indien (type of _ _ ez _ fad _ positie != ‘undefined’) {__ez_fad_position (‘div-gpt-ad-microscopemaster_com-box-2-0’)}; Clavicepsverschillende soorten, structuur, morfologie en levenscyclus

het geslacht Claviceps is een schimmelsoort die voorkomt in de eierstokken van grassen en rogge (en andere verwante planten). Dit is het belangrijkste kenmerk van deze soort.

meer dan 40 soorten van het geslacht sclerotia zijn geïdentificeerd met een aantal van de belangrijkste soorten, waaronder de volgende:

• Claviceps purpurea
• Claviceps fusiformis
• Claviceps paspali
• Claviceps africana

Ergot Schimmels

Samen met een aantal andere soorten (bijv. C. sorghi en C. cynodontis), deze organismen behoren tot een groep van schimmels die worden aangeduid als de ergot schimmel. Ze groeien op verschillende grassen waar ze alkaloïden produceren.

deze soort schimmels zijn homothallisch, wat betekent dat ze de neiging hebben zich seksueel voort te planten.

de volgende fasen geven de levenscyclus van moederkoornzwammen in het algemeen weer:

• Fase 1 – Windborne ascospores vervoerd naar de host (dit vindt vooral plaats in het voorjaar)
• Fase 2 – De sporen bevestigen op de stamper oppervlak van de host
• Fase 3 – Als ze ontkiemen, de hyphae groeit in de eierstok orgel – Hier, het is vermeldenswaard dat de hyphae alleen valt de eierstok van de plant en niet naar een ander deel van de plant. De reden hiervoor is nog niet duidelijk.
• Fase 4-Het sphaceliale stroma, de conidia-fase van de schimmels, blijft groeien en ontwikkelen in het orgaan (eierstok)
• Fase 5 – Er worden meer sporen geproduceerd in de eierstok die een dikke vloeistof vormen die zich vervolgens via een aantal verspreidingsmethoden naar andere planten kan verspreiden (regen, insecten enz.)

penetratie van de schubben

aangezien de schubben relatief hard zijn, wordt aangenomen dat er voor het grootste deel moederkoren op kwetsbare planten zullen groeien. Echter, het mechanisme waardoor ze doordringen is nog niet volledig begrepen.

een van de beste theorieën suggereert echter dat de schimmels gespecialiseerde Hyphen produceren die in staat zijn om in de epidermale celwand te groeien en uiteindelijk in de eierstok van de waardplant uit te groeien.

* de gespecialiseerde Hyphen verschillen enigszins van soort tot soort.

Claviceps Purpurea

ook bekend onder namen als Claviceps microcephala, Claviceps setulosa en Sphacelia segetum, Claviceps purpurea (C.purpurea) kan worden gevonden in een breed scala van grassen en granen waar het moederkoren ziekte veroorzaakt.

vergeleken met andere soorten in het geslacht parasiteert C. purpurea ongeveer 400 soorten grassen over de hele wereld, waaronder gerst, tarwe en rogge. Dit maakt het een van de meest alomtegenwoordige pathogenen in het geslacht verantwoordelijk voor schade aan vele Grassen en graanplanten.

verschillende stammen van C. purpurea bleken ook in staat te zijn van de ene gastheer-eierstok naar de andere te bewegen. Onder deze soorten zijn er verschillende agressieve soorten zoals de wild-type soort die actief groeien en andere ergot schimmels vervangen uit de eierstok waarin ze zich hadden gevestigd. Hierdoor kan de agressieve soort beter groeien en gedijen.

C. Purpurea levenscyclus

de levenscyclus van C. purpurea begint wanneer de sporen van de schimmels (ascosporen) door de wind uit het vruchtlichaam (perithecium) van de schimmels worden verspreid. De sporen beginnen te ontkiemen zodra ze op de stamper (Vrouwelijk voortplantingsdeel van een bloem met een vruchtbeginsel aan de basis) van de waardplant terechtkomen.

De spore (een enkele homothallische) begint dan te ontkiemen en produceert Hyphen, die in staat is om de cuticula bij de haren van de stigma ‘ s (zachtste deel) te penetreren om de eierstok te bereiken. In de eierstok ontstaat een myceliaal stroma, dat zich verder ontwikkelt tot grote aantallen conidiosporen die als dikke suikerhoudende vloeistof uit het phloemsap van de plant vrijkomen.

wanneer deze vloeistof door regendruppels en insecten naar andere planten wordt verspreid, kan de infectie zich naar andere planten verspreiden naarmate de schimmels verder gedijen.

gedurende deze cyclus wordt het vruchtbeginsel van de waardplant in principe vervangen door de mycelia van de schimmels (die ook de exsudaten vormen die honingdauw worden genoemd). De geproduceerde honingdauw is samengesteld uit conidia die andere waard ovarium infecteert wanneer de sporen (conidia) worden verspreid.

aan de andere kant ontwikkelt de honingdauw (rijk aan suiker) zich tot een sclerotium, een geharde donkerbruine (of paarse) massa die ook wel het moederkoren-lichaam wordt genoemd. Deze lichamen bevatten droge alkaloïden en wanneer ze op hun omgeving (grond) landen blijft de levenscyclus ascosporen produceren die op hun beurt de eierstokken van andere waardplant kunnen beïnvloeden.

* C. van purpurea-soorten is aangetoond dat ze enzymen produceren die de celwand van de waardplant kunnen afbreken om door te dringen en in de eierstok te komen.

* honingdauw trekt insecten aan waardoor de sporen naar andere waardplanten kunnen worden verspreid

* hardheid van het sclerotium maakt het mogelijk om te overleven in ongunstige omstandigheden in de winter – in gunstige omstandigheden begint de schimmels te ontkiemen om vruchtlichamen (stroma) te vormen tijdens de seksuele voortplanting. De sporen die uiteindelijk uit het perithecium worden geproduceerd, worden door de wind naar de waardplantbloemen gedragen waar de levenscyclus zich voortzet.

seksuele reproductie

tijdens de seksuele reproductie fuseert het cytoplasma van compatibele mycelia in een proces dat bekend staat als plasmogamie. De kernen van deze mycelia smelten echter niet, wat betekent dat de cellen in een dikarytische toestand blijven. Dit betekent eenvoudig dat de cel twee genetisch verschillende kernen in hun cytoplasma bevat.

wanneer de omstandigheden gunstig zijn (temperatuur, voedingsstoffen enz.) ontwikkelen deze cellen zich tot een vruchtlichaam (ascus wordt gevormd in het vruchtlichaam), waarna de twee kernen worden samengevoegd in een proces dat bekend staat als karyogamie.

kernfusie in de ascus resulteert in de productie van ascosporen door meiose (meiose gaat uit van mitose) en mitose. Deze sporen zetten de levenscyclus in gunstige omstandigheden voort.

C. Purpurea structuur en morfologie

• de hoorn als sclerotia die plantenzaden vervangt kan donkerbruin of paars van kleur lijken.
• de grootte van deze structuren (sclerotia) is grotendeels afhankelijk van het aantal sclerotia op de graanoren of de grootte van de zaden van de waardplant
• Sclerotia zijn cilindrisch en langwerpig van vorm
• sporen van C. purpurea zijn dun en langwerpig (zoals naalden)
• de perithecia van purpurea zijn kolfvormig

Claviceps Paspali

Claviceps paspali is een straalvinnige vissensoort uit de familie van de eigenlijke karpers (Cyprinidae). Echter, het kan worden gevonden in een aantal andere regio ‘ s over de hele wereld, waaronder Australië en een deel van Afrika.

vergeleken met C. purpurea die een breed scala van grassen en granen beïnvloedt, is aangetoond dat Claviceps paspali vooral soorten van het Paspalum geslacht (gras) koloniseert.

de levenscyclus van Claviceps paspali lijkt meer op die van C. purpurea. Dit betekent dat door de wind verspreide sporen op de stamper van de waardbloem (Paspalum genus zoals Paspalum dilatatum) terechtkomen en ontkiemen om Hyphen te produceren die in de eierstok groeien. Experimenten hebben aangetoond dat dit proces slechts een paar dagen duren, wat resulteert in de vernietiging van de eierstok als het schimmelweefsel vult de interne ruimte van het orgaan. Net als bij C. purpurea wordt ook door deze schimmel honingdauw geproduceerd om insecten aan te trekken en de levenscyclus in andere waardplanten voort te zetten.

C. Paspali Structuur en Morfologie

• De perithecia is kolf-vorm met slank en cilindrisch asci
• Hyalien ascospores
• Vingerhoed als ascus met ongeveer acht sporen elke
• De stromata van Claviceps paspali is taai, maar heeft een leerachtige textuur
• De sclerotia is geel grijs van kleur met een ruw oppervlak
• Ascospores van Claviceps paspali zijn tussen de 70 en 100 micron lengte

Als Claviceps purpurea, Claviceps paspali produceert alkaloïden dat kan leiden tot gezondheidsproblemen. Daarnaast produceren ze ook paspalic acid, lysergic acid amines en andere stoffen zoals isolysergic acid.

aangezien deze schimmels kenmerkend zijn voor het geslacht Paspalum, zoals Paspalum dilatatum, dat wordt geconsumeerd door runderen en andere herbivoren, is aangetoond dat deze stoffen giftig zijn voor deze dieren, waardoor bevingen en zelfs de dood ontstaan wanneer ze in grote hoeveelheden worden geconsumeerd.

zo bleek uit een studie dat een gram extract van de schimmels in staat was om een gerijpt varken de dood in te jagen. Om deze reden worden dergelijke grassen in delen van Australië en andere regio ‘ s zelden aan deze dieren gegeven.

Claviceps Fusiformis

Claviceps fusiformis komt voornamelijk voor in verschillende delen van Afrika en India met parelgierst als primaire gastheer. De schimmels veroorzaken ergotziekte in deze plant door de normale gezonde korrels te vervangen door een sclerotia.

net als de andere soorten in het geslacht Claviceps produceert Claviceps fusiformis ook alkaloïden uit de sclerotia die bij dieren vergiftiging kunnen veroorzaken.

sommige van de symptomen geassocieerd met deze stof omvatten (bij dieren en mensen):

• nervositeit
• braken
• diarree

terwijl Claviceps fusiformis grotendeels parelgierst beà nvloedt, is aangetoond dat grassen zoals die tot het geslacht Pennisetum behoren ook fungeren als reservoir gastheren voor de soort.

met weinig verschillen is de levenscyclus van deze soort ook vergelijkbaar met die van Claviceps purpurea, waar de conidia door de wind kunnen worden verspreid door wind, insecten en regendruppels.

enkele optimale voorwaarden voor de kieming van de conidia omvatten::

• 20- 30 C

• 100 relatieve vochtigheid

C. Fusiformis Structuur en Morfologie

• Een langgerekte sclerotia dat kan bleek of donker bruin van kleur
• De steeltjes van de paddestoelen zijn paars van kleur en vorm een donker bruine bolvormige capitulum
• Hyalineconidia (macro-en microconidia)

* Ergot alkaloïden geproduceerd door Claviceps fusiformis is te vinden in besmet parelgierst en Buffel gras

Claviceps Africana

Claviceps africana is aangetoond dat het voornamelijk van invloed sorghum planten waardoor het een van de grootste uitdagingen in de industrie. De soort komt voor in Afrika, Australië, Delen van Azië en zowel Noord-Als Zuid-Amerika. Als gevolg daarvan is er wereldwijd bezorgdheid over de vernietiging van sorghumplanten.

naast het simpelweg beschadigen van deze gewassen door beschadiging van de eierstokken en van de alkaloïden (met name dihydroergosine, festuclavine en pyroclavine), maakt Claviceps africana de plant ook vatbaar voor andere soorten schimmels en plagen.

de levenscyclus van Claviceps africana is vergelijkbaar met die van de andere Claviceps. Bij Claviceps africana worden de eierstok en de zaden echter vervangen door mycelium dat wit of bleek van kleur is en een sub-bolvormige vorm heeft. De viscositeit van de honingdauw (wit van kleur) is afhankelijk van temperatuur en vochtigheid.

bij een lage viscositeit is aangetoond dat de honingdauw delen van de bladeren en de plantenstelen bedekt, waardoor de honingdauw witder of bleker lijkt dan hij van nature is.

metabolisme

nutriënten zijn nodig voor alle soorten van het geslacht Claviceps in hun ontwikkeling. Studies hebben aangetoond dat lipiden, aminozuren en andere suikers worden geconcentreerd in het ontkiemen van sclerotium.

zo bleken lipidenreserves in het sclerotium als energiebron te fungeren tijdens de stomatale groei. Ook de synthese van polypol, mannital en verschillende oplosbare suikers werd aangetoond. Aminozuren en lipiden bleken daarom niet alleen belangrijk te zijn voor het ontkiemen van het sclerotium, maar ook voor de synthese van ander materiaal dat nodig is voor de overleving en proliferatie van de schimmels.

volgens andere studies is aangetoond dat Hyphen die in de eierstok groeien ook voedingsstoffen afleiden die nodig zijn voor de ontkieming van het sclerotium.

toxinen

Ergot-schimmels produceren ergotalkaloïden, die mycotoxinen zijn.

enkele van de belangrijkste ergotalkaloïden omvatten:

• lyserginezuur amide
• Ergopeptiden
• Clavines
• lyserginezuur

afhankelijk van de soort en de besmette planten, zal de besmetting en de effecten op de besmetting van de plant en mens en dier variëren.Terwijl Claviceps purpurea bijvoorbeeld de voortplantingsdelen van graanplanten en verschillende grassen aantast, besmet C. africana sorghum met hun alkaloïden en veroorzaakt deze vernietiging.

bij inname door mens en dier zullen verschillende concentraties alkaloïden verschillende effecten hebben, variërend van hallucinaties en branderig gevoel tot de dood. Bij mensen is aangetoond dat het ergotoxine en andere alkaloïden van C. purpurea de gladde spieren stimuleren, wat resulteert in gevallen van gangreen, arteriële occlusie en samentrekking van de baarmoeder, wat kan leiden tot miskramen.

enkele van de andere effecten van deze stoffen omvatten:

• hoofdpijn
• convulsies
• Vertigo
• pijnlijke vasoconstricties

farmaceutische significantie

hoewel is aangetoond dat ergotzwammen negatieve gezondheidseffecten hebben naast schadelijke planten, hebben ze ook een medisch belang. Ze zijn bijvoorbeeld gebruikt om overmatige bloedingen tijdens de menstruatie bij vrouwen te verminderen.

verbindingen zoals ergotamine zijn ook gebruikt om migraine tegen te gaan, terwijl andere ergotzwammen de effecten van dopamine in de hersenen helpen versterken.

conclusie

hoewel deze organismen farmacologisch belang hebben, is het vermeldenswaard dat ergotschimmels ernstige negatieve effecten kunnen hebben op zowel mens als dier. Om deze reden wordt het gebruik ervan voor hun farmacologische effecten (als een vorm van behandeling) sterk afgeraden voor degenen die niet bekend zijn met deze schimmelsoorten. Maar genieten van het kijken naar hen vanuit een micro oogpunt onder de microscoop is fascinerend.

Zie Ook:

Trichoderma

Aspergillus

Alternaria

Pezizomycotina

Gist in het algemeen

Verticillium

Terug naar Schimmels hoofdpagina

Terug van Claviceps te MicroscopeMaster huis

B. Komolonga, S. Chakrabortyab, M. Ryleyc en D. Yates. Eierstokkolonisatie door Claviceps africana is gerelateerd aan moederkoren resistentie in Mannelijk-steriele sorghum lijnen. Plant Pathology (2003) 52, 620-627.

Klaus B. Tenberge. Biologie en levensstrategie van de moederkoren. 1999 OPA (Overseas Publishers Association) N. V. uitgegeven door licentie onder de Harwood Academic Publishers imprint, onderdeel van de Gordon and Breach Publishing Group.

Paul Tudzynski en Jan Scheffer. Claviceps purpurea: moleculaire aspecten van een unieke pathogene levensstijl. Moleculaire Plantenpathologie (2004) 5(5), 377-388.