第二章-植物病原原核生物(第二节)

第二章园林植物的侵染性病原第二节植物病原原核生物及其主要类群一、什么是原核生物?没有真正的细胞核核基因组存在于核区中单细胞生物核原核真菌细胞细菌细胞细菌(Bacteria)放线菌(Actinomyces)植原体(Phytoplasma)＝类菌原体(Mycoplasma-likeorganism,MLO）螺原体(Spiroplasma)重要的细菌病害水稻白叶枯病：水稻三大病害之一柑橘溃疡病细菌性根癌病Rosegall烂叶心型苹果火疫病瓜类细菌性果斑病2010.11随县调查植原体—枣丛枝病2010.11随县调查植原体—枣丛枝病根上萌生疯蘖樱桃花变绿植原体症状PearDeclinesymptomXdiseasesymptom2009年加拿大Harrow调查

二、原核生物的形态和结构(一)细菌的形态与结构1.三种基本形态球状直径为0.6~1.0µm杆状大小为0.5~0.81~3µm弧状大小为1.4~1.714~60µm杆菌球菌(coccus)螺旋菌2.细菌的鞭毛（Flagella）√从细胞膜鞭毛基体上着生，穿过细胞壁和粘质层，延伸至体外。√由基体、钩形鞘和鞭毛丝构成√是细菌的“运动器官”√直径12~15nm√长3~12µm√鞭毛成分为蛋白质，具有抗原性2.1鞭毛数目2.2鞭毛的功能运动

证据:失去鞭毛的细菌没有运动能力注意：鞭毛数目及着生位置对细菌的分类和鉴定具有意义荧光假单胞杆菌鞭毛细菌的粘质层着生位置：细胞壁外面外观：细菌菌落呈浓状成分：多糖功能：同细菌的存活和致病性有关荚膜：厚且形状固定的粘质层3细菌的结构模式图.4.菌落形态嗜酸硫杆菌嗜冷细菌荧光假单胞菌细菌的菌落形态5.细菌的细胞壁成分

肽聚糖、磷壁酸、拟脂类和蛋白质厚度

15~80nm(G+)9~13nm(G-)革兰氏阳性菌细胞壁肽聚糖磷壁酸细胞膜细胞壁革兰氏阴性菌的细胞壁外壁脂多糖磷脂蛋白质脂蛋白孔蛋白外壁蛋白肽聚糖6.革兰氏(Gram)染色一种复合染色，紫色＋红色

G＋：紫色(结晶紫颜色)

G－：红色（酸性品红颜色）意义

观察细菌，鉴定细菌和细菌分类染色步骤阳性阴性对抗生素的敏感性不同G＋对青霉素较敏感，而G－对链霉素较敏感营养需求不同G＋细菌的营养需求较复杂两类细菌的差异7.细菌的细胞质膜

位置：细胞壁之下属性：半透性膜成分：脂类和蛋白质（相嵌模型）细胞膜细胞壁8.细菌的细胞质√中心体：细胞膜折皱陷入细胞质中√液泡：富含水分的细胞器√核糖体：70S，蛋白质合成场所其它细胞质内含物8.细菌的原核不是真正的细胞核核物质集中在细胞质的中央没有核膜包被核遗传信息构成了细菌的核基因组控制着细菌的主要生理代谢过程9.细菌的质粒(Plasmid)独立于核质之外呈环状结构的遗传因子（DNA）编码控制细菌的抗药性、育性和致病性等性状根癌农杆菌中的Ti质粒已发展成遗传工程的载体10.细菌的芽胞内生孢子(endospore)营养体的变态形式抗逆

干燥（长期保存）热（100C/10min）大多数植物病原细菌不产生芽胞11.繁殖-细菌细菌的繁殖：裂殖

细菌的生长曲线细菌流植物组织青枯细菌从病组织中溢出

细菌有球菌、杆菌和螺旋菌。植物病原细菌多为杆菌，细胞壁外有粘质层，很少有荚膜。有鞭毛（周鞭、极鞭，在属的分类上有重要意义）。通常无芽孢，革兰氏染色多为阴性。可培养形成菌落，多好气。好中性偏碱环境，适温26－30℃。植物病原细菌定义（二）放线菌营养体丝状（基质菌丝、气生菌丝、孢子丝），直径0.4~2µm，没有隔膜孢子球状，椭球状有腥味（三）植原体形态多样（球形、椭球形、哑铃形），无细胞壁专性寄生，存在与植物韧皮部（四）螺原体形态:菌体多样性，基本形态为螺旋状，繁殖时可分枝，培养时形成小菌落13~141.5µm三、原核生物的主要类群原核生物的分类方法传统分类法

已沿用了100多年，目前仍然是一种常规分类鉴定的手段。随机地、不系统地根据少数几个特征进行分类。所用特征有主次之分。常用的分类特征包括形态、培养特性、生理生化特性、血清学反应、噬菌体敏感性以及致病性等分子生物学分类法

为反映细菌种类之间的进化关系，20世纪60年代以后，以核酸为对象的分子生物学技术日益渗透到细菌分类中。包括G+Cmol%测定、DNA-DNA杂交和16SrRNA基因序列测定等细菌的亚种和变种定义

在一个种内有些菌系的特征与典型菌系基本相符，但有较少的表型性状或遗传特性与典型菌系不符，而这些差异的特征是稳定的。于是在细菌种下可划分出亚种（subspecies）和变种（variety）细菌亚种和变种在命名中有正式的标准，是国际细菌命名法则中的最低分类单元。细菌的命名法则每一种植物病原细菌有俗名和学名之分

俗名：指一个国家或地区使用的名称（如水稻白叶枯菌）学名：根据国际命名法则给出的名称，便于交流各国细菌工作者必须遵循国际命名法则

细菌的种名采用双名法（属名＋种加词）如:Xanthomonascampestris1.《伯杰细菌鉴定手册》最早由美国细菌学家协会出版（1923年）。此后不断吸收细菌学研究的新成果。进行了多次改版（1923、1925、1930、1934、1939、1948、1957、1984、1994）第七版《手册》以前将细菌放置在植物界、原生植物门、裂殖菌纲第八版《手册》将细菌归为原核生物界中。细菌鉴定方面权威工具书1984年更名为《伯杰系统细菌学手册》（Bergey’sManualofSystematicBacteriology)在第八版《伯杰细菌鉴定手册》的基础上，进一步溶进了一些新成果。并把细菌分类的重要信息，如细菌的生态学、分离、培养、种的描述、鉴定特性以及菌种保存等资料都罗列其中。在各级分类单元中，全面应用了核酸研究的资料。从而更加突出采用细菌遗传物质揭示细菌的亲缘关系的重要性。

1994年，《伯杰系统细菌学手册》恢复原名，再次出版《伯杰细菌学手册》（第九版）较以前的《手册》更为简洁实用。列出了鉴定到属的检索表和鉴定方法。2004年《手册》再版，主要根菌rRNA、DNA及蛋白质序列进行分分类。

2.《植物病原细菌鉴定指南》（LaboratoryGuideforIdentificationofPlantPathogenicBacteria）由N.W.Schaad主编（1983年）1988年第二版问世1993年第三版问世重要的鉴定植物病原细菌的参考书主要类群(G-)土壤杆菌属(Agrobacterium)

假单胞杆菌属(Pseudomonas)黄单胞杆菌属(Xanthomonas)

欧氏杆菌属(Erwinia)

布克氏杆菌属(Burkholderia)

劳尔氏菌属(Rastonia)泛菌属(Pantoea)

主要类群(G+)棒形杆菌属(Clavibacter)链霉菌属(Streptomyces)1.土壤杆菌属菌体

短杆状,单生或双生，鞭毛1~6根，周生或侧生菌落

圆形，隆起，光滑，灰白－白色，质地粘稠BrishaneandKerr培养基1A生理特性

氧化酶－,过氧化物酶＋，好气，代谢为呼吸型遗传特性

G+Cmol％57~63%,含Ti质粒或Ri质粒土壤习居菌：自然生境在土壤引起的病害：根癌病，冠瘿病致病机制：Ti质粒中的T-DNA片段整合至植物基因组中，植物激素代谢失调，细胞过度分裂，形成肿瘤2.假单胞菌属菌体短杆状或略弯曲，0.5～1.01.5～3.0μm鞭毛极生，1～4根，单生菌落

圆形，隆起，光滑，灰白色，有荧光反应、有些种可产生褐色色素丁香假单胞菌在King’sB培养基上的菌落形态及产生荧光生理特性

氧化酶－,过氧化物酶＋，好气，代谢为呼吸型遗传特性

G+Cmol％58～70%所致病害叶斑病桑疫病P.syringaepv.mori叶斑小，黑褐色，病叶扭曲变形，嫩枝顶枯，其上可形成菌胨，病株矮化。3.黄单胞杆菌属菌体

短杆状,0.4～0.61.0～2.9μm,多单生，少双生，单鞭毛，极生菌落圆形，隆起，光滑，蜜黄色，产生非水溶性黄色素生理特性

好气性，氧化酶－,过氧化氢酶＋，代谢为呼吸型遗传特性

G+Cmol％63～70％所致病害

稻白叶枯病，柑桔溃疡病症状菌胶症状4.欧文氏菌属菌体

短杆状,0.5~1.01.0~3.0μm,多双生或短链状，多鞭毛，周生菌落

圆形，隆起，灰白色，质地粘稠生理特性

氧化酶－,过氧化氢酶＋，好气，代谢为呼吸型或发酵型，多数种为好气性，部分为兼性厌气遗传特性

G+Cmol％50～58%所致病害软腐病和火疫病（弱寄生菌）新建的属果胶杆菌属（Pectobacterium）:引起软腐病Dickeya（＝Erwiniachrysanthemi）软腐病病害循环枯萎病梨火疫病Fireblightofblackberry5.木质部小杆菌属菌体

短杆状,0.25~0.350.9~3.5μm,单生，无鞭毛菌落

对营养要求十分苛刻，要求有生长因子存在才能长两种菌落：脐状，表面粗糙，边缘波纹状；另一种枕状突起，半透明，边缘整齐生理特性

氧化酶－,过氧化氢酶＋，好气，对营养要求十分苛刻(需营养因子)遗传特性

G+Cmol％49.5~53.1%所致病害

葡萄皮尔斯病导管充满细菌叶片焦枯，病株生长缓慢6.韧皮部杆菌属（候选属）形态

在电镜下多为圆形、椭圆形或线形，少数为不规则，0.06～0.60.17～1.6μm，细胞壁含肽聚糖层,同G－细菌的细胞壁相似。生理特性难以用人工培养基分离获得纯培养，耐热型(亚洲型)和热敏感型(非洲型)所致病害：柑桔黄龙病(Huanglongbing)

田间病害靠木虱传播；该病的发生同生态条件关系密切(温度较低，湿度较大，阳光适中)木虱传播Insectvectors7.棒形杆菌属菌体

短杆状至不规则状,0.4-0.750.8-2.5μm,在显微镜下可见菌体连成V形、L形或Y形，无鞭毛，G+菌落

圆形，光滑凸起，呈半透明状，多灰白色生理特性

氧化酶－,过氧化氢酶＋，好气，代谢为呼吸型遗传特性

G+Cmol％67~78%所致病害

马铃薯环腐病（potatoringrot）番茄细菌性溃疡病重要的植物病原细菌属检索如下：1.革兰氏染色反应阳性……………棒杆菌属1.革兰氏染色反应阴性…………………...22.鞭毛两端生……………...32.鞭毛周生……………..….43.鞭毛数条，菌落白色，产生荧光….…….假单胞杆菌属3.鞭毛一条，菌落黄色……….…………….黄单胞杆菌属4.引起植物组织增生和畸形症..……………….土壤杆菌属4.引起植物组织崩解和腐烂………..…………欧氏杆菌属

以前称类菌原体(MLO)菌体

基本形态为圆球形或椭圆形，直径为0.08~1.0μm，在韧皮部可为丝状，杆状或哑铃状（二）植原体生理特性

对青霉素等抗生素不敏感，但对四环素很敏感，不能在合成培养基上生长遗传特性

G+Cmol%23~41％所致病害症状表现为黄化或矮缩、丛生和叶、芽变小等分类地位

植原体(Phytoplasma，原为Mycoplasma-likeOrganism，简称MLO)。

原核生物界菌、无壁菌门、柔膜菌纲、支原体目、植原体属。

其分类和鉴定主要依靠生物学特征，如寄主、症状、介体专化性等。近年来分子生物学方法已广泛应用于此领域，分类取得了很大的进展。HP-rrn16S23S5SLfWB-rrnVal-tRNAAsn-tRNAIle-tRNA88.8%73%90.5%75.4%SimilaritiesofribosomalRNAgeneandtRNAsNew‘Candidatusspecies’musthave16SrDNAhomologylowerof97.5%oridenticaltothosealreadydescribed重要的植原体病害泡桐丛枝病栆疯病桑萎缩病翠菊黄花病泡桐丛枝病（MLO引起）病健植原体—泡桐丛枝病植原体—泡桐丛枝病Paulowniawitches’broomChina16SrI-D苹果丛枝病症状Elmyellows16SrV-A‘Candidatus

Phytoplasmaulmi’植原体—长春花花变叶（绿）原核生物的遗传原核生物的基因组

决定原核生物性状的稳定性

√核DNA：控制原核生物的主要代谢途径

√质粒DNA：控制一些次要性状（抗药性、致病性和育性）抗性标记酶切位点复制起始区域重要的植物病原原核生物

薄壁菌门厚壁菌门软壁菌门土壤杆菌属棒形杆菌属植原体属欧文氏菌属链霉菌属螺原体属假单胞菌属拉尔氏属（Rlastonia)黄单胞菌属木质菌属韧皮部杆菌属总结植物病原原核生物形态及结构、生长和繁殖、遗传和变异（与植物病原菌物比较）植物病原原核生物侵染及传播特征植物病原原核生物主要类群及其所致病害总结：典型细菌植原体螺原体PLBXLB位置全株韧皮部韧皮部韧皮部木质部细胞壁有无无有有四环素敏感敏感敏感敏感敏感青霉素G+敏感不敏感不敏感敏感敏感传播多种虫/嫁接虫/嫁接虫/嫁接虫/嫁接人工培养能不能能不能不能侵染性病害的诊断侵染性病害的病原：生物因子特点许多病害在病部存在病征；病害在植株间可以传染；病害有逐步扩展的过程；多数可分离培养与接种：遵循柯赫氏法则；不同病原引起的病害各有其特点，可以相互区别。病原物的确定----柯赫氏法则（1）致病的生物必须与症状有联系（2）从病组织可以分离得到病原生物并能进行纯培养（3）将纯培养的病原生物对相同种的健康寄主接种，能够发病且产生相同的症状（4）从接种发病的植物上能再次分离获得相同的纯培养微生物Koch’sPostulates:1.Thesuspectedpathogenicorganismshouldbepresentinallcasesofthediseaseandabsentfromhealthyanimals.2.Thesuspectedpathogenshouldbeisolatedfromadiseasedorganismandgrowninapurecultureawayfromthediseasehost.3.Cellsfromapurecultureofthesuspectedorganismshouldcausediseaseinahealthyanimal.4.Theorganismshouldbere-isolatedfromthenewlydiseasedanimalandshowntobethesameastheoriginal.柯赫氏法则的缺陷：1)

只适合于诊断生物病原；2)

只适合于非专性寄生性病原；3）