Chaetomium cupreum - Википедия - Chaetomium cupreum

Хетомиум купреум
Научная классификация
Королевство:
Грибы
Разделение:
Аскомикота
Подразделение:
Пезизомикотина
Учебный класс:
Сордариомицеты
Заказ:
Сордариалес
Род:
Хетомиум
Разновидность:
C. cupreum
Биномиальное имя
Хетомиум купреум
Л. М. Эймс (1949)
Синонимы
  • Хетомиум трилатеральный var. купреум Л. М. Эймс (1973)

Chaetomium Cupreum это грибок в семье, Chaetomiaceae. Он может разлагаться в производимых целлюлозных материалах,[1] и известно, что он противодействует широкому кругу почвенных микроорганизмов.[2] Этот вид является компонентом агента биоконтроля, кетомиума, коммерческого биофунгицида.[3] Он также был исследован для использования в производстве натуральных красителей.[2] Chaetomium Cupreum является мезофильный и известно, что он встречается в суровых условиях и может быстро заселять органические субстраты в почве.[4] Лабораторные культуры C. cupreum могут быть размножены на ряде обычных питательных сред, включая декстрозу картофеля, при температуре окружающей среды или выше, чем температура окружающей среды, с образованием хлопковых белых колоний с красноватой обратной стороной.[1][2][5]

История

Хетомиум купреум был описан Лоуренсом Мэрион Эймс в 1949 году как часть военных усилий по выявлению организмов, ответственных за биоразрушение.[1] В рамках этого проекта Эймс задокументировал 9 романов. Хетомиум виды, включая культуру Эймса, описанную как C. cupreum который был прислан ему Полом Маршем из Министерства сельского хозяйства США из-за порчи материала, собранного в Зона Панамского канала.[6] Эймс выбрал видовой эпитет «купреум» на основе медной окраски пигментов, производимых грибом.[6] Второй образец был получен G.W Martin в Гуадалканал. Оба штамма были выделены из гниющей одежды, палаток, матрасов и оборудования.[1]

Описание

Клеточная стенка C. cupreum в основном состоит из хитин и глюкан, что отражается в большом количестве приобретенных генов, кодирующих хитинсинтазу и глюкансинтазу класса V, обнаруженных в C. cupreum кДНК.[5] Вегетативный мицелий обильно разветвленный, перегородчатый и многоклеточный; мицелиальные клетки многоядерный.[7] Вид отличается от других Хетомиум видов по высокой частоте лодкообразных аскоспоры и концевые волоски медного цвета.[1][8] Плодовые тела расположены на поверхности субстрата и прикреплены недифференцированными ризоидами.[6][7] Перитеция C. cupreum имеют яйцевидную форму и окрашены в медь размером 110–120 х 120–130 мкм.[6] Наличие длинных тонких волосков на внешней поверхности перитеция - характерный признак Хетомиум (Гр. χαίτη = длинные волосы).[7] В C. cupreumЭти волоски представляют собой многочисленные тонкие перегородчатые боковые волоски с диаметром основания 3,0–3,5 мкм. Волосы на вершине перитеция жесткие, перегородчатые, диаметром 4,5–6,0 мкм с 1–2 спиралями.[1][6][8] Апикальные волоски покрыты мелкими гранулами медного цвета, пигмент которых растворим в спирте, эфире, целлозольве, ксилоле, но не растворим в воде.[6] Булавовидные аски размером 38 × 13 мкм развиваются скоплениями во внутренней, базальной части перитеция.[1][7] Каждый аск содержит 8 красноватых аскоспор в форме лодочки размером 10,0 × 5,5 мкм.[4][9] Стенки асков слизистые и распадаются, в результате чего аскоспоры остаются внутри перитеция во время созревания, погруженные в слизистое желе. Аскоспоры и слизистый матрикс образуют пасту, которая выдавливается через апикальное отверстие в перитеции, образуя «цирры», напоминающие зубную пасту, выдавленную из тюбика с зубной пастой.[6][7] Chaetomium Cupreum занимает промежуточное положение между видами: C. trilaterale Чиверс и C. aureum Чиверс. C. aureum и C. cupreum оба производят заметные цирры, в то время как C. trilaterale не. Аскоспоры C. cupreum похожи по форме, но больше, чем C. aureum. Пигмент, производимый C. trilaterale в культурах агара растворим в воде, а гранулы, полученные на C. cupreum нерастворимы.[6]

Размножение

Chaetomium Cupreum известен только как вид, размножающийся половым путем, и о бесполой форме не сообщалось. Первоначально Эймс сообщил C. cupreum обладать гомоталлической системой спаривания, но позже это было опровергнуто Твейтом в 1955 году, который определил этот вид как гетероталлический.[10] Половое размножение в C. cupreum включает образование аскогонии, возникающей в виде боковых выростов вегетативного мицелия. На ранних стадиях развития аскогонии являются спиралевидными и ценоцитарными с образованием перегородок по мере созревания аскогоний. Конечная клетка каждого аскогониума станет длинной трихогин который функционирует как воспринимающий орган. Мужские репродуктивные структуры, антеридии обычно отсутствуют в Хетомиум.[7]

Метаболизм

Метаболизм C. cupreum сложный. В исследовании экспрессируемых меток последовательности (EST), проведенном Чжаном и Янгом в 2007 г. C. cupreum продемонстрировали разнообразную экспрессию генов, связанных с метаболическими путями.[5] В их исследовании наиболее представленный метаболический путь был гликолиз демонстрируя его важность в метаболизме мицелиевых клеток. Второй наиболее представленной категорией был метаболизм порфирина и хлорофилла, грибы не могут продуцировать хлорофилл, но у них есть путь биосинтеза гема. Были обнаружены гены, кодирующие копропорфириногеноксидазу, важный фермент в пути биосинтеза гема, а также гены, связанные с электронная транспортная цепь и окислительного фосфорилирования. В цикл лимонной кислоты также играет роль в его энергетическом метаболизме с 18% метаболических генов, связанных с функцией цикла TCA. Гены, связанные с метаболизмом сахаридов, также были обнаружены для метаболизма: галактозы, фруктозы, маннозы, сахарозы, крахмала, нуклеотидных сахаров, аминосахаров, а также гликопротеина и биосинтеза пептидов и белков. Многие гены были идентифицированы у этого вида, которые поддерживают биосинтез белка и протеолитические системы, включая метаболизм глутамата, метионина и триптофана; расщепление фенилаланина, валина, лейцина и изолейцина; биосинтез валина, лейцина, изолейцина, тирозина и триптофана.[5] Протеазы, продуцируемые C. cupreum участвуют в разрушении клеточной стенки патогена и способствуют его биоконтролирующей активности. Биотехнологический интерес в C. cupreum связано с его производством целлюлаза и лакказа.[11][12][13] C. cupreum способен деградировать катехин.[14]

Биотехнологии

Сельскохозяйственный интерес в C. cupreum возник из-за способности некоторых штаммов подавлять инфекции, вызываемые патогенами растений.[15][16][17] Возможности биоконтроля C. купреум связано с производством противогрибковых метаболитов, высвобождением гидролаз, микопаразитизм и конкуренция за питательные вещества и пространство.[16] Хетомиум купреум производит разнообразный набор гидролитических ферментов, что делает его сильным биодеградирующим средством и колонизатором субстрата в результате его большого секреторного потенциала и метаболической универсальности.[5] EST анализ C. cupreum выявили несколько генов-кандидатов биоконтроля, связанных с: деградацией клеточной стенки,[18] протеолитическая функция, выработка противогрибковых метаболитов и производство веществ, повышающих устойчивость растений к болезням.[16]

Chaetomium Cupreum имеет гены, кодирующие гидролазы клеточной стенки, включая β 1-3 экзоглюканазу, эндоглюканазу IV, β глюкозидазу 5 и 6 и хитиназу. β 1-3 экзоглюканаза,[19] эндоглюканаза IV и β-глюкозидазы являются основными литическими ферментами, нацеленными на клеточную стенку грибов, ответственными за расщепление β-1,3-глюканов. Эти и другие гидролазы, нацеленные на компоненты клеточной стенки грибов, действуют синергетически.[5] и предполагается, что они играют важную роль в микопаразитизме.[16][17][20] β-1,3-глюкан-связывающий белок, присутствующий в C. cupreum специфически связываются с β-1,3-глюканом и липотейхоевой кислотой в клеточной стенке патогенов, вызывая агрегацию вторгающихся грибов для распознавания и защиты клеток грибов-хозяев и биоконтроля. В индукции устойчивости растений участвуют ксиланазы, гены ксиланаз находятся в C. cupreum. [21] Уничтожение образующегося хитина патогенов приводит к образованию олигосахаридов, содержащих GlcNAC, который вызывает общий противогрибковый ответ от C. cupreum.[22] C. cupreum также продуцирует субтилизин-подобную сериновую протеазу и аспарагиновые протеиназы, обнаруженные в C. cupreum которые способствуют деградации клеточной стенки и дезактивации ферментов патогенов.[5]

Противогрибковые метаболиты

Chaetomium Cupreum производит ряд противогрибковых метаболитов, включая поликетидсинтазу, терпены, хетомин, ротиоринолы A-C, «белок множественной лекарственной устойчивости», изопенициллин-N-синтазу и родственные диоксигеназы, некоторые из которых были исследованы для фармацевтического применения.[5][23] Бета-лактамазоподобный главный фасилитатор в C. cupreum обеспечивает толерантность к токсичным соединениям, например фунгицидам.[24] Было показано, что несколько пигментов, продуцируемых этим видом, включая ротиоринолы A и C, (-) - ротиорин и руброротиорин, проявляют противогрибковую активность против патогенных дрожжей, грибковые микроорганизмы албиканс.[25] Пигмент производства C. cupreum имеет in vitro антагонистическая активность против фитопатогенных бактерий, Ralstonia solanacearum.[нужна цитата ]

Коммерческое использование

Chaetomium Cupreum способен противодействовать широкому кругу патогенов растений, включая Magnaporthe grisea, Rhizoctonia solani и Cochliobolus lunatus.[16][17] Зарегистрированный и коммерчески доступный как микофунгицид "Кетомиум", кетомиум представляет собой биофунгицид, содержащий 22 штамма C. cupreum и С. globosum для использования в борьбе с различными патогенами.[3] Продукт был реализован в качестве агента биоконтроля в ряде географических регионов, включая Китай, Филиппины, Россию, Вьетнам и Таиланд.[3][26] Было показано, что кетомиум обеспечивает прочную защиту от патогенов, включая: Фитофтора пальмовидная, Phytophthora nicotianae, Phytophthora cactorum, Fusarium oxysporum, и Athelia rolfsii.[3] Эти фитопатогены, как известно, поражают экономически важные растения, такие как дуриан, черный перец, мандарин, клубника, помидоры, кукуруза и помело.[3][26]

Пигменты

Внеклеточный пигмент, производимый C. cupreum на него влияют факторы окружающей среды, такие как pH, при котором низкий pH вызывает желтение пигментов, а высокий pH восстанавливает характерный красный цвет.[2] В исследовании фотоотклика исследователи изучали влияние переменных длин волн видимого света на производство пигментов.[2][27] C. cupreum продукция биомассы и пигмента варьировалась в зависимости от длины волны света, используемого в течение 7-дневного периода инкубации. Белые колонии продуцировали аскоспоры и темно-красный водорастворимый обратный пигмент. Инкубация в белом свете приводит к наибольшему диаметру колонии, в то время как зеленый свет приводит к наибольшему производству пигментов. Различные концентрации предполагают потерю пигмента, что, возможно, объясняется ферментативным расщеплением пигментов, вызванным истощением питательных веществ - обычным явлением, когда вторичные метаболиты разрушаются ферментами.[28] Необходимы дальнейшие исследования, чтобы получить полное представление о регуляции биосинтеза пигментов, индуцированного светом. C. cupreum имеет потенциал для коммерческого применения в производстве натуральных красителей.[2]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм Эймс, Л. М. (1949-11-01). «Новые грибы, уничтожающие целлюлозу, изолированные из военных материалов и оборудования». Микология. 41 (6): 637–648. Дои:10.2307/3755020. JSTOR  3755020.
  2. ^ а б c d е ж Сумья, К; Свати, L; Sreelatha, G.L; Шармила, Т (2014). «Свет влияет на пигмент, биомассу и морфологию хетомия купреум-SS01 - исследование фотоотклика» (PDF). Международный журнал современной микробиологии и прикладных наук. ISSN  2319-7706.
  3. ^ а б c d е Сойтонг, К; Канокмедхакул, S; Кукногвирияпа, V; Исобе, М. (2001). «Применение видов Chaetomium (Ketomium) в качестве нового биологического фунгицида широкого спектра действия для борьбы с болезнями растений: обзорная статья». Грибковое разнообразие. 7: 1–15.
  4. ^ а б Millner, P.D .; Motta, J. J .; Ленц, П. Л. (1977-07-01). «Аскоспоры, зародышевые поры, ультраструктура и термофилия Chaetomium». Микология. 69 (4): 720–733. Дои:10.2307/3758862. JSTOR  3758862.
  5. ^ а б c d е ж грамм час Чжан, Хайянь; Ян, Цянь (13 января 2007 г.). «Идентификация генов на основе меток экспрессии последовательностей в агенте биоконтроля Chaetomium cupreum». Прикладная микробиология и биотехнология. 74 (3): 650–658. Дои:10.1007 / s00253-006-0701-2. ISSN  0175-7598. PMID  17221201.
  6. ^ а б c d е ж грамм час Эймс, Л. М. (1961). Монография Chaetomiaceae. 3301 Лере Германия: Verlag von J.Cramer. С. 2, 3, 9, 21.CS1 maint: location (связь)
  7. ^ а б c d е ж Сингх, Панде Дж. (2008). Учебник ботанического разнообразия микробов и криптогам. Ганготри, Индия: Rastogi Publications. С. 308–310. ISBN  978-81-7133-889-4.
  8. ^ а б Ватанабэ, Цунео (2010). Графический атлас почвенных и семенных грибов: морфология культивируемых грибов и определитель видов. Дэнверс MA: CRC Press. С. 100–101.
  9. ^ Ханлин, Ричард Т. (1998). Комбинированные ключи к иллюстрированным гнерам аскомицетов, тома I и II. Сент-Пол, Миннесота: Американское фитопатологическое общество. С. 16, 33–37, 45–47. ISBN  978-0-89054-199-9.
  10. ^ Сет, Хари К. (1967-07-01). «Исследования рода Chaetomium. I. Гетероталлизм». Микология. 59 (4): 580–584. Дои:10.2307/3757086. JSTOR  3757086.
  11. ^ Анкудимова, Н. В .; Баразненок, В. А .; Becker, E.G .; Окунев, О. Н. (1999-09-01). «Целлюлазный комплекс Chaetomium cellulolyticum: выделение и свойства основных компонентов». Биохимия. Биохимия. 64 (9): 1068–1073. ISSN  0006-2979. PMID  10521724.
  12. ^ Mimura, S .; Rao, U .; Ёшино, С .; Като, М .; Цукагоши, Н. (1999-01-01). «Депрессия гена cgxA, кодирующего ксиланазу, Chaetomium gracile у Aspergillus nidulans». Микробиологические исследования. 153 (4): 369–376. Дои:10.1016 / S0944-5013 (99) 80052-4. ISSN  0944-5013. PMID  10052158.
  13. ^ Chefetz, B (сентябрь 1998 г.). «Очистка и характеристика лакказы из Chaetomium thermophilium и ее роль в гумификации». Приложение Environ Microbiol. 64 (9): 3175–9. ЧВК  106706. PMID  9726856.
  14. ^ Sambandam, T .; Махадеван, А. (1993). «Разложение катехина и очистка и частичная характеристика катехиноксигеназы от Хетомиум купреум ". Всемирный журнал микробиологии и биотехнологии. 9 (1): 37–44. Дои:10.1007 / BF00656513. PMID  24419836.
  15. ^ Manandhar, J. B .; Thapliyal, P.N .; Cavanaugh, K. J .; Синклер, Дж. Б. (1987-05-01). «Взаимодействие патогенных и сапробных грибов, выделенных из корней и семян сои». Микопатология. 98 (2): 69–75. Дои:10.1007 / BF00437291. ISSN  0301-486X.
  16. ^ а б c d е Сойтонг, К. (2003). Применение нового биологического фунгицида широкого спектра действия для защиты растений от окружающей среды. В: Ян Цюй. Харбин: Heilongjang Science and Technology Press. С. 70–85.
  17. ^ а б c Сойтонг, Касем, Н. Джиндавонг и К. Ян. «Оценка Chaetomium для биологической борьбы с фузариозным увяданием томатов в КНР».Материалы 5-й Международной конференции по защите растений в тропиках. 1999.
  18. ^ Инглис, Г. Д.; Кавчук, Л. М. (01.01.2002). «Сравнительная деградация клеточных стенок оомицетов, аскомицетов и базидиомицетов микопаразитарными и биоконтролирующими грибами». Канадский журнал микробиологии. 48 (1): 60–70. Дои:10.1139 / w01-130. ISSN  0008-4166. PMID  11888164.
  19. ^ Chiu, S.C .; Цин, С. С. (1 февраля 1995 г.). «Продукция глюканолитических ферментов Schizophyllum commune Fr. при микопаразитизме». Физиологическая и молекулярная патология растений. 46 (2): 83–94. Дои:10.1006 / pmpp.1995.1007.
  20. ^ Брюс, А .; Srinivasan, U .; Staines, H.J .; Хайли, Т. Л. (1 января 1995 г.). «Производство хитиназы и ламинариназы в жидкой культуре с помощью Trichoderma spp. И их роль в биоконтроле грибов, вызывающих гниение древесины». Международный биоразложение и биоразложение. 35 (4): 337–353. Дои:10.1016/0964-8305(95)00047-3.
  21. ^ Дин, J.F.D; Гэмбл, Х.Р .; Андерсон, Дж. Д. (1989). «Ксиланаза, вызывающая биосинтез этилена: ее индукция у Trichoderma viride и некоторых патогенов растений». Фитопатология.
  22. ^ Цайлингер, Сюзанна; Галауп, Кристиана; Плательщик, Катрин; Ву, Шеридан Л .; Мах, Роберт Л .; Фекете, Чаба; Лорито, Маттео; Кубичек, Кристиан П. (1999-03-01). «Экспрессия гена хитиназы во время микопаразитарного взаимодействия Trichoderma harzianum с его хозяином». Грибковая генетика и биология. 26 (2): 131–140. Дои:10.1006 / fgbi.1998.1111. PMID  10328983.
  23. ^ Канокмедхакул, Сомдедж; Канокмедхакул, Кванджай; Насомджай, Питак; Луангсисупханх, Сисавад; Сойтонг, Касем; Исобе, Минору; Конгсэри, Палангпон; Прабпай, Самран; Суксамрарн, Апичарт (01.06.2006). «Противогрибковые азафилоны из гриба Chaetomium cupreum CC3003». Журнал натуральных продуктов. 69 (6): 891–895. Дои:10.1021 / np060051v. ISSN  0163-3864. PMID  16792406.
  24. ^ Fleiβner, André; Сопалла, Клаудиа; Велтринг, Клаус-Майкл (01.02.2002). «АТФ-связывающий кассетный переносчик множественной лекарственной устойчивости необходим для устойчивости Gibberella pulicaris к фитоалексинам и вирулентности на клубнях картофеля». Молекулярные взаимодействия растений и микробов. 15 (2): 102–108. Дои:10.1094 / MPMI.2002.15.2.102. ISSN  0894-0282. PMID  11876422.
  25. ^ Канокмедхакул, Сомдедж; Канокмедхакул, Кванджай; Насомджай, Питак; Луангсисупханх, Сисавад; Сойтонг, Касем; Исобе, Минору; Конгсэри, Палангпон; Прабпай, Самран; Суксамрарн, Апичарт (01.06.2006). «Противогрибковые азафилоны из гриба Chaetomium cupreum CC3003». Журнал натуральных продуктов. 69 (6): 891–895. Дои:10.1021 / np060051v. ISSN  0163-3864. PMID  16792406.
  26. ^ а б Hung, Phung Manh; Ваттаначай, Понгнак; Касем, Сойтонг; Поаим, Супатта (2015). «Биологический контроль над Phytophthora palmivora, вызывающей корневую гниль помело, с использованием Chaetomium spp». Микобиология. 43 (1): 63–70. Дои:10.5941 / myco.2015.43.1.63. ЧВК  4397382. PMID  25892917.
  27. ^ Коррочано, Луис М. (2007). «Фоторецепторы грибов: сенсорные молекулы для развития и поведения грибов». Фотохимические и фотобиологические науки. 6 (7): 725–36. Дои:10.1039 / b702155k. HDL:11441/40641. PMID  17609765.
  28. ^ Johns, M. R; Чонг, Р. Мэддокс, И. С (1982). «Гидролиз некоторых природных и синтетических конъюгатов желчных кислот с помощью Cercospora melonis». Может J Microbiol. 28 (5): 457–61. Дои:10.1139 / м82-069. PMID  7201881.