植物病原微生物
1 植物病原物定义
植物病原物,又叫植物病原菌或病原微生物,是包括细菌、真菌、病毒,类病毒等在内,经传播侵入植物后能引起疾病的传染性微生物或生物性病原媒介。植物病原物常能干扰植物正常的生理生化功能,并使植物在生理或组织结构上出现种种病理变化,引起植物病害,危害植物健康,影响作物产量。
2 与植物的关系
植物病原物侵害的对象是植物,绝大多数病原物与植物之间都是一种寄生关系[2]。一种生物从其他生物体内获取养分的能力称为寄生性(parasitism),这种生物被称为寄生物(parasite),被寄生的植物称为寄主(host)
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玉米叶片锈病受害状
一般将寄生物分为两类,即活体营养生物(biotroph)和死体营养生物(necrotroph)。活体营养生物,是指在自然界只能从寄主活的细胞和组织中获取养分的生物,如引起病害的霜霉菌、白粉菌、锈菌、黑粉菌等真菌以及难养细菌、植原体、病毒、线虫和寄生性植物等。死体营养生物,是指自然界可以从死的寄主组织或有机质中获取养分的生物,如大多数病原真菌和细菌。根据寄生的特性,死体营养生物又分两种情况:一种像活体营养生物一样,侵染活的细胞和组织,但寄主组织死亡后,能继续生长、繁殖,如许多引起叶斑病的真菌;另一种是在侵人前先分泌酶或毒素杀死寄主组织,然后进人其中腐生,如丝核菌等。
3 与寄生物辨析
病原物与寄生物是两个独立的概念,二者存在联系,又有区别。病原性更强调对寄主的破坏能力,而寄生性指从其他生物体内获得养分的能力。寄生性的强弱与致病性强弱没有相关性。总的来说,绝大多数病原物都是寄生物,但也存在一些病原微生物,比如土壤中植物根际的微生物并不进人植物体内进行寄生,但可以分泌一些有害物质,使植物根部扭曲,引起植物矮化,这种致病方式被称为体外致病(exopathogenicity)。另外,也不是所有的寄生物都属于病原物,因为很多微生物虽营寄生生活,像有些病毒虽然寄生植物,但是对宿主健康并没有很严重的影响,不引起病害,因而也不属于植物病原物。
在植物病原中,寄生性的强弱与致病性的强弱没有一定的相关性。例如,病毒都是活体营养生物,但有些并不引起严重的病害。而一些引起腐烂病的病原物都是死体营养生物,寄生性较弱,但它们对寄主的破坏作用却很大,如大白菜软腐病菌。
4 植物病原体的种类
引起植物病害的病原物主要包括病原真菌、原核生物、病毒、线虫及寄生性植物等。
4.1 真菌
真菌(fungus)是一类营养体通常为丝状体,具几丁质细胞壁,以吸收方式从外界获取营养,通过产生孢子进行繁殖的低等真核生物。真菌种类多,分布广,存在于水、土壤中以及地上的各种物体上,可以腐生、寄生和共生。
真菌是主要的植物病原微生物,在所有病原物中,真菌引起的植物病害最多,农业生产上许多重要的病害如马铃薯晚疫病、黄瓜霜霉病、麦类作物白粉病、禾谷类作物的锈病、小麦腥黑穗病、散黑穗病、棉花炭疽病、立枯病和黄萎病、番茄灰霉病、西瓜枯萎病、苹果腐烂病、水稻的稻瘟病、纹枯病和玉米黑粉病等都是由真菌引起的。因此,真菌是最重要的植物病原物类群。
真菌的菌丝及有性孢子类型
类群 | 营养体 | 无性孢子 | 有性孢子 |
---|---|---|---|
壶菌门 | 单细胞或无隔菌丝 | 游动孢子 | 休眠孢子囊 |
接合菌门 | 无隔菌丝 | 孢囊孢子 | 接合孢子 |
子囊菌门 | 有隔菌丝 | 分生孢子 | 子囊孢子 |
担子菌门 | 有隔菌丝 | 多数缺 | 担孢子 |
无性菌门 | 有隔菌丝 | 分生孢子 | 多数缺,如有多为子囊孢子,少数为担孢子 |
4.2 原核生物
原核生物(procaryote)是一类简单的单细胞生物,形态和结构细菌的形态有球状、杆状和螺旋状。其环状双链 DNA 分子分散在细胞质中,没有核膜包被,但形成一定的核质区,称为拟核。细胞分裂时不伴有细胞结构或染色特性的周期性变化,不形成纺锤体,细胞质中无线粒体、内质网等细胞器,核糖体较小。
引起植物病害的原核生物主要有细菌(bacterium)、菌原体(mycoplasma)和螺原体等,它们的危害性仅次于真菌和病毒。原核生物多由植物的自然孔口或伤口侵入,寄生于植物组织或导管中,引起一些重要病害。如水稻白叶枯病、蚕豆萎蔫病、茄科植物青枯病、棉花角斑病、十字花科植物软腐病、黄瓜角斑病、柑橘黄龙病、桑萎缩病、枣疯病、番茄或甜菜的根茎肿瘤、果树根癌病等。
植物病原细菌的形态及结构
4.3 病毒
病毒(virus)由核酸和蛋白质外壳组成,大小在 20 nm~300 nm之间,是由蛋白质外壳包裹的 RNA 或 DNA 颗粒,属于非细胞生物(或分子)。病毒区别于其他生物的主要特征有:① 个体微小;② 结构简单;③ 在寄主活细胞内复制增殖。
病毒可以通过多种方式引起植物病害,是一类重要的植物病原物,其引起的病害数量和危害性仅次于真菌。与动物病毒和噬菌体不同,植物病毒的侵入必须要有活细胞上的微伤才能进入细胞质,然后可以经薄膜细胞和胞间连丝弥散或进入输导组织快速转移。已知能引起植物病害的病毒有 300 余种,大田作物和果树、蔬菜的许多病毒病都是农业生产上的突出问题。如水稻条纹叶枯病、马铃薯迟化病、小麦土传病毒病、大豆花叶病、玉米粗缩病、油菜病毒病、番茄病毒病、烟草花叶病等。
病毒的形态结构及其衣壳、包膜
4.4 线虫
线虫(nematode)又称蠕虫,是一种低等无脊椎动物,在数量和种类上仅次于昆虫,居动物界第二位。线虫分布很广,多数腐生于水和土壤中,少数寄生人、动物和植物。寄生植物的线虫称为植物线虫,植物线虫体形小,一般长 0.3~12 mm,宽 0.01~0.05 mm。多数植物线虫的雌雄成虫同为线形即蠕虫形,少数异形,即雄虫为线形,雌虫为梨形、柠檬形、肾形等。
植物寄生线虫都是活体寄生物,寄生方式有外寄生和内寄生。外寄生的线虫虫体大部分留在植物体外,仅以头部穿刺入植物组织内吸取食物;内寄生的线虫虫体则全部进入植物组织内。也有些线虫生活史的某一段为外寄生,而另一段为内寄生。
植物寄生线虫的口腔内有针刺状的骨化口针,以口针穿刺植物细胞和组织,并分泌消化酶,消解寄主细胞中物质并吸入食道。植物线虫可以引起许多重要病害,如大豆胞囊线虫病、花生根结线虫病、小麦粒线虫病、甘薯茎线虫病和水稻干尖线虫病等。此外,有些线虫还能传播真菌、细菌和病毒,或与其他病原物复合侵害植物。
植物线虫的形态结构
4.5 寄生性植物
绝大多数植物是自养的,少数植物由于缺少足够的叶绿素,或是根系、叶片等器官退化而营寄生生活。这些植物必须寄生在其他植物上以获取营养物质,被称为寄生性植物。寄生性植物中除少数藻类(如茶树红锈藻)外,大多数为高等双子叶植物,可以开花结籽,又称为寄生性种子植物。
根据对寄主的依赖程度,寄生性种子植物可分为两类:一类是半寄生种子植物,它们有叶绿素,能进行正常的光合作用,但根系退化,其导管直接与寄主植物相连,从寄主内吸收水分和无机盐。另一类是全寄生种子植物,它们没有叶片或叶片退化成鳞片状,没有足够的叶绿素,不能进行正常的光合作用,其导管、筛管与寄主植物相连,根系蜕变为吸根,从寄主体内吸收全部或大部养分和水分。
寄生性种子植物对寄主植物的影响,主要是由于寄主营养被过度摄取后,寄主生长受到抑制。寄生性种子植物大多寄生野生木本植物,少数寄生农作物,在农业生产上可造成较大的危害。如寄生在林木上的桑寄生、槲寄生,就属于茎(叶)寄生类半寄生种子植物;如寄生在农作物大豆上的菟丝子,就属于茎(叶)寄生类全寄生种子植物;如瓜类列当,就属于根系寄生类全寄生种子植物。
寄生性植物菟丝子与列当
参考文献
[1]
^周德庆 编著.《微生物学教程》(第3版).北京:高等教育出版社,2011,275-282.
[2]
^韩召军 主编.《植物保护学通论》(第二版).北京:高等教育出版社,2012,9-12.
[3]
^王金生.《植物病原细菌学》.北京:中国农业出版社,2000,
[4]
^董钻,沈秀瑛 主编.《作物栽培学总论》(第二版).北京:中国农业出版社,2010,
[5]
^苏建亚,郭坚华.《植物病虫害基础》.南京:南京大学出版社,2000,
[6]
^黄秀梨,辛明秀.《微生物学》(第3版).北京:高等教育出版社,2009,
[7]
^沈萍.《微生物学》.北京:高等教育出版社,2000,
[8]
^许志刚.《普通植物病理学》(第3版).北京:中国农业出版社,2001,
[9]
^陆家云.《植物病害诊断》(第2版).北京:中国农业出版社,1997,
[10]
^王世泽.《昆虫研究法》.北京:中国农业出版社,1998,
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