Обзор по микологии Микология наука о грибах

Обзор по микологии Микология – наука о грибах. Грибы произошли от одноклеточных жгутиковых организмов, предположительно 285 - 350 млн. лет назад. 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 1 – Грибы.

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% 2

Микромицеты Аспергилл Пеницилл 3

Макромицеты 4

5

6

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 7

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. 8

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. 9

Размножение грибов У грибов известны все виды размножения: вегетативное, бесполое и половое. 10

Вегетативное размножение Осуществляется отдельными кусочками мицелия или специализированными структурами – конидиями или хламидоспорами. 11

Бесполое размножение Происходит при помощи спор, образующихся на специализированных гифах. При этом образование спор может происходить эндогенно или экзогенно. 12

Конидиеносцы с конидиями Пеницилл Мукор Аспергилл 13

Половое размножение Осуществляется путем слияния половых клеток, в результате чего образуются половые споры Аспергилл Осенний опенок 14

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. 15

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. ). 16

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. 17

Колонии грибов 18

19

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. 20

21

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. 22

Дереворазрушающие грибы Вешенка Трутовик лакированный Траметес Шиитаке 23

Симбиотрофные грибы Белый гриб Подосиновик Рыжик Мухомор 24

Эктомикоризные грибы Разнообразие морфотипов микоризных окончаний 25

Сапротрофные грибы Шампиньоны Навозники Дождевики Свинушки 26

Копротрофные грибы 27

Вред грибов Возбудители болезней человека и животных n Возбудители болезней растений n Порча пищевых продуктов n Разрушение древесины и других материалов n 28

Паразитические грибы Возбудители болезней растений Фузариоз Ржавчина Спорынья 29

Мучнистая роса земляники Черная плесневая гниль земляники Фитофтора картофеля 30

Грибы – патогены для человека Микозы – заболевания, вызываемые патогенными видами грибов, встречающихся в различных классах и семействах. Заболевания человека, вызываемые грибами, 31 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. 32

Грибы могут вызывать микотоксикозы Шляпочные базидиальные грибы – бледная поганка, мухомор. 33

Микроскопические грибы Фузариум Спорынья 34

Порча пищевых продуктов Белая гниль капусты Гниль донца лука Серая шейковая гниль лука Пенициллез 35

Хищные грибы 36

37

38

Перспективные прикладные направления микологии Биотехнология съедобных грибов – продуцентов пищевых продуктов 39

Кадастр съедобных грибов Европейской России 390 видов из n 83 родов n 32 семейств n 14 порядков n 2 классов 40

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% 41

Основные культивируемые виды Шампиньон Фламмулина Вешенка 42

Кольцевик Шиитаке 43

Технологии культивирования Шиитаке Вешенка Плантационный способ 44

Культивирование на субстратах Вешенка Шампиньоны Интенсивные технологии 45

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 46

В мире производятся ряд препаратов из лечебных грибов: 47

48

В нашей лаборатории начаты работы по определению антивирусной активности базидиальных грибов, таких как: трутовик лакированный, шиитаке, вешенка, чага и другие. Проводится выделение в чистую культуру из споровых отпечатков и тканей плодовых тел грибов. 49

Выделение грибов в чистую культуру Laetiporus 1 неделя sulphureus плодовое тело 1 месяц чистая культура 50

Грибы, проявившие антивирусный эффект (вирус простого герпеса 2 типа и вирус Западного Нила) № п/п Штамм гриба Штамм вируса ВПГ-2 ВЗН 1. Ganoderma lucidum P. St. + - 2. Ganoderma lucidum K 1 + + 3. Lentinus edodes 3760 + + 4. Pleurotus ostreatus X + + 5. Pleurotus ostreatus Г + + 6. Pleurotus ostreatus ж. + - 7. Pleurotus ostreatus Т + + 8. Pleurotus ostreatus 2 -59 ? + 9. Pleurotus ostreatus К + + 10. Pleurotus коралловидная + + 11. Pleurotus eryngii + + 51

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 насекомых52 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 53

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 54

Нематоды в клейких петлях хищных грибов 55

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 56

Морфологические особенности Duddingtonia flagrans F – 882 Ультраструктура хламидоспоры Хламидоспоры в сканирующем микроскопе Хламидоспоры и конидии в световом микроскопе 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

Разные способы получения биопрепарата 60

Испытания биопрепарата на огурцах в КГУП Индустриальный (г. Барнаул, 2003 -2004 гг. ) Опытная теплица Контрольная теплица 61

Испытания биопрепарата на огурцах в теплице Новосибирского метрополитена Общий вид опыта На переднем плане опытные растения, на заднем – контрольные (низкого роста) 62

Лабораторные и вегетационные опыты Разные дозы сухого препарата на основе D. flagrans Сравнительная оценка эффективности штаммов А. oligospora и D. flagrans на галловых нематодах огурца 63

Испытания жидкого биопрепарата в совхозе Суховский (г. Кемерово, 2006) на огурцах Опытная теплица Контрольная теплица 64

Испытания биопрепарата в Краснодарском крае Таблица 1 Биологическая эффективность препарата хищных грибов против галловых нематод огурца (ВНИИБЗР, г. Краснодар, 2003 г. ) Количество учтенных растений, шт. Из них поражен о галлами Интенсивно сть поражения (балл) Количество самок нематоды в 1 г корня, экз. Общая численность нематод в 1 г почвы, экз. Снижение численности нематод, % к контролю Урожай ность, кг/ кв. м Продолжител ьность вегетационно го периода, дней Внесение препарата за 2 недели до высадки растений 156 135 2, 5 63 44 60, 0 7, 9 102 Внесение препарата одновременно с высадкой растений 171 143 1, 8 51 25 77, 3 8, 4 102 Эталон (фитоверм) 167 132 1, 8 30 21 81, 0 8, 1 102 Контроль (не пропаренная почва) 163 155 4, 0 107 110 - 6, 2 102 Вариант Общая численность нематод в почве под действием препарата снизилась на 60 -77 %. Урожайность огурца повысилась на 1, 7 – 2, 2 кг на 1 кв. м. 65

Внешний вид корневой системы растений огурца после окончания опыта в совхозе Прогресс Тимашевского района Краснодарского края (ВНИИБЗР, 2003 г. ) Вариант 1 Вариант 2 Вариант 1 – внесение сухого препарата хищных грибов за две недели до высадки рассады. Вариант 2 – несение препарата одновременно с высадкой рассады. Эталон – фитоверм Контроль – почва без внесения препаратов Эталон Контроль 66

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 67

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 % 68 и 30, 6 %.

Испытание разных форм биопрепарата против картофельной нематоды (п. Мочище, НСО) 69

Таблица 3 Влияние препарата хищных грибов на зараженность картофеля нематодой Globodera rostochiensis Вариант Учет в фазу бутонизации (13 июля 2006 г. ) Учет при уборке клубней (8 сентября, 2006 г. ) % от контроля Количество самок на 1 растение, экз. 28, 2* -77, 9 -- 12, 0 8, 0 25, 0 79, 2 -87, 5 -- 8, 0 6, 0 20, 0 0 -0 -0 0 Сорт картофеля Форма препарата Количество самок на 1 растение, экз. Свитанок Киевский Жидкая Сухая Контроль 16, 3 5, 0 22, 7 Любава Жидкая Сухая Контроль 5, 0 3, 0 24, 0 Никита Жидкая Сухая Контроль 0 0 0 - - - % от контроля 52, 0 - 68, 0 -- 60, 0 -70, 0 -- 0 -0 -0 - 70 * (-) снижение зараженности относительно контроля

Испытание биопрепарата против земляничной нематоды (ВНИИБЗР, г. Краснодар, 2006 – 2007 гг. ) 71

Испытания биопрепарата на цветочных культурах (тк Цветы Сибири, г. Новосибирск, 2006 г. ) Бегония – опыт Бегония - контроль 72

Основные выводы по испытаниям хищных грибов против паразитических нематод растений: n n n установлено стимулирующее влияние хищных грибов на рост и развитие растений; установлена продолжительность эффективного действия препарата в двух оборотах на растениях огурца и томата; эффективность действия хищных грибов в почве в снижении численности нематод составляет 46 – 82 %; урожайность на примере огурца под влиянием хищных грибов может повышаться до 2 кг. на 1 кв. м. ; растения после обработки биопрепаратом меньше поражаются корневыми гнилями; оптимальной дозой для жидкой формы препарата при сплошной обработке является 2 л на 1 кв. м. , сухого препарата – 100 -150 г на 1 кв. м. 73