PENISILLIUM: OMINAISUUDET, TAKSONOMIA, MORFOLOGIA, ELINYMPÄRISTÖ - BIOLOGIA - 2026

Penicillium on Ascomycota phyllum -bakteerista löytyvä bakteerien suvu. Sen kuvasi saksalainen mykologi Heinrich Link vuonna 1809, ja sen taksonomia on ollut monimutkainen.

Aluksi se sijaitsi deuteromyketeissä (epätäydelliset sienet), koska vain sen anamorfinen (aseksuaalinen) tila oli tiedossa. Myöhemmin havaittiin, että Penicillium vastasi Ascomycetes-solujen Eupenicillium- ja Talaromyces-sukujen teleomorfisia (seksuaalisia) tiloja.

Penicillium sp. Kirjoittanut AJC1, Wikimedia Commonsin kautta.

Penicilliumin anamorfiselle tilalle on ominaista septate hyaline (väritön) hyphae. Kun pesäkkeet asetetaan laboratorioväliaineisiin, ne muuttuvat sinisestä, sinertävänvihreästä vaaleanpunaiseksi.

Penicilliumin etymologia tulee harjasta, koska konsidiooforit (rakenteet, jotka tuottavat aseksuaalisia itiöitä) ovat haarautuneita.

Penisillium tunnetaan yhdessä muun tyyppisten sienten kanssa muotteina, koska ne kasvavat eri orgaanisissa tuotteissa muodostaen kerroksen eri värejä. Tämä suku on saprofyyttinen ja voi kasvaa erilaisissa ympäristöissä.

Monet suvulajit ovat erittäin tärkeitä ihmisille. Penisilliini (ensimmäinen lääketieteessä käytetty antibiootti) saatiin P. chrysogenumista. Toisaalta ns. Siniset juustot saavat ominaispiirteensä Penicillium-lajien lipolyyttisestä ja proteolyyttisestä aktiivisuudesta.

Jotkut lajit ovat haitallisia terveydelle. Ne tuottavat erilaisia ​​toksiineja, kuten okratoksiineja, jotka vahingoittavat munuaisjärjestelmää. Muut lajit vahingoittavat erilaisia ​​ruokia, kuten leipää ja sitrushedelmiä. Jotkut ovat eläinten ja ihmisten patogeenejä.

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Ryhmälle on tunnusomaista, että siinä on septate hyphae ja sienirihma muodostaa säikeitä. Laboratoriossa viljelmällä se tuottaa pesäkkeitä, joilla on kompakti sienseeli ja hyvin määritellyt marginaalit.

Pesäkkeet ovat nopeasti kasvavia ja niiden muoto on villainen tai puuvillainen. Ne ovat alun perin valkoisia ja muuttuvat sitten sinivihreäksi, vihertävän keltaiseksi tai vaaleanpunaiseksi.

Sukupuoli- itiöt (askosporit) tuotetaan askeissa (hedelmäkappaleissa), jotka voivat olla puumaisia ​​tai rakenteeltaan pehmeämpiä ryhmästä riippuen.

Suvun merkittävin ominaisuus on haarautuneiden, harjamuotoisten konidioforien kehitys. Konidioforin erityyppiset haarautumiset mahdollistavat lajien eriyttämisen.

Conidiophore on hyvin jäsennelty ja siinä on akseli, josta oksat (metalliset) muodostuvat. Fialidit (pullon muotoiset solut, jotka tuottavat konidioita) muodostuvat aikaleille. Tämä on tärkein merkki suvun lajien erottamiseksi.

Konidioforityypit

Yksinkertainen: fialidit ovat yksinäisiä.

Monovertisylaatit: ryhmä fialideja esiintyy konidiophore-akselin kärjessä.

Divicariates: methules haaroittuvat eri korkeuksilla ja näillä ovat fialidiryhmiä.

Bivertisylaatit: Akselin kärkeen muodostuu kolme tai enemmän metalleja, jokaisessa kärjessä on ryhmä fialideja.

Tervertisylaatit: ne esittävät sarjan välituotteita oksien ja fialidien välillä.

Mykotoksiinien tuotanto

Penisilliumlajit tuottavat myrkyllisiä aineita, jotka saastuttavat ruokaa, eli mykotoksiineja. Yleisimmät ovat okratoksiinit ja patuliinit.

Okratoksiinit voivat saastuttaa viljat ja juustot sekä kerääntyä ihmisten kuluttamiin eläinten rasvoihin. Nämä toksiinit vaikuttavat munuaisjärjestelmään.

Patuliinit löytyvät viljoista ja pähkinöistä. Se voi heikentää immuunijärjestelmää ja hyökätä hermostoon.

Ravitsemus

Penisilliumlajit ovat saprofyytejä. Niillä on suuri kyky hajottaa orgaanista ainetta johtuen siitä, että ne tuottavat suuren määrän hydrolyyttisiä entsyymejä. Näillä entsyymeillä on kyky nopeuttaa hajoamisprosessia.

Nämä sienet tunnetaan muodoina, ja niiden itiöt ovat tärkeimmät ilman epäpuhtaudet monissa suljetuissa rakennuksissa. Lisäksi ne käyttäytyvät eri viljelykasvien patogeeneinä sekä pellolla että sadonkorjuun jälkeen.

Monet voivat tuottaa toksiineja, jotka aiheuttavat haittaa ihmisille. Toiset kannattavat joidenkin elintarvikkeiden käymistä ja pystyvät myös tuottamaan antibiootteja.

Fylogeny ja taksonomia

Penicilliumin taksonomia on melko monimutkainen, koska monissa sieniryhmissä oli usein todettava, että anamorfisia ja teleomorfisia tiloja pidettiin erilaisina taksoina.

Aluksi suvut sijaitsivat keinotekoisessa ryhmässä Deuteromycetes (epätäydelliset sienet), koska heidän sukupuolimuotojaan ei tunnettu. Teleomorfit sijaitsevat Ascomycota-turvapaikalla Eurotiales-järjestyksessä

Sukupuoli erotettiin neljään alaryhmään: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium ja Biverticillium, jotka eroavat toisistaan ​​konsidiofoorin tyypin mukaan. Myöhemmin Biverticillatum liitettiin teleomorfiseen sukuun Talaromyces ja kolmeen muuhun alasuuteen Eupenicilliumiin.

Myöhemmin Penicillium senso stricto -arvioinnissa (pois lukien Talaromyces) teleomorfia Eupenicillium pidettiin synonyyminä, koska nimi Penicillium on vanhempi.

sukupuoli

Sille on ominaista, että esiintyy asci, jonka muodostaa hyfae-verkko, jolla on sileät seinät. Asci kypsyy muutamassa viikossa elatusaineessa. Muodostuu kahdeksan yksisoluista askosporaa. Anamorfilla (alalaji Biverticillatum) on kapeat fialidit.

Molekyylitutkimukset osoittivat, että tämä on monofiilinen ryhmä ja sijaitsee tällä hetkellä Trichocomaceae-perheessä. Noin 110 lajia tunnetaan, ryhmiteltynä seitsemään osaan.

Kiinnostavien lajien joukosta erottuu T. marneffei, patogeeni, joka aiheuttaa systeemisen mykoosin HIV-potilailla.

sukupuoli

Sukuun kuuluvat tällä hetkellä kaikki Eupenicillium-lajit sekä suvut Eladia, Torulomyces, Chromocleista ja Hemicarpenteles.

Lajeissa on asci isodiametristen solujen kanssa (yhtä suuret puolet), erittäin kovien seinien kanssa (sklerotisoitu). Asci kestää kuukausia kypsymiseen, ja joissakin tapauksissa askosporit eivät kypsy.

Aseksuaaliselle tilalle on ominaista ampulli- tai pullonmuotoiset leveät fialidit.

Suku sijaitsee Aspergillaceae-perheessä ja on jaettu alaryhmiin (Aspergilloides ja Penicillium) ja 25 osioon.

elinympäristö

Penisilliumlajit voivat kukoistaa monissa ympäristöissä ja jakaa kosmopoliittisesti. Ne kykenevät elämään äärimmäisissä lämpötiloissa, suolaisuudessa, pH: ssa tai vesistressissä.

Penicilliumin esiintymisestä on ilmoitettu yli 400 kasvilajilla. Niitä on löydetty erittäin kylmiltä alueilta, kuten subarktisista ja tundrasta.

Suolaisessa ympäristössä Penicillium-lajien esiintymisestä on ilmoitettu olevan meriruohojen endofyytejä tai kasvavia korkean suolapitoisuuden maaperässä.

Muut lajit, kuten kaivosjätteet ja teollisuuden jätevedet, kykenevät kasvamaan voimakkaasti happamassa maaperässä luonnollisesti tai ihmisen toiminnan kautta.

Jäljentäminen

Penicillium- ja Talaromyces -lajit lisääntyvät aseksuaalisesti ja seksuaalisesti.

Suvuton lisääntyminen

Se voi tapahtua myseelin pirstoutumisena, joka myöhemmin jatkaa jakautumista. Muissa tapauksissa voi muodostua sklerotium (paksuseinäinen sieneliitti), joka kestää haitalliset olosuhteet ja alkaa sitten jakautua.

Yleisin aseksuaalisen lisääntymisen muoto on konidioiden (sukupuolten itiöiden) tuottaminen konsidioporeista. Ne muodostuvat fialidien ytimen jakautumisesta.

Seksuaalinen lisääntyminen

Seksitorveja syntyy asci-soluissa. Antheridium (urosrakenne) ja ascogonium (naarasrakenne) syntyy. Molempien rakenteiden sytoplasmat sulautuvat (plasmogamy) ja sitten ytimet liittyvät (karyogamy).

Kun diploidi solu on muodostunut, tapahtuu meioosi. Muodostuu neljä haploidista solua, jotka läpikäyvät mitoosin, tuottaen siten kahdeksan askosporia.

Askosporit ovat haploidisia yhden ytimen kanssa. Niillä voi olla sileä tai koristeltu pinta, ja ne tuulen puhaltavat tai sateet poistavat ne.

Patogeenit ja sairaudet

Erilaiset Penicillium-lajit ovat ruoan pilaantumisen aiheuttajia, etenkin kun olosuhteet ovat kosteat ja lämpimät. Näihin kehittyy pesäkkeitä, ja tuottavat entsyymit hajottavat ne nopeasti. Pesäkkeet ovat yleensä vihertäviä.

Myös rakennusten saastuminen Penicillium-itiöiden ja muiden sukujen itiöillä on yleistä. Suljetut ja kosteat ympäristöt edistävät sienen kehittymistä. On ihmisiä, jotka ovat erittäin herkkiä itiöille, mikä aiheuttaa erilaisia ​​hengityselinsairauksia ja allergioita.

T. marneffei (entinen Penicillium marneffei) aiheuttaa penisillioosia, taudin, joka on endeeminen Kaakkois-Aasiaan. Tämä koskee vain immunosuppressiopotilaita, pääasiassa potilaita, joilla on HIV. Conidia tartuttaa isäntä hengitysteitse ja kehittää sitten solunsisäisesti vaikuttaen joidenkin elinten toimintaan.

biotekniikka

Joitakin Penicillium-lajeja käytetään laajalti elintarvike- ja lääketeollisuudessa.

Monissa lihatuotteissa, joille tehdään kypsymisprosesseja, sienikolonien esiintyminen pinnalla on yleistä. Nämä sienet parantavat ominaisia ​​aromeja ja makuja, mikä johtuu erilaisten kemiallisten yhdisteiden tuotannosta.

Penisilliumlajit muodostavat pintamikrobiflooran joissain käyneissä makkaraissa, kuten salaamissa. Nämä ovat antioksidantteja ja estävät kuivumista, niiden proteolyyttisen kyvyn lisäksi edistävät tuotteiden kovettumista ja estävät patogeenien hyökkäyksiä.

Ns. Sinisille juustoille lisätään P. roqueforti niiden kypsymisen aikana. Sen toiminta tuottaa entsyymejä, jotka hajottavat kemialliset yhdisteet, jotka tuottavat näille juustoille ominaisen aromin ja aromin. Siniset täplät ovat juuston sienipesäkkeitä.

Jotkut lajit kykenevät tuottamaan luonnollisia antibiootteja. Yksi näistä on penisilliini, jota saadaan pääasiassa P. chrysogenumista. Penisilliini oli ensimmäinen lääketieteessä käytetty antibiootti.

Viitteet

1. Acosta R (2006) Valikoima lihavalmisteissa käytettäviä sienilääkkeiden Penicillium-tuottajia. Muisti lääkärin arvon saamiseksi. Eläinlääketieteellinen tiedekunta, Extremaduran yliopisto, Espanja. 288 s.
2. Cabañes J, MR Bragulat ja G Castellá (2010) Ochratoxin -tuottajalaji Penicillium-sukuun. Toxins 2: 1111 - 1120.
3. Houbraken ja RA Samson (2011) Penicilliumin fylogeny ja Trichocomaceae -ryhmien jakautuminen kolmeen perheeseen. Opinnot mykologiassa 70: 1-51.
4. Samson RA, N Yilmazi, J Houbraken, H Spierenburg, KA Seifert, SW Peterson, J Varga ja JC Frisvad (2011) Fylogeny ja Talaromyces-suvun nimikkeistö sekä Penicillium-alalajiin Biverticillium sijoitetut taksit. 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 ja RA Samson (2014) Penicillium-suvun tunnistaminen ja nimikkeistö. Studies in Mycology 78: 343-371.
6. Yadav A, P Verma, V Kumar, P Sangwan, S Mishra, N Panjiar, V Gupta ja AK Saxena (2017) Penicillium-suvun biologinen monimuotoisuus erilaisissa elinympäristöissä. Julkaisussa: KV Gupta ja S Rodríguez-Canto (toimitettu). Uusi ja tulevaisuuden kehitys mikrobioteknologiassa ja biotekniikassa. Penicillium-järjestelmän ominaisuudet ja sovellukset. Elsevier, Iso-Britannia.