植物病原真菌分类的研究

贵州大学作业（论文）题目：植物病原真菌分类的研究课程名称：植物病原真菌学任课教师姓名：姜于兰研究生姓名：刘洋学号：2010021573年级：2010级专业：植物病理学任课教师评分：任课教师签名：植物病原真菌分类的研究1植物病原真菌分类的研究1.植物病原真菌简介1.1植物病原真菌的定义真菌是有真正细胞核，没有叶绿素的生物，它们一般都进有无性繁殖和有性生殖，能产生孢子，它们的营养体通常是丝状的，且有分枝的结构，具有几丁质或纤维素的细胞壁，并且常常是进行吸收营养的生物。植物病原真菌是指那些可以寄生于植物并引致病害的真菌。已记载的植物病原真菌有8000种以上。真菌可引起3万余种植物病害，占植物病害总数的80%，属第一大病原物。植物上常见的霜霉病、白粉病、锈病和黑粉病四大病害都是由真菌引起的，历史上大流行的植物病害多数是真菌引致的[1]。因此。植物病理学与真菌学有密切关系。本章主要介绍植物病原真菌的一般概念和分类。1.2真菌与其它生物相区别，有以下的特点（1）营养体很简单，无根、茎、叶的分化及维管束组织，但细胞内已有固定的细胞核；（2）细胞壁的主要成分为几丁质，有的为纤维素；（3）没有叶绿素及其它可以进行光合作用的色素，营养方式是异养的；（4）典型的繁殖方式是产生各种类型的有性孢子或无性孢子。1.3真菌概述1.3.1真菌（Fungi）的主要特征（1）有固定的细胞核，属真核生物。（2）营养体简单，大多为菌丝体。细胞壁主要成分几丁质,有的是纤维素,少数是不具有细胞壁的原质团。（3）营养方式异养型（腐生和寄生），无光合色素。（4）繁殖方式为产生各种类型孢子。1.3.2真菌的种类1974年Aniworth估计，全世界真菌有一万属，约10万种。1997年为止真菌界（KingdomofEukaryota）有4个门，103个目，484个科，4979属56360种（另外有4556个异名）[2]。植物病原真菌分类的研究21.3.3有益的真菌（1）.可供食用：蘑菇，木耳，口蘑，银耳，猴头。（2）.医药：灵芝，马勃，冬虫夏草；抗菌素（Flaming—青霉素，土霉素）。（3）.工业发酵：制洒业，食品业，工业酸。（4）.农用真菌：a.生物农药：山东鲁保一号(无毛炭疽菌)防治菟丝子。b.白僵菌：防治昆虫─玉米螟。c.防治线虫的天敌真菌。d.赤霉素：920─真菌的代谢产物。（5）.真菌可促进物质的转化：动植物体腐烂分解─全球性的物质大循环1.3.4有害的真菌（1）.侵染植物引致病害。（2）.引起人、畜病害─皮肤病。（3）.食物中毒：甘薯黑斑病菌、麦角菌。（4）.使食品、贮藏物质受损：木材、皮毛发霉。2.真菌分类的变化与发展随着人们对生物界的认识的深入,各类生物的分类研究逐渐趋于专门化,从而形成了生物分类学的许多分支。微生物的分类也分支并专门化,形成了细菌分类、放线菌分类、真菌分类、病毒分类等分支。2.1真菌分类的历史真菌一词来源于拉丁字的“蘑菇”(fungi),现使用的真菌一词的概念不仅仅包括蘑菇,而是代表着一个既有单细胞个体,又有多细胞的大小型丝状体及大型个体的一个相当庞大的生物类群。由于真菌形态构造和繁殖方式较原核生物复杂、多样,但与高等植物相比形态结构则又简单,因此其分类既不同于原核生物也不能与高等植物相似。回顾对真菌系统研究的历史,其发展经历了古真菌学时期(—1860),近代真菌学时期(1860—1950)、现代真菌学时期(1950—)三个主要时期。在古真菌学时期,人们在日常生活中认识和利用真菌,人类最初对真菌的分类是依据易于识别的宏观形态特征来鉴别的,使用的是简单的描述性语言。植物病原真菌分类的研究3十七世纪中期显微镜的发明促进了真菌的研究由大型真菌转入小型真菌并推动了真菌分类工作在形态结构方面的研究[3]。1859年达尔文进化论的问世、巴斯德发酵实验的研究,为真菌学的进一步发展奠定了理论基础。随后的一百多年中,真菌的分类从形态结构方面深入到了系统演化方面,建立了以系统发育为基础的分类系统,它反映了系统发育的进程,使真菌分类从外表形态上相似和内在本质上的相关联相统一。这一近代真菌学研究的时期,以形态特征为依据进行了反映自然系谱的分类工作,同时以进化的观点研究了真菌的遗传性状和生理性状。近三十多年来,由于新技术的不断出现和应用,各门学科的相互渗透,把真菌学的研究推向了一个新的高峰,从生理生化方面的研究结果导致了真菌系统发育和进化方面的重大突破,进入了现代分类时期[4]。2.2传统的真菌分类真菌分类的研究,经过较长时间的演变,逐渐形成了以“形态结构特征为主、生理生化、细胞化学和生态等特征为辅”的分类原则。以形态结构为依据是传统(或经典)分类法的基础。以生理生化特征为依据能从多方面研究真菌,但采用的指标较多。另外,不同真菌在形态、营养、繁殖等诸方面对生态因素都有特定的要求和耐受的界限,因此观察真菌时也须考虑到生态性状并将它作为真菌鉴定的辅助性状。在真菌分类领域中,具有进化概念的,有代表性的真菌分类系统主要有DeBary(1884)系统,Gaumann(1926—1964)系统,Martin等(1950)系统,Whitaker(1969)系统等。但真菌学工作者在实践中经常参照和应用的系统一般是以Martin为代表提出的4纲分类系统,即将真菌归属植物界的菌藻植物门,下分粘菌和真菌2个亚门,真菌亚门再分4个纲[5]:藻状菌纲:菌丝体无分隔,或者不形成真正的菌丝体。子囊菌纲:菌丝体有分隔,有性阶段形成子囊孢子。担子菌纲:菌丝体有分隔,有性阶段形成担孢子。半知菌纲:菌丝体有分隔,未发现有性阶段。这一分类系统自上世纪末到本世纪70年代中期,曾被世界各国的真菌学者广泛地接受和采用,但这一分类系统将藻状菌纲分得太乱,以后分类系统的变更主要在这一纲内。2.3真菌分类的新进展由于科学技术的迅速发展,特别是分子生物学的迅速发展,给真菌分类学以巨大的推动力,其中将核酸和蛋白质等分子生物学性状用来探索真菌的种、属、科、目、纲、门等各级分类阶元的进化和亲缘关系应用日趋广泛,弥补了传统分类的不足,使人们对真菌系统发育的认识更接近于客观实际,为真菌分类学的研究开辟了前景。近几十年来真菌分类的新进展主要表现在以下几方面:植物病原真菌分类的研究42.3.1DNA中G+Cmol%的比较研究资料表明,真菌DNA的G+Cmol%在酵母菌中可作为分类学的特征之一。酵母菌不同属之间G+Cmol%具一定的频率分布和变化幅度,可以此作为分类指标,另外从GC值看,真菌的进化(卵菌纲除外)是由GC值递增表现出来的。2.3.2DNA—DNA,DNA—RNA分子杂交核酸分子杂交技术是认识真菌系统发育和进化的有力工具和较有说服力的手段之一,核酸分子杂交技术可探讨真菌DNA分子中碱基序列的同源程度,以此来表明同一属内各种间和属间的亲缘关系的远近[6]。2.3.3蛋白质凝胶电泳用琼脂、淀粉或聚丙烯酰胺凝胶电泳分析测定蛋白质种类和含量,在不同真菌之间进行比较,据其异同,来探索他们之间的亲缘关系。实践证明,该法有助于曲霉属(Aspegillus)、镰孢属(Fusarium)、脉孢菌属(Neurospora)、腐霉属(Pythium)、青霉属(Penicillium)等种的鉴定。2.3.4脂肪酸的组分分析真菌脂肪酸的组成在一定培养条件下是相当稳定的,但一些种类中尽管株间相似系数大于96.5%,其仍有一定的聚类层次,因此该成分的组分分析的差别有助于侧孢属、青霉属等的分类。2.3.5真菌胞壁碳水化合物的组成分析通过大量的真菌胞壁组分的研究,发现木糖、鼠李糖和岩藻糖等可作为某些真菌属分类的依据,甘露糖对葡萄糖的比例是区分不同类群的有用特征[7]。2.3.6辅酶系统由于不同种类的真菌特定的辅酶Q(如接合菌纲和半子囊纲为Q9,冬孢纲黑粉菌目为Q10),酵母辅酶系统中辅酶Q5—Q10分布于不同属中,它和GC值及胞壁碳水化合物一起作为酵母分类的重要标志。2.3.7真菌的数值分类数值分类是随计算机科学的发展而兴起的,是分类学由定性向定量发展的一个进步,是对传统分类学的补充和完善。借助电子计算机的功能采用数值分类可更精密地作出种间的类比分析,并可作出某个新标本是否是新种或新属的决定。植物病原真菌分类的研究53.植物病原真菌分类方法3.1常规形态分类法这种方法是最早应用的方法和最常用的方法,其原理主要是用显微镜对真菌进行观察和描述,依靠真菌的形态学和解剖学特征对真菌进行分类。Magnol(1689)是将形态特征作为分类基础的第一人,Micheli是第一个用显微镜观察和描述真菌的人。但是形态分类法也存在着许多的弊端:(1)它不能揭示分类单元的发育系统学关系;（2)对一些形态相似的种和变种的区别有一定的困难;(3)容易将那些形态特征在不同环境下变化的种划分为不同的种;(4)一些真菌形态特征很难进行定量描述,容易造成误差[8]。但是,无论如何其它分类方法都是建立在形态分类基础之上的,形态鉴定方法还是目前真菌分类中最常用的方法。3.2数值分类法数值分类技术是依靠电子计算机,根据等权原则(Equalweighting),按运筹分类单位(OUT’soperationaltaxonomicunits)形状状态的全面相似性(overalsimilarity),将它们分为不同的表观群(phenons)。在真菌中,首次应用数值分类技术的是小层轮枝孢霉(Verticicladicila),随后在假丝酵母菌属和腊蘑属中,Kendrick等(1963)用数值分类的方法对Haplobasidion及相近属进行了分类研究,Anderson(1996)对来自Alternariainfectoria和Alternariaalternata的36个菌株的形态特点、培养性状和代谢产物进行编码分析,获取了82个编码性状,聚类结果表明可以将这2个小孢子种区别开,每个种内还可以分为不同的亚群(subgroup)。Poncet和Campbell用数值分类方法对酵母进行了分类。数值分类学技术在我国真菌分类学中用的还不是很多。李多川等(1991)对23种链格孢、1种单隔孢和1种匍柄霉共36个种在PCA培养基上培养,记载分类性状,对获取的36个种分类编码,用系统聚类分析的平均法进行分析,结果表明:数值分类学方法在链格孢属种级分类上是可行的。数值分类技术是20世纪真菌分类学技术的新突破,具有综合运用多种信息、将信息量化处理和分类准确等特点,但是该方法操作较为复杂[9]。3.3电镜技术分类法电子显微镜的应用给真菌学的研究提供了一个分辨率更强的工具,用以观察真菌的细微结构和亚显微结构,使人们能更深入地认识真菌的细胞壁、隔膜、细胞核、鞭毛和孢子饰纹等,为真菌更可靠的分类提供了可能。1976年,Syrop和Beckett首先用电镜对畸形外囊菌的细胞学特征和子囊发育进行了观察,Curry和Kimbrough(1983)对盘菌的子囊、产囊丝、侧丝、外囊盘被细胞隔膜结构进行了研究。Kimbrough通过电镜观测认为在子囊菌中,存在不同类型的隔孔细胞器,推测隔膜结构在子囊菌中具有分类学意义。植物病原真菌分类的研究6Kozakiewicz(1986)通过扫描电镜技术观察对曲霉属进行了种的划分。Hawksworth和Mouchacca认为子囊结构在子囊菌科一级分类上尤为重要。Read等[10]对Swampomycesarmeninacus和Marinosphaeramangrovei子囊和孢子的超微结构研究表明,子囊顶端有一个电子密度比子囊外壁的内层高的加厚的无定形区域,子囊孢子壁由3层组成,从外向内依次称为孢壁外层(exosporium)、孢壁上层(episporium)和孢壁中层(mesosporium),在成熟的孢子孢壁上层被修饰、孢壁中层被损坏时,表面即形成粘质鞘,这些特征可作为分类的依据。通过电镜技术使人们对真菌形态结构的认识更加深入,使一些真菌分类学单元的划分更趋自然,为真菌分类进入系统性分类奠定了基础,但电镜技术较为昂贵,为一般人所不能常用,限制了这项技术的应用。3.4化学分类法3.4.1同