡核苷酸分析研究的结果，将原核生物界重新划分为四个门。 薄壁菌门（Gracilicutes） 厚壁菌门（Firmicutes） 软壁菌门（Tenericutes） 疵壁菌门（Mendosicutes）,四、植物病原原核生物分类,1. 原核生物分类概述, 伯杰氏系统细菌学手册 Be

11、rgeys Manual of Systematic Bacteriology ( 1984年)和 伯杰氏细菌鉴定手册 1994年第九版都采纳了这一高级分类单元的划分。,四、植物病原原核生物分类,原核生物的高级分类单元 原核生物界（Procaryotae） 薄壁菌门（Gracilicutes） 暗细菌纲（Scotobacteria） 无氧光细菌纲（Anoxyphotobacteria） 产氧光细菌纲（Oxyphotobacteria） 厚壁菌门（Firmicutes） 厚壁菌纲（Firmicutes） 放线菌纲（Thallobacteria） 软壁菌门（Tenericutes） 柔膜菌纲（Mo

12、llicutes） 疵壁菌门（Mendosicutes） 古细菌纲（Archaebacter）,1. 原核生物分类概述,1. 原核生物分类概述,具细胞壁的革兰氏阴性真细菌。 细胞壁薄，分内壁与外膜两层构造。含肽聚糖5%10%。 菌体有球形、卵圆形、杆状、丝状或螺旋形等。少数有鞘或 荚膜。 二分裂繁殖，少数出芽繁殖。 运动方式主要是鞭毛游动，少数可滑行或不运动。 营养型为光能或化能。,薄壁菌门（Gracilicutes）,具细胞壁的革兰氏阳性真细菌。 细胞壁厚，含肽聚糖50%80%。 菌体有球形、杆状、不规则杆状、丝状或分枝丝状等。 二分裂繁殖。少数可产生内生孢子（芽孢）或外生孢子（分生孢子）。

13、 化能营养型。,厚壁菌门（Firmicutes）,1. 原核生物分类概述,又称柔壁菌门，是没有细胞壁的原核生物。只有一种三层结构的单 位膜包围细胞质，没有肽聚糖。 菌体以球形或椭圆形为主，但形状多变而不固定，还有哑铃形或分 枝丝状，可通过细菌滤器。,软壁菌门（Tenericutes）,繁殖方式有出芽、断裂或二分裂等。无鞭毛， 多数不能运动，少数可滑行或旋转运动。 对四环素类敏感。营养要求苛刻，在固体培养基上可形成煎蛋状菌落。,软壁菌门（Tenericutes）,煎蛋状菌落,是一类古细菌（Archaebacteria），是原核生物中原始的、进化较慢的、主要是在极端环境条件下生活的细胞生物。 细胞

14、壁中无肽聚糖。对内酰胺类抗生素（链霉素、卡那霉素、氯霉素）不敏感。 16S和23SrRNA的核苷酸序列与真细菌不同。,疵壁菌门（Mendosicutes）,1. 原核生物分类概述,2.植物病原原核生物的属和种分类依据,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。 形态特征和染色反应：菌体形状与大小、鞭毛、荚膜、芽孢，革兰氏染色、抗酸染色等； 培养性状：在固体和液体培养中的形态特征和色素的产生； 生理生化性状：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与分解等。,四、植物病原原核生物分类,遗传性状： DNA中GC mol%含量。 大多

15、数细菌的G+Cmol%含量值25%75% 含量变化范围在2%5%之间，是同种内的不同菌系 G+Cmol%含量变化在10%（ 15%）以内同属,2.植物病原原核生物的属和种分类依据,遗传性状： DNA和rRNA的同源性测定 同源值小于20的为不同属， 同源值在20%60%之间的为同属不同种， 同源值在60以上为同种 同源值在70以上的为同种内不同亚种或变种。 16SrRNA的序列分析：同源性达97%以上的菌株定为一个种,2.植物病原原核生物的属和种分类依据,3. 植物病原原核生物的属、种及种下分类单元,属（genus）：是由一个模式种和一些性状与模式种类似的群体组成。 种（species）：种是

16、以一个模式菌系（Type-strain）为基础，由一些具有许多相同特征的菌系组成的群体。种是细菌分类中最基本的分类单元。 亚种（subspecies，简称subsp.）在一个细菌种内有些菌系的特征与模式菌系的特征基本相符，但有较少表型的或遗传的特性不同，而这些特征是稳定的，就将这些菌系称为这个种的亚种。亚种是最低的分类单元，在命名中有正式的标准。,3.植物病原原核生物的属、种及种下分类单元,致病变种（pathovar，简称pv.） 是指一个菌系或一些具有相同或相似特征的菌系，与同一个种或亚种的其他菌系在致病性方面（包括危害症状，寄主范围）有区别;还可以在生物化学、血清学或其他非致病性方面的区别

17、，但是这些区别与致病性区别相比在分类上是次要的。 致病变种是种、亚种下的分类单元。,四、植物病原原核生物分类,生物变种或生物型（biovar or biotype）： 指同一种内不同菌株对某几项生化或生理反应相同的菌株群。 血清变种或血清型（serovar or serotype）： 指具有相同或相似抗原决定簇 的菌株群。 噬菌体变种或噬菌体型（phagovar or phagotype）：指对某几种噬菌体具有 相同敏感性的菌株。 分离物 （isolate）：是指由一个病害标样分离获得的纯培养物。 菌系（strains）：是指分离获得的纯培养物单个菌落繁衍的后代,3.植物病原原核生物的属、种及

18、种下分类单元,五、植物病原原核生物的重要属和代表种,1.薄壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,又称野杆菌属，土壤习居菌 菌体短杆状 鞭毛16根，周生或侧生 革兰氏染色反应阴性 营养琼脂上菌落为圆形，灰白色至白色，质地粘稠，不产生色素,土壤杆菌属（Agrobacterium）,致病的菌株带有致病质粒，如引起癌肿的Ti质粒或引起发根的Ri质粒。 根癌土壤杆菌（A. tumefaciens） 又称冠瘿病菌，寄主范围极广，可侵染90多科300多种植物，尤以蔷薇科植物为主，引起桃、苹果、葡萄、啤酒花、月季的根癌病。,土壤杆菌属（Agrobacterium）,1.薄壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,桃根

19、癌病,苹果根癌病,梨根癌病,该属名源于美国植物病理学家Erwin F. Smith的名字 菌体短杆状 多根周鞭 革兰氏染色反应阴性 营养琼脂上菌落圆形、灰白色,欧文氏菌属（Erwinia）,1.薄壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,分离梨火疫病菌,欧文氏菌侵害植物引起腐烂、萎蔫、坏死以及梢枯、叶斑、溃疡、瘤肿等症状。 梨火疫病菌(E. amylovora)是外检病害，是美国人皮尼尔（T. J. Burrill）在1878年报道的首例由细菌引起的植物病害。,欧文氏菌属（Erwinia）,1.薄壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,胡萝卜欧氏菌（E. carotovora）寄主范围广，包括十字花科、

20、茄科、禾本科等20多科的数百种果树蔬菜和大田作物。,欧文氏菌属（Erwinia）,1.薄壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,欧文氏菌属原有的草生欧文氏菌(E. herbicola)，凤梨欧文氏菌(E. ananas)和斯氏欧文氏菌(E. stewartii)归在新成立的泛菌属（Pantoea）。 Pantoea stewartii= Erwinia stewartii（玉米细菌性萎蔫病菌）,泛菌属（Pantoea）,1.薄壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,菌体短杆状 极生鞭毛14根或多根， 革兰氏染色反应阴性， 营养琼脂上的菌落圆形，灰白色、白色或褐色 多数具有荧光反应。,假单胞菌属（Pse

21、udomonas）,1.薄壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,假单胞菌属的成员很多，包括异质性的多个组群。 该属的一些成员已先后独立为新属，如噬酸菌属（Acidovorax）；布克氏菌属（Burkholderia），拉尔氏属（Ralstonia）。 最后该属留下的植物病原菌可能主要是荧光假单胞菌组的成员。,假单胞菌属（Pseudomonas）,1.薄壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,丁香假单胞菌（P. syringae） 寄主范围极广，为害多种木本植物和草本植物，引起叶斑、坏死、溃疡、枝枯、腐烂。,假单胞菌属（Pseudomonas）,1.薄壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,桑 树 黑 枯

22、 病,黄 瓜 角 斑 病,菜豆细菌性晕疫病,1993年，E.Yabuuchi等建议将假单胞菌属中的rRNA第二组独立出来成立布克氏菌属（Burkholderia） 模式菌株是引起洋葱腐烂的洋葱布克氏菌(B. cepacia),布克氏菌属（Burkholderia）,水稻细菌性谷枯病 （B. glumae）,洋葱布克氏菌(B. cepacia),1996年E.Yabuuchi等对布克氏菌属和有关细菌的表型和免疫型进一步研究后，认为B. solanacearum、B. pickettii等菌在属的水平上一致，建议成立新属。 茄青枯病菌（R. solanacearum）引起茄科植物的青枯病。,拉尔氏

23、菌属（Ralstonia）,烟草 青 枯 病,辣椒青枯病,茄子 青 枯 病,菌体短杆状 极生单鞭毛 革兰氏染色反应阴性 营养琼脂上的菌落圆形，隆起，粘稠，蜜黄色 产生非水溶性黄色素,黄单胞菌属（Xanthomonas）,1.薄壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,黄单胞菌属（Xanthomonas）,黄单胞菌属的成员大多数是植物病原菌 柑桔溃疡病菌（X. Axonopodis pv. Citri） 水稻白叶枯病菌（X. oryzae pv. Oryzae） 甘蓝黑腐病菌（X. campestris pv. campestris ）,菌体短杆状 无鞭毛， 革兰氏染色反应阴性， 对营养要求苛刻，在含

24、有血清蛋白的谷氨酰胺蛋白胨（PW）培养基上可生长。,木质部小菌属（Xylella）,木质部小菌属在1981年以前不能人工培养,通常称为 ： 类立克次体（Rickettsia-like organism, RLO） 或木质部难养菌（Xylem-limited bacterium, XLB）,该属的模式种是难养木质部小菌（X. fastidiosa），可引起葡萄皮尔氏病。病菌在木质部的导管中生存蔓延，使全株表现叶片边缘焦枯、叶灼等症状。,木质部小菌属（Xylella）,葡萄皮尔氏病,是寄生在植物韧皮部的病原细菌，不能人工培养。 细胞壁波纹状，革兰氏染色反应阴性。 过去一直被称为： 类细菌（Bact

25、erium-like organism, BLO） 韧皮部难养菌（Phloem-limited bacterium ,PLB）,韧皮部杆菌属（Liberobacter或Candidatus Liberobacter）,Candidatus L. asiaticum， ，引起柑桔黄龙病。 传播介体是柑桔木虱(Diaphorina citri),韧皮部杆菌属（Liberobacter或Candidatus Liberobacter）,菌体短杆状至不规则杆状 无鞭毛 革兰氏染色反应阳性 对营养较苛刻。营养琼脂上菌落圆形、灰白色，生长缓慢,棒形杆菌属（Clavibacter）,2.厚壁菌门植物病原细菌

26、的重要属和代表种,2.厚壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,马铃薯环腐亚种（C. michiganensis subsp. sepedonicum）为害马铃薯引起维管束变褐，地上部蔫萎。,棒形杆菌属（Clavibacter）,2.厚壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,棒形杆菌属（Clavibacter）,密执安棒形杆菌密执安亚种（C. michiganensis subsp. michiganensis ）为害番茄引起溃疡病,主要特征是在复合培养液中菌体形态有 杆状球状的生长循环。 无鞭毛， 革兰氏染色反应阳性， 营养琼脂上菌落圆形、凸起、黄色、有光泽。 植物病原菌有冬青节杆菌（A. ilic

27、is）,节杆菌属（Arthrobacter）,2.厚壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,菌体短小，不规则杆状；（0.40.6m0.63.0m ） 侧生鞭毛，一至数根 革兰氏染色反应阳性 在营养琼脂上菌落圆形、多为桔黄色。 植物病原菌有菜豆萎蔫短小杆菌（C. flaccumfaciens pv. flaccumfaciens），为害幼苗引起矮化、萎蔫，成株萎蔫。,短小杆菌属（Curtobacterium）,2.厚壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,菌体多为球状，少数短杆状或略有分枝 无鞭毛， 革兰氏染色反应阳性， 营养琼脂上菌落圆形，呈奶白、黄色或桔红色。 香豌豆带化红球菌（R. fascian

28、s）为害幼芽、幼茎，使植株产生许多芽呈丛生状，茎叶扭曲，畸形，在叶部形成瘿瘤。,红球菌属（Rhodococcus）,菌体菌丝状，无隔膜，螺旋形，多灰白色； 基内菌丝 气生菌丝 革兰氏染色反应阳性； 菌落呈绒状或干燥、多皱的小菌落，直径110mm，可产生不同颜色的色素。,链霉菌属（Streptomyces）,链霉菌多为土居性微生物，许多菌株能产生抗菌素； 少数链霉菌能侵染植物引起病害。如马铃薯疮痂链霉菌（S. scabies）侵染马铃薯块茎后在薯块表皮上形成隆起的瘤状疮痂。,链霉菌属（Streptomyces）,菌体直杆状 有芽孢， 周生多鞭毛， 革兰氏染色反应多为阳性。 营养琼脂上菌落扁平灰白

29、色，有的淡红色或灰黑色，边缘波纹状或有缺刻，较粘稠。,芽孢杆菌属（Bacillus）,2.厚壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,典型种是枯草芽孢杆菌（B. subtilis）。 芽孢杆菌属的细菌能促进病组织的腐烂或坏死， 许多芽孢杆菌可作生防材料。 少数能侵染植物致病,芽孢杆菌属（Bacillus）,2.厚壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,烟草赤星病菌,烟草剑叶病,3.无壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,菌原体的基本性状,无壁菌门是一类无细胞壁但有单位膜包围的原核生物，组成一个柔膜菌纲（Mollicutes），仅有1个菌原体目（Mycoplasmatales）。 多数腐生，少数能寄生人、动物和植物。 约有300种植物上发生了菌原体病害，重要的病害有枣疯病、桑萎缩病、泡桐丛枝病、柑桔僵化病、椰子致死性黄化病、梨衰退病和玉米矮缩病等。,3.无壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,菌原体的基本性状,菌原体无细胞壁，只有三层结构的单位膜包围，膜厚78nm，菌体大小多为80800nm，形态多变，有球形、椭圆形、哑铃形、丝状或不定形，有的为螺旋形。,3.无壁菌门植物病原细菌的重要属和代表种,菌原体的基本性状,革兰氏染色反应阴性。