第二章 第二节原核生物

Auxin：植物生长素；Oncogenic：原癌基因 ；Cytokinin：细胞分 裂素；Opine:冠瘿碱 (N源)；Catabolism:代谢
2 欧文氏菌属（Erwinia）1920，Winslow 该属大多 数种是植物病原菌，引起植物坏死、溃疡、萎蔫、 流胶、叶斑及软腐症状。
➢ 菌体短杆状，0.6-1.0x1.5-3.0m, 多双生或短链状 ➢ 鞭毛周生多根； ➢ 兼性好气性； ➢ 代谢类型为呼吸型或发酵型； ➢ 氧化酶反应阴性，过氧化氢酶反应阳性 ➢ G-, 无芽孢； ➢ 菌落圆形，隆起灰白色； ➢ G+C 50-58mol%
水洗
革兰氏染色原理
原理：两类细菌的细胞壁有很大的差异。
结晶紫与碘液形成了不溶于水的复合物，G+ 由于细胞壁较厚、肽聚糖层次多，故遇乙醇脱水 处理时，因失水而网孔缩小，再者它不含脂类， 遇乙醇不会出现裂缝，所以结晶紫和碘的复合物 被固定，而呈紫色；
G-壁薄，脂类含量高，乙醇洗时会脱色，再用 红色复染时，呈色。
喷嚏中的细菌
牙齿上的细菌
头发上的细菌
第二节 原核生物
含有原核结构（无核膜）的单细胞微生物。 核物质集中在细胞质的中央形成核区，遗传 物质DNA，无核膜，有些还有质粒（独立 于核物质以外的环状结构的遗传因子）。无 内质网、线粒体、叶绿体等细胞器。
是仅次于真菌和病毒的第三大类病原生物。
原核微生物
原核生物
荧光假单胞菌 嗜酸硫杆菌
嗜冷细菌
菌落形态
螺原体在添加了甾醇放入培养基上形成煎蛋形菌落
（一） 薄壁菌门植物病原细菌主要属
1、土壤杆菌属（Agrobacterium）
土壤习居菌，携带致病质粒，引起肿瘤或发根。
➢ 菌体杆状，0.6-1.0×1.5-3.0m, 单生或成对 ➢ 鞭毛1-6根，侧生或周生； ➢ 好气性,代谢类型为呼吸型； ➢ G-, 无芽孢； ➢ 氧化酶反应阴性，过氧化氢酶反应阳性 ➢ 菌落圆形，光滑、质地粘稠、不产色素、灰白至白色 ➢ G+C 57-63 mol %。
大 肠 杆 菌 裂 殖 过 程
大肠杆菌
• 总DNA 4600 kb • 如果将DNA拉成线形，则有1 mm长 • 大肠杆菌细胞长 2-3 m • 因此如此大的DNA分子要想包装进细菌细胞，
需要将其高度的螺旋化highly supercoiled
细菌的环状DNA分子
细菌的变异
• 突变：概率是十万分之一 • 重组
• 常见种
➢ 菊欧文菌（E. chrysanthemi）：引起多种亚热带植物
和观赏植物软腐病。
➢ 胡萝卜欧文菌（E. carotovara）: 属于软腐菌群，俗称
大白菜软腐病菌，寄生范围很广，包括十字花科、禾本 科、茄科等20多科的数百种果蔬和大田作物。
➢ 玉米细菌性枯萎病 （E. stewartii）和梨火疫病（E. amylovara）：属于解淀粉菌群，是我国的对外检疫 对象，主要发生在西欧和北美，为害梨、苹果等，有" 细菌火"之称，是毁灭性的细菌病害，中国尚未发现此 病。 。
1.无细胞壁，只有原生质膜……………软壁菌门 螺原体属和植原体属
1.细胞壁无肽聚糖……………疵壁菌门（古菌）
《伯杰氏细菌鉴定手册》第9版
植物病原原核生物属分类特征
➢ 形态特征和培养性状：菌体形状与大小、鞭毛、荚 膜、芽孢、 呼吸类型等。
➢ 生理生化性状：革兰氏染色反应、在特定培养基上 的生长特性、色素的产生、生理生化反应、对碳源、 氮源和大分子物质的利用能力与分解产物等。
无鞭毛 单极鞭毛 双极鞭毛 单极丛鞭毛 双极丛鞭毛 周生鞭毛
细菌的鞭毛示意图 菌原体：无鞭毛附属结构
电镜下的细菌（示鞭毛）
肺炎链球菌荚膜
芽孢：一种内生孢子，具有很强的抗逆性。
超越48-53 ℃的致死温度，杀死芽孢需要120℃ 蒸汽10-20min。
spores
4. 细菌的细胞壁
肽聚糖
肽聚糖
不同质粒携带不同遗传信息。 无质粒细菌可通过接合、转化、转导等方式
获得，不能自发产生。 例：细菌抗药性因子、大肠杆菌的F因子。 质粒应用:基因工程，体外重组.
复制起始位点
多克隆位点
抗药性基因
质粒的主要部件
三 植物病原原核生物的主要类群
1.有细胞壁 2.细胞壁薄，格兰氏染色反应阴性…薄壁菌门 假单胞菌属，黄单胞菌属，土壤杆菌属， 欧文氏菌属，木质部小菌属 2.细胞壁厚，格兰氏染色反应阳性…厚壁菌门 棒形杆菌属和链丝核菌属
细菌的形态，示类核区（绿色部位）
间体 （Mesosome）、拟核（nucleoid）、核糖体 （ribosome）、内含体 （inclusion bodies）、荚膜 （capsule）、表面蛋白质 （surface proteins）、细 胞壁 （cell wall）、壁膜间隙 （periplasmic space）、 质膜 （plasma membrane）、鞭毛 （flagellum）
➢ 遗传性状：DNA中G+C mol%、核糖体核苷酸序 列等。（5s、16s、23sRNA）
➢碳素化合物的利用和分解（了解）
• 碳源利用试验（SMB培养基+0.2%碳素化合物）： 观察细菌在平板生长情况2周。
• 碳素化合物产酸试验（Ayers培养基或Dye培养
基C+1%碳素化合物+溴百里酚蓝）：每5ml培养液加
➢Development of tumors on plants
following infection by A. tumefaciens
was optimal at temperatures around 22℃ and did not occur at temperatures above 29 ℃.
四、植物病原细菌的生理特性
➢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。 ➢多数病原细菌为死体营养生物，可在一般固体培养基上 生长形成菌落。菌落颜色多白色、灰白色或黄色等。 ➢少部分维管束寄生菌不能培养或难于培养。 ➢多数好氧，少数兼性厌氧。 ➢培养以中性偏碱性为适合。 ➢生长适温为26-30℃，33-40 ℃停止生长，致死温度为 48-53 ℃，最高不超过70 ℃ 。 ➢植原体无细胞壁，只有原生质膜包围，不能人工培养。 螺原体需要添加了甾醇才能生长，形成煎蛋形菌落。
➢热处理可使病菌失去Ti质粒，丧失致病性。可 以将桃苗在50℃高温条件下处理30分钟后移栽。
Crown gall
畸型－－肿瘤土壤杆菌属Agrobacterium
畸型－－肿瘤
Agrobacterium
• 根癌土壤杆菌的致病因子是细菌细胞中的大质粒， 称为Ti 质粒（Tumer inducing plasmid）, 引 起发根症状的质粒称为Ri 质粒（Root inducing plasmid）。
土壤习居菌:对土壤适应性强，在土壤中可以长期存活，并能在 土壤有机质上繁殖的细菌。土壤寄居菌:是指在土壤中病残体上 存活期较长，但是不能单独在土壤中长期存活，必须在病株残 体上营腐生生活，一旦寄主残体分解，便很快在其他微生物的 竞争下丧失生活能力。
菌体形态
菌落形态
共有四个种:
➢根癌土壤杆菌(A. tumefaciens)：
真细菌
细菌（Bacterium) 植原体(Phytoplasma) 螺原体（Spiroplasma）
放线菌
蓝细菌
古菌
一、原核生物形态结构
1. 细菌基本形态:球状、杆状、螺旋状。此外 还有棒杆状和链丝状。
球菌(coccus)
杆菌及棒杆状
螺旋菌
链丝状
植原体（无细胞壁）：形状大小变化大，圆 形、椭圆、哑铃和梨形等 .
转 化
转 导
接 合
Conjugation
Bacterial conjugation (mating) is a process of genetic transfer that involves cell-to-cell contact.
质粒 plasmid
质粒特点
可自我复制，稳定遗传。对生存不是必要的。 复制与染色体分开，但同步进行。
第二章 植物侵染性病害的病原
病原种类
真菌 细菌 病毒 线虫 寄生性种子植物
美国史密斯（E.F.Smith 18841927） 第一个确认了植物病原细菌对植 物的致病性，被誉为植物细菌病 害的奠基人和美国植物病原细菌 学之父。
1676年12月26日，列文·虎克从一滴胡椒水中发现了比荷兰人口（270万）还要 多的微小的生物，这一天被称为细菌学诞生的日子。没有受过任何正规教育荷兰 人列文·虎克自制显微镜第一个发现细菌 。1680年，以无名之辈被选为英国皇家 学会会员和法国科学院院士。
G+壁厚，对青霉素、链霉素敏感 G-壁薄，对青霉素不敏感，对四环素、链霉素敏感
注意事项： • 选择活跃期的培养物，菌液不要太厚 • 酒精脱水应适度 • 设阳性和阴性对照
大肠杆菌
Gram negtive
蜡质芽胞杆菌
Gram positive
二、细菌的繁殖、遗传和变异
二分分裂繁殖是细 菌最普遍、最主要的繁 殖方式。在分裂前先延 长菌体，染色体复制为 二，然后垂直于长轴分 裂，细胞赤道附近的细 胞质膜凹陷生长，直至 形成横隔膜，同时形成 横隔壁，这样便产生两 个子细胞。此外，通过 出芽的方式繁殖。
– 转化 Transformation：外源遗传物质进入细 菌，引起细菌遗传变化的现象。但外源DNA并 不整合到宿主染色体DNA上。
– 转导 Transduction：借助病毒、噬菌体或其 他方法将外源DNA导入细胞并整合到宿主基因 组上的方法。
– 接合 Conjugation：通过性菌毛互相沟通或通 过供体菌和受体菌完整细胞间的直接接触，将 遗传物质(主要是质粒DNA)从供体菌转移给受 体菌。
3、细菌细胞结构
无核膜包围的细胞核，核物 质（DNA）集中在细胞质的 中央形成核区，有些还有质粒。 细胞质内具有核糖体和间体。 无内质网、线粒体、叶绿体等 细胞器细胞器。
细胞壁的主要成分是一类含有氨基酸的多糖，称为肽聚 糖，脂类和蛋白质组成。 有多糖为主的粘质层（Slime layer）,或形成较厚固定 的粘质层-荚膜。多有鞭毛（极鞭或周鞭）。或可形成芽 孢结构。
0.1ml菌悬液（108CFU/ml），培养3-4周，观察颜色变化 及气体产生。
➢其它生理生化实验（了解）
细胞色素氧化酶试验：将1%二甲基对苯二胺盐酸 盐或1%四甲基对苯二胺盐酸盐滴在菌落上，阳性 菌落立即变粉红，继而深红。
• 过氧化氢酶试验 ：滴加3%过氧化氢，半分钟内有 大量气泡（O2）产生的为阳性。
G＋` G－细胞壁成分的区别
成分
肽聚糖 磷壁酸 类脂质 蛋白质
占细胞壁干重的%
G＋
G－
含量很高（30-95） 含量很低（5-20） 含量较高（<50） 0
一般无（<2） 0
含量较高（-20） 含量较高
•菌原体无细胞壁，无革兰氏染色反应。
细菌的革兰氏染色
1min 水洗
1min水洗
30sec
10sec
➢悬钩子土壤杆菌 (A. rubi):在悬钩子植物茎上产生瘿
瘤。
➢发根土壤杆菌（A. radiobacter）：产生发状根。
➢Agrobacterium is grown near its
maximum temperature of about 30℃, then the plasmid is lost as well as the pathogenicity of the bacterium.
电镜下的植原体
螺原体：线条状，活体中呈螺旋形。 电镜下的螺原体
2. 原核生物的大小
➢球状细菌 0.5-1.3 μm ➢杆状细菌 0.5-0.8×1-5 μm
植物病原细菌（多杆状）0.5-0.8×1-3 μm ➢螺原体 100-200nm×2-4 μm ➢植原体 80-1000nm
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叶孔周围的细菌
寄主广泛，可侵害90多科300余种双子叶植物，尤以 蔷薇科为主，引起桃、苹果、葡萄、月季的根癌病。癌
肿是由病菌产生的激素引起的。发根土壤杆菌 (A. rhizogens)
➢放射土壤杆菌 (A. radiobacter):
非致病菌。土壤杆菌属的的许多菌株能产生细菌素， 如土壤杆菌素K84（腺嘌呤核苷酸类似物）是从澳大利亚 土壤中分离的放射土壤杆菌K84菌株产生的，在世界上许 多国家被成功地用于果树冠瘿病的生物防治。