植物病原原核生物

植物病原原核生物第一頁，共三十頁，2022年，8月28日原核生物是指無真正的細(xì)胞核，遺傳物質(zhì)分散在細(xì)胞質(zhì)中，無核膜包被，僅形成一個圓形或橢圓形的核區(qū)的低等生物，包括細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌和菌原體等。第二頁，共三十頁，2022年，8月28日我國從事植物細(xì)菌學(xué)研究的單位中國農(nóng)科院植保所：趙廷昌博士南京農(nóng)業(yè)大學(xué)：方中達(dá)，王金生吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)：袁美麗，高潔中國農(nóng)業(yè)大學(xué)：王慧敏第三頁，共三十頁，2022年，8月28日

第一節(jié)植物病原細(xì)菌概述

1．細(xì)菌病害的數(shù)量和危害僅次于真菌和病毒，屬第三大病原物。2．細(xì)菌屬于原核生物界(Procaryotae)的單細(xì)胞生物，有細(xì)胞壁，沒有細(xì)胞核。3．一般細(xì)菌的形態(tài)為球狀、桿狀和螺旋狀。大都單生，也有雙生、串生和聚生的。植物病原細(xì)菌大多是桿狀菌，大小為0.5-0.8×1-5μm，少數(shù)是球狀。4．大多具鞭毛，著生在菌體一端或兩端的叫極鞭，著生在菌體側(cè)面和四周的叫周鞭。5．植物病原細(xì)菌都不產(chǎn)生芽孢。芽孢抗逆性較強(qiáng)。第四頁，共三十頁，2022年，8月28日第一節(jié)植物病原細(xì)菌概述6．細(xì)菌都是非專性寄生物，均可在人工培養(yǎng)基上生長。寄生性強(qiáng)的可以侵染綠色葉片，寄生性弱的只能侵染植物的貯藏器官和果實(shí)等抗病性較弱部位。7．一般植物病原細(xì)菌的致死溫度是48-53℃/10分鐘，而要?dú)⑺兰?xì)菌的芽孢則需要120℃左右的高壓蒸汽10-20分鐘。因此高壓滅菌的指標(biāo)是120℃30分鐘。8．細(xì)菌都是以裂殖方式繁殖，即一分為二。在適宜條件下最快20分鐘繁殖一次。一般植物病原細(xì)菌的最適溫度為26-30℃，24-48小時(shí)可以在培養(yǎng)基上長出細(xì)菌菌落。9．細(xì)菌經(jīng)常發(fā)生變異。人工培養(yǎng)的細(xì)菌致病力容易減弱，通過人工接種的方法可以恢復(fù)其致病力。第五頁，共三十頁，2022年，8月28日一、形態(tài)和結(jié)構(gòu)

細(xì)菌的形態(tài)有球狀、桿狀和螺旋狀，個體大小差別很大。球狀細(xì)菌的直徑為0.5-1.3μm，桿狀細(xì)菌的大小為0.5-0.8μm×1—5μm，也有更小一些的。螺旋狀細(xì)菌較大，有的可達(dá)13一14μm×1.5μm。細(xì)菌大都單生，也有雙生、串生和聚生的。植物病原細(xì)菌大多是桿狀菌，大小為0.5一0.8μm×1—3μm，少數(shù)為球狀。第六頁，共三十頁，2022年，8月28日第七頁，共三十頁，2022年，8月28日細(xì)菌的芽孢一些芽孢桿菌在菌體內(nèi)可以形成一種稱作芽孢的內(nèi)生孢子。芽孢并不是細(xì)菌的繁殖器官，因?yàn)橐粋€菌體只形成一個芽孢，芽孢萌發(fā)也只形成一個細(xì)菌。芽孢的抵抗力很強(qiáng)。一般植物病原細(xì)菌的致死溫度在48—53℃之間，有些耐高溫細(xì)菌的致死溫度，最高也不超過70℃，而要?dú)⑺兰?xì)菌的芽孢，一般要用120℃左右的高壓蒸氣處理l0—20分鐘。第八頁，共三十頁，2022年，8月28日革蘭氏染色反應(yīng)細(xì)菌對革蘭氏染色的反應(yīng)有陽性和陰性。革蘭氏染色反應(yīng)與細(xì)菌的其他性狀有關(guān)。例如，革蘭氏陽性的細(xì)菌能耐高濃度的鹽，不易被蛋白酶分解，但是對于堿性染料和除垢劑(如肥皂)則較敏感。對抗菌素的反應(yīng)也不同，青霉素對革蘭氏陽性反應(yīng)的細(xì)菌作用比較大，而鏈霉素則對陽性反應(yīng)和陰性反應(yīng)的細(xì)菌都有一定的作用。營養(yǎng)的要求也不同，革蘭氏染色反應(yīng)陽性的細(xì)菌，一般需要較復(fù)雜的營養(yǎng)物質(zhì)。電子顯微鏡的觀察發(fā)現(xiàn)，革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁不是光滑的。可見，革蘭氏染色反應(yīng)也反映了細(xì)菌的組成和結(jié)構(gòu)等本質(zhì)上的差別，因此它是細(xì)菌分類上的一個重要性狀。第九頁，共三十頁，2022年，8月28日

二、原核生物的繁殖、遺傳和變異

原核生物都是以裂殖的方式繁殖。細(xì)菌繁殖很快，大腸桿菌在適宜的條件下每20分鐘就可以分裂一次。在其它條件適合時(shí)，溫度對細(xì)菌生長和繁殖的影響很大。植物病原原核生物的生長適溫為26—30℃左右，少數(shù)在高溫或低溫下生長較好，如茄青枯菌的生長適溫為35℃，馬鈴暮環(huán)腐病菌的生長適溫為20-23℃。原核生物的遺傳物質(zhì)是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的DNA，主要在核區(qū)內(nèi)，但在細(xì)胞中還有單獨(dú)的遺傳物質(zhì)，如質(zhì)粒。核質(zhì)和質(zhì)粒共同構(gòu)成了原核生物的遺傳信息庫一基因組。原核生物經(jīng)常發(fā)生變異。細(xì)菌在人工培養(yǎng)基上培養(yǎng)到一定時(shí)期后一些性狀就會發(fā)生變化，如植物病原細(xì)菌致病力的減弱，可能是由于改變后的生活條件對細(xì)菌的選擇作用的結(jié)果。類似的現(xiàn)象是一種植物病原細(xì)菌通過不同的寄主植物，特別是抗性強(qiáng)弱不同的寄主植物，它的致病力可以減弱或增強(qiáng)。第十頁，共三十頁，2022年，8月28日

三、主要類群

絕大多數(shù)的原核生物是腐生的或自養(yǎng)性的，它們廣泛分布在自然界的各種場所，從高山到海洋，從赤道到兩極，從植物到動物體內(nèi)外，都可發(fā)現(xiàn)有細(xì)菌存在。能夠侵染植物引起發(fā)病的原核生物稱為植物病原原核生物，主要有真細(xì)菌和菌原體兩大類群，分屬于薄壁菌門、厚壁菌門和軟壁菌門。薄壁菌門和厚壁菌門的細(xì)菌有細(xì)胞壁，軟壁菌門的成員也稱菌原體，三者統(tǒng)稱為真細(xì)菌。第十一頁，共三十頁，2022年，8月28日革蘭氏染色反應(yīng)植物病原細(xì)菌革蘭氏染色反應(yīng)大多是陰性（紅色G-），少數(shù)是陽性（紫色G+），這與細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和成分有關(guān)（先用結(jié)晶紫和碘液處理細(xì)胞壁，再用酒精或丙酮脫色）。革蘭氏染色反應(yīng)是細(xì)菌鑒別分類的重要依據(jù)，此外對抗菌素的反應(yīng)也不同，青霉素對革蘭氏染色陽性的細(xì)菌作用較大，但對陰性細(xì)菌作用則較小。而鏈霉素對陽性和陰性細(xì)菌都有殺滅作用，應(yīng)為植物病原細(xì)菌大多屬陰性細(xì)菌，因此農(nóng)用鏈霉素在防治植物細(xì)菌病害方面廣泛應(yīng)用。第十二頁，共三十頁，2022年，8月28日

第二節(jié)植物病原細(xì)菌分類

根據(jù)目前公認(rèn)的五界生物分類系統(tǒng)，細(xì)菌屬于原核生物界。由于原核生物形態(tài)簡單、差異較小，內(nèi)部的分類系統(tǒng)還不完善。目前比較公認(rèn)的是《柏杰氏細(xì)菌鑒定手冊》（第九版，1994）分類系統(tǒng)。第十三頁，共三十頁，2022年，8月28日一、原核生物界分類系統(tǒng)

原核生物界通常分為4個門，7個綱，35個組群。薄壁菌門：有壁較薄。革蘭氏染色反應(yīng)陰性，包括大多數(shù)植物病原細(xì)菌。厚壁菌門：有壁較厚。革蘭氏染色反應(yīng)陽性，包括棒形桿菌屬、芽孢菌屬和鏈霉菌屬。無壁菌門：菌體無壁。包括類菌原體。疵壁菌門：屬沒有進(jìn)化的原細(xì)菌或古細(xì)菌。包括產(chǎn)甲烷細(xì)菌和高鹽細(xì)菌。第十四頁，共三十頁，2022年，8月28日二、植物病原細(xì)菌的分類單元長期以來，植物病原細(xì)菌僅限于5個屬：土壤桿菌屬、歐氏桿菌屬、甲單胞桿菌屬、黃單胞桿菌屬和棒狀桿菌屬。近十年來，又陸續(xù)新建了一些植物病原細(xì)菌屬。現(xiàn)在植物病原細(xì)菌的主要類群有14個屬。（P113表3-2）。1.細(xì)菌屬的形狀特征：形態(tài)特征和培養(yǎng)性狀、生理生化性狀、遺傳性狀。2.細(xì)菌種分類單元：基因種-細(xì)菌分類學(xué)家、分類種-植物病理學(xué)家。3.亞種(subspecies)：細(xì)菌種下類群種在培養(yǎng)特性、生理生化和遺傳學(xué)某些性狀有一定差異的群體。4.致病變種(pathovar.)：簡稱.Pv.，細(xì)菌種下以寄主范圍和致病力差異來劃分的組群。5.生化變種(biovar)：細(xì)菌種以下按生理生化性狀差異來劃分的組群，不考慮致病性等其他性狀的異同。第十五頁，共三十頁，2022年，8月28日1.土壤桿菌屬(Agrobacterium)土壤桿菌屬是薄壁菌門根瘤菌科的一個成員，土壤習(xí)居菌、菌體短桿狀，單生或雙生，鞭毛1—6根，周生或側(cè)生。好氣性，代謝為呼吸型。革蘭氏反應(yīng)陰性，無芽孢。營養(yǎng)瓊脂上菌落為圓形、隆起、光滑，灰白色至白色，質(zhì)地粘稠。不產(chǎn)生色素。大多數(shù)細(xì)菌都帶有除染色體之外的另—種遺傳物質(zhì)，一種大分子的質(zhì)粒，它控制著細(xì)菌的致病性和抗藥性等,如侵染寄主引起腫瘤癥狀的質(zhì)粒稱為“致瘤質(zhì)?！?tomorinducineplasmid,俗稱為Ti質(zhì)粒)，有的能引起寄主產(chǎn)生不定根的“致發(fā)根質(zhì)?！?rhizogeninducineplasmid,比俗稱Ri質(zhì)粒)。第十六頁，共三十頁，2022年，8月28日2.布克氏菌屬(Burkholderia)布克氏菌屬是由假單胞菌屬中的rRNA第二組獨(dú)立出來的。茄青枯布克氏菌(B.solanacearum)能引起多種作物，特別是茄科植物的青枯病。在組合培養(yǎng)基上形成光滑、濕潤、隆起和灰白色的菌落。病菌的寄主范圍很廣，可以為害30余科，100多種植物。病害的典型癥狀是全株呈現(xiàn)急性凋萎，病莖維管束變褐，橫切后用手?jǐn)D壓可見有白色菌膿溫出。病菌可以在土中長期存活，是土壤習(xí)居菌。病菌可隨土壤、灌溉水和種薯、種苗傳染與傳播。侵染的主要途徑是傷口，高溫多濕有利發(fā)病。第十七頁，共三十頁，2022年，8月28日

3.歐氏桿菌屬(Erwinia)

屬薄壁菌門。菌體短桿狀，周生多根鞭毛。菌落灰白色，革蘭氏染色反應(yīng)陰性。主要引致腐爛，如大白菜軟腐病。胡蘿卜歐氏菌(E.carotovora)俗稱大白菜軟腐病菌，寄生范圍很廣，包括十字花科、禾本科、茄科等20多科的數(shù)百種果蔬和大田作物，大多由傷口侵染，或介體動物傳帶侵染，引起肉汁或多汁的組織軟腐，尤其是在厭氧條件下最易受害，多在倉庫中貯藏期間表現(xiàn)癥狀。第十八頁，共三十頁，2022年，8月28日4.假單胞菌屬(Pseudomonas)假單胞菌屬是薄壁菌門假單胞菌科的模式屬。菌體短桿狀或略彎，單生，大小為0.5—1.0μm×1.5—5.0μm，鞭毛1—4根或多根，極生。革蘭氏陰性，嚴(yán)格好氣性，代謝為呼吸型。無芽孢。營養(yǎng)瓊脂上的菌落圓形、隆起、灰白色，有熒光反應(yīng)，有些種產(chǎn)生褐色素?cái)U(kuò)散到培養(yǎng)基中。已發(fā)現(xiàn)的植物病原細(xì)菌有一半屬于此屬，主要引起葉斑、腐爛和萎蔫等癥。黃瓜細(xì)菌性角斑病、茄科青枯病、桑疫病等。第十九頁，共三十頁，2022年，8月28日(五)黃單胞菌屬(Xanthomonas)黃單胞菌屬是薄壁菌門一個成員。菌體短桿狀，多單生，少雙生，單鞭毛，極生。革蘭氏陰性。嚴(yán)格好氣性，代謝為呼吸型。營養(yǎng)瓊脂上的菌落圓形隆起，蜜黃色，產(chǎn)生非水溶性黃色素。黃單胞菌屬的成員都是植物病原菌，模式種是野油菜黃單胞菌。俗稱甘藍(lán)黑腐病菌。第二十頁，共三十頁，2022年，8月28日6.棒形桿菌屬(Clavibacter)菌體短桿狀至不規(guī)則桿狀，無鞭毛，不產(chǎn)生內(nèi)生孢子.革蘭氏反應(yīng)陽性。好氣性，呼吸型代謝，營養(yǎng)瓊脂上菌落為圓形光滑凸起，不透明，多為灰白色。馬鈴薯環(huán)腐亞種(C.michiganensissubsp.sepedonicum)病菌可侵害5種茄屬植物引致馬鈴薯環(huán)腐病。病菌大多借切刀的傷口傳染，病株維管束組織被破壞，橫切時(shí)可見到環(huán)狀維管束組織壞死并充滿黃白色菌膿，稍加擠壓，薯塊即沿環(huán)狀的維管束內(nèi)外分離，故稱環(huán)腐病。第二十一頁，共三十頁，2022年，8月28日第三節(jié)植物病原細(xì)菌的侵染傳播與病害診斷

植物細(xì)菌病害主要發(fā)生在栽培植物上，無論是大田作物或果樹、蔬菜都有3-4種細(xì)菌病害。目前生產(chǎn)上重要的細(xì)菌病害有水稻白葉枯病、馬鈴薯環(huán)腐病、茄科作物青枯病、十字花科作物軟腐病、葫蘆科細(xì)菌性角斑病等。第二十二頁，共三十頁，2022年，8月28日一、寄生性與致病性1．植物病原細(xì)菌都是非專性寄生物，都能在人工培養(yǎng)基上生長。培養(yǎng)細(xì)菌的常用培養(yǎng)基是牛肉汁蛋白胨培養(yǎng)基（NA培養(yǎng)基）。2．植物病原細(xì)菌的寄生性強(qiáng)弱有所不同。寄生性強(qiáng)的可以侵染作物的綠色部分，如葉片；寄生性弱的只能侵染植物的貯藏器官或抗性較弱部位，如果實(shí)。3．寄生性是病菌與寄主建立寄生關(guān)系，能在寄主體內(nèi)存活與繁殖的特性。4.致病性則是病菌對寄主造成的破壞引起病變的特性。5.一種病菌可以在多種植物體內(nèi)存活，具有寄生性，但并不一定都能引起病害，即無致病性。例如熒光假單胞菌的寄生性較強(qiáng)?？梢栽诙喾N植物體內(nèi)營極生生活，但致病性較弱，只能在很少的場合顯示病變。第二十三頁，共三十頁，2022年，8月28日4．植物病原細(xì)菌都有一定的寄主范圍。有的病菌寄主范圍較窄，只能為害同一屬或同一種植物，如棉花角斑黃單胞菌只為害棉屬植物。寄主范圍廣的可以為害多種植物，如甘藍(lán)黑腐病黃單胞菌可以為害十字花科的多種植物。5．一般把自然條件下能侵染的寄主稱為自然寄主，人工接種后顯示癥狀的寄主稱為實(shí)驗(yàn)寄主。6.正確判斷病菌的寄主范圍對病害防治和病原菌的鑒定有重要意義。一、寄生性與致病性第二十四頁，共三十頁，2022年，8月28日二、植物病原細(xì)菌侵染途徑

植物病原細(xì)菌不能直接侵入植物，只能通過自然孔口和傷口侵入。植物病原細(xì)菌侵染途徑及特點(diǎn)如下:1.自然孔口：氣孔、水孔、皮孔、蜜腺。2.各種傷口：自然傷口：風(fēng)雨、冰雹、凍害、昆蟲人為傷口：耕作、施肥、嫁接、收獲、運(yùn)輸3.從自然孔口侵入的細(xì)菌一般都能從傷口侵入，能從傷口侵入的細(xì)菌不一定能從自然孔口侵入。4.寄生性弱的細(xì)菌一般都是從傷口侵入；寄生性強(qiáng)的細(xì)菌則從傷口和自然孔口都能侵入。5.引致葉斑病的細(xì)菌一般是從自然孔口侵入，如假單胞桿菌屬和黃單胞桿菌屬的細(xì)菌。6.引致萎蔫、腐爛和瘤腫的細(xì)菌則多半是從傷口侵入，如棒形桿菌屬、歐氏桿菌屬和土壤桿菌屬的細(xì)菌。第二十五頁，共三十頁，2022年，8月28日三、植物病原細(xì)菌的傳播

1.雨水是植物病原細(xì)菌最主要的傳播途徑。風(fēng)雨易造成傷口，雨露和水滴飛濺有利于細(xì)菌菌膿或菌痂的擴(kuò)散。2.昆蟲介體也可傳播細(xì)菌。如種蠅的幼蟲和菜青蟲傳播白菜軟腐病。3.工具傳播：切刀可以傳播馬鈴薯環(huán)腐病菌。第二十六頁，共三十頁，2022年，8月28日四、植物病原細(xì)菌的侵染來源1.種子和無性繁殖器官：帶菌種苗是最重要的初侵入來源，帶菌種苗調(diào)運(yùn)可遠(yuǎn)距離傳播。2.病殘?bào)w：植物病原細(xì)菌可以在病株殘余組織中長期存活，也是重要的初侵染來源。3.土壤：主要存活與土壤中的作物殘余組織。4.雜草和其他作物：相同寄主范圍的作物。5.昆蟲介體：玉米細(xì)菌性萎蔫病菌可以在玉米葉甲體內(nèi)越冬，成為初侵染來源。第二十七頁，共三十頁，2022年，8月28日五、植物細(xì)菌病害的診斷

1.癥狀識別：斑點(diǎn)、萎蔫、腐爛、畸形。水浸狀、菌膿、菌痂、流膠。2.顯微鏡檢查：噴菌現(xiàn)象。3.分離培養(yǎng)：NA培養(yǎng)基稀釋法或畫線法培養(yǎng)。觀察單個菌落特點(diǎn)。4.人工接種：將分離的細(xì)菌接種于寄主植物或過敏性發(fā)應(yīng)植物，觀察所得癥狀。5.鏈霉素防治：植物病原細(xì)菌對鏈霉素敏感，可用于防治細(xì)菌病害。第二十八頁，共三十頁，2022年，8月28日

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