Charakterystyka Penicillium, taksonomia, morfologia, siedlisko

Penicillium to rodzaj bakterii, który znajduje się w Phyllum Ascomycota. Po raz pierwszy opisał go niemiecki mikolog Heinrich Link w 1809 r., A jego taksonomia jest skomplikowana.

W zasadzie znajdował się w Deuteromycetes (niedoskonałych grzybach), ponieważ znany był tylko jego anamorficzny (bezpłciowy) stan. Następnie stwierdzono, że Penicillium odpowiadał teleomorficznym (seksualnym) stanom płci Eupenicillium i Talaromyces Ascomycetes.

Stan anamorficzny Penicillium Charakteryzuje się szklistymi (bezbarwnymi) przegrodami przegrodowymi. Po umieszczeniu w pożywce w laboratorium kolonie zmieniają kolor z niebieskiego, niebieskawo zielonego na różowy.

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

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

Wiele gatunków z tego rodzaju ma wielkie znaczenie dla człowieka. Otrzymano penicylinę (pierwszy antybiotyk stosowany w medycynie) P. chrysogenum. Z drugiej strony tak zwane sery niebieskie uzyskują swoje właściwości dzięki lipolitycznej i proteolitycznej aktywności gatunków Penicillium.

Niektóre gatunki są szkodliwe dla zdrowia. Wytwarzają one różne toksyny, takie jak ochratoksyny, które uszkadzają układ nerkowy. Inne gatunki powodują uszkodzenia różnych produktów spożywczych, takich jak chleb i cytrusy. Niektóre są patogenami zwierząt i ludzi.

Indeks

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

Ogólna charakterystyka

Grupa charakteryzuje się septycznymi strzępkami i włóknami formy grzybni. Uprawiany w laboratorium wytwarza kolonie o zwartej grzybni i dobrze określonych marginesach.

Kolonie szybko rosną i wyglądają jak wełniste lub bawełniane. W zasadzie są białe, a potem niebieskie, zielonkawo żółtawe lub różowawo zielone.

Zarodniki płciowe (askospory) są wytwarzane w ascos (owocnikach), które mogą być drzewne lub mają bardziej miękką teksturę w zależności od grupy.

Najbardziej wyróżniającą cechą tego rodzaju jest rozwój rozgałęzionych konidioforów w postaci pędzla. Różne rodzaje rozgałęzień konidioforu pozwalają odróżnić gatunek.

Konidiofor jest dobrze skonstruowany i ma oś, z której powstają gałęzie (metully). Fiolki są tworzone na metullach (komórkach w kształcie butelek, które wytwarzają konidia). Jest to najważniejsza postać odróżniająca gatunki od rodzaju.

Rodzaje konidioforów

Proste: fialidy są samotne.

Monoverticilados: grupa fialidów występuje na szczycie osi konidioforu.

Divicariados: przedstawiono gałąź metúlas na różnych wysokościach i na tych grupach fialid.

Biwertylany: na czubku trzonu powstają trzy lub więcej metule, każda z grupą fialidów na wierzchołku.

Terverticilados: przedstawia serię pośrednich rozgałęzień między metullami i fialidami.

Produkcja mikotoksyn

Gatunki Penicillium wytwarzają toksyczne substancje, które zanieczyszczają żywność, znane jako mikotoksyny. Najczęstsze są ochratoksyny i patuliny.

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

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

Odżywianie

Gatunek Penicillium Są saprofitami. Mają wysoką zdolność do rozkładu materii organicznej, ponieważ 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.

Wielu może produkować toksyny, które powodują szkody dla ludzi. Inne sprzyjają fermentacji niektórych produktów spożywczych i są również zdolne do wytwarzania antybiotyków.

Filogeneza i taksonomia

Taksonomia Penicillium Jest to dość złożone, ponieważ w wielu grupach grzybów powszechne było, że stany anamorficzne i teleomorficzne uważane były za różne taksony..

Początkowo rodzaj umieszczono w sztucznej grupie Deuteromycetes (niedoskonałe grzyby), ponieważ ich formy seksualne nie były znane. Telomorfy znajdują się na krawędzi Ascomycota w porządku Eurotiales

Gatunek został podzielony na cztery podgatunki: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium i Biverticillium,które różnią się rodzajem konidioforu. Następnie Biverticillatum był związany z gatunkiem teleomorficznym Talaromyces i pozostałe trzy podgatunki do Eupenicillium.

Później w przeglądzie Penicillium senso stricto (nie wliczając Talaromyces), teleomorfa Eupenicillium okazało się być synonimem, od nazwy Penicillium jest starszy.

Płeć Talaromyces

Charakteryzuje się przedstawieniem asc utworzonych przez sieć strzępków o miękkich ścianach. Ascos dojrzewają w ciągu kilku tygodni w pożywce hodowlanej. Powstaje osiem askospor, które są jednokomórkowe. Anamorfa (podgatunek) Biverticillatum) prezentuje wąskie fialidy.

Badania molekularne wykazały, że jest to grupa monofilowa i obecnie znajduje się w rodzinie Trichocomaceae. Rozpoznaje się 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 w rodzaju wszystkie gatunki Eupenicillium, jak również gatunki Eladia, Torulomyces, Chromocleista i Hemicarpenteles.

Gatunki występują jako komórki izodiametryczne (o równych bokach), o bardzo twardych ścianach (sklerotyzowane). Dojrzewanie Ascos trwa miesiące, aw niektórych przypadkach askospory nie dojrzewają.

Stan bezpłciowy charakteryzuje się flegmatyczną flegmą o szerokim lub butelkowym kształcie.

Rodzaj znajduje się w rodzinie Aspergillaceae i został podzielony na dwie podgatunki (Aspergilloides i Penicillium) i 25 sekcji.

Siedlisko

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

Obecność Penicillium na ponad 400 gatunkach roślin. Znaleziono je w bardzo zimnych obszarach, takich jak subarktyczna i tundra.

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

Inne gatunki są w stanie rozwijać się na glebach bardzo zakwaszonych naturalnie lub w wyniku działalności człowieka, takich jak ścieki wydobywcze i ścieki przemysłowe. 

Reprodukcja

Gatunek Penicillium i Talaromyces rozmnażają się bezpłciowo i seksualnie.

Rozmnażanie bezpłciowe

Może to nastąpić z powodu fragmentacji grzybni, która później będzie dalej dzielona. W innych przypadkach można utworzyć sklerotium (grubościenną grzybnię), które może wytrzymać niekorzystne warunki, a następnie zacząć się dzielić.

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

Rozmnażanie płciowe

Zarodniki płciowe są wytwarzane w ascos. Generowane są anteridium (struktura męska) i askogonium (struktura żeńska). Cytoplazmy obu struktur są połączone (plazmogamia), a następnie jądra zostają połączone (cariogamia).

Po utworzeniu komórki diploidalnej występuje mejoza. Powstają cztery komórki haploidalne, które cierpią z powodu mitozy, wytwarzając osiem askospor.

Askospory są haploidalne z pojedynczym jądrem. Mogą mieć gładką powierzchnię lub ornamenty i są rozproszone przez wiatr lub wyrzucane przez deszcz.

Patogeny i choroby

Różne gatunki Penicillium są to czynniki powodujące psucie się żywności, szczególnie gdy warunki są wilgotne i ciepłe. Kolonie rozwijają się na nich, a enzymy, które je wytwarzają, szybko się rozkładają. Ogólnie kolonie mają zielonkawe kolory.

Częste jest również zanieczyszczenie budynków przez zarodniki Penicillium i inne gatunki. Zamknięte i wilgotne środowiska sprzyjają rozwojowi grzyba. Są ludzie, którzy są bardzo wrażliwi na zarodniki, co powoduje różne patologie oddechowe i alergie.

T. marneffei (przed Penicillium marneffei) jest przyczyną penicylozy, endemicznej choroby w Azji Południowo-Wschodniej. Dotyczy tylko pacjentów z immunosupresją, głównie z HIV. Konidia zakażają gospodarza przez wdychanie, 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, które podlegają procesom dojrzewania, powszechna jest obecność kolonii grzybów na powierzchni. Grzyby te wzmacniają charakterystyczne aromaty i smaki dzięki produkcji różnych związków chemicznych.

Gatunki Penicillium stanowią one powierzchowną florę bakteryjną w niektórych fermentowanych kiełbasach, takich jak salami. Są to przeciwutleniacze i zapobiegają wysychaniu, oprócz ich zdolności proteolitycznej przyczyniają się do utwardzania produktów i zapobiegania atakowi patogenów.

W przypadku tak zwanych serów niebieskich, P. roqueforti dodawany jest do ich dojrzewania. Jego aktywność wytwarza enzymy, które degradują związki chemiczne, wytwarzając charakterystyczny aromat i smak tych serów. Niebieskie plamki to kolonie grzyba w serze.

Niektóre gatunki są w stanie wytwarzać naturalne antybiotyki. Jedną z nich jest penicylina otrzymywana głównie z P. chrysogenum. Penicylina była pierwszym antybiotykiem stosowanym w medycynie.

Referencje

1. Acosta R (2006) Wybór Penicillium producenci peptydów przeciwgrzybiczych do stosowania w produktach mięsnych. Pamięć, aby zakwalifikować się do tytułu doktora. Wydział Weterynarii, Uniwersytet w Estremadura, Hiszpania. 288 p.
2. Cabañes J, MR Bragulat i G Castellá (2010) Ochratoksyna gatunek produkujący w rodzaju Penicillium. Toksyny 2: 1111-1120.
3. Houbraken i RA Samson (2011) Filogeneza z Penicillium oraz segregacja Trichocomaceae na trzy rodziny. Badania w mikologii 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 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, Verma P, Kumar V, Sangwan P, Mishra S, Panjiar N, Gupta V i Saxena AK (2017) Bioróżnorodność rodzaju Penicillium w różnych siedliskach. W: KV Gupta i S Rodríguez-Canto (wyd.). Nowe i przyszłe osiągnięcia w biotechnologii mikrobiologicznej i bioinżynierii. Penicillium właściwości i aplikacje systemu. Elsevier, Wielka Brytania.