Charakterystyka Penicillium, taksonomia, morfologia, siedlisko

3421
Jonah Lester

Penicillium to rodzaj bakterii występujących w gromadzie Ascomycota. Po raz pierwszy został opisany przez niemieckiego mikologa Heinricha Linka w 1809 roku, a jego taksonomia była złożona.

Początkowo znajdował się w Deuteromycetes (grzybach niedoskonałych), gdyż znany był tylko jego stan anamorficzny (bezpłciowy). Później okazało się, że Penicillium odpowiadały stanom teleomorficznym (seksualnym) płci Eupenicillium Y Talaromyces Ascomycetes.

Konidiofor Penicillium sp. Autor: AJC1 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], za pośrednictwem Wikimedia Commons.

Stan anamorficzny Penicillium Charakteryzuje się występowaniem przegrodowych szklistych (bezbarwnych) strzępek. Po umieszczeniu w pożywce laboratoryjnej kolonie zmieniają kolor z niebieskiego, niebieskawo-zielonego na różowy.

Etymologia Penicillium pochodzi z krzaka, ponieważ konidiofory (struktury wytwarzające zarodniki bezpłciowe) są rozgałęzione.

Penicillium Wraz z innymi rodzajami grzybów są znane jako pleśnie, ponieważ rosną na różnych produktach organicznych, tworząc warstwę o różnych kolorach. Ten rodzaj jest saprofityczny i może rosnąć w różnych środowiskach.

Wiele gatunków z rodzaju ma wielkie znaczenie dla ludzi. Penicylinę (pierwszy antybiotyk stosowany w medycynie) otrzymano z P. chrysogenum. Z kolei tak zwane sery pleśniowe uzyskują swoje właściwości poprzez lipolityczną i proteolityczną aktywność gatunków Penicillium.

Niektóre gatunki są szkodliwe dla zdrowia. Wytwarzają one różne toksyny, takie jak ochratoksyny, które uszkadzają układ nerek. Inne gatunki uszkadzają różne produkty spożywcze, takie jak chleb i owoce cytrusowe. Niektóre są patogenami zwierzęcymi i ludzkimi.

Indeks artykułów

  • 1 Charakterystyka ogólna
  • 2 Rodzaje konidioforów
    • 2.1 Produkcja mykotoksyn
    • 2.2 Odżywianie
  • 3 Filogeneza i taksonomia
    • 3.1 Rodzaj Talaromyces
    • 3.2 Rodzaj Penicillium
  • 4 Siedlisko
  • 5 Odtwarzanie
    • 5.1 Rozmnażanie bezpłciowe
    • 5.2 Rozmnażanie płciowe
  • 6 Patogeny i choroby
  • 7 Biotechnologia
  • 8 Odniesienia

Ogólna charakterystyka

Grupa charakteryzuje się występowaniem strzępek przegrody, a grzybnia tworzy włókna. W warunkach laboratoryjnych tworzy kolonie o zwartej grzybni i dobrze zdefiniowanych brzegach..

Kolonie rosną szybko i mają wygląd wełnisty lub bawełniany. Początkowo są białe, a następnie zmieniają kolor na niebiesko-zielony, żółtozielony lub różowy.

Zarodniki płciowe (askospory) są wytwarzane w worku (owocnikach), które w zależności od grupy mogą być zdrewniałe lub bardziej miękkie..

Najbardziej wyróżniającą cechą tego rodzaju jest rozwój rozgałęzionych konidioforów w kształcie pędzla. Różne rodzaje rozgałęzień konidioforu pozwalają na zróżnicowanie gatunku.

Konidiofor jest dobrze zbudowany i ma oś, z której tworzą się gałęzie (nasady). Na metallis powstają fialidy (komórki w kształcie butelki, które wytwarzają konidia). Jest to najważniejsza cecha do różnicowania gatunków z rodzaju.

Rodzaje konidioforów

Prosty: fialidy są samotne.

Monoverticylates: grupa fialid występuje na wierzchołku osi konidioforu.

Podzielony: metule rozgałęziają się na różnych wysokościach i na nich znajdują się grupy fialid.

Biwerticylany: Na końcu trzonu tworzą się trzy lub więcej metallis, każda z grupą fialid na wierzchołku.

Terverticylates: przedstawiają szereg gałęzi pośrednich między metalami i fialidami.

Produkcja mykotoksyn

Gatunek Penicillium Wytwarzają toksyczne substancje zanieczyszczające żywność, znane jako mykotoksyny. Najczęstsze to ochratoksyny i patuliny.

Ochratoksyny mogą zanieczyszczać zboża i sery, a także gromadzić się w tłuszczu zwierząt spożywanych przez ludzi. Te toksyny wpływają na układ nerek.

Patuliny znajdują się w zbożach i orzechach. Może osłabiać układ odpornościowy i atakować układ nerwowy.

Odżywianie

Gatunek Penicillium są saprofitami. Mają dużą zdolność do degradacji materii organicznej dzięki temu, że wytwarzają dużą ilość enzymów hydrolitycznych. Enzymy te mają zdolność przyspieszania procesu rozkładu.

Grzyby te są znane jako pleśnie, a ich zarodniki są głównymi zanieczyszczeniami powietrza w wielu zamkniętych budynkach. Ponadto zachowują się jak patogeny różnych upraw zarówno na polu, jak i po zbiorach.

Wiele z nich może wytwarzać toksyny, które szkodzą ludziom. Inni sprzyjają fermentacji niektórych pokarmów i są również zdolni do produkcji antybiotyków.

Filogeneza i taksonomia

Taksonomia Penicillium jest dość złożony, ponieważ w wielu grupach grzybów często uznawano stany anamorficzne i teleomorficzne za różne taksony.

Początkowo rodzaj znajdował się w sztucznej grupie Deuteromycetes (grzyby niedoskonałe), ponieważ ich formy płciowe nie były znane. Teleomorfy znajdują się w gromadzie Ascomycota w obrębie rzędu Eurotiales

Rodzaj został podzielony na cztery podgatunki: Aspergilloidy, Furcatum, Penicillium Y Biverticillium,które są zróżnicowane według rodzaju konidioforu. Później Biverticillatum był związany z rodzajem teleomorficznym Talaromyces a pozostałe trzy podgatunki a Eupenicillium.

Później w recenzji Penicillium senso stricto (nie licząc Talaromyces), teleomorf Eupenicillium zaczęto uważać za synonim, od czasu nazwy Penicillium jest starszy.

Płeć Talaromyces

Charakteryzuje się przedstawieniem pęknięć utworzonych przez sieć strzępek o gładkich ścianach. Asci dojrzewa w ciągu kilku tygodni w pożywce. Powstaje osiem jednokomórkowych askosporów. Anamorfa (podrodzaj Biverticillatum) ma wąskie fialidy.

Badania molekularne wykazały, że jest to grupa monofiletyczna i obecnie znajduje się w rodzinie Trichocomaceae. Rozpoznano około 110 gatunków, pogrupowanych w siedem sekcji.

Wśród interesujących gatunków wyróżnia się T. marneffei, patogen powodujący grzybicę układową u pacjentów z HIV.

Płeć Penicillium

Obecnie rodzaj obejmuje wszystkie gatunki Eupenicillium, a także gatunki Eladia, Torulomyces, Chromocleista i Hemicarpenteles.

Gatunek ten ma worki z komórkami izodiametrycznymi (równe boki), o bardzo twardych ścianach (sklerotyzowane). Asci dojrzewają miesiącami, aw niektórych przypadkach askospory nie dojrzewają.

Stan bezpłciowy charakteryzuje się szerokimi fialidami w kształcie ampułki lub butelki.

Rodzaj znajduje się w rodzinie Aspergillaceae i został podzielony na dwa podgatunki (Aspergilloidy Y Penicillium) i 25 sekcji.

Siedlisko

Gatunek Penicillium mogą rozwijać się w różnorodnych środowiskach i mieć kosmopolityczną dystrybucję. Są zdolne do życia w ekstremalnych warunkach temperatury, zasolenia, pH lub stresu wodnego.

Obecność Penicillium ponad 400 gatunków roślin. Zostały znalezione w bardzo zimnych obszarach, takich jak subarktyka i tundra.

W środowiskach zasolonych obecność gatunków Penicillium jako endofity trawy morskiej lub rosnące na glebach o wysokim zasoleniu.

Inne gatunki mogą rosnąć w silnie zakwaszonych glebach w sposób naturalny lub w wyniku działalności człowieka, takiej jak ścieki kopalniane i ścieki przemysłowe.. 

Reprodukcja

Gatunek Penicillium Y Talaromyces rozmnażać się bezpłciowo i seksualnie.

Rozmnażanie bezpłciowe

Może wystąpić w wyniku fragmentacji grzybni, która później nadal się dzieli. W innych przypadkach może powstać sklerotium (grubościenna grzybnia), która może wytrzymać niekorzystne warunki, a następnie zacząć się dzielić..

Najpowszechniejszą formą rozmnażania bezpłciowego jest produkcja konidiów (zarodników płciowych) z konidioforów. Powstają one z podziału jądra fialid.

Rozmnażanie płciowe

Zarodniki płciowe są wytwarzane w zębodole. Powstaje antheridium (struktura męska) i askogonium (struktura żeńska). Cytoplazmy obu struktur łączą się (plazmogamia), a następnie jądra jednoczą się (kariogamia).

Po utworzeniu komórki diploidalnej następuje mejoza. Powstają cztery komórki haploidalne, które przechodzą mitozę, wytwarzając w ten sposób osiem askosporów.

Askospory są haploidami z pojedynczym jądrem. Mogą mieć gładką lub ozdobną powierzchnię i są zdmuchiwane przez wiatr lub wyrzucane przez deszcz..

Patogeny i choroby

Różne gatunki Penicillium są czynnikami powodującymi psucie się żywności, szczególnie w wilgotnych i ciepłych warunkach. Na nich rozwijają się kolonie, a wytwarzane przez nie enzymy szybko je rozkładają. Kolonie na ogół mają zielonkawe kolory.

Zanieczyszczenie budynków zarodnikami Penicillium i inne gatunki. Zamknięte i wilgotne środowiska sprzyjają rozwojowi grzyba. Są ludzie, którzy są bardzo wrażliwi na zarodniki, które powodują różne choroby układu oddechowego i alergie..

T. marneffei (przed Penicillium marneffei) jest przyczyną penicylozy, choroby endemicznej występującej w Azji Południowo-Wschodniej. Dotyczy to tylko pacjentów z obniżoną odpornością, głównie tych z HIV. Konidia infekują żywiciela drogą inhalacji, a następnie rozwijają się wewnątrzkomórkowo, wpływając na funkcjonowanie niektórych narządów..

Biotechnologia

Niektóre gatunki Penicillium są szeroko stosowane w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym.

W wielu produktach mięsnych poddawanych procesom dojrzewania często występuje obecność kolonii grzybów na powierzchni. Grzyby te wzmacniają charakterystyczne aromaty i smaki dzięki produkcji różnych związków chemicznych.

Gatunek Penicillium stanowią powierzchowną florę bakteryjną niektórych sfermentowanych kiełbas, takich jak salami. Są to przeciwutleniacze i zapobiegają wysychaniu, a oprócz ich właściwości proteolitycznych przyczyniają się do utwardzania produktów i zapobiegania atakowi patogenów..

W przypadku tzw. Serów pleśniowych, P. roqueforti jest dodawany podczas ich dojrzewania. Jego działanie wytwarza enzymy, które rozkładają związki chemiczne, wytwarzając charakterystyczny aromat i smak tych serów. Niebieskie plamy to kolonie grzyba na serze.

Niektóre gatunki są zdolne do wytwarzania naturalnych antybiotyków. Jednym z nich jest penicylina, która jest pozyskiwana głównie z P. chrysogenum. Penicylina była pierwszym antybiotykiem stosowanym w medycynie.

Bibliografia

  1. Acosta R (2006) Wybór Penicillium Producenci peptydów przeciwgrzybiczych do stosowania w produktach mięsnych. Pamięć kwalifikująca do tytułu doktora. Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Uniwersytet w Estremadurze, Hiszpania. 288 pkt.
  2. Cabañes J, MR Bragulat and G Castellá (2010) Ochratoxin a produkujące gatunki w rodzaju Penicillium. Toxins 2: 1111-1120.
  3. Houbraken i RA Samson (2011) Filogeneza z Penicillium oraz segregacja Trichocomaceae na trzy rodziny. Studies in Mycology 70: 1-51.
  4. Samson RA, N Yilmazi, J Houbraken, H Spierenburg, KA Seifert, SW Peterson, J Varga i JC Frisvad (2011) Filogeneza i nazewnictwo rodzaju Talaromyces i taksony zakwaterowane w Penicillium podrodzaj Biverticillium. Studies in Mycology 70: 159-183.
  5. Visagie CM, J Houbraken, JC Frisvad, SB Hong, CGW Klaassen, G Perrone, KA Seifert, J. Varga, T Yaguchi i RA Samson (2014) Identyfikacja i nazewnictwo rodzaju Penicillium. Studies in Mycology 78: 343-371.
  6. Yadav A, P Verma, V Kumar, P Sangwan, S Mishra, N Panjiar, V Gupta i AK Saxena (2017) Bioróżnorodność rodzaju Penicillium w różnych siedliskach. W: KV Gupta i S Rodríguez-Canto (red.). Nowe i przyszłe osiągnięcia w biotechnologii drobnoustrojów i bioinżynierii. Penicillium właściwości systemu i aplikacje. Elsevier, Wielka Brytania.

Jeszcze bez komentarzy