Обзор по микологии Грибы лат Fungi или Mycota

Обзор по микологии Грибы (лат. Fungi или Mycota) — царство живой природы, объединяющее эукариотические организмы, сочетающие в себе некоторые признаки, как растений, так и животных. Микология – наука о грибах. Грибы произошли от одноклеточных жгутиковых организмов, предположительно 285 - 350 млн. лет назад. 1

n n n В настоящее время описано более 120 тыс. видов, включая макромицеты и микромицеты. Грибы занимают промежуточное положение между растениями и животными. Они выделены в самостоятельное царство Mycota – Грибы. 2

Биотехнологические функции грибов разнообразны. Их используют для получения таких продуктов, как: n n n антибиотики (пенициллы, цефалоспорины); гиббереллины и цитокинины (фузариум и ботритис); каротиноиды (н-р, астаксантин, придающий мякоти лососевых рыб красно-оранжевый оттенок вырабатывают Rhaffia rhodozima, которых добавляют в корм на рыбозаводах); белок (Candida, Saccharomyces lipolitica); сыры типа рокфор и камамбер (пенициллы); соевый соус (Aspergillus oryzae). 3

К грибам относятся дрожжи и плесени. n n n Из 500 известных видов дрожжей первым люди научились использовать Saccharomyces cerevisiae, Дрожжи Kluyveromyces fragilis- сбраживают лактозу, используются для получения спирта из сыворотки. Saccharomycopsis lipolytica деградирует углеводороды и употребляется для получения белковой массы. Все три вида принадлежат к классу аскомицетов. 4

Класс дейтеромицетов (несовершенные грибы), размножаются не половым путем, а почкованием. Candida utilis растет в сульфитных сточных водах (отходы бумажной промышленности). Trichosporon cutaneum, окисляющий многочисленные органические соединения, включая некоторые токсичные (например, фенол), играет важную роль в системах аэробной переработки стоков. Phaffia rhodozyma синтезирует астаксантин - каротиноид, который придает мякоти форели и лосося, выращиваемых на фермах, характерный оранжевый или розоватый цвет. Промышленные дрожжи обычно не размножаются половым путем, не образуют спор и полиплоидны. Последним объясняется их сила и способность адаптироваться к изменениям среды культивирования (в норме ядро клетки S. cerevisiae содержит 17 или 34 хромосомы, т. е. клетки либо гаплоидны, либо диплоидны). 5

n n Плесени вызывают многочисленные превращения в твердых средах, которые происходят пред брожением. Их наличием объясняется гидролиз рисового крахмала при производстве сакэ и гидролиз соевых бобов, риса и солода при получении пищи, употребляемой в азиатских странах. Пищевые продукты на основе сброженных плесневыми грибами Rhizopus oligosporus соевых бобов или пшеницы содержат в 5 - 7 раз больше таких витаминов, как рибофлавин, никотиновая кислота) и отличаются повышенным в несколько раз содержанием белка. Плесени также продуцируют ферменты, используемые в промышленности (амилазы, пектиназы и т. д. ), органические кислоты и антибиотики. Их применяют и в производстве сыров, например, камамбера и рокфора. 6

Соотношение основных групп организмов в России Мхи и Водоросли 5% печеночники 1% Сосудистые растения 8% Лишайники 2% Грибы 15% Позвоночные животные 2% Беспозвоночные животные 67% 7

Микромицеты Аспергилл Пеницилл 8

Макромицеты 9

10

Царство Mycota разделено на два подотдела: Myxomycota и Eumycota. п/о Eumycota делится на классы: Хитридиомицеты – Chytridiomycetes Оомицеты – Oomycetes Aскомицеты – Ascomycetes Базидиомицеты – Basidiomycetes Дейтеромицеты – Deuteromycetes 11

Строение грибов Вегетативное тело грибов (мицелий, или грибница) имеет нитчатое строение. Нити (гифы) грибов имеют толщину от 1 до 10 мкм, а в длину могут достигать нескольких десятков сантиметров. Гифы могут иметь или не иметь перегородки. 12

По строению мицелия грибы делят на низшие (гифы без перегородок) и высшие (гифы многоклеточные). Рост грибницы всегда происходит в радиальном направлении по отношению к споре, из которой она получила развитие. 13

Размножение грибов У грибов известны все виды размножения: вегетативное, бесполое и половое. 14

Вегетативное размножение Осуществляется отдельными кусочками мицелия или специализированными структурами – конидиями или хламидоспорами. 15

Бесполое размножение Происходит при помощи спор, образующихся на специализированных гифах. При этом образование спор может происходить эндогенно или экзогенно. 16

Конидиеносцы с конидиями Пеницилл Мукор Аспергилл 17

Половое размножение Осуществляется путем слияния половых клеток, в результате чего образуются половые споры Аспергилл Осенний опенок 18

Питание и культивирование грибов Грибы как гетеротрофные организмы используют для роста и развития многообразные соединения в качестве источников углерода, азота, минеральных веществ. Для питания грибы активно используют ферменты и осмотрофный путь поглощения веществ из внешней среды. 19

Для культивирования грибов применяют различные по составу среды: 1. Природные (корнеплоды, зерно, листья, ткани животных). 2. Полусинтетические (комбинированные: кортофельно-декстрозная среда, овсяноглюкозная). 3. Синтетические (компоненты известного строения: глюкозо-нитратная среда, среда Чапека и др. ). 20

По консистенции питательные среды делятся на жидкие, плотные и полужидкие. Для получения плотных сред используют 2 -3% агар. Способы культивирования грибов: поверхностный, погруженный. На рост, размножение, физиологическую активность, устойчивость к воздействию внешних факторов влияют температура, влажность, освещение, кислотность среды. Колонии могут иметь воздушный или субстратный мицелий, а также разную окраску. 21

Колонии грибов 22

23

Распространение грибов Грибы распространены повсеместно, не только на земле, но и в воде, воздухе, на растениях и животных. Наиболее широко они представлены в почве и в воздухе. 24

25

Экологические группы грибов В процессе эволюции у грибов сложились тесные взаимосвязи с другими организмами 1. Дереворазрушающие грибы – ксилотрофы. 2. Симбиотрофные грибы. 3. Сапротрофные грибы. 4. Копротрофные грибы. 5. Паразитические грибы. 6. Хищные грибы. 26

Дереворазрушающие грибы Вешенка Трутовик лакированный Траметес Шиитаке 27

Симбиотрофные грибы Белый гриб Подосиновик Рыжик Мухомор 28

Эктомикоризные грибы Разнообразие морфотипов микоризных окончаний 29

Сапротрофные грибы Шампиньоны Навозники Дождевики Свинушки 30

Копротрофные грибы 31

Вред грибов Возбудители болезней человека и животных n Возбудители болезней растений n Порча пищевых продуктов n Разрушение древесины и других материалов n 32

Паразитические грибы Возбудители болезней растений Фузариоз Ржавчина Спорынья 33

Мучнистая роса земляники Черная плесневая гниль земляники Фитофтора картофеля 34

Грибы – патогены для человека Микозы – заболевания, вызываемые патогенными видами грибов, встречающихся в различных классах и семействах. Заболевания человека, вызываемые грибами, 35 разнообразны.

n n Грибы могут вызывать: поверхностные и глубокие поражения кожи и слизистых покровов, волос, ногтей; очаговые и системные микозы органов дыхания и кроветворения, селезенки и печени, костей и суставов, органов зрения и слуха, центральной нервной системы. Продолжительность течения микозов у больных исчисляется месяцами и годами, а некоторых на протяжении почти всей жизни. 36

Грибы могут вызывать микотоксикозы Шляпочные базидиальные грибы – бледная поганка, мухомор. 37

Микроскопические грибы Фузариум Спорынья 38

Порча пищевых продуктов Белая гниль капусты Гниль донца лука Серая шейковая гниль лука Пенициллез 39

Хищные грибы 40

41

42

Перспективные прикладные направления микологии Биотехнология съедобных грибов – продуцентов пищевых продуктов 43

Кадастр съедобных грибов Европейской России 390 видов из n 83 родов n 32 семейств n 14 порядков n 2 классов 44

Выращивание съедобных грибов в мире n n n n n Agaricus bisporus, A. bitorquis – 37, 6% Lentinula edodes – 16, 8% Pleurotus spp. – 16, 2% Volvariella volvacea – 6, 1% Flammulina velutipes – 4, 7% Tremella fuciformis – 3, 2% Hypsizygus marmoreus – 1, 1% Pholiota nameko – 0, 5% Grifola frondosa – 0, 3% Остальные – 4, 9% 45

Основные культивируемые виды Шампиньон Фламмулина Вешенка 46

Кольцевик Шиитаке 47

Технологии культивирования Шиитаке Вешенка Плантационный способ 48

Культивирование на субстратах Вешенка Шампиньоны Интенсивные технологии 49

Биотехнология получения фармакологических препаратов Лечебные свойства базидиомицетов: – – – – антифунгальные противовоспалительные противоопухолевые антивирусные антибактериальные и антипротозойные регулирующие давление крови потенцирующие сердечно-сосудистую систему антихолестеринемические, антилипидемические антидиабетические иммуномодулирующие тонизирующие почки гепатопротективные тонизирующие нервную систему потенцирующие половую функцию применяющиеся при хроническом бронхите 50

В мире производятся ряд препаратов из лечебных грибов: 51

52

Биотехнология получения биологических препаратов для защиты растений и животных от возбудителей болезней и вредителей На основе грибов микромицетов выпускается ряд препаратов для защиты растений n На основе грибов рода Trichoderma – триходермин для борьбы с корневыми гнилями растений n На основе грибов рода Beauveria – боверин для защиты растений от насекомых53 вредителей

Разработка биопрепарата против паразитических нематод растений Проект US CRDF RBO – 11029 Мировые потери продукции растениеводства от нематод составляют в среднем 7 – 10 %. Галловые нематоды поражают коревую систему многих растений в защищенном и открытом грунте. 1 2 3 1 – корень огурца 2 – корень дыни 3 – корень женьшеня 54

Хищные грибы – гифомицеты относятся к несовершенным грибам (Deuteromycetes) и являются природными регуляторами численности нематод в почве. В присутствии нематод они формируют на гифах улавливающие приспособления. Наиболее часто встречаются виды с ловушками в форме клейких петель и их сплетений. В механизме хищничества принимают участие аттрактивные вещества, токсины и ферменты. Клейкие петли грибов рода Arthrobotrys Ультраструктура погибшей нематоды Проникновение гриба в тело нематоды Ультраструктура ловушки 55

Нематоды в клейких петлях хищных грибов 56

Из видов и штаммов хищных грибов, выделенных из почвы в Новосибирской области, наиболее эффективными являются: Arthrobotrys oligospora BKMF – 3062 D, Duddingtonia flagrans F – 882. Оба вида формируют ловушки в виде петель и их сплетений, а спороношение на питательных средах представлено у А. oligospora конидиями, а у D. flagrans в большей мере толстостенными хламидоспорами. Головки конидий А. oligospora Конидии А. oligospora 57

Изучение особенностей жизнедеятельности хищных грибов в почве позволило установить, что жизненной формой существования их в природе являются хламидоспоры, которые обеспечивают выживание и размножение в экологической нише, связанной с нематодами Глубинный мицелий в почве Формирование хламидоспор у штаммов рода Arthrobotrys при внесении в почву конидий и мицелия, полученных в культуре Конидии в почве 58

Обоснованы и разработаны способы получения жидкой и сухой форм препарата на основе эффективных штаммов хищных грибов. В настоящее время совместно с фирмой Agra. Quest (США, Калифорния) дорабатываются технологический регламент и рецептура препарата. Проводятся совместные испытания. 59

Вегетационный опыт по изучению пролонгированности действия препарата хищных грибов После проведения вегетационного опыта, который был заложен с препаратом хищных грибов на растениях огурца весной 2005 г. , весной 2006 г. в эти же сосуды были повторно высажены новые растения огурца. Между вегетационными периодами почва не увлажнялась 60

Таблица 2 Урожайность огурца и томата после обработки почвы препаратом хищных грибов, ц/теплицу № теплицы Обработка почвы Урожайность огурца, план Урожайность огурца, факт Урожайность томата, план Урожайность томата, факт 51 Препарат хищных грибов 160, 0 229, 9 30, 0 33, 6 47 Пропаривание и обработка ДД 232, 5 201, 1 30, 0 28, 4 37 Пропаривание 232, 5 142, 7 30, 0 25, 8 Урожай огурцов в опытной теплице превышает плановый на 43, 7 % и фактический теплицы, где было проведено пропаривание и обработка нематицидом, на 14, 3 %, а теплицы с одним пропариванием – на 61, 1 %. Во втором обороте также наблюдается превышение урожая томата в опытном варианте по сравнению с планом на 12, 0% и по сравнению с вариантами, где проводилась обычная обработка почвы – на 18, 3 % 61 и 30, 6 %.

Испытания биопрепарата на цветочных культурах (тк Цветы Сибири, г. Новосибирск, 2006 г. ) Бегония – опыт Бегония - контроль 62