Informație

Care sunt unele dintre ciupercile cunoscute cu spori rezistente la căldură


Există ciuperci ai căror spori pot supraviețui peste 100 de grade timp de 15 minute și pot crește într-un mediu lipsit de zahăr?


Potrivit Sterflinger, unele drojdii negre se pot califica: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10081587

Ciupercile meristematice care locuiesc în rocă sunt extrem de tolerante la temperaturi ridicate, desicare și stres osmotic. Toleranța lor la temperatură crește odată cu creșterea deshidratării talului fungic. Miceliile uscate la aer de drojdii negre suportă temperaturi de până la 120 grade C timp de cel puțin 0,5 ore

Mai recent, Suryanarayanan și colab. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21872180) au publicat descoperirea mai multor izolate fungice de mediu capabile să supraviețuiască sterilizării cu căldură uscată timp de 2 ore la 100+ grade C. Testarea creșterii a fost făcută pe Agar dextroză Potatao (PDA).

Dintre 25 de specii de Ascomycota izolate din așternutul de frunze, nouă au putut crește după incubare într-un cuptor de uscare timp de 2 ore la 100 ° C; sporii a două dintre aceste specii au supraviețuit 2 ore de incubație la 110 ° C, iar unul a supraviețuit expunerii la 115 ° C timp de 2 ore. "(...) Craphigera și Phoma sp. au supraviețuit 2 ore de incubație la 110 ° C; sp. au fost cele mai rezistente și au supraviețuit expunerii la 115 ° C timp de 2 ore

Izolatele care au supraviețuit cel puțin 2 ore la 100 C au fost:

  • Bartalinia sp. (NFCCI 2307)
  • Chaetomella raphigera (NFCCI 2308)
  • Curvularia sp. izolați 2 (NFCCI 2311)
  • Haloduri Drechslera (NFCCI 2312)
  • Leptosphaerulina sp.
  • Pestalotiopsis sp. izolați 1 (NFCCI 2309)
  • Pestalotiopsis sp. izolați 2 (NFCCI 2313)
  • Phoma sp. (NFCCI 2310)
  • Pithomyces sp. (IMTECH 9398)

Rezistență antifungică

Infecțiile fungice care rezistă la tratament reprezintă o provocare pentru sănătatea publicului și a rsquos-urilor.

Ilustrație medicală a Candida spp., prezentat în CDC & rsquos Amenințări cu rezistența la antibiotice în Statele Unite, 2019.

Problema

Medicamentele antifungice tratează infecțiile fungice prin uciderea sau oprirea creșterii ciupercilor periculoase din organism. Ciupercile, precum bacteriile, pot dezvolta rezistență la antibiotice, când germenii precum bacteriile și ciupercile dezvoltă capacitatea de a învinge medicamentele menite să le omoare. Rezistența antifungică apare atunci când ciupercile nu mai răspund la medicamentele antifungice.

Există în prezent doar trei tipuri de medicamente antifungice, astfel încât rezistența antifungică poate limita sever opțiunile de tratament. Unele tipuri de ciuperci, cum ar fi Candida auris, poate deveni rezistent la toate cele trei tipuri de medicamente. 1 Rezistența este deosebit de îngrijorătoare pentru pacienții cu infecții fungice invazive și infecții grave care afectează sângele, inima, creierul, ochii sau alte părți ale corpului, deoarece acestea sunt infecții grave care pot fi mai dificil de tratat dacă sunt rezistente și dacă tratamentul antifungic este limitat . De exemplu, infecțiile din sânge cu ciuperca Candida (o drojdie) rezistentă la tratament poate provoca probleme grave de sănătate, inclusiv handicap și deces.

Ce cauzează rezistența antifungică?

Unele specii de ciuperci sunt rezistente în mod natural la tratamentul cu anumite tipuri de medicamente antifungice. De exemplu, medicamentul fluconazol nu acționează împotriva infecțiilor cauzate de ciupercă Aspergillus, un tip de matriță. Rezistența se poate dezvolta și în timp, când ciupercile sunt expuse medicamentelor antifungice. Această rezistență poate apărea atunci când medicamentele antifungice sunt utilizate în mod necorespunzător pentru a trata persoanele bolnave (de exemplu, când dozele sunt prea mici sau când cursurile de tratament nu sunt suficient de lungi) sau chiar atunci când medicamentele antifungice sunt utilizate în mod corespunzător. 2.3 Utilizarea fungicidelor în agricultură pentru prevenirea și tratarea bolilor fungice din culturi poate contribui, de asemenea, la rezistența persoanelor expuse acestor fungicide.

Unele studii au indicat faptul că antibioticele și medicamentele care includ medicamente antifungice și medicamentul pot contribui, de asemenea, la rezistența antifungică în Candida. Această rezistență ar putea apărea într-o varietate de moduri. De exemplu, antibioticele pot reduce germenii buni și răi din intestin, ceea ce creează condiții favorabile pentru Candida creştere. 4 Nu se știe dacă scăderea utilizării tuturor sau a anumitor antibiotice poate reduce Candida infecții, dar utilizarea adecvată a antibioticelor și a medicamentelor antifungice este unul dintre cei mai importanți factori în combaterea rezistenței la medicamente.

Tipuri de ciuperci rezistente

Ciupercile care au demonstrat rezistență la medicamente antifungice sunt Aspergillus și sigur Candida specii. Candida auris este o specie nouă, care este deosebit de rezistentă la medicamentele antifungice și se poate răspândi în mediul medical. Află mai multe:


Proprietăți de rezistență la spori

Sporii diferitelor specii de Bacillus și Clostridium se numără printre cele mai rezistente forme de viață cunoscute. Întrucât sporii unor specii sunt agenți cauzatori ai multor alterări alimentare, otrăviri alimentare și boli umane, iar sporii Bacillus anthracis sunt o armă biologică majoră, există mult interes pentru mecanismele de rezistență la spori și modul în care acești spori pot fi uciși. Acest articol va discuta factorii implicați în rezistența sporilor la agenți precum căldura umedă și uscată, desicarea, radiațiile UV și γ, enzimele care hidrolizează pereții celulari bacterieni și o varietate de substanțe chimice toxice, inclusiv agenți genotoxici, agenți oxidanți, aldehide, acid și alcalin. Acești factori de rezistență includ straturile exterioare ale sporului, cum ar fi stratul proteic gros care detoxifică substanțele chimice reactive membrana interioară relativ impermeabilă a sporului care restricționează accesul substanțelor chimice toxice la miezul sporilor care conține ADN-ul sporului și majoritatea enzimelor conținutul scăzut de apă și ridicat nivel de acid dipicolinic în nucleul sporei, care protejează macromoleculele de bază de efectele căldurii și desecării, saturația ADN-ului sporei cu un grup nou de proteine ​​care protejează ADN-ul împotriva căldurii, substanțelor chimice genotoxice și a radiațiilor și repararea daunelor provocate de radiații ADN-ului când sporii germinează și revin la viață. În ciuda rezistenței lor extreme, sporii pot fi uciși, inclusiv prin deteriorarea ADN-ului, proteinelor esențiale din spori, membrana interioară a sporului și una sau mai multe componente ale aparatului de germinare a sporilor.


Ciclul de viață al sporilor

Ciclul de viață al sporilor implică următoarele trei evenimente:

  1. Sporulare
  2. Adormire
  3. Germinaţie

Sporularea sporilor

Este fenomenul formării sporilor de către celulele vegetative. Sporularea se mai numește „Sporogeneza”.

Sporularea endosporului: În aceasta, o celulă vegetativă formează un singur spor, care ulterior germinează într-o nouă celulă vegetativă. Durează aproximativ 8-9 ore, pentru sporularea endosporului. Unii pași sunt implicați în sporularea endosporului, care este după cum urmează:

  1. ADN & # 8211 Replicarea în celula vegetativă: În primul rând, replicarea are loc în interiorul celulei vegetative, prin care se formează o replică de material genetic (ADN).
  2. Alinierea ADN-ului: Apoi, alinierea ADN-ului are loc de-a lungul axei lungi a celulei.
  3. Invaginarea membranei citoplasmatice: După aceea, membrana citoplasmatică se invaginează pentru a forma un forespor.
  4. Dezintegrarea vegetativă a ADN-ului: Membrana citoplasmatică crește mai întâi și apoi cuprinde forespora în interiorul celei de-a doua membrane. Apoi, ADN-ul celulei vegetative se dezintegrează.
  5. Depunerea cortexului: Apoi, un cortex de calciu și acid dipiclonic se depune între membrană.
  6. Formarea stratului de spori: După aceea, se formează stratul de spori în jurul endosporului
  7. Maturarea endosporului: Apoi, are loc maturarea endosporului.
  8. O eliberare de endospor: După maturare, endosporul complet dezvoltat se eliberează din celula vegetativă și mai târziu germinează într-un individ nou.

Sporularea exosporului: Exosporul se formează în afara sau pe suprafața celulei vegetative. Exosporii sporulează prin următorii pași, care sunt prezentați mai jos:

  1. În primul rând, diviziunea citoplasmatică are loc în celula vegetativă.
  2. Apoi, se dezvoltă o protuberanță mică către exterior, numită & # 8220Bud & # 8221.
  3. Acest mugur crește apoi și formează o membrană cu două straturi în afara sa.
  4. Se dezvoltă stratul exterior și interior, rezultând exospori.
  5. Acești exospori trec apoi prin faza de maturare și se detașează după dezvoltarea sa.


Dormirea sporilor

Este mecanismul care previne germinarea sporului într-o nouă celulă vegetativă, în condițiile nefavorabile. Inactivitatea este împărțită în următoarele două tipuri:

Dormirea sporilor este, în general, o etapă în care un spor rămâne într-o stare de repaus sau inactiv, în care este inactiv din punct de vedere metabolic. Somnolenta se caracterizează prin lipsa mișcării citoplasmatice și scăderea sau lipsa activității metabolice. Unii factori interni și externi pot afecta somnolența.

Repaus endogen: Acest tip de inactivitate se datorează unor factori interni precum:

  • Bloc metabolic intern
  • Pierderea promotorului germinativ
  • Producerea unui anumit inhibitor al germinării
  • Fără pătrunderea nutrienților și a apei în spori

Repaus exogen: Acest tip de inactivitate se datorează unor factori externi precum variația temperaturii și a pH-ului, desicarea, absența luminii etc.

Germinarea sporilor

La revenirea condițiilor favorabile, sporul germinează sau revine la starea vegetativă, iar fenomenele numite germinație. Acesta implică următorii trei pași:

Activare: În acest sens, sporii sunt activați sau declanșați de o anumită expunere fizică sau chimică la stratul de spori. Agenții care declanșează sporul implică căldură, abraziune, pH scăzut și compuși chimici care conțin radicali sau grupări sulfhidril libere.

Iniţiere: Se caracterizează prin:

  • Umflarea sporilor
  • Ruptura stratului de spori
  • Pierderea rezistenței la stresul mediului, cum ar fi temperatura, pH-ul, disponibilitatea oxigenului etc.
  • O eliberare de componente de spori
  • Creșterea activității metabolice

Rod: Este etapa finală a germinării sporilor, în care o celulă se pregătește pentru o divizare. Această etapă necesită o aprovizionare adecvată cu nutrienți esențiali pentru creșterea celulelor.

Prin urmare, toate aceste evenimente, cum ar fi sporularea, repausul și germinarea, au loc în ciclul sporilor, în care un spor sporează mai întâi, apoi rămâne inactiv pentru o perioadă de timp și apoi germinează într-o nouă celulă vegetativă prin tubul germinal.


Capitolul 31

Ciupercile parazite absorb nutrienții din celulele gazdelor vii.

Hifele fungice au pereți celulari construiți în principal din chitină, o polizaharidă puternică, dar flexibilă, care conține azot, identică cu cea găsită în artropode.

Majoritatea ciupercilor sunt multicelulare cu hife împărțite în celule prin pereți încrucișați sau septuri.

Ciupercile coenocitice cărora le lipsește septul constau dintr-o masă citoplasmatică continuă cu sute sau mii de nuclee.

În faza asexuată, sute de spori haploizi se dezvoltă în sporangii la vârfurile hifelor verticale.
---- În fiecare sporangiu, sute de spori haploizi se dezvoltă și sunt dispersați prin aer.
---- Sporii care se întâmplă să aterizeze pe alimente umede germinează, devenind micelii noi.

Plasmogamia de tipuri de împerechere opuse produce un zigosporangiu în cadrul căruia apar cariogamia și apoi meioza.

Deși zigosporangiul reprezintă etapa zigotului (2n) din ciclul de viață, nu este un zigot în sensul unei celule cu un singur nucleu diploid.

În Neurospora, conidiile pot fi, de asemenea, implicate în reproducerea sexuală, fuzionând cu hife dintr-un miceliu de un alt tip de împerechere.


Ascospori rezistenti la caldura

INTRODUCERE Răpirea fungică este o cauză a pierderilor imense de alimente în timpul depozitării culturilor și produselor alimentare. Pentru a depăși deteriorarea alimentelor de către ciuperci, omenirea a dezvoltat o serie de metode de fabricare a alimentelor, care pot fi privite ca un mediu bogat și complex, greu de colonizat. Acest lucru se face, printre altele, prin scăderea activității apei prin adăugarea de zaharuri, sare sau după uscare. În alte cazuri, produsele alimentare sunt păstrate la temperaturi scăzute. O a treia posibilitate este uciderea ciupercilor prezente în matricea alimentară printr-un tratament termic tranzitoriu (pasteurizare). În prezent, noi tehnici sunt introduse ca tratament de înaltă presiune sau depozitare a unui produs alimentar într-o atmosferă modificată. Deși tratamentul termic este o metodă fiabilă și istorică, o clasă de organisme fungice este capabilă să supraviețuiască perioade prelungite de căldură și aceste organisme determină o pierdere limitată, dar consistentă, a produselor alimentare. Acest lucru este deosebit de interesant cu tendințele moderne de a folosi alimente minim procesate, unde tratamentul termic este minimalizat în favoarea proprietăților organoleptice ale produsului și a conținutului de vitamine. REZISTENȚA LA CĂLDURĂ ÎN FUNGI Celulele vegetative (drojdie) au de obicei o rezistență redusă la căldură. Când s-au încălzit în bere (pH 4,0, 5% etanol) Saccharomyces carlsbergensis, Hansenula anomala și Pichia membranaefaciens au avut valori D49 mai mici de 2 min. S. willianus, a fost

mai rezistent la căldură cu un D49 în jur de 15 minute (Tsang și Ingledew, 1982). Pentru Zygosaccharomyces bailii, Saccharomyces bisporus, H. anomala și Z. rouxii s-a observat reducerea zecimală după încălzire timp de 1 min într-un tampon (pH 5,5) furnizat cu 400 g / l zaharoză, la 56, 55, 54 și 50 ° C , respectiv (Baggerman și Samson, 1988). Speciile de drojdie care au fost încălzite în serul de grapefruit au prezentat caracteristici similare (Parish, 1991). Prezența zaharozei, clorurii de sodiu sau glicerinei în menstruația de încălzire a fost oarecum protectoare în timpul încălzirii, în timp ce sorbatul și benzoatul au redus de obicei rezistența la căldură a celulelor de drojdie (Beuchat, 1981 Agab și Collins, 1992). Celulele fungice vii (și în creștere) prezintă după o creștere bruscă a temperaturii cu aproximativ 10 ° C peste temperatura optimă de creștere, fenomen numit șoc termic. Creșterile de temperatură duc la o serie de modificări, inclusiv denaturarea proteinelor, oprirea ciclului celular și modificări ale fluidității membranei. Unul dintre cei mai dăunători factori în celulele șocate de căldură este perturbarea (desfășurarea) structurii proteinelor care duce la formarea agregatelor de proteine ​​care afectează funcționarea celulei letal (Riezman, 2004). Acumularea de substanțe dizolvate compatibile (glicerol, trehaloză, manitol) care protejează membrana celulară și proteinele (Crowe și colab., 1984 Prestrelski și colab., 1993) este unul dintre răspunsurile celulei la șocul termic. În plus, proteinele de șoc termic joacă un rol important în cooperare cu substanțe dizolvate compatibile din drojdii (Elliott și colab., 1996), dar acestea sunt abia studiate în structurile de supraviețuire fungice. Recent, genomul

ciuperca filamentoasă Aspergillus fumigatus a fost secvențiată (Nierman și colab., 2005) și 323 de gene au prezentat o expresie mai mare la 48 ° C comparativ cu 37 ° C. Cele mai puternic gene reglate în sus au inclus trei proteine ​​legate de sinteza și degradarea solutului compatibil și nouă proteine ​​de șoc termic. Acest lucru ilustrează, de asemenea, rolul diferiților factori în timpul răspunsului la șoc termic. Structurile de supraviețuire fungice, cum sunt conidiile, sclerotii, clamidosporii și ascosporii, pot fi considerate mai mult sau mai puțin rezistente la căldură atunci când sunt comparate cu celulele fungice în creștere activă. Ele nu prezintă metabolismul celulelor vegetative, dar predomină într-o stare latentă și sunt adesea cuprinse de un perete celular mai gros. Conidiile sunt spori asexuali nemotivi ai multor specii fungice care sunt adesea dispersate de aer și apă și care prezintă o oarecare repaus, și anume că germinează numai atunci când sunt prezenți nutrienți corespunzători în mediu. Conidiile din speciile fungice Aspergillus niger, Penicillium chrysogenum, Wallemia sebi, Eurotium rubrum și P. glabrum, prezintă o reducere zecimală a tamponului în intervalul 56 și 62 ° C (Baggerman și Samson, 1988) și P. roqueforti, P. expansum, P. citrinum și A. flavus au valori D între 3,5 și 230 min la 54-56 ° C (Bröker și colab., 1987a). Vârsta sporilor la momentul recoltării, precum și compoziția mediului de creștere și încălzire influențează rezistența la căldură. Mai mult, conidiile s-ar putea restabili după un tratament termic, în timp ce P. expansum a arătat recuperare în timpul unei stocări de 3 zile în apă aerată la 23 ° C după un tratament termic la 54 ° C, comparativ cu conidiile care au fost placate direct (Baldy și colab., 1970). Numărul de colonii a fost de 20 de ori mai mare după acest tratament, indicând faptul că situația după încălzire are un efect asupra numărului de supraviețuitori. Ascosporii sunt spori sexuali formați pe scară largă în interiorul ascomicetelor cu adesea o capacitate ridicată de supraviețuire. În cadrul unei investigații a 20 de tulpini de drojdie din băuturi răcoritoare și produse din fructe, în principal tulpini Saccharomyces cerevisiae, S. bailii (acum Z. bailii) și S. chevalieri, valorile D60 ale ascosporilor au fost de 25 până la 350 de ori

mai mari decât cele ale celulelor vegetative corespunzătoare (Put și de Jong, 1980). Într-un tampon de pH 4,5 S. cerevisiae, S. chevalieri și S. bailii ascospori au prezentat valori D60 de 22,5, 13 și 10 min (Put și de Jong, 1982). În general, ascosporii ciupercilor filamentoase sunt mai rezistente la căldură decât micelii și conidiile și mai rezistente decât ascosporii de drojdie. O serie de observații sugerează că fragmentele hifale cu pereți groși și clamidosporii (Paecilomyces variotii, Fusarium spp) și sclerotia (de exemplu, în Eupenicillium) pot avea o rezistență termică ridicată (Splittstoesser și King, 1984). Dar de departe cele mai rezistente structuri fungice cunoscute până în prezent sunt ascospori produși de unii membri ai genurilor Byssochlamys, Neosartorya și Talaromyces. Ascosporii acestor ciuperci sunt extraordinar de rezistenți la căldură și prezintă valori D90 de câteva minute (Beuchat, 1986). De fapt, acești spori aparțin celor mai rezistente structuri eucariote observate până acum. Se observă un timp de reducere zecimal de 1,5-11 min la 90 ° C la diferite specii (Scholte și colab., 2001, Dijksterhuis și Samson, 2006). Ascosporii ciupercii Talaromyces macrosporus sunt capabili să supraviețuiască la 85 ° C timp de 100 de minute, ceea ce face ca acești spori fungici să fie la fel de rezistenți ca și unii spori bacterieni (de exemplu, Bacillus subtilis). Trebuie să ne dăm seama că încălzirea celulelor într-un mediu cu umiditate scăzută este mult mai puțin eficientă. Chiar și celulele de drojdie prezintă timpi de inactivare foarte mari la umidități scăzute. Când sunt încălzite pe folie de aluminiu la o umiditate relativă de 33-38%, celulele P. membranaefaciens și Rhodotorula rubra au prezentat o supraviețuire mică după 5 minute la 110 ° C (Scott și Bernard, 1985). Cu valori D110 de 1,3, 1,8, 2,9 și respectiv 3,6 min, celulele Debaryomyces hansenii, Kloeckera apiculata, Lodderomyces elongisporus și H. anomala au fost mai rezistente. Ciuperci rezistente la căldură Ciupercile rezistente la căldură pot supraviețui tratamentelor termice pasteurizante ale produselor alimentare cu conținut ridicat de acid (de exemplu, fructe, vezi Silva și Gibbs, 2004). Germinarea ulterioară determină deteriorarea

de conserve și produse din fructe pasteurizate. Ciupercile asociate cu amintirile produselor care cauzează o pagubă de milioane de dolari în ramura sucului de fructe sunt Byssochlamys nivea (fulva), Talaromyces flavus (macrosporus), Neosartorya fischeri, Eupenicillium brefeldianum (conform revizuirii Tournas, 1994). În ciuda mai multor decenii de cercetare, aceste ciuperci reprezintă încă probleme în ramura alimentară. Ciupercile rezistente la greutate sunt practic ciuperci de sol și fructele care se dezvoltă în contact cu solul (cum ar fi căpșunile și ananasul) sunt mai predispuse la contaminare. Ciuperca Talaromyces flavus are o distribuție mondială și a fost izolată din probe de sol din 16 țări diferite, inclusiv Bermuda, Tasmania, Pakistan și Finlanda (Fravel și Adams, 1986). Prima descriere a naturii rezistente la căldură a acestor ciuperci din literatură a fost izolarea Byssochlamys nivea din fructele procesate de Olliver și Rendle în anii 1930 (Olliver și Rendle, 1934). În 1963, un Aspergillus rezistent (teleomorf, Neosartorya fischeri) a fost izolat din conservele de căpșuni (Kavanagh și colab., 1963) și mai târziu două specii asemănătoare Penicillium rezistent au fost izolate din suc de mere pasteurizat rapid (van der Spuy și colab., 1975 ) care a devenit ulterior cunoscută sub numele de Talaromyces (flavus și macrosporus). În plus, alte specii fungice sunt acum identificate ca rezistente la căldură (de exemplu, Talaromyces trachyspermus, Enigl și colab., 1993 Talaromyces helicus și stipitatus, Dijksterhuis și Samson, 2006 Byssochlamys spectabilis, J. Houbraken, rezultate nepublicate). INACTIVAREA FUNGIILOR REZISTENTI LA CĂLDURĂ Metode Rezistența la căldură a celulelor este exprimată prin intermediul valorilor D și Z, așa cum este bine documentat, dar măsurarea exactă și calculul acestor valori nu sunt atât de evidente. De-a lungul diferitelor studii, se fac diverse încercări de a încălzi instantaneu soluțiile ascospore, ceea ce este important pentru o achiziție precisă a valorii D. Aceste încercări includ mici

vase etanșe care sunt cufundate în băi de apă sau ulei (King și Whitehand, 1990), sau un schimbător de căldură cu flux de slug în două faze (King, 1997) sau tuburi capilare spirale din oțel (Engel și Teuber, 1991). O metodă mai simplă este adăugarea unei mici alicote de suspensie ascosporică la un volum mai mare de lichid preîncălzit. Dijksterhuis și colab. (2002) au folosit tuburi din teflon cu diametru mic pentru eșantionarea soluției încălzite fără a deschide baia de apă. Valoarea D, timpul de reducere zecimal, este timpul (de obicei în min) necesar pentru inactivarea a 90% din microorganisme la o temperatură dată. În mod ideal, o curbă liniară va fi obținută atunci când numărul de microorganisme supraviețuitoare, pe o scară logaritmică, este reprezentat grafic în funcție de timp. Cu toate acestea, se observă multe cazuri de cinetică neliniară a ratei mortalității (Put și de Jong, 1982 Splittstoesser și King, 1984, King și Halbrook, 1987). King și colab. (1979) au furnizat o metodă matematică pentru aceste situații. Ei folosesc formula: (logN0 - log Nt) α = kt + C, unde α este un termen care se adresează neliniarității cineticii morții și k este egal cu o constantă a ratei și 1 / k este o măsură pentru D- valoarea la temperatura utilizată. În afară de planurile de supraviețuire neliniare, coada este un fenomen în care o mică subpopulație de spori pare a fi extrem de rezistentă la căldură (Bayne și Michener, 1979 Casella și colab., 1990). O cauză a cozii poate fi că o subpopulație mică scapă de încălzirea adecvată. Fujikawa și Itoh (1996) au modelat inactivarea termică neliniară a conidiei A. niger la 60 ° C, care a inclus un umăr, un declin accelerat și o coadă. Un raport ulterior al lui Fujikawa și colab. (2000) au indicat că conidiile care au aderat la peretele interior al eprubetelor au fost cauza cozii într-un sistem de eprubete. Pentru a compara ratele de inactivare a căldurii la diferite temperaturi, este utilizat un al doilea parametru, valoarea z. Denotă creșterea sau scăderea temperaturii necesare, respectiv, pentru scăderea sau creșterea valorii D cu un factor 10. De exemplu, pentru A. niger conidia, un D59 de 3,3 min cu o valoare z de 4,9 ° C implică un D54 de aproximativ 33 de minute (Baggerman și Samson, 1988). Omogenitatea suspensiei ascospore este importantă pentru măsurătorile de rezistență la căldură

Tabelul 1. Rezistența la căldură a ascosporilor la diferite temperaturi și compoziție medie Specii fungice Valoarea D Valoarea medie Referință

Byssochlamys fulva 86 ° 13–14 Suc de struguri 1 8 Suc de roșii 2 B. nivea 85 ° 1,3–4,5 Tampon pH 3,5 3 34,6 15 ° Brix Pulpă de căpșuni 4 88 ° 8–9 sec Soluție de sonerie 5 90 ° 1,5 Suc de roșii 2 B. spectabilis 85 ° ca. 70 Tampon, pH 6,8 6 Eurotium herbariorum 70 ° 1.1–4.6 Suc de struguri, 65 ° Brix 7 Eupenicillium

javanicum 85 ° 3,7 15 ° Brix pastă de căpșuni 4

Tampoane (pH 3,0 pH 7,0) În saramură

Neosartorya fischeri 85 ° 13,2 Suc de mere 9 10,1 Suc de struguri 9 10–60 În tampon ACES, 10 mM, pH 6,8 10 10,4 Tampon pH 7,0 9 14,5 15 ° Pulpă de căpșuni Brix 4 15,1 15 ° Suc de mere Brix 11 19,6–29,5 Apă dionizată , suc de ananas și concentrat 12 35,3 Tampon pH 7,0 13 88 ° 1,4 Suc de mere 14 4,2–16,2 Umpluturi de fructe încălzite 15 12,4–17,0 Apă dionizată, suc de ananas și concentrat 12 90 ° 4,4–6,6 Suc de roșii 2 91 ° & lt2 Umpluturi de fructe încălzite 15 N. pseudofischeri 95 ° 20 sec 6 Talaromyces flavus 85 ° 3,3 15 ° Brix pastă de căpșuni 4 (macrosporus) 85 ° 39 Tampon pH 5,0, glucoză, 16 ° 16 20–26 Tampon pH 5,0, glucoză 17 88 ° 7,8 Suc de mere 14 7,1 –22.3 Umpluturi de fructe încălzite 15 90 ° 2-8 Tampon pH 5,0, glucoză 17 6,2 Tampon pH 5,0, glucoză 9 6,0 Tampon pH 5,0, glucoză. Schimbător de căldură cu flux slug 9 2,7–4,1 Acizi organici 18 2,5–11,1 Conținut de zahăr (0-60 ° Brix) 18 5,2–7,1 PH 3,6-6,6 18 91 ° 2,1–11,7 Umpluturi de fructe încălzite 15 T. helicus 70 ° Ca. 20 19 T. macrosporus 85 ° 30–100 În tampon ACES, 10 mM, pH 6,8 20 T. stipitatus 72 ° Ca. 85 19 T. trachyspermus 85 ° 45 sec 16 Xeromyces bisporus 82,2 ° 2,3 21

Referințe: 1. Michener și King (1974). 2. Kotzekidou (1997). 3. Aragão (1989). 4. Casella și colab. (1990). 5. Engel și Tueber (1991). 6. J. Houbraken, date nepublicate. 7. Splittstoesser și colab. (1989). 8. Panagou și colab. (2002). 9. Conner și Beuchat (1987b). 10. J. Dijksterhuis, date nepublicate, tulpina CBS 133.64. 11. Gumerato (1995). 12. Tournas și Traxler (1994). 13. Rajashekhara și colab. (1996). 14. Scott și Bernard (1987). 15. Beuchat (1986). 16. Regele (1997). 17. King și Halbrook (1987). 18. King și Whitehand (1990). 19. J. Eleveld, date nepublicate. 20. Dijksterhuis și Teunissen (2004). 21. Pitt și Hocking (1982). Acesta este un tabel revizuit de la: Dijksterhuis, J. și Samson, R. A. (2006). Activarea ascosporilor prin noi tehnici de conservare a alimentelor. În Advances in Food Mycology (Hocking, A. D., Pitt, J. I., Samson, R. A. și Thrane, U., eds.). Progrese în Medicină Experimentală și Biologie 571: 247-260. Tabelul 1, cu amabilitatea Springer Science and Business Media.


Discuţie

Cunoașterea distribuțiilor și funcțiilor extremofile poate ajuta la înțelegerea modului în care ecosistemele se recuperează în condiții dure sau după evenimente severe. Studiul nostru a furnizat o investigație a identității, prevalenței și funcției taxonilor fungici rezistenți la căldură în arboretele forestiere boreale recent arse din nord-vestul Canadei și a demonstrat contribuția lor la unele aspecte ale bazinelor de la suprafață și subterane C. Studiul de incubație a arătat că doi dintre cei șapte taxoni fungici termorezistenți ar putea funcționa ca saprotrofe, dar numai pe mesteacăn și nu pe așternutul de molid negru. În mod neașteptat, toate cele șapte ciuperci izolate termorezistente au redus creșterea răsadurilor de cel puțin una de mesteacăn, molid negru sau pin negru, comparativ cu tratamentul de control neinoculat. Coniferele au fost afectate în mod negativ în special în experimentele controlate, în timp ce pe teren au existat mai puțini răsaduri de conifere cu o abundență mai mare a acestor ciuperci rezistente la căldură. Acest lucru sugerează că ciupercile pot modela regenerarea pădurilor după incendii și pot contribui la scăderea regenerării coniferelor în unele situații.

Taxa fungică rezistentă la căldură

Secvența noastră de F. gracilipes, singurul bazidiomicet cultivat, asortat 100% cu cel izolat din sol într-un stand de Picea abies și Populus alba în Rusia la 60 & # x000B0N. Acest taxon a fost izolat ca saprotrof din solurile agricole din Michigan, SUA (Thorn și colab., 1996). Aici, am găsit F. gracilipes să fie local abundent în parcele și larg distribuit în rețeaua de parcele, saprotrofic pe mesteacăn și biomasă redusă a puieților de conifere. La celălalt capăt al scalei, Coniochaeta sp. a fost rară în parcele și în întreaga rețea de parcele, a redus biomasa răsadurilor de conifere și a rădăcinile colonizate de pin și mesteacăn. Este cunoscut acest gen pentru a produce compuși antifungici și antibacterieni și a fost izolat din mlaștini și grădini din Irlanda și SUA (Asgari și colab., 2007 Thormann și Rice, 2007). Capacitatea acestor taxoni saprotrofici de a coloniza rădăcinile, dar nu de a modifica în mod necesar biomasa plantelor, demonstrează atât specificitatea speciei implicate în interacțiunile plante-ciuperci, cât și plasticitatea funcțiilor unui singur taxon fungic (de exemplu, Smith și colab., 2017).

Secvența noastră de leotiomicete s-a potrivit cu o ipoteză a speciei din baza de date UNITE pentru Leohumicola sp., un gen care a fost izolat de solurile care se confruntă cu incendii regulate în estul Canadei (Hambleton și colab., 2005 K & # x000F5ljalg și colab., 2013). Rezultatele noastre susțin acest lucru ca un grup adaptat la foc, care este asociat cu rădăcinile, deoarece leotiomicetele izolează rădăcinile colonizate de mesteacăn și pin, dar nu au colonizat așternutul. Cu toate acestea, a redus semnificativ biomasa răsadurilor de conifere. Leohumicola spp. conțin micorize ericoide care pot supraviețui incendiilor prin spori cu pereți groși, rezistenți la căldură numiți aleurioconidia (Hambleton și colab., 2005 Nguyen și Seifert, 2008). Prin urmare, acest grup poate sprijini regenerarea plantelor ericoide din subpădure, cum ar fi Vaccinium vitis-idaea, care în mod obișnuit a reînviat în parcelele noastre (White, 2018). Se consideră că aceste efecte diferite ale taxonilor fungici asupra creșterii plantelor promovează diversitatea supraterană (Bever et al., 2010).

Peniciliu spp. sunt diverse din punct de vedere ecologic și sunt omniprezente la nivel global, multe fiind cunoscute ca fiind rezistente la căldură (Houbraken și Samson, 2011 Visagie și colab., 2014). Membrii acestui gen sunt comuni în turbării și au fost frecvent izolați de solurile din pădurile boreale canadiene (Summerbell, 2005 De Bellis și colab., 2007 Thormann și Rice, 2007). Secvența noastră pentru P. arenicola se potrivesc îndeaproape cu cele recuperate din solurile din Norman Wells, NWT și pădurile de pin din Ucraina și Ontario (Peterson și colab., 2010). Acest taxon a fost repartizat slab, a fost așezat așternut și rădăcini ale tuturor taxonilor, a fost saprotrofic pe așternutul de mesteacăn și a redus biomasa puieților de molid negru. In timp ce P. spinulosum este considerat un saprotrof, nu am observat acest efect în studiul nostru. În schimb, acest taxon a colonizat rădăcinile pinului și a redus creșterea răsadurilor din toate cele trei specii de arbori. Acest lucru a fost neașteptat de atunci P. spinulosum este asociat cu rădăcini ectomicorizale de molid negru în pădurile boreale din Ontario (Summerbell, 2005). Acest taxon a fost prezent doar într-un singur quadrat la unul dintre cele 47 de parcele noastre. Se știe puțin despre P. turbatum din punct de vedere al funcției, dar acest taxon a avut cele mai multe efecte negative asupra răsadurilor atât din punct de vedere al supraviețuirii, cât și al biomasei din speciile de copaci.

Lipsa relației dintre abundența relativă a ciupercilor rezistente la căldură și severitatea focului, ca proporție a orizontului organic ars, susține speculațiile noastre anterioare că multe ciuperci din aceste soluri au supraviețuit incendiilor, mai degrabă decât să se disperseze după incendii (Day et. al., 2019). În timp ce propagulele fungice apropiate de suprafața solului pot fi susceptibile la mortalitate datorată focului, ciupercile fără adaptări la căldură ridicată probabil supraviețuiesc mai adânc (Baar și colab., 1999 Certini, 2005 Cairney și Bastias, 2007). Acest lucru poate fi deosebit de important în solurile organice profunde care oferă izolație împotriva temperaturilor ridicate. Ciupercile pot supraviețui, de asemenea, la temperaturi ridicate în lemn (Carlsson și colab., 2012 Kuo și colab., 2015) și rădăcini (de exemplu, Hewitt și colab., 2013). Studiile viitoare care investighează modul în care aceste mecanisme de supraviețuire mediază structura și funcționarea comunității fungice după incendiu ne-ar ajuta să înțelegem mai bine recuperarea ecosistemului după incendii și distribuția locală și regională. Acest lucru ar necesita informații fungice înainte de incendiu.

În acest studiu, majoritatea taxonilor fungici rezistenți la căldură erau fie rare la nivel local și rare în rețeaua de parcele din peisaj, fie local abundente în parcele și distribuite pe scară largă în rețeaua de parcele, aceștia din urmă taxoni erau adesea și în parcele ne-arse. Cu toate acestea, metodele noastre bazate pe ADN nu indică dacă acești taxoni au fost activi. Lucrări recente cuprinzătoare privind relațiile de abundență-ocupare folosind corpuri fructifere fungice au arătat că majoritatea ciupercilor sunt rare, dar și că ciupercile rare la nivel local pot fi abundente la scări mai mari (Gange și colab., 2019).

By definition, heat-resistant fungi are those that can survive 75ଌ for at least 30 min (Nguyen and Seifert, 2008 Samson et al., 2010). It is likely that there are other heat-resistant fungi in our plots but they were not detected due to isolates growing over each other on plates, media selectivity, and presence of unculturable taxa. This may contribute to why we found no significant predictors of heat-resistant fungal abundance across the plots. Our methods were not designed to isolate mycorrhizas so it was not surprising that these were not isolated. Other studies experimentally inferring effects of fire on microbial communities have used temperatures between 45 and 75ଌ (Izzo et al., 2006 Peay et al., 2009), up to 500ଌ, where temperatures above 400ଌ resulted in complete fungal mortality (Bárcenas-Moreno and Bååth, 2009). These high temperatures may reflect those at the very surface of soils (Certini, 2005). Nonetheless, our study has shed light on the distribution and ecological functions of extremophile fungi in the environment.

Post-fire Fungi Reduced Seedling Biomass and Conifer Seedling Densities

Our study suggests that functions of extremophile fungi that are present post-fire may not necessarily promote ecosystem recovery in the way we may expect. A surprising result was that all seven heat-resistant fungi significantly reduced biomass of seedlings of at least one tree species relative to the uninoculated control treatment. Many inoculated fungi were not re-isolated from roots of seedlings but still reduced biomass, suggesting indirect effects on plant growth such as nutrient turnover or via secondary metabolites. De exemplu, P. spinulosum reduced birch growth but was not recovered from surface-disinfected roots. The conifers were particularly susceptible to negative effects of heat-resistant fungi, and this transferred to the field where there were fewer conifer seedlings with greater abundance of these fungi. Further exploration is warranted on the effect of fungi that may contribute to observed declines in conifer regeneration after wildfires in some boreal forests (Johnstone et al., 2010 Reid, 2017). Future studies could pre-inoculate seedlings with heat-resistant fungi where isolated functions have been tested under controlled conditions, such as the ones isolated in our study, and transplant them into the field to better elucidate the roles of these fungi in forest regeneration.

At this stage, we cannot consider these heat-resistant fungal taxa plant pathogens because no seedlings showed disease symptoms and Koch's postulates have not been fulfilled (tests used to verify the identity and cause of pathogenicity). Richness of OTUs considered plant pathogens in FUNGuild were positively related to seedling densities in the field, which highlights the limitations in defining plant-fungal interactions based on taxonomy alone. Our wider sequencing data show a positive relationship between fungi that are considered pathogenic and fire severity (Figure S7), a pattern similarly observed in the Alaskan tundra (Hewitt et al., 2016). This might be expected because pathogens have adaptations to survive adverse conditions or long periods of dormancy without a host (Agrios, 2005) may also confer ability to survive high heat. We need a better understanding of pathogens after fire in natural systems and their role in determining forest regeneration relative to other factors. If high fire severity promotes survival of fungi that reduce plant growth to the point that forest regeneration or plant communities are compromised, this could reduce aboveground C in terms of plant biomass and impact nutrient cycling.

In the field, the positive effect of ectomycorrhizal richness on seedling densities supports this as an important mutualism for forest regeneration (Grogan et al., 2000 Treseder et al., 2004 Peay et al., 2009). Understanding fungal functions from sequencing alone is complicated by the ability for single fungal isolates to obtain C in multiple ways and have multiple functions, which may be modified by other microbial interactions in the field (Schr et al., 1989 Shah et al., 2016 Smith et al., 2017). While we did not assess differences between isolates of single taxa in our study, our single isolate of F. gracilipes was a saprotroph on birch but also reduced growth of black spruce and jack pine. How these multifunctionalities play out in the field is unclear. De exemplu, Neurospora crassa, a well-known and ubiquitous heat-resistant saprotroph, is also capable of endophytic and pathogenic life stages within the same host, Pinus sylvestris (Kuo et al., 2015). Ectomycorrhizas can also be saprotrophs (Shah et al., 2016), making them particularly important for C cycling by decomposing organic matter and influencing aboveground C stocks by providing nutrients for plant growth.

Implications of Fire-Induced Shifts in Vegetation

In situ, birch litter decomposed faster where there was greater proportion of pre-fire black spruce. Put another way, birch decomposed better in black spruce-dominated plots relative to jack pine-dominated plots. This pattern could reflect moisture availability, a limiting factor in microbial activity, because black spruce stands have high surface moisture (Figure S8). However, if moisture was the underlying mechanism then we expect a positive relationship for both species, which was not the case (Tables S10, S11). Others suggest that poor drainage and cool conditions reduce decomposition rates in black spruce-dominated plots regardless of litter inputs (Preston et al., 2014), which contrasts with our observations in this post-fire environment. A study of mesic boreal forests suggests that litter inputs were more important than climatic differences along a latitudinal gradient for accumulation of soil organic matter (Kohl et al., 2018). This could explain the lack of significance of mean annual temperature in our study. Alternatively, mean annual temperature may not have been a good predictor of decomposition rates because the gridded data were too coarse or low variation in this variable.

Fire-induced shifts from black spruce to deciduous or jack pine dominance are being observed across the NWT (Reid, 2017 Whitman et al., 2018) and North American boreal forests (Johnstone et al., 2010 Boiffin and Munson, 2013 Hart et al., 2019). Shifts from black spruce to jack pine, the dominant shift on the Taiga Plains where our study occurred (Reid, 2017 Whitman et al., 2018), may not alter C pools very much because these conifers have similar litter quality (Preston et al., 2014). However, while shifts toward deciduous dominance may alter litter quality and lead to faster decomposition rates and potentially reduce belowground C, aboveground C can increase, resulting in overall similar net C balance but differential distribution (Alexander et al., 2012 Alexander and Mack, 2016). During decomposition, C can be retained in mineral soil (Prescott, 2010), in undecomposed mycelial networks (Clemmensen et al., 2013), or in soil fauna. Soil warming, which may be enhanced post-fire, can alter fungal communities and reduce resource allocation to decomposition activities (Asemaninejad et al., 2017 Romero-Olivares et al., 2019). Thus, the association between decomposers, CO2 or CH4 fluxes, and accumulation of soil organic matter is not always clear (Allison et al., 2010 Kyaschenko et al., 2017). Mycorrhizas can sequester large amounts of C by transferring C from photosynthate into deep soil layers (Clemmensen et al., 2013, 2015). Fire-induced plant mortality and long-term changes in mycorrhizal communities could therefore have greater relative importance for driving C dynamics than changes in saprotrophs or surface decomposition.

Black Spruce Decomposed Faster in Stands With Longer Fire-Free Intervals

The positive relationship observed between stand age and in situ black spruce decomposition rates could reflect recovery or succession of microbial community function over time (Holden et al., 2013 Clemmensen et al., 2015 Sun et al., 2015). Our previous work showed detectable differences in fungal community composition in different stand ages at these plots, even after fire (Day et al., 2019). The present study showed no relationship between stand age and heat-resistant fungi, but as mentioned above we likely did not isolate all heat-resistant fungi that were present. Although none of the heat-resistant fungi were saprotrophic on black spruce in the incubation study, black spruce litter decomposed faster in the field where these fungi were more abundant. These results may seem counterintuitive but the decomposition rates encompass effects of all organisms able to enter litterbags, including fungi, bacteria, and microfauna. While we autoclaved the litter to sterilize it in the incubation study to be able to clearly assess the effect of the inoculated fungi, this increased the C:N ratio of both species (Table S12). Other sterilization techniques that have less impact on the chemical composition of litter could be considered for future studies. While it is unfortunate that we had background decomposition in the uninoculated control treatment, we can assume that all treatments experienced this background level so our experiment showed that some fungi were able to decompose above that of the background level.

Heat-resistant fungi may decline with time since fire, as has been observed in Rhizopogon olivaceotinctus in California, which fills a short-term disturbance niche after fire (Peay et al., 2009 Glassman et al., 2016). Fungal succession may be inhibited as fire frequency increases, which could lead to greater prevalence or dominance of heat-resistant fungi over the long term. Information on pre-fire fungal communities would help us better understand changes in heat-resistant fungi with changes in fire frequency, which is seldom available (Glassman et al., 2016). Pre-fire data would also facilitate being able to partition fungi that survived fire from those that dispersed in after fire.


Spore

Editorii noștri vor examina ceea ce ați trimis și vor stabili dacă să revizuiți articolul.

Spore, a reproductive cell capable of developing into a new individual without fusion with another reproductive cell. Spores thus differ from gametes, which are reproductive cells that must fuse in pairs in order to give rise to a new individual. Spores are agents of asexual reproduction, whereas gametes are agents of sexual reproduction. Spores are produced by bacteria, fungi, algae, and plants.

Bacterial spores serve largely as a resting, or dormant, stage in the bacterial life cycle, helping to preserve the bacterium through periods of unfavourable conditions. Spore production is particularly common among Bacil și Clostridium bacteria, several species of which are disease-causing. Many bacterial spores are highly durable and can germinate even after years of dormancy.

Among the fungi, spores serve a function analogous to that of seeds in plants. Produced and released by specialized fruiting bodies, such as the edible portion of the familiar mushrooms, fungal spores germinate and grow into new individuals under suitable conditions of moisture, temperature, and food availability.

Many larger algae reproduce by spores and are also capable of sexual reproduction. A number of red algae species produce monospores (walled nonflagellate spherical cells) that are carried by water currents and form a new organism upon germination. Some green algae produce nonmotile spores, called aplanospores, whereas others produce motile zoospores, which lack true cell walls and bear one or more flagella. The flagella allow zoospores to swim to a favourable environment in which to develop, whereas monospores and aplanospores must rely on passive transport by water currents.

Among plants—all of which have a life cycle characterized by alternating generations of asexually and sexually reproducing individuals—spores are the reproductive agents of the asexual generation. Produced by the sporophyte (i.e., spore-bearing) generation, plant spores give rise to the haploid gametophyte (i.e., gamete-bearing) generation. Spores are most conspicuous in the non-seed-bearing plants, including liverworts, hornworts, mosses, and ferns. In these lower plants, as in fungi, the spores function much like seeds. In general, the parent plant sheds the spores locally the spore-generating organs are frequently located on the undersides of leaves. The spores of plants that inhabit the edges of bogs or lakes are frequently shed into the water or are carried there by rain and are preserved in the sediments. Wind dispersal is a factor in plants that shed their spores explosively.

Among the seed-bearing plants—the gymnosperms and the angiosperms—the haploid spores are far less conspicuous. They are not released from the parent plant, but rather they germinate into microscopic gametophyte individuals that are entirely dependent upon the diploid sporophyte plant. Gymnosperms and angiosperms form two kinds of spores: microspores, which give rise to male gametophytes, and megaspores, which produce female gametophytes.


What are some of the known fungi with heat resistant spores - Biology

Spore Dispersal in Fungi (continued)

The production of large number of spores is only partly responsible for the abundance of fungi around us, in order for them to become widespread, there must also be mechanisms by which they can disperse their spores, over long distances. There is also a practical reason why it is important for fungi to disperse their spores. If spores germinate and grow among the parent mycelium, food will become limiting since the new mycelium must now share the food and the probability of survival will not be as great. Some of the different mechanisms by which fungi disperse their spores are quite ingenious.

The most common means, by far, that most fungi have of dispersing their spores is by riding air currents. The wind dispersed fungi often produce what are referred to as dry spores. These spores do not readily soak up water and when clusters of these spores are splattered by water, as may often occur in those fungi that produce their spores directly on their mycelium, rather than absorbing the water, the impact dislodges the spores and scatters them into the wind. Because these spores do not readily absorb water, they are said to be hidrofob. Although this may not be very intuitive, the initial resistance of these spores to water makes a great deal of sense. The absorption of water by spores would give them extra weight, making it more difficult for them to stay afloat. The majority of the known species of fungi disperse their spores by wind.

The importance of airborne reproductive propagules, to which I am including all spore producers, e.g., algae, fungi and plants, as well as pollen and other air borne organisms, is such that there is a discipline, aerobiology, that is dedicated to their study. One aspect that has been much studied is the cause of allergies by organisms in the air. Fungal spores are the cause of a significant number of allergies each year. Unlike pollen, however, it was not until 1924 that fungal spores were thought to cause respiratory allergies. Specific, Puccinia graminis, the wheat rust was identified to be the cause of allergies of three Canadian who were threshing wheat, but further studies indicated that the allergies were caused by mold spores of Cladosporium, Alternaria și Penicillium spores (Feinberg, 1946). Wherever spores have been monitored, an abundance of these genera may be observed. In 1937, in Minnesota and the Dakotas, it was estimated that thousands of tons of spores of Cladosporium și Penicillium were present in the air that blew eastward into the ocean and may possibly have blown across the Atlantic (Feinberg, 1946). Considering the size of spores and the fact that there was an estimated thousands of tons of spores, the number of spores present must have been astronomical. It is not any wonder then that the above two genera of fungi are significant factors in the cause of allergies.

Although simple, the efficiency dispersal of air borne spores should not be underestimated since most fungi utilize this method to disseminate their spores. An air sample may contain as many as 200,000 spores/meter 3 , but just how effective is dispersal of airborne fungal spores? Since air-borne spores cannot be seen, it is difficult to appreciate the number of spores that are in the air. However, in order to give you an idea as to the number of spores that are in the air, let us make an indirect comparison with small air-borne objects that are visible to the naked eye. The ability of any small objects to stay afloat can be readily observed. When we look at the morning or afternoon sun shining through a window, in a room, where the air is încă, numerous small particulate pieces of "lint" or dusts, in the light beam can be observed to be kept afloat by the convection of heat generated by the light beam. So it should not be difficult to imagine that spores, which are far smaller and lighter, would and probably are also present in such a light beam. The extent that spores can travel indoors where the air is still was nicely demonstrated with an experiment carried out by Dr. Clyde Christensen (1975), at the University of Minnesota St. Paul Campus, in the plant pathology building.

The Preliminary Experiment

The experiment used Cladosporium resinae as a "marker fungus" whose spores are not usually found in the air. In nature this fungus is found only in resin permeated soil, and in wood that has been impregnated with coal tar creosote in order to protect them from decay, such as telephone poles and railroad ties. Because of its requirement for creosote, a "selective medium" containing this compound is not only required for growth of C. resinae, but at the same time, will prevent the growth of other common air-borne or soil fungi.

Christensen demonstrated the selectiveness of this medium by inoculating decaying plant material with known fungi, and soil samples, on campus, infested with common and uncommon fungi into creosote agar plate medium (Figure 2). Neither the fungi known to be infecting the plant material and fungi present in the soil samples were able to grow on this selective medium, nor was C. resinae recovered, indicating that this species was absent in these substrates.

Fig. 2: Experiment demonstrating selectivity of Creosote Agar medium and absence of Cladosporium resinae in soil and on plants.

Tests were also carried out by exposure of blocks of creosote impregnated wood and agar plates to the air around and inside the plant pathology building. Again, C. resinae a fost nu recovered from the substrate and agar, indicating that spores of this species were not air-borne in this area (Figure 3).

Fig. 3: Cladosporium resinae was not recovered from creosote agar plates and impregnated wood, from air and experiment sight, indicating its absence in experiment sight and area around sight.

The Cladosporium resinae Experiment

The four storied, plant pathology building, in which the experiment was carried out, has stairways at each end, with a hallway in the middle of each floor and does nu have a central ventilating system. In testing the extent to which the C. resinae spores could remain afloat in the still air of the plant pathology building, agar plates with coal tar creosote were exposed throughout the building. O cultură a C. resinae was then placed on the first floor hallway and the spores of the fungus were then brushed off the agar surface into the air of the building. Remember that Christensen had earlier exposed plates of the creosote agar anterior to dispersing the spores and had not recover C. resinae. Therefore, any plates that were now discovered to have this fungus growing on it would be due to the brush dispersal of C. resinae, by Christensen, to that part of the building. Two of the several tests that were carried out are summarized in Tables 1 and 2. Table 1 summarizes the number of colonies recovered on creosote plates exposed at successive five minute intervals. In Table 2, seven sets of plates were exposed at each location for intervals of 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-60, 60-120 and 120-240 minutes. All plates were incubated and later examined for the number of colonies of the fungus formed on each plate. Colonies were recorded because it is assumed here that each colony was produced from a single spore. Plates with colonies of C. resinae were isolated throughout the buildings where the creosote plates were placed. As might be expected, there were generally more colonies on plates closest to the source, i.e. on the first floor, where the spores were dispersed and fewer occurred on those plates that were placed on the upper floors, more colonies were recovered in the hallway than in the rooms on the same floor and more colonies were recovered in those rooms with open doors than those with close doors.

Christensen's demonstration not only showed us the remarkable ability of fungal spores to disperse themselves in the still air of a building, but also serves to remind us that if you hear someone sneezing in a building, on the floor below you, they are literally sneezing their germs right in your face.

Another experiment that you can carry out to demonstrate fungal spores ability to stay afloat can be done with a mature mushroom and an elongated cardboard box approximately 10" high and a yard long (Fig 4a). The basidiospores from the mushrooms are initially "shot off" from the basidia to the area between the gills (recall from the last lecture that these structures are characteristic of the Basidiomycota) (Fig 5a-b). Under these conditions it would be expected that all of the spores would drop directly below the cap of the mushroom. Although most spores will fall directly beneath the cap of the mushroom, some will manage to stay afloat and travel the length of the box, a yard away (Fig. 4b).

Fig. 4a: Mushroom spore dispersal in a covered cardboard box without air circulation. The spores will land on the cardboard bottom where we can record the number of spores. Fig. 4b: Top view of spores on the bottom of the box. The greatest number of spores landed directly below the mushroom, as you might expect, but some spores stayed afloat until reaching the other end of the box.
Fig. 5a: A section through a mushroom gill showing the path of two spores that have been ejected between the gills and away from the mushroom. Fig. 5b: A magnified animation showing the ejection of a single spore from the basidium to an area between the gills.

The movement of spores indoors is of significance to the aerobiologist. Most of us may not suffer from any respiratory symptoms while outdoors, but once inside we may suffer from difficulty in breathing, have sniffles and perhaps even feel ill. This may occur at work in air-conditioned buildings or at home. Symptoms are more likely to occur at the latter when you are sweeping and vacuuming causing the dust in your house to shift around. It is commonly believed that it is the dust that is the sole cause of your misery, but instead it is more probable that the cause is due to fungal spores (more about this topic later).

There was one extreme case of fungi over running a house that occurred in Manoa. The owner of the house called me to ask my advise as to what he should do because of an apparent fungal allergy that had become progressively worst over time. The owner's brick planter was cracked and he was in the process of repairing it. However, each time he approached the planter his eyes became watery and he had difficulty breathing. Finally, he hired someone to demolish the old planter and rebuild it. Upon demolishing the old planter, he discovered that there was a large fungal infestation that was probably causing his illness. Having discovered this, he had the parts of the planter taken away and believed his troubles to be over. Unfortunately, they had just began. Shortly after the planter was demolished, his symptoms grew worst and soon he was unable to enter his house without having these symptoms. That was when he called me to inquire as to what happened. I explained to him that in demolishing the planter, the fungal spores became scattered throughout his house and that with the high humidity in Manoa, the fungus growth was probably now growing throughout his house instead of being restricted to his planter.


What are some of the known fungi with heat resistant spores - Biology

Toate articolele publicate de MDPI sunt puse la dispoziție imediat în întreaga lume sub o licență de acces deschis. Nu este necesară nicio permisiune specială pentru refolosirea totală sau parțială a articolului publicat de MDPI, inclusiv cifrele și tabelele. Pentru articolele publicate sub o licență Creative BY CC Open acces, orice parte a articolului poate fi refolosită fără permisiunea cu condiția ca articolul original să fie clar citat.

Documentele cu caracteristici reprezintă cea mai avansată cercetare cu potențial semnificativ de impact ridicat în domeniu. Lucrările sunt prezentate la invitația sau recomandarea individuală de către editorii științifici și sunt supuse unei evaluări inter pares înainte de publicare.

Feature Paper poate fi fie un articol de cercetare original, un studiu substanțial de cercetare roman care implică adesea mai multe tehnici sau abordări, fie o lucrare de revizuire cuprinzătoare cu actualizări concise și precise cu privire la ultimele progrese în domeniu care revizuiește sistematic cele mai interesante progrese în domeniul științific. literatură. Acest tip de hârtie oferă o perspectivă asupra direcțiilor viitoare de cercetare sau a posibilelor aplicații.

Articolele Editor’s Choice se bazează pe recomandările editorilor științifici ai revistelor MDPI din întreaga lume. Editorii selectează un număr redus de articole publicate recent în jurnal, care consideră că vor fi deosebit de interesante pentru autori sau importante în acest domeniu. Scopul este de a oferi un instantaneu al unora dintre cele mai interesante lucrări publicate în diferitele domenii de cercetare ale revistei.


Priveste filmarea: Am Ciuperci Otravitoare!! (Noiembrie 2021).