镰刀菌概述

镰刀菌素是一群丝状真菌，属于菌丝菌属。它们通常广泛分布在土壤中，是腐生真菌，已知与植物有关，引起广泛的植物疾病。这是因为它们能够产生真菌毒素，特别是在谷类作物中，如果摄入这种毒素，可在人类和动物宿主中引起疾病。镰刀菌素spp主要生产伏马菌素和毛孢菌素真菌毒素。

镰刀菌素spp通常不会在人类中引起疾病，因为有些以共生的形式存在于皮肤中，但已发现它会在免疫缺陷的个体中引起机会性感染。它因其对动植物的病理作用而广为人知。一些常见的植物病害所引起的镰刀菌素spp包括谷物上的冠腐病、头枯萎病和结痂病;许多园艺作物的维管萎蔫病;根腐烂;时间;以及其他疾病，如甘蔗的Pokkah boeng和水稻的bakanae病。

的分类镰刀菌素spp

• 植物的分类与分类学研究镰刀菌素spp表明有许多种，种内有几个居群，属内有几个未确定的类群。这解释了真菌群在形态学、培养特性和生理学方面表现出的广泛变化。
• 这些变异可能解释了真菌在全球范围内的广泛环境中殖民的能力。
• 镰刀菌素分类和分类学如下:

王国:真菌

师:子囊菌类

类:Sordariomycetes

秩序:肉座菌目

家庭:Nectriaceae

属:镰刀菌素

• 现在，属镰刀菌素至少有300个系统发育上不同的物种，20个物种复合体，9个单型谱系，其中一些已经被确定为机会主义的镰刀菌素病原体
• 这些物种包括:
  • 腐皮镰孢霉菌代表超过45种系统发育上不同的物种的复合体，其中至少20种与人类感染有关。
  • 尖孢镰刀菌复合体是系统发育多样性的
  • 镰刀菌素incarnatum-equiseti复杂就是多样化
  • 镰刀菌素chlamydosporum复杂同样是多样化的。
  • f . fujikuroi复杂的
  • f . dimerum复杂则不那么多样化
  • f . sporotrichioides复杂则不那么多样化

镰刀菌对植物、动物和人类的机会致病性类群主要属于f .以上复杂的,病圃复杂的,f . fujikuroi复杂。

的栖息地镰刀菌素仕达屋优先计划

• 镰刀菌素spp普遍存在于土壤和环境生境中，有许多生长和繁荣的热带和温带地区，甚至在沙漠地区，高山，北极地区的严寒条件下，他们似乎普遍存在。
• 镰刀菌素物种广泛分布于土壤、地下和空中的植物部分、植物碎片和其他有机基质上。
• 它们通常大量存在于土壤中，似乎在肥沃的耕作土壤中茁壮成长，因此它们被归类为土传真菌，它们与植物的根密切联系腐生或寄生。
• 它们在大气中扩散，在空气中传播，从而占领空中植物并引起疾病。
• 因此,镰刀菌素物种分布广泛，具有有效的扩散机制，因此生长在广泛的基质中。

形态学的镰刀菌素spp

图:镰刀菌素verticillioides．图片来源:维基百科．

• 镰刀菌素spp无性繁殖，产生三种真菌孢子称为大孢子，小孢子和衣原体孢子。
• 有些镰刀菌会产生所有三种类型的孢子，而另一些则只产生一种。
• 这些孢子特别是微分生孢子是由微分生孢子持有的。
• 在产生微分生孢子的特定物种中，这些分生孢子既可以是单瓶体，也可以是单瓶体和多瓶体。
• 大分生孢子产生于孢子囊中，孢子囊是一簇从基质中产生的有角的拥挤的分生孢子，形成一个垫状的团块，支撑着大分生孢子。
• 大分生孢子也产生于气生菌丝体上的单珠粒(分生孢子只有一个开口，内分生孢子通过这个开口释放出来)和多珠粒(两个或两个以上的开口或孔，内分生孢子从这个开口或孔中释放出来)。
• 大分生孢子的大小和形状各不相同。
• 大分生孢子的主要生产者是半镰刀菌，燕麦镰刀菌和穗状镰刀菌．
• 微分生孢子产生于气生菌丝中。
• 微分生孢子可以在单瓶体或多瓶体的假头或假链上产生。假头是分生孢子上的湿气滴的结果，它们在产生时包含分生孢子内壁。
• 微分生孢子有不同的形状和大小。链状产生的微分生孢子有一个截形的基部。
• 衣原体孢子是厚壁的孢子，充满脂状物质，携带孢子在土壤中过冬。
• 衣原体疮有时通过空气传播，成双、成团或成链。
• 它们的外墙可以是光滑的也可以是粗糙的。

文化特征镰刀菌素仕达屋优先计划

图:典型的菌落和大孢子镰刀菌素四川大豆根腐病分离株。典型镰刀菌菌株在PDA上生长5 d，在羧甲基纤维素培养基上生长5 d，观察到典型的菌落。a F. equiseti;b F. oxysporum;c F. graminearum;d F.索拉尼;e .公社;f f . verticillioides;g F. proliferatum;h F. fujikuroi; i F. avenaceum. Scale bar = 20 μm. Image Source:https://doi.org/10.1007/s10658-017-1410-7

香石竹叶琼脂

• 它促进产孢，抑制菌丝生长。它大量产生分生孢子和分生孢子，孢子的特化形态是不同的。香石竹叶琼脂含有低碳水化合物和复杂的物质，提供了促进自然环境镰刀菌素增长。

马铃薯葡萄糖琼脂

• 这是最有价值的媒介镰刀菌素生长产生的大体形态外观和菌落颜色。然而，含有高碳水化合物的培养基促进孢子的产生，需要更长的时间在这种培养基中生长。所产生的分生孢子是畸形和非典型的。

氯化钾中

• 用KCI培养基观察链状微分生孢子的形成。形成微分生孢子链的物种在这种培养基上形成了更丰富、更长的链。这些链更容易观察到，因为琼脂表面的水分较少，空气菌丝体中的水分水滴也较少。

土壤琼脂

• 土壤琼脂促进衣原体孢子的快速形成镰刀菌素物种。镰刀菌的大接种在3-4天内产生衣原体孢子，而二次接种在30天内产生衣原体孢子。

发病机理及临床特点镰刀菌素仕达屋优先计划

镰刀菌素spp在植物、动物和人类宿主中致病，但最常见的是在植物中。这些发病机制与真菌毒素的产生有关，如毛孢霉烯(A型和B型)、镰孢酸和伏马菌素

引起的植物病理镰刀菌素物种

图:镰刀菌素致病性和宿主防御机制。图片来源:https://doi.org/10.1146/annurev-micro-092412-155650

• 的影响镰刀菌素植物上的SPP会影响和感染特定的部分，如谷物、幼苗、头、根或茎。
• 植物被细菌感染镰刀菌素SPP是由真菌毒素的各种群复合物的分泌引起的镰刀菌素．
• 它们会引起各种植物病害，导致这些作物的品质和产量下降。
• 腐皮镰孢霉菌物种复合体(FSSC)会导致许多重要农业作物的病害，如镰刀菌素腐烂和/或根腐病以及被感染的宿主植物坏死。
• FSSC感染会引起萎蔫、发育迟缓和褪绿等症状。坏死取决于真菌发展的严重程度。
• 全球已知的两种最严重的小麦病害是镰刀菌素冠腐病(FCR)和镰刀菌素镰刀菌头疫病。
• 植物病理包括:
  • 镰刀菌素引起的头枯萎病f . graminearum这导致了谷物中淀粉和蛋白质的流失。
  • 脚气(FR)和根腐病(RR)
  • 冠腐病
  • 镰刀菌素萎蔫病是香蕉中引起的一种破坏性疾病病圃。

镰刀菌头疫病

图:小麦赤霉病。图片来源:美国植物病理学学会

• 它是由镰刀菌素graminearum。
• 这种疾病通常影响小麦、大麦、燕麦、黑麦和小黑麦等谷物。
• 这种疾病感染作物的穗，减少粮食产量。
• 疾病周期有三个阶段的感染:
  • 镰刀菌素graminearum在接种后迅速繁殖，在前2天内产生大量生物量。这使得真菌孢子发芽，在叶鞘上形成浅层菌丝。
  • 第二阶段是真菌生物量的减少，因为菌丝从外叶鞘渗透到叶鞘基部。
  • 第三阶段是真菌生物量的增加，使其能够在谷类作物特别是小麦薄壁冠上定植。

脚气和根腐病

• 这通常是由腐皮镰孢霉菌，腐生真菌。
• 真菌在死亡或腐烂的植物组织中定植，使真菌侵入茎节或土壤线，并机会性地感染植物伤口。
• 真菌孢子然后在受影响的区域(伤口)发芽，受高湿和高温的影响。

枯萎病

图:一株患枯萎病的烟草。图片来源:维基百科(R.J. Reynolds)．

• 它是由镰刀菌素孢菌是已知的唯一一种生长在植物导管内并在植物内部向上传播的镰刀菌致病性群。
• 它是一种腐生真菌，可以在作物周期之间的土壤中生存，在受感染的植物碎片中。
• 生存形态可以是菌丝形式或孢子形式。
• 真菌直接或通过受损组织感染根尖，使菌丝生长到根皮层，进入木质部，然后影响整个维管组织。
• 这会导致水分和养分摄入的减少，导致叶片枯萎和植物死亡。

人类病理学镰刀菌素物种

• 镰刀菌素物种在人体中引起浅表、局部侵袭性和弥漫性感染。
• 局部感染包括脓毒性关节炎、眼内炎、骨髓炎、膀胱炎和脑脓肿。
• 侵袭性感染是手术和口服抗真菌治疗的结果。
• 弥散性感染发生在两个或两个以上的非相邻部位。
• 感染是机会性的，主要是由f .以上复杂的包括f .以上，病圃，f . verticillioides而且f . proliferatumF. moniliforme和F. fujikuroi种复杂。
• 它们在免疫功能低下的患者中引起机会性感染。
• 老年人和糖尿病并发脑膜脊髓炎的患者是机会性感染病圃．f . sacchari，f . anthophilum，f . chlamydosporum而且f . dimerum。
• 肾周脓肿由…引起的肾周脓肿f . chlamydosporum在以前报道过的儿童中很常见。
• 引起的角膜感染(眼内炎)尖孢镰刀菌而且腐皮镰孢霉菌也会发生，因为真菌粘附在角膜膜上，造成眼睛损伤。
• 一些镰刀菌素物种，例如f . dimerum，尤其在卫生条件恶劣的环境中，与角化菌病有关。
• 由镰刀菌引起的真菌中毒是常见的摄入真菌产生的真菌毒素。

镰刀菌素动物感染

• 镰刀菌素SPP会引起镰刀菌素动物感染，包括真菌中毒，影响动物的生长、繁殖和激素状况。
• 这些真菌毒素对动物的影响取决于真菌毒素的摄入量。摄入后，这些真菌毒素到达胃肠道上皮细胞层。在高剂量下，真菌毒素会导致猪的腹痛、腹泻、心功能不全、呕吐，甚至死亡，并导致马的脑白质软化(ELEM)。

疾病的鉴别和诊断镰刀菌素物种

• 使用真菌学和血液培养方法来鉴定透明的，香蕉形的和多细胞大分生孢子。
• 使用分子方法，如属特异性PCR、28s rRNA基因测序、序列PCR、多重串联PCR和自动重复序列PCR进行不同的分化镰刀菌素物种组。
• 人和动物镰刀菌感染的诊断可以通过组织病理学、革兰氏染色、真菌学、血液培养或真菌抗原的血清学鉴定来完成。

的治疗，预防，控制和管理镰刀菌素

• 对于人和动物的感染可以用静脉注射伊曲康唑、口服两性霉素B治疗。
• 植物感染只能通过防治药剂和防治措施来控制。
• 生物培养控制采用支生菌等真菌t . harzianum可以作为生物防治剂来对付镰刀菌素．这种寄生虫已被证明对镰刀菌有拮抗作用，镰刀菌可引起足病、根腐病和冠腐病。
• 杀菌剂的效果非常小，对大多数镰刀菌种可能产生耐药性。
• 抗病品种可以通过控制允许真菌毒素释放的植物系来控制赤霉病。这样可以减少真菌的生长和霉菌毒素的污染。

资料来源和参考文献

1. https://mycology.adelaide.edu.au/descriptions/hyphomycetes/fusarium/
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978008100674000014X
3. Marcio Nucci和Elias Anaissie在免疫缺陷患者中的镰刀菌感染:临床微生物学评论
4. https://www.intechopen.com/books/fusarium-plant-diseases-pathogen-diversity-genetic-diversity-resistance-and-molecular-markers/introductory-chapter-fusarium-pathogenicity-infections-diseases-mycotoxins-and-management
5. https://www.koppert.co.ke/challenges/disease-control/fusarium-wilt/
6. 皮肤镰刀菌感染Gupta A.K, Baran R.， Summerbell R.C. PubMed.gov
7. Ranawaka R.R, Nagahawatte A.， Gunasekara T.A. pubmed.com网站对9例甲真菌镰刀菌病的患病率、临床表现、伊曲康唑和特比萘芬脉冲疗法的疗效和1年随访
8. https://en.wikipedia.org/wiki/Fusarium_ear_blight
9. https://en.wikipedia.org/wiki/Fusarium