真菌学-第一章概论 2

第二节菌物的生理、生态及遗传
一.代谢
1. 真菌的营养方式：无叶绿素，是异养形生物。 • 活体营养型：专性寄生，针对活细胞 • 死体营养型。非专性寄生
Baidu Nhomakorabea
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腐生真菌：存在于动植物残体，土壤， 粪便中，导致木制品，纸张，棉纺织品， 食品等的腐败。
2. 营养物质：碳素，氮素，矿物质，维生素。 3. 营养物质的吸收和运输：渗透，主动运输和被动 运输（需能量和渗透酶）
(二)主要生物界特点比较
动物界 营养方 式 营养体 组成 植物界 藻物界 真菌界 原生界 异养（吞 自养（光合、 异或自养 噬或渗透） 吸收） （吸收、光 合） 多细胞 多细胞 主要为单细 胞或丝状体 异养（吸收、 异养（吞噬） 渗透） 或自养（光 合） 多细胞丝状 体 主要单细胞 或阿米巴状
细胞壁
7. 孢子成熟与休眠
• 正常形态的孢子及表面上完全发育的孢子， 在适宜条件下能立即萌发，可视为成熟孢 子。相反表面成熟的孢子须经过几周或几 个月才能萌发的称为具有休眠期。原因： 自身抑制剂（靠自身活化机制来解除）， 孢子壁厚，或外界条件不适。
孢子的萌发过程包括孢子形态学和 生理学两方面的变化：
形态学上的变化：孢子膨大，核分裂及液胞形成。 生理学上的变化： 代谢活动加快，如DNA, RNA, 蛋白质、碳水化合 物和脂类等大分子合成增加，酶活性增高，体重 加大及大量吸水等，最显著的变化是呼吸加快。 水分是萌发的主要决定因素。大多需要液态水条 件。萌发温度范围较大。如黑根霉（Rhizopus nigricans）最低在1.5度就可萌发，华根霉R. chinensis最高萌发温度达51度
第一章 绪论
• 第一节概述
• 通过对美国俄勒冈东北崎岖不平地区一种 “树木杀手” 的研究，科学家发现了世界 上最大的生物——一种真菌，年龄达8500 年，而且覆盖了将近10平方公里的森林地 表，相当于1600个足球场的面积。
它主要通过树 根来扩散，除 去那些已经死 去和正在死亡 的树，它存在 的唯一地表证 据就是它的果 实——通常人 们称之为蜜菇 (蜜环菌 Armillaria ) 。
湿度------95%以上生长较好。 光线-------有些形成子实体时需光 照。如担子菌，半知菌。 酸碱度----偏酸性PH5.5-6.5, 通 常孢子形成的PH值范围较生长 范围窄。 氧和二氧化碳-----真菌是需氧性 的。
三） 遗传
遗传、变异和选择是生物进化的三大要素
• 两大定律（Mendel 和Morgan） • 1．孟德尔遗传定律，包括分离规定律和自 由组合定律。 • 2．连锁遗传定律 • 各种生物的染色体数目是恒定的，它们在 体细胞内是成对的，称谓二倍体diploid记 作2n。在生殖细胞中是成单的，称为单倍 体haploid记作n。
5）发展方向： a.扩大筛选范围：有机质丰富微 生物多的地方；土壤，植物，海 洋微生物，热带地区，生态环境 类型丰富，复杂多变的环境。 b. 诱变育种，基因工程菌株的建 立。 C. 从真菌谢产物中发现有用的 成分和化学结构后半合成药物。
2．真菌其他代谢产物
• 真菌酶：利用不同基质可产生多种酶。 • 酶的制备：发酵液胞外酶和菌体胞内酶。 可用于工、农、医等领域如纤维素酶，青 霉素酰化酶，透明质酸酶治疗关节炎。 • 生产有机酸：苹果酸，衣康酸，亚麻酸等 • 生产油脂和醇类：酿酒酵母（筛选耐高糖 浓度酵母）
• 5．营养方式：为异养形，以吸收或渗透方 式获得营养。 • 6．生活方式：腐生、寄生和共生。 • 具有以上六种特征的就为真菌。
(四)菌物的概念： 由真菌学家研究的包括卵菌、粘菌和真菌 在内的一个松散的概念。
• 新一期学术期刊《自然》登载的一份研究报告指出，由真菌引 起的粮食作物病害已成全球性粮食安全问题，如果能控制这种 病害在５大粮食作物中的传播，全球每年可多养活６亿人。 • 这份报告由英国牛津大学等数家机构的研究人员合作完成。 研究结果显示，随着全球化时代人员和各种物品大范围流通， 原来仅限于某地的真菌感染也更容易扩散，其趋势有加重迹象。 现在水稻、小麦、玉米、马铃薯和黄豆这５大粮食作物，都出 现了由真菌引起的病害，如稻瘟病、大豆锈病、小麦秆锈病、 玉米丝黑穗病和土豆晚疫病。 • 据估算，真菌病害已让这５大粮食作物的产量在全球范围 内每年减少１．２５亿吨。其中，单是这类病害对水稻、小麦 和玉米的危害，就给全球农业带来每年６００亿美元的经济损 失。报告说，这对部分发展中地区的影响尤其严重，因为当地 很多居民主要依赖这些粮食作物为生。 • 专家的推算结果显示，假如在极端情况下上述５大粮食作 物在一年中同时出现真菌病害大流行，则当年全球粮食减产可 能高达９亿吨，这将导致４２亿人挨饿，出现全球饥荒。 • 报告的作者之一、牛津大学的研究人员萨拉· 格尔说，真菌 病害不仅影响粮食安全，也威胁生物多样性，有关方面应加强 对这一领域的科学研究，努力控制真菌病害。
4. 分解代谢（能量代谢） 糖酵解途 径（EMP）;戊糖磷酸途径(HMP); 己糖酵解途径（EDP）(小麦网腥 黑粉菌Tilletia caries的孢子中 EDP是唯一的糖酵解途径) 5. 呼吸作用：三羧酸循环（TCA）， 电子传递链和氧化磷酸化。
6.真菌的次级代谢产物
• 真菌的初级代谢的中间产物不能用于 生长或转化为特殊途径而产生的一些 物质称次级代谢产物。真菌的次级代 谢产物已发现1000多种：毒素，抗菌 素，激素等，他们在化学组成上具有 很大的差异。
6. 八界系统：卡瓦尼-史密斯（CavalierSmith, 1981, 1988）动物界Animalia, 植物 界Plantae，真菌界Myceteae，藻物界 Chromista原生动物界Protozoa, 原始动物 界Archezoa, 真细菌界Eubacteria 古细菌界 Archaebacteria
变异 变异可分为遗传性变异和条件性变异。 表型性状=基因型+环境型 遗传性变异有可分为基因突变和染色体变化 两类。 1. 条件性变异 如假丝酵母菌在麦芽汁液体培养基中，菌体 细胞是分散的，移植到马铃薯琼脂平面上 细胞链成家丝状。
共生真菌（symbiomycetes） 菌藻共生形成地衣Lichens, 地衣形真菌 Lichenized Fungus，共生藻类有绿藻和蓝 绿藻等20多个属。共生菌主要为子囊菌中的 盘菌类和核菌类。少数为担子菌中伞菌目和 多孔菌目的几个属。 菌根mycorrhiza: 真菌和微管束植物的根部 共生构成一种特殊共生体。分内生菌根 endomycorrhiza和外生菌根 ectomycorrhiza两种类型。
真菌学
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7. 参考书： 张忠义，1988，植物病原真菌学 Alexopoulos(姚一剑等译），2002，真菌学概论 喻璋，任国兰，1999， 菌物学基础 陆家云，2001，植物病原真菌学 贺运春, 2008, 真菌学 Kirk etal, 2001, The dictionary of the fungi (the 9th eds) 喻璋，张猛，2009， 半知菌分属图册
二） 真菌与环境
• 每种真菌都有它的生态性状，主要表现在对 外界温度、湿度、光线、酸、碱度、二氧化 碳等物质的要求和适应水平上。 • 根据最适温度将真菌分为喜温菌、耐热菌和 耐冷菌。植物病源真菌大多数为喜温菌，最 适温度在20-30度之间，最低为2度，最高为 40度。一些耐冷真菌如败坏的冷藏食物上的 枝孢霉Cladosporium sp.和侧孢霉 Sporotrichum sp.能在-5至-8度下生长。
– 内生真菌：禾草和药用植物 – 海洋真菌：
四. 菌物的分类
目的：按照国际上公认的方法进行命 名以便于信息交流；指出彼此间及与 其它类群间的系统演化关系。
根据： • 传统上主要根据有性结构，子实体孢子形 态，无性结构，子实体孢子及生物学特性 （寄主范围） • 现代辅助方法：生化分析，壁的成分，酶 的分析，可溶性蛋白分析，分子生物学手 段（RAPD, RFLP, DNA序列分析等 。
5．病、虫、草的生物防治
• 菌寄生真菌 • 杀虫真菌，捕食线虫真菌 • 杀草真菌
三 现在菌物应用研究的热门新领域：
– 极端真菌（嗜热、冷、酸、碱和高压等）
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白腐真菌（White rot fungi）是一组真菌， 分解木材后变白，分解色素用于造纸中木 质素的降解，减少酸碱用量。 用于分解工业废水中的某些环境污染成分 和用于环境污染的生物修复。
2）灰黄霉素，由灰黄青霉 P.griseofulvus 产生的抗真菌药物 1942年Waksman提出了抗生素的概念： 由微生物产生的能够以低浓度抑制其它 微生物生长的物质。 3）裂褶菌素，云芝多糖，香菇多糖， 灰树花多糖等产生免疫激活剂。 4）自然界中已发现具有医药生产价值的 微生物：放线菌6400种，真菌1900种， 细菌1100种。
二 菌物资源利用的现状与前景
1. 药用真菌： 微生物产生重要的化合物具有重大的利用潜力。 1）青霉素的发现（抗细菌）人类第二次重大的生 命革命（40岁----65岁） 1928年Alexanderfleming首先发现点青霉 (Penicillium notatum)对葡萄球菌的拮抗现 象，其培养同样可抑菌。 1938年筛选出高产菌株，产黄青霉，1945年该研 究者获得了诺贝尔医学生理奖
8 孢子释放
被动释放： 主动释放： 流体静压：在光线感应下，孢子囊下泡的 流体靜压增加，突然破裂，孢囊梗猛烈收 缩，喷射出一股液体，使整个孢子囊从梗 上强烈射出。水玉霉菌Pilobolus,半知菌中 的球黑孢菌Nigrospora sphaetica. 吸水膨胀、表面张力
二 生态
主要研究真菌生活的环境因子 一） 真菌的生活习性 • 水生真菌（apuatimycetes）淡水中主 要为鞭毛菌亚门中壶菌纲的菌类。 • 陆生真菌（terricolemycetes） • 捕食真菌(predacitimycetes): 接合菌中 的捕虫霉菌目和半知菌中的少孢节丛孢 菌（Arthrobotrys oligospora）
一 生物分界及真菌在其中的地位
(一) 生物分界及其发展 1. 二界系统：林奈（Carolus Linnacus, 1735） • binomial system of nomenclature :动物界Animalia, 植物界 Plantae, .(包含细菌，粘菌，真菌，地衣，藻类) 2. 三界系统: 霍格(Hogg, 1861)、黑克尔（Haeckel,1866） 动物界 Animalia, 植物界Plantae和原生生物界 Protista 3. 四界系统: 惠特克（R.H.Whittaker，1959）动物界Animalia, 植物 界Plantae，真菌界Myceteae，原生生物界Protista 4. 五界系统：惠特克（R.H.Whittaker，1969）动物界Animalia, 植 物界Plantae，真菌界Myceteae，原生生物界Protista和原核 生物界Monera 5. 六界系统：胡先骕(1965) 非细胞形态生物界（病毒界）
无壁，无 有壁，含纤 纤维素产 维素及其他 生 多糖
扁平（罕 扁平 管状） 缺 缺
含纤维素， 不含几丁质 和β-葡聚糖
管状 管状
含几丁质和 β-葡聚糖
扁平 缺
营养阶段无 壁
管状 非管状
线粒体 脊 茸鞭
(三)真菌的现代概念
1．真菌是真核生物。 2．菌体构造：少数为单细胞，大多数为多细胞丝状体， 细胞中常含有多个单倍体细胞核，同核体或异核体， 细胞壁中不含纤维素，含几丁质和β-葡聚糖，线粒体 有扁平的脊，其上有过氧化物酶体（动力房） 3．生活史中以单倍体为主，双倍体（2n）非常短暂. 4．以产生有性或无性孢子体来繁殖，多数不产生游动 细胞（壶菌除外）
3. 真菌与饲料生产
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猪鸡饲料添加剂：红紫曲霉和酵母菌及代 谢产物 。 • 牛羊饲料：毛壳菌----产生40%的粗蛋白
4. 微生物采油技术
• 一、二次采油：地压和注水可产出30-50% • 三次采油：降低粘度，加表面活性剂，微 生物驱油技术利用其代谢产物（地上）， 或地下直接注入微生物。产生微生物多糖 （胞外多糖）其中真菌有普鲁兰出芽霉菌， 明串珠菌，还有一些细菌如黄单胞杆菌等。