第二章 菌类植物 教学目标与要求: ㈠概述 1. 识记:菌类的几种营养方式、菌类的分门依据; 2. 理解:菌类的概念; 3. 应用:菌类植物的主要特征(通性),并与藻类比较;
一、菌类植物的通性 菌类植物不是一个具有自然亲缘关系的类群,它是一群没有根、茎、叶分化,并依靠现成的有机物质而生活的一类低等植物。是一大类不含叶绿素的低等异养植物,包括细菌、粘菌和真菌。 共同特征 1、 没有根、茎、叶分化; 2、一般无光合作用色素; 3、营养方式是异养的,营寄生、腐生生活。
二、菌类植物的营养方式 总的是异养,包括: 寄生:从活的动植物吸取养分。 腐生:从死的动植物或无生命的有机物质吸取养分。 专性寄生:寄生性非常强,不能腐生。 专性腐生:腐生性非常强,不能寄生。 兼性腐生:不是严格的寄生或腐生,以寄生为主, 兼行腐生。 兼性寄生:不是严格的寄生或腐生,以腐生为主, 兼行寄生。
三、菌类植物的分类 按林奈(Linneaus,1753)两界分类系统,菌类属于植物界。 按魏泰克(Whittaker,1969)五界分类系统(原核生物界、原生生物界、植物界、真菌界、动物界): 细菌归原核生物界;粘菌归原生生物界;真菌归真菌界.
三、菌类植物的分类 安兹沃斯(Ainsworth,1973)也提出真菌应单独成为真菌界(Fungi Kingdom);按三界系统,真菌、动物、植物为各自平行的三大界。真菌界包括2个门:粘菌门和真菌门。
三、菌类植物的分类 细菌门:是一群原核生物。单细胞,体微小,细胞壁的主要成分为粘质复合物,一般不具纤维素壁,异养,用细胞分裂的方式进行繁殖。 粘菌门:是一群介于动物和植物之间的真核生物。无细胞壁,变形虫状体型,用孢子繁殖,异养,孢子具纤维素壁。 真菌门:是一群具有真核,产生孢子的生物,通常为分枝的丝状营养体,大多具有甲壳质的细胞壁,少数种类具有纤维素成分的细胞壁,异养,它们一般行有性和无性生殖。
四、菌类与藻类比较
第一节 细菌门 一、细菌门的一般特征 ㈠细菌的形态 细菌是一类微小的单细胞植物,测量细菌大小的单位为微米。 细菌的形态基本上有4种类型:球状、杆状、螺旋状和丝状。 1、球菌:球状,菌体直径1微米左右。 2、杆菌:菌体杆状。 3、螺旋菌:细胞呈弯曲状的细菌。 4、放线菌:是一大类丝状细菌,单细胞结构。
㈡细菌的细胞构造 细菌的细胞由细胞壁、细胞膜、细胞质、核质和内含物构成。有的细菌还有荚膜、芽孢和鞭毛。 细胞壁:主要成分为粘质复合物。 细胞核:没有真正的细胞核,核质分散在细胞质中,称为原核。 绝大多数细菌不含光合色素。 细菌的内含物:肝糖、淀粉、脂肪、异染颗粒等物质。
芽孢:某些种细菌生长到某个阶段,细胞质失水浓缩,形成一个圆形或椭圆形的内生孢子,称为芽孢。芽孢的壁很厚,渗透性差,含水少,能抵抗不良的环境,遇到适宜的环境,再发生新的菌体 鞭毛:细菌的鞭毛是发自基粒,穿过细胞壁(荚膜) 的细丝,是细菌的运动器官。
㈢细菌的繁殖 细菌主要进行无性繁殖,除少数种类外,分裂繁殖是细菌的唯一繁殖方法。
㈣细菌的生态环境 细菌分布极广,几乎遍布地球的各个角落,无论土壤里、水中、空气中,动植物体内外都有细菌存在。在寒冷的地方生长着嗜冷性杆菌;在酷热的场所,甚至90℃的温泉水中,生长着嗜热性细菌;在无氧的环境条件下,也有嫌气性细菌分布。
二、细菌在自然界中的作用和经济意义 1、细菌在自然界物质循环中起着重要作用。 2、在农业生产中:有益细菌很多,如根瘤菌和土壤中的固氮菌可固定空气中的游离氮,增加土壤肥力。 3、在工业中:细菌的利用更广,如利用细菌的发酵作用制造乳酸、醋酸、丙酮等;此外,在造纸、制革、炼糖以及浸剥麻纤维等,也要利用细菌的活动。 4、在医药卫生方面细菌的利用也很多,如制造抗菌素,人造血浆。 5、细菌的有害方面也不容忽视,人的许多疾病如伤寒、霍乱、白喉、破伤风等病,都是病原菌引起的。
第二节、粘菌门(Myxomycophyta) 粘菌门是介于动物和植物之间的一类生。 它们的生活史中,一段是动物性的,另一段是植物性的。 营养体是一团裸露的原生质体,多核,无叶绿素,能作变形 虫式运动,吞食固体食物,与原生动物的变形虫很相似。但 在生殖时产生具纤维素细胞壁的孢子,这是植物的性状。 粘菌的大多数种类生于森林中阴暗和潮湿的地方,多在 腐木、落叶或其他湿润的有机物上。
第三节 真菌门 一、真菌的一般特征 真菌的细胞既不含叶绿素,也没有质体,是典型的异养生物。 真菌的异养方式有寄生和腐生。
㈠真菌的营养体 1、除典型的单细胞真菌外,绝大多数的真菌是由菌丝构成的。 菌丝——是纤细的管状体 菌丝体——组成一个菌体的全部菌丝称菌丝体。 菌丝分无隔菌丝和有隔菌丝两种
2、菌丝又是吸收养分的机构 腐生菌可由菌丝直接从基质中吸取养分,或产生假根吸取养分。 寄生菌在寄主细胞内寄生的,直接和寄主的原生质接触而吸收养分;胞间寄生的真菌从菌丝上分生的吸器伸入寄主细胞内吸取养料。 吸收养料的方式借助于多种水解酶,均是胞外酶,把大分子物质分解为可溶性的小分子物质,然后借助于较高的渗透压吸收。
3、真菌的细胞构造 绝大部分真菌均有细胞壁,某些低等真菌的细胞壁为纤维素,菌丝细胞内含有原生质、细胞核和液泡,以及贮存的蛋白质、油滴和肝糖等养分。 ㈡菌丝组织体 某些真菌生活史的某些阶段,在环境条件不良或繁殖时,菌丝互相密结,菌丝体变态成菌丝组织体。
菌丝组织体:在环境条件不良或繁殖时,菌丝相互紧密交织,形成各种不同形态的植物体。常见的有: 根状菌索:菌丝纠结成绳索状,外形似根,渡过不良环境的休眠体。如:蜜环菌。 菌核:菌丝密集成质地坚硬的核状体,渡过不良环境的休眠体。如:茯苓、麦角、雷丸。 子实体:有一定形状与结构,能产生孢子的菌丝组织体,高等真菌在有性生殖时期形成。如:蘑菇、马勃、灵芝。 子座:容纳子实体的菌丝褥座,从营养阶段到繁殖阶段的一种过渡形式。如冬虫夏草。
根状菌索—高等真菌的菌丝体可以密结呈绳索状。(外层颜色较深,为皮层;内层有疏松的菌丝组成,为心层或髓层。根状菌索有的很粗,长达数米,能抵抗不良环境。在腐朽木材中常见到。 )
菌核—是由菌丝密结成颜色深、质地坚硬的核状体。
子实体—是高等真菌在生殖时期,形成能产生孢子的子实体,具有一定的形状。子囊果和担子果。
子座—是容纳子实体的褥座。
(二)、真菌的繁殖 1、营养繁殖 细胞分裂、芽生孢子 厚壁孢子、节孢子 2、无性生殖 游动孢子、孢囊孢子、 分生孢子 3、有性生殖 复杂而形式多样。有性配合后,也可产生孢子——子囊孢子、担孢子,但和无性生殖的孢子完全不同。
①芽生孢子(blastospore), 营养细胞出芽形成。 ②厚壁孢子 (hlamydospore),由菌丝中间个别细胞膨大形成的休眠孢子,其原生质浓缩,细胞壁加厚,可休眠。 ③节孢子(arthrospore),由菌丝细胞断裂形成的。
④游动孢子(zoospore), 是水生真菌在游动孢子囊(zoosporangium) 中形成,细胞无壁,具鞭毛, 借水传播。 ⑤孢囊孢子(sporangiospore) 在孢子囊(sporangium) 内形成的不动孢子,借气流 传播。 ⑥分生孢子(conidiospore) 由分生孢子囊梗顶端或侧面产 生的静孢子,借气流或动物
二、真菌门的分类 (1)鞭毛菌亚门 一般特征: 菌丝通常无隔、多核;细胞壁成分多含纤维素。 无性生殖时产生的游动孢子具有等长的双鞭毛或单鞭 毛。孢子囊的层出形成现象;双游现象。 有性生殖为卵式生殖,产生的合子称卵孢子;或休眠 孢子。 本亚门菌类大多数是水生、两栖生,少数是陆生。腐生或寄生。世界上已知有1100种,分为4纲10目。
鞭毛菌亚门的代表属 水霉属:属于卵菌纲,水霉目多为腐生的,也有寄生的,如寄生水霉,寄生于活鱼体上,破坏寄主的肌肉组织,以至寄主肌肉腐烂而死亡,是鱼类养殖上的病害,特别对鱼苗危害严重。 菌丝体白色,绒毛状,分枝多,无隔,多核。
霜霉属 高等植物病害的专性寄生菌 发病部位主要在叶片上,病斑淡黄绿色,背面生白色的粉霉,即病菌的分生孢子梗和分生孢子(无性生殖),发病后期,病斑变为桔黄色,叶片萎蔫,终于枯死,本病菌也侵害荚果。
㈡接合菌亚门 1、接合菌亚门的一般特征 ①本亚门营养体为无隔多核的菌丝组成的菌丝体。 ②无性生殖产生孢囊孢子,也有的产生厚垣孢子和节孢子,有性生殖形成接合孢子。 ③ 本亚门菌类明显地由水生发展到陆生,由游动孢子发展到静孢子,腐生、兼性寄生、寄生或专性寄生。 世界上已知的有610种,分为2纲7目。
根霉属:根霉属为腐生菌,最常见的是匍枝根霉,又称黑根霉,面包霉。 2、接合菌亚门的代表属 根霉属:根霉属为腐生菌,最常见的是匍枝根霉,又称黑根霉,面包霉。 生于面包、馒头和富于淀粉质的食物上,使食物腐烂变质。 菌丝体为棉絮状,匍枝根霉的菌丝体在基质上蔓延着大量的匍匐菌丝(匍匐枝),匍匐菌丝弓状弯曲,与基物相接触处产生假根,伸入基质内吸取营养。假根上方生出一至数条不分枝的孢囊梗,孢囊梗顶端膨大形成孢子囊。 1.孢子囊;2.孢囊孢子;3.孢囊梗;4.匍匐菌丝;5.假根
(三)子囊菌亚门(Ascomycotina) 子囊菌种类繁多,类型复杂,约有1950属,15000-30000 种。除了酵母菌为单细胞体外,绝大多数都是多细胞有机体, 菌丝有隔。 子囊菌的无性生殖较发达,主要产生分生孢子; 有性生殖较复杂,形成子囊(ascus)和子囊孢子 常形成子实体,又称子囊果(ascocarp)。 Aspergillus sp. 曲霉 青霉菌, Penicillium sp.
( 1) 酵母菌属(Saccharomyces) 是本亚门中最低级的类群。植物 体为单细胞,卵形。 它能将糖类在无氧的条件下分解为二氧化碳和酒精,称发 酵,又可用于面包和馒头的发酵。酵母菌还能生产甘油、甘露 醇和有机酸等很多生化制剂,在医药和食品方面有很大用途。
(2) 青霉属(Penicillium) 分布极为普遍,多生于水果、番茄等果实的伤口处,导致果实腐烂,也常见于淀粉性食物及酿酒原料上。青霉也常侵害皮革及 衣服。最常见的为青霉,多生于桔子、梨 和苹果上。菌丝体淡绿色,主要以分生孢子进行繁殖,分生孢子梗顶端数次分枝,呈扫帚状,最末小枝称小梗,从小梗上生一串绿色分生孢子。有性生殖极少见。
(3) 曲霉属(Aspergillus) 分生孢子梗顶端膨大成球形, 不分枝,可区别于青霉。其中有应用于柠檬酸生产的黑曲霉 (A.niger V.Tiegh),还有产生致癌物质--黄曲霉素的黄 曲霉(A.flavus Link)等。 点青霉 Aspergillus 曲霉
(4) 虫草属(Cordyceps)属核菌纲,鳞翅目昆虫的幼虫体 内寄生的子囊菌。其中冬虫夏草最著名。该菌的子囊孢子秋 季侵入鳞翅目幼虫体内,发育成菌丝并充满虫体,幼虫仅存 完好的外皮,在虫体内菌丝形成菌核。越冬后,次年 春天从幼虫头部长出有柄的棒状子座,其顶端产生许多子囊 壳,其内的子囊各产生8个子囊孢子。由于子座伸出土面, 状似1棵褐色小草,故该菌有冬虫夏草之名。该菌为我国特产 是一种名贵补药,有补肾和止血化痰之效。 羊肚菌属(Morchella)子实体由菌盖和菌柄组成,菌盖圆 锥形,表面凹凸不平,形如羊肚。羊肚菌(M.esculenta),是 滋味鲜美的食用菌。
冬虫夏草Cordyceps sinensis 是一种真菌寄生于鳞翅目昆虫体上所形成的子座、菌丝和虫体的复合体,春夏之交时,虫体被虫草菌的孢子感染,潜伏至秋后入土蛰伏时,孢子萌发产生菌丝体,充满并杀死虫体;到了来年春天虫草菌从虫体的头部伸出长棒状的子座,子座成熟后释放出孢子。古人认为是虫子变成了棒状的草,故称冬虫夏草,又称虫草。产于我国四川、青海、云南、西藏等地。本品作滋补剂,能益肺肾,补精髓,止血化痰。
冬虫夏草(冬虫属)
冬虫夏草生态环境
冬虫夏草药材
羊肚菌属(Morchella)
麦角菌 含麦角胶、麦角毒碱、麦角新碱等成分,主要用于子宫出血和内脏出血的止血剂;麦角胺可治疗偏头疼。
担子菌亚门(Basidiomycotina) 担子菌是一群类型多样的陆生高等真菌,有900属。多数种是植物专性寄生菌和腐生菌,食用、药用和有毒种类也很多,因此与人类关系较大。 担子菌全是多细胞有机体,菌丝有隔,菌丝体有3种类型: 初生菌丝体(primary mycelium),由担孢子形成,细胞 单核,生活史中生命周期很短; 次生菌丝体(secondary mycelium),由单核菌丝或性孢 子接合形成,细胞双核,又称双核菌丝体,存在锁状联合现象,生活史中生命周期很长; 三生菌丝体;由次生菌丝体形成子实体,称担子果,为三生菌丝体,是双核 菌丝的一种特化的结构。
子菌的子实体,也称为担子果,是担子菌产生担子和担孢子的一种结构。 子实体上部呈帽状或伞状的结构称作菌盖,菌盖下面的长柄称为菌柄,在菌盖的腹面有呈辐射排列的片状结构叫菌褶。在菌褶上生有担子,呈棒状,其顶端长有4个担孢子,担孢子成熟后脱落,在适宜的环境中萌发成新的菌丝体。
担孢子
(1)冬孢菌纲: 玉蜀黍黑粉菌:本菌侵害玉蜀黍植株,可导致寄主患黑粉病。在植株地上部分均能发生,常发生在叶片和叶鞘的衔接处、腋芽、雄花穗或雌花穗上。被害的部分形成白色的肿瘤,其内生有黑褐色的厚壁孢子。成熟后,肿瘤的外膜破裂,厚壁孢子就会散出。
冬孢菌纲(Teliomycetes)、 为有隔担子菌,不形成担子果。 冬孢菌纲共有2目,174属,6 000种。多数寄生于高等植物,对农作物和林业有严重危害。 1) 锈菌目(Uredinales),专性寄生菌,常寄生种子植物和 蕨类植物体上。多数种类的生活史,需要在分类上完全无关 的两种植物体上转主寄生, 小麦秆锈病菌)(Puccinia graminis Pers.)为常见锈菌。 第一寄主为小麦、大麦、燕麦及其他禾本科植物;第二寄主 为小檗属(Berberia)或十大功劳属(Mahonia)等.
小麦锈菌 锈菌 Uredinia sp.
(2)层菌纲(Hymenomycetes), 具发达的担子果(子实体)。担子有横隔或纵隔,或无隔为单细胞。担子果为膜质、蜡质、革质、木质、木栓质或肉质等。 有性繁殖产生担孢子,担子有横隔或纵隔,或无隔单细胞,通常由菌丝体上生出或由担子果中的菌丝上产生,常排列成子实层。子实层通常分布在菌髓两侧。菌髓和子实层构成子实层体。 层菌纲约有15000余种,分为9目,主要有:银耳 目、木耳目、伞菌目、非褶菌目等。
1) 银耳目(Tremellales),几乎全是木材上的腐生菌,担 子果为裸果式。 2)木耳目(Auriculariales),大部分为木材腐生菌,担子 果裸果型,胶质,干后呈坚硬的壳状、耳状或垫状。 3)伞菌目(Agaricales),是层菌纲中的一个很大的目,现已 知约有3250种。担子果肉质,很少近革质、木栓质或膜质, 绝无木质。 4)非褶菌目(Aphyllophorales)(又称多孔菌目, Polyporales), 担子果裸果型,无菌褶。担子果一年生至多年 生,木质、栓质、肉质、蜡质、炭质、海绵质、酪质,稀胶 质。常见:灵芝、猴头菌等。
常见的担子菌 银耳 强壮剂,有补气、活血、强心、补脑
木耳(黑木耳)Auricularia auricula (L.ex Hook.) Underw. 属于木耳科。子实体叶状或耳状,半透明,胶质,有弹性,深褐色至黑色。
猴头菌 是一种腐生菌。子实体外形似猴头,肉质,块状,表面均生白色肉刺状菌针,猴头菌含多糖类和氨基酸,为常见的食用菌,入药有利五脏、助消化、滋补和抗癌作用。
茯苓 菌核利水渗湿,健脾宁心
猪苓 菌核利水渗湿。猪苓多糖抗癌。
3)伞菌目(Agaricales), 树舌 有毒的伞菌
(双相合子核)
担子 担孢子 减数分裂 菌褶 单核菌丝 单核菌丝 子实体 双核菌丝 菌蕾 锁状联合方式分裂 蘑菇生活史
香茹 子实体肉质。菌盖初期呈扁平半球形,后渐平展,菌环丛膜状,下有鳞片。鳞片辐射状排列。菌肉白色。孢子椭圆形,无色。
灵 芝 子实体健脑, 治神经衰弱, 慢性肝炎, 消化不良; 对防止血管硬化和调节血压也有一定效能, 亦用作滋补剂。 灵 芝 子实体健脑, 治神经衰弱, 慢性肝炎, 消化不良; 对防止血管硬化和调节血压也有一定效能, 亦用作滋补剂。
紫芝 G. japonicum (Fr.) Lloyd 子实体亦用作灵芝
云 芝 Polysticus versicolor (L.) Fr. 子实体清热、消炎。云芝多糖抗癌。
密环菌 Armillaria mellea (Vahl. ex Fr.) Kumme 子实体明目、利肺、益肠胃,可食用;为天麻共生菌
马 勃
各种蘑菇
金针菇(Flammulina Velutipes) 含有丰富的赖氨酸和精氨酸,能促进儿童的健康和智力发育,国外称为“增智菇”。是秋未春初寒冷季节发生的一种朵型小的伞菌。菌体新鲜时呈金黄色或黄褐色,因色泽极似金针菜,故名为金针菇。其肉滑、味鲜,是古今中外著名的食用菌之一。可以防治癌症,降低血压,治疗肝脏及消化系统疾病。
竹荪体态优雅,故有“真菌之花”、“菌中皇后”之美誉。为我国珍贵的食用菌。脆嫩爽口,味道香,营养丰富。
地星 Geastrum 菌蕾球形,有突出的嘴部。外包被的 基部呈浅袋形,上半部分裂为5-8个尖瓣,裂片反卷。 earthstar
(5)半知菌亚门(Deuteromycotina) 绝大部分都是有隔菌丝体,菌丝体发达,为单倍体。 只以分生孢子进行无性生殖,有性生殖阶段尚未发现。为了 分类上的需要,人为的将这类真菌归纳为一亚门。实际上, 半知菌大多是子囊菌纲的无性阶段,少数是担子菌纲的无性 阶段。 半知菌约有1,800余属,26,000多种。其中约有300属是栽 培植物和森林病原菌,还有是引起人类和动物皮肤病的病原菌。 水稻纹枯病菌(Rhizoctonia soloni),可引起水稻纹枯病,
四、 经济意义 食用:担子菌纲 酿造工业: 酵母、曲霉、青霉、毛霉等 增加土壤肥力、参与物质循环:生于朽木、枯枝、落叶及 土壤里的真菌,是分解木质素、纤维 素和其他有机物的主力,它们在增加土壤肥力和完成自然界的物质循环上,比细菌的贡献还大。 有害的一面: 植物、动物和人类的许多病源菌;食品和衣物的霉烂;毒蘑菇