if (typeof _ _ ez _ fad _ position != 'undefined’) {__ez_fad_position(’div-gpt-ad-microscopemaster_com-box-2-0′)}; ClavicepsDifferent Species, Structure, Morphology and Life Cycle

rodzaj Claviceps jest gatunkiem grzybów, które można znaleźć w jajnikach traw i żyta (a także innych pokrewnych roślin). Wykazano, że jest to podstawowa cecha tego gatunku.

ponad 40 gatunków rodzaju sclerotia zostało zidentyfikowanych z niektórymi najważniejszymi gatunkami, w tym następującymi:

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

Grzyby sporyszu

wraz z wieloma innymi gatunkami (np. C. sorghi i C. cynodontis), organizmy te należą do grupy grzybów, które są określane jako grzyby sporyszu. Jako takie można je znaleźć rosnące na różnych trawach, gdzie wytwarzają alkaloidy.

ten gatunek grzybów jest homotaliczny, co oznacza, że rozmnażają się płciowo.

następujące fazy reprezentują cykl życiowy grzybów sporyszu w ogóle:

• Faza 1-Windborne askospory są transportowane do żywiciela (odbywa się to głównie wiosną)
• Faza 2 – zarodniki przyczepiają się do powierzchni słupka żywiciela
• Faza 3 – gdy kiełkują, łączniki rosną do narządu jajnika – tutaj warto zauważyć, że łączniki atakują tylko jajnik Rośliny i nie przemieszczają się do żadnej innej części rośliny. Przyczyna tego nie jest jeszcze jasna.
• Faza 4-stroma Sfinksa, która jest fazą stożkową grzybów, nadal rośnie i rozwija się w narządzie (jajniku)
• Faza 5 – w jajniku powstaje więcej zarodników, które tworzą coś, co wygląda jak gęsty płyn, który może następnie rozprzestrzeniać się na inne rośliny za pomocą wielu metod rozpraszania (deszcz, owady itp.))

penetracja naskórka

biorąc pod uwagę, że naskórek jest stosunkowo twardy, uważa się, że w większości przypadków grzyby sporyszu będą rosły na wrażliwych roślinach. Jednak mechanizm, przez który przenikają, nie został jeszcze w pełni zrozumiany.

jedna z najlepszych teorii sugeruje jednak, że grzyby wytwarzają wyspecjalizowane strzępki, które są zdolne do wzrostu w ścianie komórkowej naskórka i ostatecznie rosną w jajniku rośliny żywicielskiej.

* wyspecjalizowane hyphae nieznacznie różnią się w zależności od gatunku.

Claviceps Purpurea

znany również pod takimi nazwami jak Claviceps microcephala, claviceps setulosa i Sphacelia segetum, claviceps purpurea (C.purpurea) można znaleźć w wielu trawach i zbożach, gdzie powoduje chorobę sporyszu.

w porównaniu z innymi gatunkami z rodzaju, C. purpurea pasożytuje na około 400 rodzajach traw na całym świecie, w tym jęczmieniu, pszenicy i żyta. To czyni go jednym z najbardziej wszechobecnych patogenów w rodzaju odpowiedzialnym za uszkodzenia wielu traw i roślin zbożowych.

Wykazano również, że różne szczepy C. purpurea są zdolne do przemieszczania się z jednego jajnika gospodarza do drugiego. Wśród tych szczepów są różne agresywne szczepy, takie jak Szczep typu dzikiego, które aktywnie rosną i zastępują inne grzyby sporyszu z jajnika, w którym się osiedliły. Pozwala to agresywnemu szczepowi rosnąć i lepiej prosperować.

C. Purpurea cykl życia

cykl życiowy C. purpurea rozpoczyna się, gdy zarodniki grzybów (askospory) są rozpraszane przez wiatr z owocnika (perithecium) grzybów. Zarodniki zaczynają kiełkować po wylądowaniu na słupku (żeńska część rozrodcza kwiatu z jajnikiem u podstawy) rośliny żywicielskiej.

zarodnik (pojedynczy homotallic) zaczyna kiełkować i wytwarzać strzępki, które są w stanie przeniknąć do naskórka we włosach Stygmatów (Najdelikatniejsza część), aby dotrzeć do jajnika. W jajniku Wytwarza się zrębek grzybkowy, który z kolei rozwija się dalej w dużą liczbę konidiospor, które są uwalniane z soku floemowego rośliny w postaci gęstego słodkiego płynu.

gdy ten płyn rozprzestrzenia się na inne rośliny przez krople deszczu i owady, pozwala na rozprzestrzenianie się infekcji na inne rośliny, gdy grzyby nadal się rozwijają.

w tym cyklu jajnik rośliny żywicielskiej jest w zasadzie zastępowany przez grzybnię grzybów (która również tworzy wysięki zwane miododajnymi). Wytwarzany miodnik składa się z konidiów, które infekują inne jajniki gospodarza, gdy zarodniki (konidia) są rozproszone.

z drugiej strony, miodnik (bogaty w cukier) rozwija się w sklerotium, które jest utwardzoną ciemnobrązową (lub fioletową) masą, która jest również określana jako ciało sporyszu (ciała). Ciała te zawierają suche alkaloidy, a kiedy lądują na ich otaczającym (ziemi) cykl życiowy nadal wytwarza askospory, które z kolei mogą wpływać na jajniki innych roślin żywicielskich.

* C. wykazano, że gatunki purpurea wytwarzają enzymy, które są zdolne do degradacji ściany komórkowej rośliny żywicielskiej, aby przeniknąć i dotrzeć do jajnika

* Honeydew przyciąga owady, dzięki czemu możliwe jest rozprzestrzenianie zarodników do innych roślin żywicielskich

* twardość sklerotium pozwala mu przetrwać w niekorzystnych warunkach zimą-w sprzyjających warunkach grzyby zaczynają kiełkować, tworząc owocniki (stroma) podczas rozmnażania płciowego. Zarodniki, które ostatecznie powstają z perithecium, są przenoszone przez wiatr do kwiatów rośliny żywicielskiej, gdzie trwa cykl życiowy.

rozmnażanie płciowe

podczas rozmnażania płciowego cytoplazma zgodnej grzybni łączy się ze sobą w procesie znanym jako plazmogamia. Jednak jądra tych grzybni nie łączą się, co oznacza, że komórki pozostają w stanie dikaritycznym. Oznacza to po prostu, że komórka zawiera dwa genetycznie odrębne jądra w cytoplazmie.

gdy warunki są korzystne (temperatura, składniki odżywcze itp.), komórki te rozwijają się w owocnik (ascus powstaje w owocniku), po czym następuje fuzja dwóch jąder w procesie znanym jako kariogamia.

fuzja jąder w askosie powoduje wytwarzanie askospor poprzez mejozę (mejoza przechodzi w mitozę) i mitozę. Zarodniki te kontynuują cykl życiowy w sprzyjających warunkach.

C. Purpurea struktura i morfologia

• róg jak sklerotia, która zastępuje Nasiona roślin, może pojawić się w kolorze ciemnobrązowym lub fioletowym.
• wielkość tych struktur (sklerotia) jest w dużej mierze zależna od liczby sklerotii na kłosach zbóż lub wielkości nasion rośliny żywicielskiej
• Sklerotia są cylindryczne i wydłużone w kształcie
• zarodniki C. purpurea są cienkie i wydłużone (jak igły)
• perithecia purpurea ma kształt kolby

Claviceps Paspali

znany również jako Sporysz Paspalum, Claviceps paspali jest gatunkiem z rodzaju Claviceps, który mówi się, że pochodzi z Ameryki Południowej. Jednak można go znaleźć w wielu innych regionach na całym świecie, w tym w Australii i części Afryki.

w porównaniu do C. purpurea, która wpływa na szeroką gamę traw i zbóż, claviceps paspali wykazano, że głównie kolonizują gatunki z rodzaju Paspalum (trawa).

cykl życia Claviceps paspali jest bardziej podobny do C. purpurea. Oznacza to, że zarodniki rozproszone przez wiatr lądują na słupku kwiatu żywiciela (rodzaju Paspalum, takiego jak Paspalum dilatatum) i kiełkują w celu wytworzenia strzępek, które rosną w jajniku. Eksperymenty wykazały, że proces ten trwa tylko kilka dni, co prowadzi do zniszczenia jajnika, ponieważ tkanka grzybicza wypełnia wewnętrzną przestrzeń narządu. Podobnie jak w przypadku C. purpurea, honeydew jest również wytwarzany przez ten grzyb, aby przyciągnąć owady i umożliwić kontynuowanie cyklu życiowego u innych roślin żywicielskich.

C. Struktura i morfologia Paspali

• perithecia ma kształt kolby ze smukłymi i cylindrycznymi ASCI
• hialinowe askospory
• Naparstek podobny do ascus z około ośmioma zarodnikami każdy
• stromata Claviceps paspali jest twarda, ale ma skórzastą teksturę
• sklerotia jest żółto-szara z chropowatą powierzchnią
• Claviceps paspali mają od 70 do 100 mikronów długości

podobnie jak claviceps purpurea, claviceps paspali wytwarza alkaloidy, które mogą powodować problemy zdrowotne. Ponadto wytwarzają również kwas paspalowy, aminy kwasu lizergowego i inne substancje, takie jak kwas izolysergiczny.

biorąc pod uwagę, że grzyby te zazwyczaj wpływają na rodzaj Paspalum, taki jak Paspalum dilatatum, który jest spożywany przez bydło i inne zwierzęta roślinożerne, wykazano, że substancje te są trujące dla tych zwierząt, powodując drżenia, a nawet śmierć, gdy są spożywane w dużych ilościach.

na przykład, według jednego z badań, wykazano, że gram ekstraktu z grzybów może spowodować śmierć dojrzałej świni. Z tego powodu takie trawy w częściach Australii i innych regionach rzadko są podawane tym zwierzętom.

Claviceps Fusiformis

Claviceps fusiformis występuje głównie w różnych częściach Afryki i Indii, a proso perłowe jest jego głównym żywicielem. Grzyby powodują u tej rośliny chorobę sporyszu, zastępując normalne zdrowe ziarna sklerotią.

podobnie jak inne gatunki z rodzaju Claviceps, Claviceps fusiformis również wytwarzają alkaloidy ze sklerotii, które mogą powodować zatrucia u zwierząt.

niektóre objawy związane z tą substancją obejmują (u zwierząt i ludzi):

• nerwowość
• wymioty
• biegunka

podczas gdy Claviceps fusiformis w dużej mierze wpływa na proso perłowe, takie trawy, jak te należące do rodzaju Pennisetum, również okazały się działać jako gospodarze rezerwuarów dla gatunku.

z niewielkimi różnicami, cykl życia tego gatunku jest również podobny do cyklu Claviceps purpurea, gdzie konidia wietrzne mogą być rozprzestrzeniane przez wiatr, owady i krople deszczu.

niektóre z optymalnych warunków kiełkowania konidia obejmują:

• 20- 30 C

• 100 wilgotność względna

C. Struktura i morfologia Fusiformis

• Wydłużona sklerotia, która może być blada lub ciemnobrązowa
• łodygi grzybów mają fioletowy kolor i tworzą Ciemnobrązowe kuliste kapitulum
• Hialineconidia (makro i microconidia)

* alkaloidy sporyszu wytwarzane przez Claviceps fusiformis znajdują się w zakażonych prosie perłowym i trawie Buffel

claviceps Africana

wykazano, że Claviceps africana wpływa głównie na rośliny sorgo, co czyni go jednym z największych wyzwań w branży. Występuje głównie w Afryce, Australii, części Azji, a także w Ameryce Północnej i Południowej. W rezultacie istnieje globalna obawa dotycząca niszczenia roślin sorgo.

oprócz zwykłego uszkodzenia tych upraw poprzez uszkodzenie jajnika i jego alkaloidów (szczególnie dihydroergozyny, festuklawiny i piroklawiny), Claviceps africana czyni roślinę podatną na inne rodzaje grzybów i szkodników.

cykl życia Claviceps africana jest podobny do cyklu życia innych Clavicepsów. Jednak w przypadku Claviceps africana jajnik i nasiona są zastępowane przez grzybnię, która jest biała lub blada i ma kształt Sub-kulisty. Lepkość spodu (w kolorze białym)zależy od temperatury i wilgotności.

gdy ma niską lepkość, wykazano, że plaster miodu pokrywa części liści i łodygi roślin, powodując, że wydaje się bardziej biały lub blady niż jest naturalnie.

metabolizm

składniki odżywcze są wymagane dla wszystkich gatunków rodzaju Claviceps w ich rozwoju. Badania wykazały, że lipidy, aminokwasy i inne cukry są skoncentrowane w kiełkujących sklerotium.

na przykład wykazano, że rezerwy lipidów w sklerotium działają jako źródła energii podczas wzrostu jamy ustnej. Wykazano również syntezę POLIPOL, mannitalu i różnych rozpuszczalnych cukrów. Aminokwasy i lipidy okazały się zatem ważne nie tylko dla kiełkowania sklerotium, ale także dla syntezy innych materiałów niezbędnych do przetrwania i proliferacji grzybów.

według innych badań, hyphae, które rosną wewnątrz jajnika, również wykazały, że pozyskują składniki odżywcze potrzebne do kiełkowania sklerotium.

toksyny

grzyby sporyszu wytwarzają alkaloidy sporyszu, które są mykotoksynami.

do najważniejszych alkaloidów sporyszu należą:

• amid kwasu lizergowego
• Ergopeptydy
• Klawiny
• kwasy Lizergowe

w zależności od gatunku i zakażonych roślin, skażenie i wpływ na skażenie roślin oraz ludzi i zwierząt będą się różnić.

na przykład, podczas gdy Claviceps purpurea wpływa na części rozrodcze roślin zbożowych i różnych traw, C. africana zanieczyszcza i powoduje zniszczenie sorgo swoimi alkaloidami.

po spożyciu przez ludzi i zwierzęta różne stężenia alkaloidów będą miały różne skutki, od halucynacji i pieczenia po śmierć. U ludzi wykazano, że ergotoksyna i inne alkaloidy C. purpurea stymulują mięśnie gładkie, powodując przypadki gangreny, niedrożności tętnic i skurczu macicy, co może prowadzić do poronień.

niektóre z innych skutków tych substancji obejmują:

• bóle głowy
• drgawki
• zawroty głowy
• bolesne skurcze naczyń

Znaczenie farmaceutyczne

chociaż wykazano, że grzyby sporyszu mają negatywny wpływ na zdrowie oprócz uszkodzenia roślin, mają również znaczenie medyczne. Na przykład, zostały one wykorzystane do zmniejszenia nadmiernego krwawienia podczas miesiączki u kobiet.

związki takie jak ergotamina zostały również użyte do radzenia sobie z migrenami, podczas gdy inne grzyby sporyszu pomagają wzmocnić działanie dopaminy w mózgu.

wniosek

chociaż organizmy te mają znaczenie farmakologiczne, warto zauważyć, że grzyby sporyszu mogą mieć poważny negatywny wpływ zarówno na ludzi, jak i zwierzęta. Z tego powodu stosowanie ich dla ich efektów farmakologicznych (jako formy leczenia) jest wysoce odradzane dla tych, którzy nie są zaznajomieni z tymi gatunkami grzybów. Ale podziwianie ich z mikro punktu widzenia pod mikroskopem jest fascynujące.

Zobacz:

Trichoderma

Aspergillus

Alternaria

Pezizomycotina

drożdże ogólnie

Verticillium

powrót do strony głównej

powrót z Claviceps do MicroscopeMaster Strona główna

B. Komolonga, S. Chakrabortyab, M. Ryleyc and D. Yates. Kolonizacja jajników przez Claviceps africana związana jest z opornością sporyszu w męskosterylnych liniach sorgo. Plant Pathology (2003) 52, 620-627.

Klaus B. Tenberge. Biologia i strategia życiowa sporyszu. 1999 OPA (Overseas Publishers Association) N. V. opublikowane na licencji Pod Harwood Academic Publishers imprint, część Gordon and Breach Publishing Group.

Paweł Tudziński i Jan Scheffer. Claviceps purpurea: molekularne aspekty unikalnego patogennego stylu życia. Patologia Roślin Molekularnych (2004) 5(5), 377-388.