微生物的生長繁殖與控制

1、第三節(jié)：真菌的生長與繁殖第三節(jié)：真菌的生長與繁殖Aspergillus fumigatus Saccharomyces cerevisiae一、真菌的營養(yǎng)體一、真菌的營養(yǎng)體(Vegetative body)（一）（一）營養(yǎng)體的基本類型營養(yǎng)體的基本類型 1 1無隔菌絲無隔菌絲 菌絲內(nèi)無橫隔膜，整個(gè)菌絲體為一無隔多核的細(xì)胞。低等菌絲內(nèi)無橫隔膜，整個(gè)菌絲體為一無隔多核的細(xì)胞。低等真菌的菌絲。真菌的菌絲。 2 2有隔菌絲有隔菌絲 菌絲內(nèi)有橫隔膜，將菌絲隔成多個(gè)長圓筒型的小細(xì)胞。高菌絲內(nèi)有橫隔膜，將菌絲隔成多個(gè)長圓筒型的小細(xì)胞。高等真菌的菌絲。等真菌的菌絲。 （二）（二）菌絲的變態(tài)結(jié)構(gòu)菌絲的變態(tài)結(jié)構(gòu)1.

2、附著胞附著胞(appressorium)2.吸器吸器(Haustorium)3.假根假根(Rhizoid）4.菌環(huán)（菌環(huán)（ hyphae trap）和菌網(wǎng)（和菌網(wǎng)（ network loops）真菌的菌絲體為了適應(yīng)某些特殊功能，產(chǎn)生一些特殊變態(tài)真菌的菌絲體為了適應(yīng)某些特殊功能，產(chǎn)生一些特殊變態(tài)類型。類型。1.附著胞附著胞(appressorium) 真菌孢子萌發(fā)形成的芽管或菌絲頂端的膨大部分，真菌孢子萌發(fā)形成的芽管或菌絲頂端的膨大部分，功能是牢固地附著在寄主體表，其下方產(chǎn)生侵入功能是牢固地附著在寄主體表，其下方產(chǎn)生侵入釘穿透寄主植物的角質(zhì)層和表層細(xì)胞壁。釘穿透寄主植物的角質(zhì)層和表層細(xì)胞壁。19

3、99年Science周刊上報(bào)道了Bechingerts將物理和生物學(xué)的方法結(jié)合起來，測試了真菌刺盤孢（C. Graminicola）的附著胞的壓力為5.35Mpa Magnaporthe grisea附著胞的壓力更大，為8.0Mpa，這相當(dāng)于我們用高壓蒸汽滅菌壓力（0.1Mpa）的50-80倍 2.2.吸器吸器(Haustorium)(Haustorium) 專性寄生菌的菌絲長出的專性寄生菌的菌絲長出的,伸入寄主細(xì)胞內(nèi)高效吸收營養(yǎng)伸入寄主細(xì)胞內(nèi)高效吸收營養(yǎng)的小突起的小突起,叫吸器。有球狀、指狀、掌狀和絲狀等類型叫吸器。有球狀、指狀、掌狀和絲狀等類型3.假根假根(Rhizoid) 有些真菌的菌絲

4、體長出的根狀菌絲，可以深入基有些真菌的菌絲體長出的根狀菌絲，可以深入基質(zhì)內(nèi)吸取養(yǎng)分并固著菌體。質(zhì)內(nèi)吸取養(yǎng)分并固著菌體。4.菌環(huán)和菌網(wǎng) 菌環(huán)（hyphae trap）：菌絲組成的環(huán)狀物。 菌網(wǎng)（network loops）：多個(gè)菌環(huán)形成的網(wǎng)(三) 菌組織 高等真菌的有隔菌絲體可以密集地糾結(jié)在一起，形成具有高等真菌的有隔菌絲體可以密集地糾結(jié)在一起，形成具有一一定功能的結(jié)構(gòu)定功能的結(jié)構(gòu)叫菌組織。菌組織的作用是形成產(chǎn)孢機(jī)構(gòu)和特殊叫菌組織。菌組織的作用是形成產(chǎn)孢機(jī)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)。菌組織分兩類。結(jié)構(gòu)。菌組織分兩類。 1 1疏絲組織疏絲組織: :菌絲排列較疏松，在顯微鏡下可以看出菌絲的菌絲排列較疏松，在顯微鏡

5、下可以看出菌絲的長形細(xì)胞長形細(xì)胞, ,用機(jī)械方法可以分開。用機(jī)械方法可以分開。 2 2擬薄壁組織擬薄壁組織: :菌絲排列很緊密菌絲排列很緊密, , 在顯微鏡下菌絲細(xì)胞接近在顯微鏡下菌絲細(xì)胞接近圓形，類似高等植物的薄壁組織用機(jī)械方法不能分開圓形，類似高等植物的薄壁組織用機(jī)械方法不能分開, ,只能用堿只能用堿液煮開。液煮開。疏絲組織疏絲組織(prosenchyma): 擬薄壁組織擬薄壁組織(pseudoparenchyma), （四）菌組織形成的特殊結(jié)構(gòu)（四）菌組織形成的特殊結(jié)構(gòu) 1. 1. 菌核菌核(Sclerotium)(Sclerotium) 2. 2. 子座子座(Stroma) (Stro

6、ma) 3. 3.根狀菌索根狀菌索(Rhizomorph)(Rhizomorph)1. 1. 菌核菌核(Sclerotium)(Sclerotium)菌核菌核(Sclerotium):(Sclerotium):大小、形態(tài)、大小、形態(tài)、 顏色各異，顏色各異， 內(nèi)內(nèi)外結(jié)構(gòu)不同外結(jié)構(gòu)不同, , 內(nèi)部為疏絲組織，外部為擬薄壁組內(nèi)部為疏絲組織，外部為擬薄壁組織。作用是渡過不良環(huán)境。織。作用是渡過不良環(huán)境。由菌組織和寄主組織結(jié)合在一起共同形成的菌核叫由菌組織和寄主組織結(jié)合在一起共同形成的菌核叫假菌核。假菌核。2.根狀菌索(Rhizomorph) 根狀菌索根狀菌索: : 菌組織形成的繩索狀結(jié)構(gòu)，外形似植物根

7、。菌組織形成的繩索狀結(jié)構(gòu)，外形似植物根。作用是為寄主吸收水分和礦物質(zhì)，渡過不良環(huán)境。作用是為寄主吸收水分和礦物質(zhì)，渡過不良環(huán)境。根狀菌索(Rhizomorph)3. 3. 子座子座(Stroma)(Stroma) 子座(Stroma): 由菌組織形成的、產(chǎn)生子實(shí)體的座墊, 叫子座。 作用是產(chǎn)生繁殖體, 也可渡過不良環(huán)境。 有的子座是由菌組織和寄主組織結(jié)合形成的，叫假子座。二、真菌的繁殖體二、真菌的繁殖體(Reproductive body)(Reproductive body)指產(chǎn)生孢子體或孢子的結(jié)構(gòu)叫繁殖體。真菌的產(chǎn)孢機(jī)構(gòu)指產(chǎn)生孢子體或孢子的結(jié)構(gòu)叫繁殖體。真菌的產(chǎn)孢機(jī)構(gòu)無論是無性繁殖或有性繁

8、殖均叫子實(shí)體無論是無性繁殖或有性繁殖均叫子實(shí)體(fruitbody)(fruitbody)低等真菌繁殖時(shí)低等真菌繁殖時(shí), , 營養(yǎng)體全部轉(zhuǎn)為繁殖體時(shí)叫整體產(chǎn)營養(yǎng)體全部轉(zhuǎn)為繁殖體時(shí)叫整體產(chǎn)果果(Holocarpic)(Holocarpic)高等真菌繁殖時(shí)高等真菌繁殖時(shí), , 營養(yǎng)體部分轉(zhuǎn)為繁殖體時(shí)叫分體產(chǎn)果營養(yǎng)體部分轉(zhuǎn)為繁殖體時(shí)叫分體產(chǎn)果(Eucarpic)(Eucarpic)無性繁殖：真菌不經(jīng)過兩性細(xì)胞或者兩性器官的接觸，營養(yǎng)體無性繁殖：真菌不經(jīng)過兩性細(xì)胞或者兩性器官的接觸，營養(yǎng)體直接以斷裂、裂殖、芽殖和割裂的方式直接產(chǎn)生后代新個(gè)直接以斷裂、裂殖、芽殖和割裂的方式直接產(chǎn)生后代新個(gè)體叫無性繁殖。

9、體叫無性繁殖。無性孢子無性孢子：無性繁殖產(chǎn)生的各種孢子均叫無性孢子。基本特征無性繁殖產(chǎn)生的各種孢子均叫無性孢子?；咎卣魇菭I養(yǎng)繁殖，無有性結(jié)合過程。無性孢子多種多樣，繁殖是營養(yǎng)繁殖，無有性結(jié)合過程。無性孢子多種多樣，繁殖能力很強(qiáng)，幾天一代。能力很強(qiáng)，幾天一代。( (一一) )真菌的無性繁殖真菌的無性繁殖菌絲斷裂單細(xì)胞菌體裂殖Budding (芽殖芽殖)Saccharomyces cerevisiae 孢子囊孢囊孢子原生質(zhì)割裂原生質(zhì)割裂真菌無性繁殖的孢子類型真菌無性繁殖的孢子類型1.1.游動(dòng)孢子游動(dòng)孢子(Zoospore)(Zoospore)：2.2.孢囊孢子孢囊孢子(Sporangiospor

10、e(Sporangiospore3.3.分生孢子分生孢子(Conidium Coniiospore)(Conidium Coniiospore)4. 4. 厚垣孢子厚垣孢子(Chlamydospore(Chlamydospore1.1.游動(dòng)孢子游動(dòng)孢子(Zoospore)(Zoospore)鞭毛菌的無性孢子。單細(xì)胞，無細(xì)胞壁，只有原生質(zhì)膜，在鞭毛菌的無性孢子。單細(xì)胞，無細(xì)胞壁，只有原生質(zhì)膜，在膜上著生膜上著生1-21-2根鞭毛，水生可游動(dòng)。形成于游動(dòng)孢子囊根鞭毛，水生可游動(dòng)。形成于游動(dòng)孢子囊（ZoosporangiumZoosporangium）內(nèi)，在菌絲的頂端形成的一種囊狀物。）內(nèi)，在菌絲的

11、頂端形成的一種囊狀物。2.2.孢囊孢子孢囊孢子(Sporangiospore)(Sporangiospore)接合菌的無性孢子。單細(xì)胞，有細(xì)胞壁，無鞭毛，風(fēng)傳，陸生。形成于接合菌的無性孢子。單細(xì)胞，有細(xì)胞壁，無鞭毛，風(fēng)傳，陸生。形成于孢子囊孢子囊(Sporangium)(Sporangium)內(nèi)。內(nèi)。3.3.分生孢子分生孢子(Conidium)(Conidium)子囊菌、半知菌和擔(dān)子菌的無性孢子。著生在分生孢子梗上。分生孢子子囊菌、半知菌和擔(dān)子菌的無性孢子。著生在分生孢子梗上。分生孢子梗梗(Coindiophore): (Coindiophore): 單生，叢生，形狀各異單生，叢生，形狀各異4

12、. 4. 厚垣孢子厚垣孢子(Chlamydospore(Chlamydospore）各類真菌均可產(chǎn)生，屬于休眠孢子各類真菌均可產(chǎn)生，屬于休眠孢子, ,壁厚。在菌絲生長到一定階段壁厚。在菌絲生長到一定階段, , 由菌由菌絲一個(gè)細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)濃縮形成的，抗逆境，可以存活多年絲一個(gè)細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)濃縮形成的，抗逆境，可以存活多年( (二二) ) 真菌的有性生殖真菌的有性生殖 真菌的有性生殖是通過核配和減數(shù)分裂產(chǎn)生后代的真菌的有性生殖是通過核配和減數(shù)分裂產(chǎn)生后代的生殖方式。真菌的性器官稱配子囊，性細(xì)胞稱配子，生殖方式。真菌的性器官稱配子囊，性細(xì)胞稱配子，真菌有性生殖產(chǎn)生的孢子稱有性孢子。一般都發(fā)生在真菌有性

13、生殖產(chǎn)生的孢子稱有性孢子。一般都發(fā)生在真菌生長后期真菌生長后期, ,具有度過不良環(huán)境的作用。具有度過不良環(huán)境的作用。1.1.真菌有性生殖的過程真菌有性生殖的過程 (1)(1)質(zhì)配質(zhì)配(Plasmohgamy)(Plasmohgamy) 指兩個(gè)性細(xì)胞或性器官的原生質(zhì)及細(xì)胞核結(jié)合在一個(gè)細(xì)胞中指兩個(gè)性細(xì)胞或性器官的原生質(zhì)及細(xì)胞核結(jié)合在一個(gè)細(xì)胞中, ,其中有其中有兩個(gè)不同來源的細(xì)胞核兩個(gè)不同來源的細(xì)胞核, , 雙核期雙核期, , 叫質(zhì)配。叫質(zhì)配。 (2) (2) 核配核配(Karyogamy) (Karyogamy) 經(jīng)質(zhì)配后不同來源的兩個(gè)細(xì)胞核（雙核）結(jié)合為一個(gè)核經(jīng)質(zhì)配后不同來源的兩個(gè)細(xì)胞核（雙核）

14、結(jié)合為一個(gè)核, , 變?yōu)槎蹲優(yōu)槎扼w細(xì)胞核。體細(xì)胞核。 (3)(3)減數(shù)分裂減數(shù)分裂(Meiosis)(Meiosis) 核配后的二倍體細(xì)胞核發(fā)生減數(shù)分裂，染色體數(shù)目減半，恢復(fù)為原核配后的二倍體細(xì)胞核發(fā)生減數(shù)分裂，染色體數(shù)目減半，恢復(fù)為原來的單倍體狀態(tài)，進(jìn)而形成有性孢子。染色體經(jīng)過連續(xù)兩次有絲分裂，來的單倍體狀態(tài)，進(jìn)而形成有性孢子。染色體經(jīng)過連續(xù)兩次有絲分裂，染色體重組，易產(chǎn)生新的變異類型，造成品種抗性喪失。染色體重組，易產(chǎn)生新的變異類型，造成品種抗性喪失。真菌的有性生殖真菌的有性生殖真菌通過兩個(gè)具有可親和性細(xì)胞核的結(jié)合進(jìn)行的一種繁殖方式真菌有性生殖過程分為三個(gè)階段真菌有性生殖過程分為三個(gè)階

15、段質(zhì)配(plasmogamy)核配(karygamy)減數(shù)分裂(meiosis)真菌的有性生殖過程真菌的有性生殖過程 (1) (1) 卵孢子卵孢子(Oospore)(Oospore) 由異型配子囊交配形成由異型配子囊交配形成, , 一般發(fā)生在鞭毛菌中。一般發(fā)生在鞭毛菌中。 (2) (2) 接合孢子接合孢子(Zygospore)(Zygospore) 由同型配子囊交配形成，一般發(fā)生在接合菌中。由同型配子囊交配形成，一般發(fā)生在接合菌中。 (3) (3) 子囊孢子子囊孢子(Ascospore)(Ascospore) 異型配子囊交配形成的，每個(gè)子囊通常產(chǎn)生異型配子囊交配形成的，每個(gè)子囊通常產(chǎn)生8 8個(gè)

16、子囊孢子。個(gè)子囊孢子。 (4)(4)擔(dān)孢子擔(dān)孢子(Basidiospore)(Basidiospore) 由體細(xì)胞或菌絲接合形成的棒狀物由體細(xì)胞或菌絲接合形成的棒狀物-擔(dān)子擔(dān)子,經(jīng)減數(shù)分裂后形成經(jīng)減數(shù)分裂后形成的的4 4個(gè)小孢子叫擔(dān)孢子。發(fā)生在擔(dān)子菌中。個(gè)小孢子叫擔(dān)孢子。發(fā)生在擔(dān)子菌中。2.有性孢子的類型Sexual reproduction in the Basidiomycetes：3 3 真菌的性征真菌的性征1.1.根據(jù)有性生殖類型分：根據(jù)有性生殖類型分： 雌雄同株：雌器，雄器在同一菌絲上。雌雄同株：雌器，雄器在同一菌絲上。 雌雄異株：雌器，雄器不在同一菌絲上。雌雄異株：雌器，雄器不在同

17、一菌絲上。2.2.根據(jù)配合的特點(diǎn)可分為：根據(jù)配合的特點(diǎn)可分為： 同宗配合：單個(gè)菌株生出的雌雄器能交配，自身親合，如卵菌。同宗配合：單個(gè)菌株生出的雌雄器能交配，自身親合，如卵菌。 異宗配合：同一菌株上生出的雌雄器不能交配，必須和另外菌株異宗配合：同一菌株上生出的雌雄器不能交配，必須和另外菌株 上的才能交配，擔(dān)子菌以此為主上的才能交配，擔(dān)子菌以此為主( (接合、子囊兩種方式都有接合、子囊兩種方式都有) )。（三）真菌的準(zhǔn)性生殖（三）真菌的準(zhǔn)性生殖(Parasexualism)1 1概念：指異核體菌絲細(xì)胞中，兩個(gè)遺傳物質(zhì)不同的細(xì)胞核結(jié)合成雜和概念：指異核體菌絲細(xì)胞中，兩個(gè)遺傳物質(zhì)不同的細(xì)胞核結(jié)合成雜

18、和二倍體細(xì)胞核，該細(xì)胞核經(jīng)有絲分裂發(fā)生染色體交換和單倍體化，最后二倍體細(xì)胞核，該細(xì)胞核經(jīng)有絲分裂發(fā)生染色體交換和單倍體化，最后形成遺傳物質(zhì)重組的單倍體過程。實(shí)質(zhì)是在體細(xì)胞中發(fā)生的染色體基因形成遺傳物質(zhì)重組的單倍體過程。實(shí)質(zhì)是在體細(xì)胞中發(fā)生的染色體基因的重組。結(jié)果發(fā)生遺傳重組，導(dǎo)致致病性變異。許多半知菌就是通過這的重組。結(jié)果發(fā)生遺傳重組，導(dǎo)致致病性變異。許多半知菌就是通過這種方式而進(jìn)行變異的。種方式而進(jìn)行變異的。2 2準(zhǔn)性生殖過程：形成異核體準(zhǔn)性生殖過程：形成異核體形成雜和二倍體形成雜和二倍體有絲分裂交換與單倍有絲分裂交換與單倍體化。體化。3 3準(zhǔn)性生殖與有性生殖的區(qū)別：有性生殖是通過減數(shù)分裂進(jìn)

19、行遺傳物質(zhì)準(zhǔn)性生殖與有性生殖的區(qū)別：有性生殖是通過減數(shù)分裂進(jìn)行遺傳物質(zhì)重組和產(chǎn)生單倍體，而準(zhǔn)性生殖則是通過二倍體細(xì)胞核的有絲分裂交換重組和產(chǎn)生單倍體，而準(zhǔn)性生殖則是通過二倍體細(xì)胞核的有絲分裂交換進(jìn)行遺傳物質(zhì)的重組，并通過產(chǎn)生非整倍體后不斷丟失染色體來實(shí)現(xiàn)單進(jìn)行遺傳物質(zhì)的重組，并通過產(chǎn)生非整倍體后不斷丟失染色體來實(shí)現(xiàn)單倍體化的。倍體化的。 真菌的準(zhǔn)性生殖真菌的準(zhǔn)性生殖某些真菌通過不完全的有絲分裂所進(jìn)行類似有性生殖的過程.有絲分裂交換(mitotic crossing-over)形成異核體(heterokaryon)二倍體化(diploidization)單倍體化(haploidization)準(zhǔn)

20、性生殖過程單倍體核單倍體核二倍體核二倍體核2n+12n-1非整倍體核非整倍體核單倍體核單倍體核有絲分裂中有時(shí)發(fā)生染色體分離染色體進(jìn)一步丟失準(zhǔn)性生殖循環(huán)示意圖準(zhǔn)性生殖循環(huán)示意圖四、真菌的生活史四、真菌的生活史(life-cycle)(life-cycle) 1 1概念：真菌孢子經(jīng)過萌發(fā)、生長和發(fā)育，最后又產(chǎn)生同一種孢子的整概念：真菌孢子經(jīng)過萌發(fā)、生長和發(fā)育，最后又產(chǎn)生同一種孢子的整個(gè)過程。真菌典型的生活史包括無性繁殖和有性繁殖兩大階段。個(gè)過程。真菌典型的生活史包括無性繁殖和有性繁殖兩大階段。 2 2特點(diǎn)：真菌無性繁殖階段在它的生活史中往往可以獨(dú)立地多次重復(fù)循特點(diǎn)：真菌無性繁殖階段在它的生活史中往

21、往可以獨(dú)立地多次重復(fù)循環(huán)，而且完成一次無性循環(huán)的時(shí)間較短，一般環(huán)，而且完成一次無性循環(huán)的時(shí)間較短，一般7-107-10天，產(chǎn)生的無性孢天，產(chǎn)生的無性孢子的數(shù)量極大，對植物病害的傳播和發(fā)展作用很大。在營養(yǎng)生長后期、子的數(shù)量極大，對植物病害的傳播和發(fā)展作用很大。在營養(yǎng)生長后期、寄主植物休閑期或環(huán)境不適情況下，真菌轉(zhuǎn)入有性生殖產(chǎn)生有性孢子，寄主植物休閑期或環(huán)境不適情況下，真菌轉(zhuǎn)入有性生殖產(chǎn)生有性孢子，這就是它的有性階段，在整個(gè)生活史中往往僅出現(xiàn)一次。植物病原真這就是它的有性階段，在整個(gè)生活史中往往僅出現(xiàn)一次。植物病原真菌的有性孢子多半是在侵染后期或經(jīng)過休眠后才產(chǎn)生的，有助于成為菌的有性孢子多半是在侵染后期或經(jīng)過休眠后才產(chǎn)生的，有助于成為翌年病害的初侵染來源。通常來說，無性階段在生長季節(jié)時(shí)常發(fā)生，翌年病害的初侵染來源。通常來說，無性階段在生長季節(jié)時(shí)常發(fā)生，有性階段在生長季節(jié)末形成，第二年是初侵染來源，易發(fā)生變異。有性階段在生長季節(jié)末形成，第二年是初侵染來源，易發(fā)生變異。真菌的生