玉米丝黑穗病

担子菌亚门的真菌称为担子菌，是真菌中最高等的一类真菌，其特点是有性生殖产生担子和担孢子，担孢子是一种外生孢子。由于多数担子菌没有明显的单倍体营养阶段，所以很少见到分生孢子繁殖，担子菌有两种类型的菌丝体，一种是由担孢子萌发形成的单倍体，每个细胞只有一个核的初生菌丝体，另一种是经过双核化而形成的每个细胞中有一对细胞核的次生菌丝体，常见的是后一种，担子菌菌丝体上锁状联合现象比较普遍。

通过本次试验掌握担子菌的形态特征及担子菌所致病害的症状特点，为担子菌的分类和病害鉴定打下初步基础。

孢子堆外有由菌丝构成的假膜，中间残存寄主维管素组织形成的中轴，轴黑粉菌属(Sphaelotheca)如玉米丝黑穗病菌(S.reiliana)

(三)发生规律

玉米丝黑穗病由担子菌亚门丝轴团散黑粉菌属病原真菌侵染致病。穗内的黑粉是病菌冬孢子。成熟的冬孢子在适宜条件下萌发产生担孢子，担孢子又可芽生次生担孢子。担孢子萌发后侵入寄主。

玉米丝黑穗病菌冬孢子萌发后在土壤中直接侵入玉米幼芽的分生组织，病菌侵染最适时期是从种子破口露出白尖到幼芽生长至1～1.5厘米时，幼芽出土前是病菌侵染的关键阶段。由玉米丝黑穗病是幼苗系统侵染的土传病害，只有初侵染，无再侵染。病菌主要以冬孢子在土壤、粪肥中或附在种子表面越冬，成为次年的初侵染来源，牲畜取食的病菌孢子经消化道消化后仍具有侵染力。病菌厚垣孢子在土壤中可存活3—5年，且侵染期较长(齐兆生，1995)。

冬孢子萌发产生的“+”、“一”不同的担孢子萌发后相结合形成的双核菌丝才具侵染力，侵入寄主幼苗生长锥，完成侵染过程，以侵染胚芽为主，根部侵染次之，在胚芽上，胚芽鞘侵染率高于中胚轴，根的各个部位均可侵染，以胚根感染率最高。冬孢子侵染玉米的适宜温度为2l一28℃，需较低或中等的土壤含水量。土壤缺氮时易发病。康绍兰(1995)等证明玉米丝黑穗病菌冬孢子还可以从叶片侵入，引起局部黄斑症状，病菌在寄主的组织间或细胞内扩展，接种辰50d就可以在寄主组织内形成冬孢子。冬孢子能否顺利完成侵染则取决于寄主植物的抗性，土壤中的孢子数量与适宜的侵染时期的

温度和土壤湿度。

玉米从种子萌发到5叶期都可以侵染发病，但最适宜的时期是从种子萌

玉米丝黑穗瘸属于幼苗系统侵染病害，从苗期到成株期均可鉴定玉米是否发病。苗期主要采用幼苗褪绿斑点鉴定、质壁分离法、乳酚棉兰染色法鉴定。应用较多的是乳酚棉兰染色法。其方法主要是：拔取幼苗，水洗，剥去外叶，露出生长锥，自冠节下切留生长点，置于5％NaOH溶液中2-3min，稍加热，取出用清水洗5次，洗后再放入苯胺兰染色剂中染色5min，稍加热。染色后水洗一次，再置于乳酸液中加热5min使寄主组织褪色。取出已染色的材料成行列置于载玻片，滴加甘油一滴，加盖玻片并轻轻压下，在低倍镜下观察，菌丝被染成深兰色，寄主组织染成浅兰色(刘惕若，1980)。苗期鉴定用地少、省时，可快速鉴定寄主的抗病性。成株期鉴定主要是接种后在乳熟期进行田间调查，即于上一季节从典型病株上采集病穗，装布袋置通风干燥处越冬，播种前一周将病瘿上的菌粉抖落。用40目铜筛筛出冬孢子，按0．1％比率与细土混合配成菌土，播种时先播下种子，覆盖菌土1009，上面再覆田土。在乳熟期进行病株率调查，分级标准为高抗(病株率0—5．O％)、抗病(5．1-20．096)、感病(20．1-50．o％)和高感(50．1％以上)。优点是鉴定结果可靠，但用地量大，鉴定材料纯度要高，群体不少于50

株，同时需要在多

将病菌冬孢子用无菌水稀释，配成孢子悬浮液，在显微镜下检查每视野冬孢子数量，直到稀释到每视野中有4-5个孢子，用200 u L移液枪吸取孢子悬浮液于PDA平板上，使其分布均匀后，在27—28℃条件下培养2d后，取出平板在显微镜下检查孢子萌发情况，挑取单孢置在另一PDA平板上，继续培养5d，转移到PDA斜面上保存菌种，备用。

玉米丝黑穗病菌生物学性状的研究

目前关于玉米丝黑穗病的研究主要集中在病害发生与流行规律、抗性遗传、品种资源抗性评价等方面。关于该病菌的生理分化及与生物学多态性的研究较少。玉米丝黑穗病菌生物学特性研究是一项较重要的基础性工作，它对于玉米丝黑穗病的发生规律和防治措施，及进一步深入探讨病菌的变异、致病机制等都具有十分重要的意义。因此本章对该病菌的培养性状等生物学玉米丝黑穗病菌在PDA培养基上培养，前3d均为黄白色颗粒状小点，以后表现出不同的生长性状如菌落的颜色、光滑和黏稠与否(见表5—2和图版5一1)，大多数菌株菌落黄白色，少数呈黑色或褐色。根据病菌的生长性状将其分为6组：1．菌落黄色、干燥，不光滑：包括菌株03—13、03～29、03 08、03—16、03-1l和03—27。2．菌落黄白色，光滑、黏稠：包括菌株03—20、03—25、03—26和03—07。3．菌落正面黄白色四周黑色，背面黄白色，四周黑色：包括菌株03一03、03—24、03—19、03～14和03—22。4．菌落黑色：包括03—23、03一12、03—17、03-04和03—01。5．菌落棕褐色：包括菌株03—18。6．菌落红褐色：包括菌株03-09和03—10，而二者的菌落形态恰好相反。

色素能力也弱，致病力强的菌株产生色素能力也相应强如菌株03—10菌落颜

色为红褐色，发酵液颜色为黑红色。说明病菌致病力强弱与其产生色素深浅

有一定相关性菌株致病性弱，其产生色素能力弱，菌株致病力强产生色素能力相应增强。

丝黑穗病菌有两个专化型，一个侵染玉米，另一个侵染高梁、苏丹草等。

侵染玉米的是丝轴团散黑粉菌[助orisoriu旧relianum(kuhn．)1angdon

&Fullerton]引起的。异名有Ustilago reiliana(kUhn．)，Sorosporium

reilianum(kahn．)McAlpine Sphace]otheca reiliana(kUhn．)Cuton．

(张满良，1997)。

病菌冬孢子堆生在花序中，侵染整个花序，使之全部变成黑粉体，初宵

白色膜包围，后期包被膜破裂，露出黑褐色冬孢予球。幼时聚集呈球形，商

径约60—80Ism。成熟时散开，同时露出由寄主组织生成的很多细丝。不育细

玉米丝黑穗瘸是由丝轴团散黑粉(Sporisorium reilianum)引起的玉米生产上的一种重要病害

冬孢子萌发产生粗而赢的，稍有分枝的先菌丝，通常是4个细胞，顶生或侧生担孢子，担孢子还以芽生方式再生次生担孢子，有时冬孢子也可直接产生分枝菌丝。在营养液中，产生大量的次生担孢子与先菌丝在一起，形成次生担孢予链。多数担孢子是单核的，但有时芽生的可能有2个或多个核，在萌发中也可能看到许多不规则的萌发方式(Hanna．w．F，1929)。

根据担子菌是否形成担子果，以及担子果是裸果型还是被果型等性状特点，将担子菌亚

门分为冬孢菌纲(Teliomycotes)，层菌纲(Hymenomycetes)和腹菌纲(Gasteromycetes)三个纲。其中寄生性较强，与植物病害关系密切的是冬孢菌纲的锈菌目的黑粉菌目，冬孢菌纲真菌一般认为是低等担子菌，没有担子果，形成分散或成堆的冬孢子。

1、黑粉菌科(Ustilaginaceae)

(1)黑粉菌属(Ustilago)

冬孢子堆粉状，彼此分离，孢子堆外没有由菌丝构成的假膜包围，冬孢子表面光滑或有纹饰。观察小麦散黑穗病(U.tritici)、玉米瘤黑粉病(U.maydis)和谷子粒黑穗病(U.crameri)的标本，注意受害部位及症状特点：取小麦散黑穗病菌制备片201镜检冬孢子及冬孢子萌发

的形态。

(2)轴黑粉菌属(Sphacelotheca)

冬孢子堆粉状，彼此分离，孢子堆外有由菌丝构成的假膜包围：孢子堆中间有由寄主维管束残余组织形成的中柱，冬孢子表面光滑或有纹饰、观察玉米丝黑穗病(S.reillana)、高粱丝黑穗病(S.reiliana)、高粱散黑穗病(S.cruenta)和高粱坚黑穗病(S.sorghi)标本，注意症状特点，比较高粱三种黑穗病症状有何不同，挑取高粱或玉米丝黑穗病菌冬孢子制片，镜检其大小、形状、颜色及表面特征，另取高粱丝黑穗病菌冬孢子萌发

制备片204，观察冬孢子萌发的特点。

(3)团黑粉菌属(Sorosporium)

冬孢子堆多产生在花部，冬孢子集结成球，外面往往有由菌丝构成的假膜包围着，成熟后呈粉状或颗粒状，观察高粱长粒黑穗病(S.enrenbergii)标本，注意为害特点，是否有长形囊状物形成，取高粱长粒黑穗病菌冬孢子制备片210，镜检由许多冬孢子组成的球形或卵

圆形的孢子球，注意外面是否有膜包围。

1．2．6 曲利苯兰酒精一乳酚酸组织透明染色

参照Frye等的方法，并进行优化改进。将接种不同时间的叶片(即病菌不同生长发育阶段)在曲利苯兰一酒精乳酚油染色液(无水乙醇20 mL，苯酚10mL，83％乳酸10 mL，水10 mL，曲利苯兰10mg)中沸水浴10 min，再将染色后的叶片置于酒精乳酚油中沸水浴3 min，取出后置于饱和的水合三氯乙醛溶液中脱色过夜，然后置贮存液中备用。

1．2．8 显微镜观察

分别取上述贮存液中材料，以水为浮载剂，将叶片叶背朝上置载玻片上，在显微镜下观察染色效果。

曲利苯兰染色

曲利苯兰与菌体细胞质的特定组分结合而使菌体着色，染色时间为10 min(图2)。

用该法能进行玉米丝黑穗病菌整个生长发育过程的染色观察。如图2冬孢子在玉米叶片上(图2—1)萌发产生牙管(图2-2)，牙管进一步生长形成先菌丝并产生担孢子(图2—3)；担孢子产生的无侵染能力的单核菌丝经菌丝融合形成具有侵染能力的双核菌丝，并开始侵染叶片内部组织(图2—4)；侵染菌丝侵入到叶片组织内部后，沿细胞壁或穿透细胞壁扩展(图2—5、2—6)。该法尤其适用于在组织细胞间隙扩展

及伸人细胞内的菌丝染色，其最大特点是寄主组织脱色彻底，呈浅蓝色。菌丝染色后为深蓝色，与背景反差大，便于观察。

2-1：冬孢子2—2、2—3：冬孢子萌发2-4：菌丝侵染2—5、2-6：菌丝扩展

a为冬孢子，b为牙管，C为先菌丝，d为担孢子，e为菌丝融合，f为侵染菌丝2-l：Teliospores 2-2，2-3：Teliospores germ 2-4：Infection hyphae 2-5，2-6：Expansion hyphae a．Teliospore b．Germ tube C．Promycelium d．Basidiophore e．Hyphae conjugation f Infection hyphae

图2 曲利苯兰染色丝轴团散黑粉菌

Fig．2 Staining of Sporisofium relianum with trypan blue

曲利苯兰是一种细胞质染色剂，能对玉米丝黑穗病菌的整个生长发育阶段进行染色。该法最大的特点是可以将脱色和染色同步进行，组织脱色比较彻底，并且能对组织内扩展的菌丝进行染色。因此，是一种适合玉米丝黑穗病菌组织内染色的理想方法。