第五章-植物病原线虫及原生动物

第五章植物病原线虫及原生动物※概述线虫(nematdes)又称蠕虫(helminthes)，是一类低等的无脊椎动物。通常生活在土壤、淡水、海水中，其中很多能寄生在人、动物和植物体内，引起病害。危害植物的称为植物病原线虫或植物寄生线虫，或简称植物线虫。植物受线虫危害后所表现的症状，与一般的病害症状相似，因此常称线虫病。习惯上都把寄生线虫作为病原物来研究，所以它是植物病理学内容的一部分。已报道的植物寄生线虫5700多种。它对全世界农业生产有很大影响，每年造成上千亿美元的损失。如根结线虫可以危害100多种重要的果树、蔬菜和花卉植物，使寄主生长衰弱、根部畸形。早在1743年Needham发现病瘪的小麦粒有小的蠕虫，后证实是小麦粒线虫。1859年发表了甜菜根线虫的第一篇报道，当时这种线虫使欧洲的甜菜制糖工业遭受重大损失。1907年著名线虫学者Cobb在美国农业部内建立了第一个线虫学研究机构。1916年，章祖纯发表了关于北京附近的小麦粒线虫和粟线虫的报道，近几十年来，世界各国和我国的线虫学发展迅速、据统计，到1990年全世界已报道发现植物寄生线虫207个属，共4832个种。根据l994年的初步估计，全世界每年因线虫危害给粮食和纤维作物造成的损失大约为12％。历史上甜菜胞囊线虫（Heteroderaschachtii）、马铃薯金线虫（Globoderarostocheinsis），温暖地区的根结线虫（Meloidogynespp）等都引起严重的植物线虫病害。东北和黄淮地区的大豆胞囊线虫（Heteroderaglycines）、甘薯茎线虫（Ditylenchusdipsaci）、粟线虫和水稻干尖线虫（均为Aphelenchoidesbesseyi）都一直造成生产上的严重损失，近年来松材线虫（BursaphelenchusXylophilus）已传入我国并在江苏、安徽等省蔓延，引起一些松树树种的毁灭性危害。因此，植物的线虫病害一直受到人门的重视。第一节植物病原线虫的形态与解剖特征（MorphologyandAnatomy）唇区1、线虫的体形和大小差异很大，寄生人和动物的线虫有的很大，如蛔虫；寄生植物的一般较小，长约0.3~1mm，也有长达4mm左右的，宽为0.015~0.135mm。肉眼不易看见。线虫细长，有的呈纺锤形，横断面呈圆形，有些线虫的雌虫成熟后膨大成柠檬形或梨形。线虫的体形因类别而异。雌雄同形的线虫，其成熟后雌虫和雄虫均为蠕虫形，除生殖器官有差别之外，其他的形态结构都相似。雌雄异形的线虫，其成熟雄虫为蠕虫形，而雌虫为球形、柠檬形或肾形。一、线虫的形态几种重要的植物寄生线虫属的形态大小示意图体壁：线虫的体壁几乎是透明的，所以能看到它的内部结构：如角质层下皮层肌肉层体腔：线虫的体腔无体腔膜，称为假体腔。体腔是很原始的，其中充满了一种液体，即体腔液。体腔液湿润各个器官，并供给所需要的营养物质和氧，可算是一种原始的血液，起着呼吸和循环系统的作用。线虫缺乏真正的呼吸系统和循环系统。2、体壁和体腔头部顶面观的典型模式是有一块卵圆形的唇盘，唇盘中央有一卵圆形的口孔，唇盘基部有6个唇片。3、线虫的头部结构二、消化系统Thedigestivesystem植物线虫的消化系统包括口孔、口针、食道、肠、直肠和肛门。在植物寄生线虫的口腔内有一个针刺状的器官称作口针（spear或stylet），口针能穿刺植物的细胞和组织，并且向植物组织内分泌消化酶，消化寄主细胞中的物质，然后吸入食道。垫刃型食道（Tylenchoidoesophagi）：整个食道可分为四部分，靠近口孔是细狭的前体部，往后是膨大的中食道球，之后是狭部，其后是膨大的食道腺。背食道腺开口位于口针基球附近，而腹食道腺则开口于中食道球腔内；滑刃型食道（Aphelenchoidoesophagi）：整个食道构造与垫刃型食道相似，但其背、腹食道腺均开口于中食道球腔内；矛线型食道(Dorylaimoidoesophagi)：口针强大，食道分两部分，食道管的前部较细而薄，渐向后加宽加厚，呈瓶状。线虫的食道类型是线虫分类鉴定的重要依据。食道类型垫刃型食道滑刃型食道矛线型食道三、生殖系统Thereproductivesystems雌虫生殖系统由卵巢、输卵管、受精囊子宫、阴道和阴门组成。雄虫生殖系统由睾丸、精囊、交合刺、引带和交合伞等组成。第二节植物病原线虫生态学和病理学一、植物病原线虫的生活史线虫由卵孵化出幼虫，幼虫发育为成虫，两性交配后产卵，完成一个发育循环，即线虫的生活史。线虫的生活史很简单，卵孵化出来的幼虫形态与成虫大致相似。所不同的是生殖系统尚未发育或未充分发育。幼虫发育到一定阶段就蜕皮一次，蜕去原来的角质膜而形成新的角质膜，蜕化后的幼虫大于原来的幼虫。每蜕化一次，线虫就增加一个龄期。线虫的幼虫一般有4个龄期。在环境条件适宜的情况下，线虫完成一个世代一般只需要3~4星期的时间，如温度低或其它条件不合适，则所需时间要长一些。线虫在一个生长季节里大部可以发生若干代，发生的代数因线虫种类、环境条件和危害方式而不同，不同线虫种类的生活史长短差异很大。小麦粒线虫则一年仅发生一代。有些线虫的雌虫不经交配也能产卵繁殖，进行孤雌生殖（parthenogenetical）。花生根结线虫（LifecycleofM.arenaria）1、线虫侵染寄主。2、线虫在寄主体内蜕化长大（形成成虫）。3、长大后的雌、雄成虫进行交配，交配后的雄虫死亡。4、交配后的雌虫产卵。再由卵孵化为幼虫。这样即完成一个发育循环。二、植物病原线虫的生态1、线虫基本上是一类水生动物，保持水生习性，除了休眠状态的幼虫、卵和胞囊，线虫都需要在适当的水中或土壤颗粒表面有水膜时才能正常活动和存活，或寄生在寄主植物的活细胞和组织内。活动状态的线虫长时间暴露在干燥的空气中，将很快死亡。2、不同线虫种类其发育最适温度不同，一般在15~30℃之间均能发育。在45~50℃的热水中10分钟，即可杀死。3、线虫在生活史中有一段时期生活或存活在土壤中；有些线虫只是很短促的时间从植物上取食，而大部分时间生活在土壤中，即使一些固定寄生在植物体内的线虫，它们的卵、侵入前的幼虫和成虫都有一个时期存活于土壤中，因此，土壤是线虫最重要的生态环境。在土壤环境中，温度和湿度是影响线虫的重要因素，土壤的温、湿度高，线虫活跃，体内的养分消耗快，存活时间较短；在低温低湿条件下，线虫存活时间就较长。虽然线虫缺乏呼吸系统，但单位体重的耗氧量比人还高，因此，土壤长期淹水或通气不良也影响它的存活。4、许多线虫能经休眠状态在植物体外长期存活，如土壤中未孵化的卵，特别是卵囊和胞囊中的卵存活期更长。5、线虫大都生活在土壤的耕作层中，从地面到15cm深的土层中线虫较多，待别是在根周围土壤中更多。这主要是由于有些线虫只有在根部寄生后才能大量繁殖，同时根部的分泌物对线虫有一定的吸引力，或者能刺激线虫卵孵化。6、植物病原线虫都是专性寄生物，只能在活的植物细胞或组织内取食和繁殖，在植物体外就依靠它体内储存的养分生活或休眠。线虫的传播有主动传播和被动传播。1、主动传播是线虫在土壤中作有限的短距离移动，需消耗自身能量缓慢性蠕动，一般一个季节只挪动几米。2、被动传播是线虫通过人为的传带、种苗的调运、风和灌溉水以及耕作农具的携带等进行远距离传播。自然力传播中以水流传播，特别是灌溉水的传播最重要。寄生于植物地下部组织的线虫：存活于田间病株和得病的块根、块茎、鳞茎、球茎等无性繁殖材料上，也能存活于病株残体或土壤中。寄生于植物地上部的线虫：其主要存活场所是病株残体、二年生或多年生的田间病株或种瘿、叶瘿等病变组织和种子。线虫存活期的长短与体内贮藏的物质以及环境有关，多数线虫的存活期可以达到一年以上，鳞茎球茎上的线虫和小麦粒线虫存活期可长达20~30年之久。三、线虫的传播spread一、植物病原线虫的寄生性1、植物病原线虫都是活体寄生物，少数寄生在高等植物上的线虫也能寄生真茵，可以在真菌上培养。但到目前为止，植物病原线虫尚不能在人工培养基上很好生长和发育。2、植物病原线虫都具有口针，这是穿刺寄主细胞和组织的结构，同时也是线虫向植物体内分泌唾液及酶类，再从寄主细胞内吸收液态的养分的主要器官。3、线虫的寄生方式有外寄生、半内寄生和内寄生。外寄生：虫体大部分留在植物体外，仅以头部穿刺到寄主的细胞和组织内吸食，类似蚜虫的吸食方式。半内寄生：仅虫体前部钻入根内取食。内寄生：整个虫体侵入根组织内，或至少在其生活史中有一段时间整个虫体钻入根内取食。第三节植物病原线虫寄生性和致病性4、线虫可以寄生植物的各个部位。由于多数线虫存活在土壤中，因此，植物的根和地下茎、鳞茎和块茎等最容易受侵染。植物地上的茎、叶、芽、花、穗等部位，都可以被各种不同种类的线虫寄生。大多数植物病原线虫则寄生于植物根部，有些线虫主要侵染和危害植物茎、叶和种子，如粒线虫属（Anguina）、茎线虫属（Ditylenchus）和滑刃线虫属（Aphelenchoides）中的某些种。5、植物病原线虫具有一定的寄生专化性，它们都有一定的寄主范围。有的寄主范围很广，如根结线虫的一个种可以寄生许多分类上很不相近的植物。南方根结线虫（Meloidogyneincognita）能在几百种植物上取食和繁殖；而另一些根结线虫种类则只能在少数几种植物上取食和生殖。如小麦粒线虫主要寄生小麦，偶尔寄生黑麦，很少发现寄生大麦。线虫种内的不同群体间也存在寄生专化性差异，形成线虫的生理小种。二、植物病原线虫的致病性1、植物寄生线虫通过头部的化感器（侧器），接受植物根分泌的刺激，并且朝着根的方向运动。线虫一旦与寄主组织接触，即以唇部吸附于组织表面，以口针穿刺植物组织并侵入。2、大多数线虫侵染植物的地下部根、块根、块茎、鳞茎、球茎。有些线虫与寄主接触后则从根部或其他地下部器官和组织向上转移，侵染植物地上部茎、叶、花、果实和种子。3、线虫容易从伤口侵入植物组织内，但是，更重要的是从植物的表面自然孔口（气孔和皮孔）侵入和在根尖的幼嫩部分直接穿刺侵入。4、线虫的穿刺吸食和在组织内造成的创伤，对植物有一定的影响，但线虫对植物破坏作用最大的是食道腺的分泌物。食道腺的分泌物，除去有助于口针穿刺细胞壁和消化细胞内含物便于吸取外，大致还可能有以下这些影响：（1）刺激寄主细胞的增大，以致形成巨型细胞或合胞体(syncytium)；（2）刺激细胞分裂形成瘤肿和根部的过度分枝等畸形；（3）抑制根茎顶端分生组织细胞的分裂；（4）溶解中胶层使细胞离析；（5）溶解细胞壁和破坏细胞。由于上述各方面的影响，植物受害后就表现各种病害症状。5、受害症状植物地上部的症状有顶芽和花芽的坏死，茎叶的卷曲或组织的坏死，形成叶瘿或种瘿等。根部受害的症状，有的生长点被破坏而停止生长或卷曲，根上形成瘤肿或过度分枝，根部组织的坏死和腐烂等。根部受害后，地上部的生长受到影响，表现为植株矮小，色泽失常和早衰等症状，严重时整株枯死。6、线虫致病机制①机械损伤——由于线虫取食而造成寄主的轻微性损伤。②营养掠夺和营养缺乏——由于线虫取食夺取寄主的营养，或者由于线虫对根的破坏阻碍植物对营养物质的吸收。③化学致病——线虫的食道腺能分泌各种酶或其他生物化学物质，影响寄主植物细胞和组织的生长代谢；④复合侵染——线虫侵染造成的伤口引起真菌、细菌等微生物的次生侵染，或者作为真菌、细菌和病毒的介体导致复合病害发生。※如何区分寄生性和腐生性线虫土壤中存在大量腐生性的线虫，常常在植物根部以及植物地下部或地上部坏死和腐烂组织内外看到的线虫，不一定是致病性的线虫，要注意区分寄生性和腐生性线虫。腐生性线虫的特征主要是：口腔内没有口针，食道多为双胃型或小杆型，尾部细长如丝状，在水中非常活跃。寄生性线虫的特征主要是：口腔内有口针，食道多为滑刃型或垫刃型，尾部较钝，在水中不活跃。※线虫与其它病原物的侵染的关系线虫除去本身引起病害外，与其它病原物的侵染和危害也有一定的关系。土壤中存在着许多其它病原物，根部受到线虫侵染后，容易遭受其它病原物和真菌的侵染，从而加重病害的发