讀玉米黑穗菌(B)-試做生命週期圖

選了一些照片+畫了幾張簡圖,拼湊成玉米黑穗菌生命週期嘗試繞一圈

不過若有看不中意或發現錯誤的地方時還會再改!!(也請大家幫忙挑錯喔!) 

     

生命週期圖裡有一個分圖的背景是2016年10月到這來找”東方紅胸鴴” 時拍的風景

   

是一大片休耕的玉米田,當時在這裡繞了好久,尋鳥沒尋著

  

倒是在這找到另一個寶(玉米殘骸),一些玉米還發了芽長出一小撮小苗

隨意拍了幾張照片,剛好今天用得上...

若是這片玉米之前曾染上黑穗病,玉米收割後可能會在土壤或玉米殘骸中留下黑穗菌的冬孢子(telispores)

  

這些冬孢子在泥土或玉米殘骸裡剛進入冬眠中,等待下一個玉米種植季,進行下一回合的進攻

虛擬放大如上

真的孢子照片可以參考wikimedia 裡的照片–Ustilago maydis (DC.) Corda   (點選即可進入)

  

簡易的畫了一張冬孢子在栽植季初甦醒後行減數分裂的程序圖

於玉米生長季節(種植期)時這些單核雙倍體(2N)的冬孢子會萌芽,長出圓柱狀的芽管 (germ tube) 也可以稱之為初生菌絲(promycelium 或 epibasidium)

冬孢子雙倍體的細胞核會行減數分裂,在芽管中形成單倍體(1N)的擔孢子(basidiospores),如上圖之D 

  這些擔孢子會隨風飄至玉米之幼株或成株上,若是小苗受到感染,據說可能會活不久!!

      

若是飄至成熟或未熟的植株身上,則可能長出菌絲入侵寄主吸取玉米植株的養分維生

這些擔孢子入侵的點可能是植株的任一部位,包括莖、葉子、雌花序或雄花序等(如上圖之 2a,2b,2c,,2d), 落定後再經由氣孔或表皮細胞產生菌絲竄入組織裡

   

菌絲的生成過程由擔孢子開始講起

擔孢子(F)起初會有像酵母菌一樣的分裂行為, 發芽後產生新的孢子,稱為次生孢子或分生孢子( secondary spores or conidia), 圖中的Fb為由擔孢子發芽後產生次生孢子的過程(類似酵母菌)

這些單核1N初生或次生擔孢子之後會行細胞分裂,先產生單核1N初生菌絲( monokaryotic mycelium or haplomycelium)-,如上圖之 Hp, 初生菌絲通常較短

初生的菌絲與菌絲間互相接合後形成的次生菌絲是2N的雙核菌絲(dikaryotic mycelium)

結合形成的雙核細胞會延長生長並進行細胞分裂,再經由clamp connection鎖狀連合(夾接)扣接形成次生菌絲(dikaryotic mycelium),越搭越長….扣接方式如上圖中的Ha-Hc-Hb

 

昨天讀書讀到太累了, 所以請女兒羽柔幫忙畫了細胞分裂與扣接(clamp connection) 圖

用電繪版, 速度超快…..

 

綜合一下 做了一張”入侵+亂竄”示意圖,入侵部位以莖-葉-玉米粒-雄花為例, 如上圖中的H1.  H2. H3. H4.

次生菌絲會在寄主的細胞內或組織的細胞間錯綜複雜地四處蔓延,在整個生命週期裡扮演重要角色

這些菌絲會於某一定點分泌大量的生長激素, 使組織細胞快速地分裂形成瘤肉質狀的突起物,稱之為癭(gall) 或 瘤(tumour),如圖中的 I

Ia內藏有許多菌絲(組成細胞為雙核2N)

Ib內含由菌絲細胞裂解後形成的球形孢子稱為冬孢子(telispores)

未成熟的雙核孢子(2N)於成熟時會轉變成單核(2N)的孢子,不管雙核(J)或單核(A) 都稱為冬孢子

     

這黑灰色的瘤狀物可食,有人稱之為墨西哥塊菇、墨西哥松露

  

也有人稱之為玉米烏米、玉米蘑菇

  

先在這裡挑一個我喜歡的名稱, 就先稱它為”玉米蘑菇”

  

做了兩罐虛擬玉米蘑菇罐頭, 喜歡哪個包裝?

   

玉米蘑菇外觀奇形怪狀,內藏許多黑色的冬孢子

  

挑出一小團, 置入水滴內散開, 只看到許多黑點, 每一黑點內可能含有許多冬孢子在內,成熟後進入冬眠狀態,等下一季玉米的種植期再次復出進攻玉米植株,進入另一個生命週期

  

以擔孢子與冬孢子為主角的週期圖

圖中標示:

A單核(2N)冬孢子    A-D 冬孢子行減數分裂  E減數分裂後之單核1N的細胞分裂產生擔孢子  F擔孢子  Fb擔孢子發芽後產生次生擔孢子的過程(類似酵母菌) G擔孢子開始發育進行細胞分裂產生菌絲 

H菌絲 Hp初生菌絲(單核)   Hs 次生菌絲(雙核) Ha  菌絲細胞a Hb  菌絲細胞b  Hc 細胞扣接 

  Ia 含菌絲之膨大處 Ib 含冬孢子之膨大處  Ic 菌絲轉變成孢子 J雙核(2N)冬孢子 入侵部位以莖(S)-葉(L)-玉米粒(F)-雄花(M)

      

繞一圈走完整個生命週期….

目前只拍到長在玉米穗上的瘤狀物~ 雄花序、莖及葉還沒遇到

   

畫一張模擬一下若是在雄花序裡可能長的位置與模樣

 造型也是多變異,可上網搜尋一下”玉米黑穗菌+雄花”

  

前幾日在網路上找到一篇提及玉米黑穗病的文章,裏頭還有雄花上黑穗菌瘤真實照片

是他們採收玉米筍時在雄花上發現的玉米黑穗菌瘤(玉米蘑菇)

107.0917 得田裡學友善環境協會分享的照片–出現在內外穎間的黑穗菌瘤

圖文出處 :“採收玉米筍,風雨無阻 ,同場加映「玉米黑穗病」”—點選即可進入

  

也可能會像上圖這樣在花序上長一大串 (圖片分享者:田裡學友善環境協會)

「田裡學」是由陽明山湖山國小的家長們發起。秉持友善環境、友善小農供應當日鮮採農作(有機及契作)並串聯友善餐廳, 更致力於食農教育推廣活動的協會

部落格網址 : http://grasshopetw.blogspot.com/

FB 專頁: https://www.facebook.com/GrassHopeTW/

在此感謝該協會的熱心分享

 

週期圖裡增貼了雄花序上的黑穗菌瘤

最後把大角的-最引人注目-玉米農們最在意且視作病蟲害的黑色蘑菇也加進來

圖中標示:

A-D 冬孢子行減數分裂  E減數分裂後之單核1N的細胞分裂產生擔孢子  F擔孢子  Fb擔孢子發芽後產生次生擔孢子的過程(類似酵母菌) G擔孢子開始發育進行細胞分裂產生菌絲 

H菌絲 Hp初生菌絲(單核)   Hs 次生菌絲(雙核) Ha  菌絲細胞a Hb  菌絲細胞b  Hc 細胞扣接 

 H1-H4 入侵部位以莖-葉-玉米粒-雄花  Ia 含菌絲之膨大處 Ib 含冬孢子之膨大處 J雙核(2N)冬孢子 A單核(2N)冬孢子  

   

另外也可以這樣,竄著竄著,不小心跑出來了, 也可以轉變成分生孢子散播喔!

  

相關資訊:

中文名: 玉米黑穗菌

學    名: Ustilago maydis (DC. Corda (黑粉菌科Ustilaginaceae)

英文名:Sphaerotheca

關鍵字:

黑穗病(Maize smut),黑穗菌(Sphaerotheca),冬孢子(telispores),   次生孢子或分生孢子( secondary spores or conidia),初生菌絲( monokaryotic mycelium or haplomycelium),雙核菌絲(dikaryotic mycelium),癭(gall) , 瘤(tumour), 生命週期( lifecycle)  

 

參考資料:(點選即可進入)

1.     認識玉米黑穗病 – 農業知識入口網 – 行政院農業委員會

2.    台灣薏苡黑穗病之發生及其病原特性之研究1 – 臺中區農業改良場

3.     玉米病害- 玉米黑穗病

4. Botany For Degree Students Fungi 作者:A K Sinha

5. Ustilago maydis, corn smut

5. 參考圖片與連結  : 生命週期圖 01  , 生命週期圖 02  ,   生命週期圖 03    ,生命週期圖 04

黑穗繪圖 -(點選即可進入)

 

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