Aspergillus giganteus - Aspergillus giganteus - Wikipedia

Aspergillus giganteus
Vědecká klasifikace Upravit
Království:Houby
Divize:Ascomycota
Třída:Eurotiomycetes
Objednat:Eurotiales
Rodina:Trichocomaceae
Rod:Aspergillus
Druh:
A. giganteus
Binomické jméno
Aspergillus giganteus
Wehmer (1901)[1]

Aspergillus giganteus je druh z houba v rod Aspergillus (z latiny „aspergillum“, což znamená „postřikovač svěcené vody“), který roste jako plíseň.[2] Poprvé to popsal v roce 1901 Wehmer,[1] a je jedním ze šesti Aspergillus druhy z Clavati část podrod Fumigati.[3] Jeho nejbližší taxonomičtí příbuzní jsou Aspergillus rhizopodus (Rai a kol., 1975)[4][3] a Aspergillus longivescia (Huang a Raper, 1971).[5][3]

Morfologie

Makro- a mikroskopická morfologie A. giganteus.[3] A) kolonie po 7 dnech růstu; B-C) konidiofory s modrozelenými hlavami; D-I) mikroskopický pohled na kondiofory; J) konidie

Jako většina Aspergillus druh,[6] A. giganteus reprodukuje nepohlavně a nebyl pozorován v sexuálním stavu.[3] Podobně jako u jiných druhů v Clavati, A. giganteus produkuje řadu konidioforů, které se vyznačují sklovitými a průsvitnými stonkovitými strukturami nazývanými stipes a klubkovitá aspergilla, které se zužují směrem ke špičkám.[3] Volaly modrozelené asexuální výtrusy konidie formulář na těchto tipech.[3]

Na makroskopické úrovni A. giganteus kolonie se vyznačují sametovou strukturou.[3] Kolonie jsou zpočátku často bílé a po vystavení světlu získávají bledě modrozelenou barvu.[3]

Morfologie Aspergillus conidiophore hlava[7]

Na mikroskopické úrovni A. giganteus produkuje dva hroty konidioforů, které mají zřetelné stipky a vezikuly. První z těchto konidioforů jsou obvykle 2-3 mm vysoké, včetně délky třeně.[3] Tyto kratší konidiofory produkují klavátové váčky, které jsou 100-250 μm dlouhé a 30-50 μm široké.[3] Druhý typ konidioforů je mnohem větší, přibližně 1–5 cm dlouhý.[3] Většina z této délky je způsobena podlouhlými čepy.[3] Tyto podlouhlejší konidiofory jsou fototropní, což znamená, že jsou schopni se vyvíjet a růst pouze za přítomnosti světla.[3] Vezikuly produkované dlouhými konidiofory jsou dlouhé 400-600 μm a široké 120-180 μm, což je více než dvojnásobek velikosti vezikul produkovaných jejich kratšími protějšky.[3]

Společně vezikul a phialides tvoří konidiální hlavu. v A. giganteus, tyto hlavy jsou modrozelené barvy a s dozráváním formy se dělí na dva nebo více sloupců.[3] Z těchto konidiálních hlav se tvoří konidie. Konidie z A. giganteus jsou relativně silnostěnné a lze je odlišit hladkým eliptickým vzhledem a velikostí (3,5–4,5 × 2,4–3,0 μm). Tyto vlastnosti jsou charakteristické pro oba typy konidioforů.[3]A. giganteus lze odlišit od jiných Aspergillus druhy umístěné v rámci Clavati mikroskopickou morfologií a jedinečnou kombinací extrolitů, což jsou sloučeniny syntetizované buňkami a následně vylučované buňkami na obranu proti bakteriím a jiným houbám.[3][8] Morfologicky, A. giganteus postrádá rhizoidní buňky nohou přítomné v A. rhizopodus, a má váčkové váčky, které stojí na rozdíl od podlouhlých váčků A. longivesica.[3] Pokud jde o syntézu extrolitu, ačkoli A. giganteus vyrábí mykotoxiny a antibiotika které jsou charakteristické pro všechny Clavati druhy druhů (např patulin,[8] tryptoquivalines and tryptoquivalones,[3] a alfa-sarciny),[9] také produkuje extrolity, které nejsou syntetizovány jeho nejbližšími příbuznými. Patří mezi ně několik různých karotinoidy[10] a penicilin - jako klavinformin.[11]

Ekologie

A. giganteus se vyskytuje po celém světě a byl oficiálně dokumentován v Nigérii, Spojených státech, Egyptě, Mexiku, Panamě, Německu, Surinamu, Nizozemsku a Polsku.[3] Je to nejčastěji hnůj, ale bude růst v alkalické půdě a dřevěných podkladech.[3] Jako saprotrofická forma[2] A. giganteus získává svoji energii vstřebáváním živin ze substrátů, ve kterých roste. Ačkoli mnoho dalších Aspergillus a Clavati části druhů jsou známé patogeny lidí, A. giganteus nemá žádné hlášené patogenní účinky.[3]

V laboratoři A. giganteus byl kultivován na obou Czapek kvasnicový extrakt agar (CYA) desky a desky Malt Extract Agar Oxoid® (MEAOX),[3] Jak je ukázáno níže.

  • Aspergillus giganteus rostoucí na desce CYA

  • Aspergillus giganteus rostoucí na desce MEAOX

Ekonomický význam

Antifungální protein (AFP)

A. giganteus produkuje antifungální protein (AFP), který má potenciální aplikace pro prevenci plísňových infekcí ve farmaceutickém i zemědělském prostředí. Bylo prokázáno, že AFP omezuje růst mnoha ekonomicky důležitých vláknitých hub.[12] Tyto zahrnují Aspergillus fumigatus, hlavní příčina aspergilóza u lidí[12] a další Aspergillus druh;[13] Fusarium oxysporum a související Fusarium druh,[12] běžné patogeny rostlin rajčete, fazolí, banánů, melounů, bavlny a cizrny;[14] Magnaporthe grisea patogen rýže a obilnin;[2] a Botrytis cinearapatogenní pro pelargónie a jiné ekonomicky významné okrasné rostliny.[15] AFP může navíc omezit růst oomycete Phytopthera infestans,[2] patogen neslavný pro způsobení pozdní plíseň v bramborách (hlavní příčina Velký hladomor Irska ) a rajčata.[16]

Kromě vysokého potenciálu pro úspěch v boji proti výše uvedeným infekcím AFP neinhibuje životaschopnost droždí, bakterie, savčí,[17] nebo rostlinné buňky.[18] Protože existuje mnoho vláknitých druhů hub, které nereagují na AFP, je pravděpodobné, že škodlivé účinky proteinu jsou druhově specifické.[13][19] AFP jako takový by mohl být použit k léčbě a prevenci infekce velmi specifickými patogeny bez poškození pacientů nebo hostitelských rostlin. Dále může být protein snadno syntetizován fermentací A. giganteus a je odolný vůči sluchu. Ve srovnání s jinými antifungálními léčbami je zapotřebí malého množství proteinu, aby se zabránilo růstu škodlivých patogenů.[20] V kombinaci se skutečností, že AFP téměř úplně blokuje růst citlivých, patogenních hub (na rozdíl od antifungálních ošetření ozónem, peroxidem vodíku a chlordioxidem, které se v současné době používají v zemědělských systémech)[18] tyto faktory zdůrazňují potenciál AFP jako levného, ​​hromadně vyrobitelného a extrémně účinného řešení patogenní infekce.

Režim činnosti AFP

Na cysteiny bohatý,[20] amfipatický[13] Protein inhibuje růst patogenů AFP-senstivie více cestami. Za prvé, AFP může inhibovat růst buněk inhibicí chitin syntéza.[12] U citlivých hub AFP aktivuje cestu integrity buněčné stěny, čímž zvyšuje expresi genu α-1,3-glukan syntázy A odpovědného za remodelaci buněčných stěn a inhibici tvorby chitinu.[21] AFP může také změnit propustnost buněčné membrány citlivých hub,[19] zejména z Aspergillus niger,[13] nebo způsobit okamžité, trvalé zvýšení klidového potenciálu buněk kationu vápníku, které často vede k programované buněčné smrti.[21] Každá z těchto cest nakonec vede ke smrti patogenu citlivého na AFP. Ačkoli je zapotřebí více výzkumu k identifikaci toho, jak tyto cesty fungují v choti, široká škála způsobů působení AFP zdůrazňuje, že protein může interagovat s citlivými patogeny různými způsoby, že se tyto patogeny liší svou citlivostí na AFP.[13]

Předběžné studie o aplikacích AFP

V předběžných studiích o farmaceutických a zemědělských aplikacích AFP vědci použili AFP k zastavení růstu Phytopthera infestans[2] a Aspergillus druh[12][13][19] v kultuře. Při aplikaci řešení AFP na listy a kořeny rostlin se infekce Botrytis cineara v pelargónie[15] a Magnaporthe grisea u rostlin rýže byly odstraněny.[2] V každém z těchto případů způsobil AFP deformace v hyfách citlivých hub, což mělo za následek snížené prodloužení hyf a neschopnost patogenu růst.[2][15] Kromě přímé aplikace na rostlinné struktury může být gen kódující AFP upraven do genomů rostlin ovlivněných houbami citlivými na AFP, takže rostliny jsou schopné syntetizovat protein samy.[22][23][24] Tato technika byla úspěšně použita ke snížení infekce pomocí Puccinia substriata, hlavní příčina nemoci rzi, a Sclerospora graminicola, původce plísní, v rostlinách perlového prosa,[22] stejně jako infekce Magnaporthe grisea v rostlinách rýže.[23][24] Ačkoli genetické vylepšení zastavilo infekci v laboratorních a skleníkových podmínkách, vědci pokračují v debatách o škálovatelnosti úpravy rostlinných genomů a schopnosti samotných rostlin syntetizovat dostatek AFP k boji proti patogenní infekci v terénu.[23][24]

Reference

  1. ^ A b Wehmer 1901, Mem. Soc. Phys. Genève 33 (2): 85
  2. ^ A b C d E F G Vila L, Lacadena V, Fontanet P, Martinez del Pozo A, San Segundo B (listopad 2001). „Protein z plísně Aspergillus giganteus je silným inhibitorem plísňových rostlinných patogenů“. Molekulární interakce rostlin a mikrobů. 14 (11): 1327–31. doi:10.1094 / MPMI.2001.14.11.1327. PMID  11763131.
  3. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó str q r s t u proti w X Varga J, Due M, Frisvad JC, Samson RA (2007). „Taxonomická revize sekce Aspergillus Clavati na základě molekulárních, morfologických a fyziologických údajů“. Studie v mykologii. 59: 89–106. doi:10.3114 / sim.2007.59.11. PMC  2275193. PMID  18490946.
  4. ^ Rai JN, Wadhwani K, Agarwal SC (červen 1975). "Aspergillus rhizopodus sp.nov. Z indických alkalických půd". Transakce Britské mykologické společnosti. 64 (3): 515–517. doi:10.1016 / s0007-1536 (75) 80153-7. ISSN  0007-1536.
  5. ^ Huang LH, Raper KB (leden 1971). "Aspergillus Longivesica, nový druh z nigerijské půdy". Mykologie. 63 (1): 50–57. doi:10.1080/00275514.1971.12019081. ISSN  0027-5514.
  6. ^ Dyer PS, Paoletti M (květen 2005). „Reprodukce v Aspergillus fumigatus: sexualita u údajně nepohlavního druhu?“. Lékařská mykologie. 43 Suppl 1 (s1): S7-14. doi:10.1080/13693780400029015. PMID  16110786.
  7. ^ "Aspergillus". Mykologie online. University of Adelaide. Citováno 2019-05-17.
  8. ^ A b Varga J, Rigó K, Molnár J, Tóth B, Szencz S, Téren J, Kozakiewicz Z (2003). "Produkce mykotoxinů a evoluční vztahy mezi druhy Aspergillus sekce Clavati". Antonie van Leeuwenhoek. 83 (2): 191–200. doi:10.1023 / A: 1023355707646. PMID  12785313.
  9. ^ Lin A, Huang KC, Hwu L, Tzean SS (leden 1995). „Produkce ribotoxinů typu II druhy Aspergillus a příbuznými houbami na Tchaj-wanu“. Toxicon. 33 (1): 105–10. doi:10.1016/0041-0101(94)00140-4. PMID  7778122.
  10. ^ van Eijk GW, Mummery RS, Roeymans HJ, Valadon LR (01.09.1979). "Srovnávací studie karotenoidů Aschersonia aleyroides a Aspergillus giganteus". Antonie van Leeuwenhoek. 45 (3): 417–422. doi:10.1007 / BF00443280. ISSN  1572-9699. PMID  554534.
  11. ^ Florey HW, Jennings MA, Philpot FJ (leden 1944). „Claviformin z Aspergillus giganteus Wehm“. Příroda. 153 (3874): 139. Bibcode:1944Natur.153..139F. doi:10.1038 / 153139a0.
  12. ^ A b C d E Hagen S, Marx F, Ram AF, Meyer V (duben 2007). „Antifungální protein AFP z Aspergillus giganteus inhibuje syntézu chitinu u citlivých hub“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 73 (7): 2128–34. doi:10.1128 / AEM.02497-06. PMC  1855660. PMID  17277210.
  13. ^ A b C d E F Meyer V (únor 2008). „Malý protein, který bojuje proti houbám: AFP jako nové slibné antifungální činidlo biotechnologické hodnoty“. Aplikovaná mikrobiologie a biotechnologie. 78 (1): 17–28. doi:10.1007 / s00253-007-1291-3. PMID  18066545.
  14. ^ Michielse CB, Rep M (květen 2009). „Aktualizace profilu patogenu: Fusarium oxysporum“. Molekulární rostlinná patologie. 10 (3): 311–24. doi:10.1111 / j.1364-3703.2009.00538.x. PMC  6640313. PMID  19400835.
  15. ^ A b C Moreno AB, Del Pozo AM, Borja M, Segundo BS (listopad 2003). „Aktivita protiplísňového proteinu z Aspergillus giganteus proti Botrytis cinerea“. Fytopatologie. 93 (11): 1344–53. doi:10.1094 / PHYTO.2003.93.11.1344. PMID  18944061.
  16. ^ Barkai-Golan R (červen 2001). Nemoci ovoce a zeleniny po sklizni (1. vyd.). Elsevier. ISBN  978-0-444-50584-2.
  17. ^ Szappanos H, Szigeti GP, Pál B, Rusznák Z, Szucs G, Rajnavölgyi E, Balla J, Balla G, Nagy E, Leiter E, Pócsi I, Hagen S, Meyer V, Csernoch L (červenec 2006). „Antifungální protein AFP vylučovaný Aspergillus giganteus nezpůsobuje škodlivé účinky na některé savčí buňky“. Peptidy. 27 (7): 1717–25. doi:10.1016 / j.peptides.2006.01.009. PMID  16500727.
  18. ^ A b Barakat H, Spielvogel A, Hassan M, El-Desouky A, El-Mansy H, Rath F, Meyer V, Stahl U (červen 2010). „Antifungální protein AFP z Aspergillus giganteus zabraňuje sekundárnímu růstu různých druhů Fusarium na ječmeni“. Aplikovaná mikrobiologie a biotechnologie. 87 (2): 617–24. doi:10.1007 / s00253-010-2508-4. PMID  20217075.
  19. ^ A b C Theis T, Wedde M, Meyer V, Stahl U (únor 2003). „Antifungální protein z Aspergillus giganteus způsobuje permeabilizaci membrány“. Antimikrobiální látky a chemoterapie. 47 (2): 588–93. doi:10.1128 / aac.47.2.588-593.2003. PMC  151754. PMID  12543664.
  20. ^ A b Lacadena J, del Pozo AM, Gasset M, Patino B, Campos-Olivas R, Vazquez C a kol. (Prosinec 1995). „Charakterizace antifungálního proteinu vylučovaného MouldAspergillus giganteus“. Archivy biochemie a biofyziky. 324 (2): 273–81. doi:10.1006 / abbi.1995.0040. PMID  8554319.
  21. ^ A b Binder U, Bencina M, Eigentler A, Meyer V, Marx F (září 2011). „Antifungální protein Aspergillus giganteus AFPNN5353 aktivuje cestu integrity buněčné stěny a narušuje homeostázu vápníku“. Mikrobiologie BMC. 11 (1): 209. doi:10.1186/1471-2180-11-209. PMC  3197501. PMID  21943024.
  22. ^ A b Girgi M, Breese WA, Lörz H, Oldach KH (červen 2006). „Rezistence vůči rzi a plísni perly proso (Pennisetum glaucum) zprostředkovaná heterologní expresí genu afp z Aspergillus giganteus“. Transgenní výzkum. 15 (3): 313–24. doi:10.1007 / s11248-006-0001-8. PMID  16779647.
  23. ^ A b C Coca M, Bortolotti C, Rufat M, Peñas G, Eritja R, Tharreau D, del Pozo AM, Messeguer J, San Segundo B (leden 2004). „Transgenní rostliny rýže exprimující antifungální AFP protein z Aspergillus giganteus vykazují zvýšenou odolnost vůči houbě Magnaporthe grisea“. Molekulární biologie rostlin. 54 (2): 245–59. doi:10.1023 / B: PLAN.0000028791.34706,80. PMID  15159626.
  24. ^ A b C Moreno AB, Peñas G, Rufat M, Bravo JM, Estopà M, Messeguer J, San Segundo B (září 2005). „Produkce antifungálního proteinu AFP z Aspergillus giganteus vyvolaná patogenem propůjčuje transgenní rýži rezistenci vůči vysoké houbě Magnaporthe grisea“. Molekulární interakce rostlin a mikrobů. 18 (9): 960–72. doi:10.1094 / MPMI-18-0960. PMID  16167766.