如何理解植物病原细菌学?
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发布时间：2022-04-23 07:10
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时间：2022-06-17 07:11
phytobac teriology
何礼远
研究引起植物病害的细菌生物学特性的科学。是植物病理学和细菌学的一个分支学科。植物病原细菌有300种左右，目前国际上已确认的约250个种、亚种（subspecies）和致病变种（pathovar）。有些种类因尚不能人工培养，无法鉴定并明确其分类地位。
简史
荷兰吕文虎克（A.van Leeuwenhock）于1683年发现细菌，但未能证明细菌与植物病害有关。1850年德国米泽尔里奇（Mistcherlich）借助显微镜观察到活动的液状体能引起马铃薯细胞壁崩解，认为可能是一种弧菌（Vibrio）。他被公认是第一个发现细菌可引起植物病害的科学家。美国的布雷尔（Thoma J.Burrell）于1877年在伊利诺斯州证明梨和苹果的火疫病是由细菌引起，且用病树上的胶状溢脓进行人工接种获得了成功。奥热尔（J.C.Arthur）于1885年在纽约州采用火疫病的纯培养细菌进行人工接种和再分离，从而证实细菌是植物病害的先例。美国F.史密斯（Erwin F.Smith）对瓜类萎蔫病、甘蓝黑腐病和茄科植物青枯病等多种细菌性病害作了大量的系统研究，并与德国费歇尔（A.Fischer）于1905年出版了《细菌与植物病害的关系》（Bacteria in Relation to plant Diseases）一书，是世界上第一本植物细菌病害的专著。20世纪20年代以后，植物细菌的研究进入蓬勃发展阶段，对病原细菌形态学特征观察和培养性状试验，深入到生理代谢和生物化学特性的研究。1968年在英国伦敦召开了第一次国际植物细菌病害会议，标志着植物病原细菌学初步形成一个学科。以后先后多次召开了植物病原细菌的国际学术会议，并出版了论文专集。国际植物病理学会专门设立植物病原细菌学委员会。
研究内容 主要研究细菌形态、染色反应、培养性状、生长与营养、生理和生物化学特性、血清学特性、遗传和变异、鉴定和分类（见植物病原细菌分类），致病特性、地理分布、传播方式、流行生态、病原物与寄主植物相互作用的物理机制、生理生化机制和分子生物学机制，细菌病害的防治策略和防治技术。
发展趋势
20世纪80年代中期以来，随着分子遗传学和生物技术的迅速发展和向其它生物学科渗透，目前植物病原细菌学的研究已进入分子生物学阶段。
参考书目
Krieg，N.R.et al.，Bergey's Manual of Systematic Bac-teriology，vol.1，Baltimore，London，1984.
Peter，H.A.Sneath et al.，Bergey's Manual of Sys-tematic Bacteriology，vol.2，Baltimore，London，Los Angeles，Sydney，1982.
植物病原真菌鉴定
identification of plant pathogenic fungus
王克荣
直接观察或借助实验手段确认某种植物病害的病原真菌，并给予正确学名的过程。植物病原真菌鉴定包括病害标本采集、症状描述、病原真菌形态特征检测，将观察结果与真菌分类检索表中有关种的描述逐一加以核对，如基本一致，即可认为是该已知种所致病害，而予以相同的拉丁学名。有时所采植物病原真菌需要分离培养，经过培养性状的观测和致病性鉴定并进行病原真菌生理生化试验等均作为辅助鉴定手段。
病原真菌鉴定的步骤主要有：标本采集、症状观察、形态观测、真菌分离培养、培养性状和生理生化测定等。
标本采集
真菌病害标本是研究病害症状和病原真菌形态及生理特征的基础材料，经过田间观察记载后，进一步对病害标本在室内进行病原真菌鉴定。植物病原真菌病害标本的采集要求症状具有典型性，即带有病菌子实体的标本。标本上的病斑种类力求单纯，以利于确定是一种或几种病害。标本应有一定数量的复份，对寄主名称、病害发生环境、条件、采集时间、地点等进行详细记载。采集标本时应注意对寄主植物的鉴定，一些病原真菌（白粉菌、黑粉菌和锈菌等）当寄主植物分类地位不明确时很难鉴定出种名。对不熟悉的寄主植物，应采全其花、果实、种子等部位以便鉴定。适于干制的蜡叶标本，应随时压于标本夹吸水纸中，并经常换纸，使其干燥。
症状观察
病害对植物全株的影响（有无凋萎、萎缩、畸形或生长特性的改变等），病部坏死斑的形状、数目、大小、色泽、子实体排列及有无轮纹等；腐烂组织的颜色、气味、质地等；病部产生的病原真菌菌丝体和子实体的特征，都是症状观察和描述的重要内容。一般常见真菌病害，经过症状观察，即可以对致病的真菌作出初步判断。但症状对病原真菌的鉴定不完全可靠，不同的病原物有时可产生相似的症状，反之，一种病害症状可随寄主和发病环境条件而改变。
病原真菌的形态观测
病原真菌的鉴定以病菌形态鉴定为准。借助显微镜，对病原真菌的菌丝体和其它营养体的形态、结构和大小，孢子的形态、颜色、大小，产孢方式，子实体的形态结构和产生部位等进行观察和测量。如标本尚未形成病菌子实体，可将标本经保湿处理，即可见子实体的产生。标本表面产生的菌丝体和子实体，可直接用针挑取少许，置加有一滴浮载剂如水或乳酚油（苯酚40毫升，乳酸20毫升，甘油40毫升，蒸馏水20毫升配制而成）的载玻片上，加盖玻片后在显微镜下检视。埋生于植物组织中的真菌子实体，需要将材料切成薄片再制成玻片标本进行显微观察。植物组织内真菌子实体的制片常用徒手切片和石蜡切片两种方法。①徒手切片。将病组织湿润后用手指轻压，用刀片将材料切成薄片，置于载玻片上的水滴中，用挑针选择带有子实体的厚薄适中的病组织进行检测。植物病原真菌的鉴定常用这种方法。②石蜡切片。将病害标本用固定剂固定后脱水，经石蜡渗透及包埋，然后用轮转切片机将包埋病组织的石蜡块按一定方向切成薄片，将薄片粘贴于载玻片上，去蜡后进行染色，再将切片材料透明即可封固，进行镜检。这种方法步骤多，且易使材料变形和变色，一般适用于教学或研究真菌侵染过程的制片。
鉴定植物病原真菌时还要掌握该病原真菌的有关测量数据，如孢子的长宽度、孢子梗的长度、子囊壳的直径等。真菌营养体、孢子和子实体的测量，可借助显微镜测微尺进行。
真菌的分离培养
真菌病害不能单纯依靠子实体的观察鉴定而作出正确诊断。因为发病部位检查到的真菌，不一定是致病的病原物，有可能是在植物组织死亡后腐生的某些真菌。因此，真菌病害的诊断，必需经过病原菌的分离培养和接种试验，确定该病原菌致病性和症状。真菌的分离是将致病的真菌与其它杂菌分开，经纯化，使之扩大繁殖而得到致病菌的纯培养。植物病原真菌的分离常采用组织分离法和孢子稀释分离法。①组织分离法。切取小块病组织，取病健交界处边缘部分，经表面消毒、灭菌水冲洗，移植琼脂培养基平板上培养，形成菌落，如培养性状表现一致，可自菌落边缘挑取菌丝体纯化培养，再进行致病性测定和菌种鉴定。②孢子稀释分离法。以灭菌水将产生的病菌孢子配成悬浮液，用移植环蘸取悬浮液在琼脂平板上划线，在显微镜下沿线观察并用挑针挑取单孢子置琼脂培养基上培养。有时还可通过单孢子分离获得纯菌系菌株。真菌的培养有固体培养和液体培养两种。
病原真菌培养性状
培养性状的描述和记载是植物病原真菌鉴定中的重要资料，包括菌落质地、形状、孢子堆的干湿性，子实体和休眠结构的形成和所需时间；菌落正面和背面的色泽、有无色素分泌，有无特殊气味，生长率等。培养性状的描述要注明特定的培养条件，有时需用几种培养基进行培养观察。一些真菌的分生孢子器或子囊壳在琼脂培养基上不易形成，往往需要采用自然基质，进行模拟自然条件培养。有的真菌子实体的形成需要特定的光照条件。
生理生化测定
生理生化方法多用蛋白电泳技术和同工酶检测技术。在疫霉菌和毛霉菌的鉴定中，当采用形态观测方法无法区分“种”时，常用蛋白电泳方法辅助鉴定。近年来同工酶酶谱比较方法在植物病原真菌的鉴定中应用渐多。
参考书目
方中达著：《植病研究方法》，农业出版社，1979，北京。
Dhingra，O.D.，and Sinclair，J.B.，Basic Plant Patholo-gy Methods，CRC Press，1985，Boca Raton，Florida.
植物弹状病毒组
Plant rhabdovirus group
濮祖芹
属单链核糖核酸，有包膜，弹状或杆菌状基因组病毒。是既侵染植物又侵染无椎脊动物的一组病毒。其粒子结构和组分与动物弹状病毒相似，因而共同编排在弹状病毒科（Rhabdoviridae）内。名称源于希腊文“rhebdos”，杆状之意。植物弹状病毒组下分两个亚组。亚组A的典型成员是莴苣坏死黄化病毒（Luttuce necrotic yellow virus，LNYV），亚组B的典型成员是马铃薯黄矮病毒（Potato yellow dwarf virus，PYDV）。
病毒性状
病毒粒子长100～430纳米，直径45～100纳米，呈杆菌状或炮弹状，端部呈半圆形或一端钝平，中部为直杆状。有脂蛋白包膜。核衣壳上有核糖核蛋白以螺旋状缠绕而形成的精细横纹。粒子中含有4～5种蛋白质。基因组是一个单分子的ssRNA，负功能，含有一种与核衣壳相结合的依赖于RNA的RNA聚合酶。病毒在活体外稳定性较差，钝化温度为50～52℃，在25℃条件下存活期少于1天，汁液中的病毒浓度为1～10毫克/升。
病毒粒子的组分
植物弹状病毒粒子的蛋白质含量为70%，脂类为25%，多糖为4%，RNA为1%。蛋白质种类达4～5种之多。N蛋白是衣壳蛋白，分子量为55～×103；G蛋白是一种糖蛋白，分子量为71～92×103，呈六角形排列在膜上，形成刺突；L为大蛋白，分子量145×103，具有多聚酶活性。M蛋白的分子量为22～25×103，N3蛋白的分子量为40×103，这两种蛋白质也具有酶的活性。还有一些病毒成员的M蛋白由M1和M2蛋白所取代，这两种蛋白质的分子量分别为27～44×103和22～29×103。
基因组的性质
病毒的基因组是一种非侵染性的单链RNA，分子量4.2～4.6×106，负链。在寄主的细胞内，负链的ssRNA首先合成一条与之互补的正链，作为mRNA。病毒核酸没有侵染性，经过非离子清洁剂处理、脱去脂蛋白包膜而释放出来的核衣壳具有侵染性。基因组核酸的5′端为GAAGCAppp，无帽子结构，3′端无polyA区；mRNA的5′端的帽子结构是m7GpppAmACAG，3′端有polyA区。
分布和为害
植物弹状病毒地理分布广，热带、*带和温带地区都有报道。有一部分病毒成员分布较局限，可能与其传毒介体的分布有关。引起重要的植物病害的有水稻暂黄病、小麦丛矮病、玉米花叶病、马铃薯黄矮病和莴苣坏死黄化病等都曾在一些地区造成相当严重的经济损失。植物弹状病毒可使寄主表现花叶、黄化、坏死、环斑、矮化等各种症状，而没有一种主要的症状能作为这一组病毒的标志。
病毒与传毒介体的关系
植物弹状病毒由吸吮式口器的节肢动物传播均为持久性循回型。除咖啡环斑病毒（Coffeering spot virus）由螨（Brevipalpus phvenicis）传播、甜菜叶皱病毒（Beet leaf curlvirus）由甜菜蝽象（Piesma quadrafum）的成虫和若虫传播外，其余均由同翅目的蚜虫、叶蝉和飞虱传播。病毒和介体有高度的特异性，一种病毒往往只由某一种介体或一些相关的种传毒。有一部分病毒如北方禾谷类花叶病毒（Northern cereal mosaic virus）、马铃薯黄矮病毒、水稻暂黄病毒（Rice transitory yellowing virus）、草莓皱缩病毒（Strawberry crinkle virus）、苦苣菜黄脉病毒（Sowthistle yellow vein virus）和小麦条点花叶病毒（Wheet striate mosaic virus）等均在介体体内增殖。苦苣菜黄脉和莴苣坏死黄化病毒可经蚜虫卵传毒，大麦黄条点花叶病毒（Barky yellow stri-ate mosaic virus）经飞虱卵传毒。介体终身带毒，但随着虫龄增长传毒效率渐减。延长介体获毒和接毒时间可增加传毒效率。
寄主细胞的病理变化
有一些病毒成员的粒子在寄主的细胞核内外膜之间发育，并累积在细胞核周围的空间，导致细胞核和细胞质内陷。另外一些病毒成员的粒子在寄主细胞质内发育，或与内质网相结合，粒子累积在囊状体中。病毒引起寄主细胞畸变，如核仁和线粒体肿胀，或使染色质、膜质的囊状体消失或出现颗粒状的核质。
病毒成员间的相互关系
该组病毒分两个亚组。亚组A的病毒粒子在寄主的细胞质内发育，含M蛋白，在活体外可迅速地检测到转录酶的活性。这些性状与侵染脊椎动物的水泡性口炎病毒（Vesicular sto-matitis virus，VSV）相同。此亚组成员还有大麦黄条点花叶病毒、北方禾谷类花叶病毒等16种。亚组B的粒子在核内外膜之间发育，累积在核周围的空间，含M1和M2蛋白质，活体外转录酶活性低，有些性质与狂犬病毒（Rabies virus）相同。此亚组成员还有水稻暂黄病毒，苦苣菜黄脉病毒等20余种。
侵染麦类的大麦黄条点花叶病毒、北方禾谷类花叶病毒、小麦褪绿条斑花叶病毒和小麦丛矮病毒粒子结构和传毒介体都相同，冬小麦花叶病毒与上述病毒寄主范围相似，这些病毒的相互关系还缺乏深入研究。
植物呼肠孤病毒组
group
梁训生
属于双链核糖核酸（dsRNA）、无胞膜的球状分段基因组病毒。本组又分为植物呼肠孤病毒和菲济病毒两个亚组。植物呼肠孤亚组病毒的核酸含量为22%，其核酸总分子量为16×106左右，其中12个分段基因的片断分子量分别在0.3～3.0×106。病毒外壳蛋白质含量为78%，蛋白质中8个多肽组分的分子量为35～160×103，其多肽由多种氨基酸所组成。呼肠孤病毒组的编码程式为R/Z∶0.35～2.55/22∶S/S∶S·I/Au。组名是1975年在印度马德里第二届国际病毒分类委员会上制定的，隶属于呼肠孤病毒科（Reoviridae）。组名由希腊语phyton（植物）和英语respiratory、enteric及orphon（呼吸道、肠道及孤儿）的缩写phyto和reo后缀以virus再拉丁化构成。典型成员为三叶草伤瘤病毒（Clover wound tumor virus），其他成员为水稻矮缩病毒（Rice dworf virus）。近年有学者认为中国发生的水稻簇矮病毒（Rice bunchy stunt virus）也属于此组。
形态结构
在电子显微镜下，病毒粒子为球状（正20面体），稍成角状，无突起，直径近似70纳米，伤瘤病毒的核心直径约59纳米。正20面体具有对称的20个三角形面、12个顶角和30个边，属于5·3·2重对称结构，病毒粒子内部的RNA分子具有12个基因片段，其碱基组成是鸟嘌呤和胞嘧啶占38%～44%。外壳蛋白质由多肽链构成，包括8种多肽，各种多肽组分又是由各种氨基酸组成。在电子显微镜下，病组织中可见到病毒原质（viroplasma），在光学显微镜下，病组织中可见到囊状内含体。
理化特性
病毒粒子的分子量近似65×106，沉降系数S20·w为510S。吸收光谱260纳米/280纳米比值为1.55。病毒在酸碱度pH值6.6～6.61最稳定，对氟利昂及四氯化碳具有抗性。病毒在常温下不稳定，如伤瘤病毒在0℃时的侵染性可保持一年，而水稻矮缩病毒在0～4℃时，其病叶榨汁体外存活期仅有2～3天。
生物学特性
本组病毒在自然界的寄主范围窄。如伤瘤病毒在自然界可侵染叶蝉，但是通过人工用叶蝉接种时，却可以侵染20科以上的双子叶植物。水稻矮缩病毒在自然界仅侵染水稻和叶蝉，人工接种时却可以侵染小麦、大麦、黑麦、黍、稗及早熟禾等禾本科植物。受伤瘤侵染的三叶草，主要特点是根*瘤。也有系统性的叶脉变粗症状，在少数植物上还可产生茎瘤。水稻矮缩病毒可使水稻叶片产生白色斑点，全株矮缩等。叶蝉是该组病毒的寄主昆虫，因为病毒在叶蝉体内可以增殖，属于持久性传毒关系，同时还可经卵传毒。如伤瘤病毒可在叶蝉体内增殖，但是人工传染时，病毒必须首先通过叶蝉若虫细胞的诱导培养以后，注射到叶蝉体腔内方能获得带毒叶蝉，这种带毒叶蝉才能将伤瘤病毒传染到三叶草等植物上去。叶蝉传毒时，需从病株上取食1分钟以上才能获毒，其循回期约2个星期，叶蝉一旦获毒就建立持久性的传毒关系，可以终身带毒。黑尾叶蝉还能经卵传染水稻矮缩病毒。伤瘤病毒可以侵染拟圆痕叶蝉（Agalliopsis novella）、缢圆痕叶蝉（A.constricta）和四点圆痕叶蝉（A.quad-ripunctato）等；水稻矮缩病毒侵染黑尾叶蝉（Nepho-tettix cincticeps）、二点黑尾叶蝉（N.apicalis）和电光叶蝉（Inazuma dorsalis）等。
株系与血清学
伤瘤病毒有亚介体株系、前介体株系及介体株系（又称野生株系），但是有的株系无侵染性或具有弱侵染性。本组病毒具有抗原性，可以制备抗血清。
植物寄生线虫
plant parasitic nematodes
程瑚瑞
以藻类、苔藓和高等植物作为营养来源的一类线虫。约占记载的15000种线虫中的六分之一。多数植物寄生线虫是专性寄生物，少数虫种既有为害高等植物的能力，也能噬食真菌菌丝而正常生长、发育和繁殖。
寄生植物的线虫，有人认为是由噬真菌的以及寄生藻类和捕食小动物的线虫演化而来。在距今2.6亿年的墨西哥琥珀内，曾发现1种取食真菌的滑刃线虫化石。演化过程中出现的形态变化，主要是在线虫口腔内出现针刺状口针。植物寄生线虫都有口针或类似的功能结构，即口腔口针（stomatostylet）、齿针（odontostylet）或瘤针（onchiostylet）。
在寄生高等植物的垫刃线虫目内，其寄生性的演化途径是从外寄生向半内寄生与内寄生发展，具有高级寄生性的典型代表为定居型内寄生的根结线虫和胞囊线虫。
分布和为害
植物寄生线虫广布全球，但各地的虫种不同。寄生线虫与其主要寄主的地理分布大致吻合。如稻干尖线虫分布在全世界稻作区，柑橘根线虫在柑桔种植园普遍发生。相似穿孔线虫和香蕉的分布几乎一致。线虫的地理分布受气候条件和土壤类型的影响。温度对线虫分布的制约最明显。大多数根结线虫适应温热气候，在热带和*带普遍发生；而大多数球形胞囊线虫（Globodera）与部分胞囊线虫如甜菜胞囊线虫及胡萝卜胞囊线虫生育适温约在15～20℃，适应冷凉气候，常分布温带以及热带的高海拔地区。部分植物寄生线虫的分布与特定的土壤类型紧密联系。根结线虫一般分布在砂土地区，起绒草茎线虫[Ditylenchus dipsaci（Kühn）Filipjev]适应粘重土壤。
每种栽培植物几乎都能受到线虫为害。如1990年英国J.布里奇等（John Bridge et al.）与美国L.W.邓肯及以色列E.科恩（Larry W.Duncan et Eli Cohn）综述稻作和柑橘的寄生线虫分别为13属、30种和8属、16种。线虫不仅直接侵染植物，诱发多样的根部病变（根结、肿根、短根、根斑和发根）、叶斑、地上部矮缩、畸形甚至全株萎蔫，导致减产，并且可与病菌复合侵染植物和传播植物病毒。许多植物根病如枯萎病、黄萎病和疫霉病都可以是病菌与病原线虫联合侵染的复合病害，线虫并能加重、加快这些根病的发生发展。在小麦蜜穗病[Clavi-bacter tritici（Hu-tchinson）Davis et al.]等少数病害中，线虫则是不可缺少的病原之一。自1958年首次记载线虫传播植物病毒以来，至今已知20多种矛线目线虫（Dorylaimida）可以传播10多种植物病毒。
图 典型植物寄生线虫形态右：雌虫 左：雄虫（仿Agrios）
总体形态
典型植物寄生线虫似线条，放大的虫体呈纺锤形或梭形，从中部向两端渐细，大致长0.2～12毫米和宽0.01～0.05毫米不等。少数类群的雌虫膨大成梨形、柠檬形、肾形、珍珠状或其它不规则囊状（图1，2）。线虫无色，不分节。虫体最前端是由唇片组成的唇部或称头部。唇片一般6枚或少于6枚。*以后的虫体是尾部。在头部、尾部之间的虫体称为体部。头部与其它部位往往有缢痕相隔。头内有不同角化程度的头架。在头部和尾部分别包括神经系统的侧器（amphids）、乳突（papillae）和尾感器（phasmids）等感觉器官。线虫纵向分为背区、右侧区、左侧区和腹区，两侧对称。线状线虫往往不同程度地向腹面弯曲，弯曲显著的呈弓形、C形或螺旋状等，*、*和排泄孔都在腹面。线虫的基本结构是由两条相套的体管即外体管或体壁和内体管或消化道组成。内、外体管之间为充满体液的假体腔。在体壁内除消化道外，还有生殖、神经及排泄各生理系统。生殖系统是在线虫由幼虫发育为成虫过程中逐步发展和完善起来的。线虫没有循环系统和呼吸系统。
图2 多数重要植物寄生线虫（雌虫）的形态和相对大小
1.长针线虫属；2.锥线虫属；3.刺线虫属；4.粒线虫属；5.针线虫属；6.纽带线虫属；7.盘旋线虫属；8.鞘线虫属；9.茎线虫属；10.滑刃线虫属；11.矮化线虫属；12.毛刺线虫属；13..穿孔线虫属；14.短体线虫属；15.轮线虫属；16.针线虫属；17.异皮线虫属；18.根结线虫属；19.半穿刺线虫属；20.环线虫属；21.肾形线虫属；22.螺旋线虫属（仿Agrios）
类群
传统的线虫分类系统将线虫划归为线形动物门或假体腔动物门中的线虫纲，下设2个亚纲，即尾感器线虫亚纲和无尾感器线虫亚纲，再分为10多个目。自20世纪80年代以来，愈来愈多的线虫学家提倡线虫成为线虫门，下设尾感器线虫纲和无尾感器线虫纲2纲，包括近20目。至1980年全球记载的线虫约15000种，多数以取食细菌为主，属于自由生活线虫，少数寄生人和动、植物。植物寄生线虫有2600多种，分别属于垫刃线虫（tylenchids）、滑刃线虫（aphelenchids）和矛线线虫（dorylaimids）3大类群。
矛线线虫在植物寄生线虫中占的比例很小，属于矛线线虫目的长针线虫科或毛刺线虫科。绝大多数植物寄生线虫为垫刃线虫和滑刃线虫，它们的分类地位在不同分类系统中有所不同。1980年英国西迪克（M.R.Siddiqi）首先提出，垫刃线虫和滑刃线虫分别属于垫刃线虫目和滑刃线虫目，但美国麦捷蒂（A.R.Mag-genti），根据这两类线虫共同起源于取食真菌的双胃线虫（diplogasterids）的分析，主张它们同属于垫刃线虫目，在垫刃目内的滑刃线虫亚目包括所有滑刃线虫。
生活史
植物寄生线虫的个体发育有卵、1～4龄幼虫和成虫各个阶段。从卵发育成1龄幼虫后，每经历1阶段蜕皮1次。通过4次蜕皮，最终发育为成虫。在蜕皮过程中线虫停止活动并中断取食，蜕去体表角质膜与衬托在口腔、口针腔、食道腔、排泄管、*、泄殖腔及直肠内壁上的角质膜，换上由下皮分泌形成的新角质膜。在蜕皮同时线虫也更新口针前部的针锥。垫刃线虫（tyle-nchids
