PENICILLIUM: CHARAKTERISTIKA, TAXONÓMIA, MORFOLÓGIA, LOKALITA - BIOLÓGIE - 2025

Penicillium je rod baktérií nájdených v Ascomycota phyllum. Prvýkrát ho opísal nemecký mykológ Heinrich Link v roku 1809 a jeho taxonómia bola zložitá.

Najprv sa nachádzal v Deuteromycetes (nedokonalé huby), pretože bol známy iba jeho anamorfný (asexuálny) stav. Neskôr sa zistilo, že Penicillium zodpovedalo teleomorfným (sexuálnym) stavom rodov Eupenicillium a Talaromyces Ascomycetes.

Conidiophore of Penicillium sp. Autor: AJC1, prostredníctvom Wikimedia Commons.

Anamorfný stav Penicillium je charakterizovaný septovanou hyalínovou (bezfarebnou) hyfou. Po umiestnení do laboratórnych kultivačných médií sa kolónie menia z modrej, modrastozelenej na ružovú.

Etymológia Penicillium pochádza z kefy, pretože konídiofory (štruktúry, ktoré produkujú asexuálne spóry) sú rozvetvené.

Penicillium, spolu s inými druhmi húb, sú známe ako plesne, pretože rastú na rôznych organických výrobkoch a vytvárajú vrstvu rôznych farieb. Tento rod je saprofytický a môže rásť v rôznych prostrediach.

Mnoho druhov rodu má pre človeka veľký význam. Penicilín (prvé antibiotikum používané v medicíne) sa získal z P. chrysogenum. Na druhej strane tzv. Modré syry získavajú svoje vlastnosti z lipolytickej a proteolytickej aktivity druhov Penicillium.

Niektoré druhy škodia zdraviu. Tieto produkujú rôzne toxíny, napríklad ochratoxíny, ktoré poškodzujú obličkový systém. Iné druhy poškodzujú rôzne potraviny, ako napríklad chlieb a citrusové plody. Niektoré sú patogény zvierat a ľudí.

Všeobecné charakteristiky

Táto skupina sa vyznačuje tým, že predstavuje septické hýfy a vlákna z mycélia. Pri kultivácii v laboratóriu vytvára kolónie s kompaktným myceliom a dobre definovanými okrajmi.

Kolónie rýchlo rastú a majú vlnivý alebo vatový vzhľad. Spočiatku sú biele a potom sú modrozelené, zeleno-žlté alebo ružové.

Sexuálne spóry (askospory) sa vyrábajú v asci (plodnice), ktoré môžu byť v závislosti od skupiny drevnaté alebo mäkšie.

Najvýraznejšou vlastnosťou rodu je vývoj rozvetvených konidioforov v tvare štetca. Rôzne druhy vetvenia konidiofóru umožňujú rozlíšiť druh.

Conidiophore je dobre štruktúrovaný a má os, z ktorej sa tvoria vetvy (metallis). Na metulách sa tvoria fialidy (bunky v tvare fľaše, ktoré produkujú konídie). Toto je najdôležitejší znak na rozlíšenie druhov rodu.

Druhy konidioforov

Jednoduché : fialidy sú osamelé.

Monoverticykláty : skupina fialidov sa vyskytuje na vrchole osi conidiophore.

Rozdeľovače : Metuly sa rozvetvujú v rôznych výškach a sú to skupiny fialidov.

Biverticyláty : na špičke drieku sa tvoria tri alebo viac metalií, z ktorých každý má na vrchole skupinu fialidov.

Terverticyláty : predstavujú medziľahlé vetvy medzi metulami a fialidmi.

Výroba mykotoxínov

Druhy Penicillium produkujú toxické látky, ktoré kontaminujú jedlo, ktoré sú známe ako mykotoxíny. Najbežnejšie sú ochratoxíny a patulíny.

Ochratoxíny môžu kontaminovať obilniny a syry, ako aj hromadiť sa v tuku zvierat, ktoré konzumujú ľudia. Tieto toxíny ovplyvňujú obličkový systém.

Patulíny sa nachádzajú v obilninách a orechoch. Môže oslabiť imunitný systém a napadnúť nervový systém.

Výživa

Druhy Penicillium sú saprofyty. Majú vysokú schopnosť degradovať organickú hmotu, pretože produkujú veľké množstvo hydrolytických enzýmov. Tieto enzýmy majú schopnosť urýchliť proces rozkladu.

Tieto huby sú známe ako plesne a ich spóry sú hlavnými látkami znečisťujúcimi ovzdušie v mnohých uzavretých budovách. Okrem toho sa správajú ako patogény rôznych plodín na poli aj po zbere.

Mnohé môžu produkovať toxíny, ktoré poškodzujú človeka. Iné uprednostňujú fermentáciu niektorých potravín a sú tiež schopné produkovať antibiotiká.

Fylogenéza a taxonómia

Taxonómia Penicillium je pomerne zložitá, pretože v mnohých skupinách húb bolo časté, že anamorfné a teleomorfné štáty boli považované za odlišné taxóny.

Rod sa spočiatku nachádzal v umelej skupine Deuteromycetes (nedokonalé huby), pretože ich sexuálne formy neboli známe. Teleomorfy sa nachádzajú na kmeni Ascomycota v poradí Eurotiales

Rod bol rozdelený do štyroch podrodu: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium a Biverticillium, ktoré sa líšia typom konidiofóru. Neskôr bol Biverticillatum spojený s teleomorfným rodom Talaromyces a ďalšie tri podrody s Eupenicillium.

Neskôr, v recenzii Penicillium senso stricto (okrem Talaromyces), bol teleomorf Eupenicillium považovaný za synonymum, pretože meno Penicillium je staršie.

rod

Vyznačuje sa prezentáciou asci vytvoreného sieťou hýf s hladkými stenami. Asci dozrie za pár týždňov v kultivačnom médiu. Vytvorí sa osem ascoporov, ktoré sú jednobunkové. Anamorph (subgenus Biverticillatum) má úzke fialidy.

Molekulárne štúdie preukázali, že ide o monofyletickú skupinu av súčasnosti sa nachádzajú v rodine Trichocomaceae. Uznáva sa približne 110 druhov zoskupených do siedmich častí.

Medzi zaujímavé druhy patrí T. marneffei, ktorý je patogénom spôsobujúcim systémovú mykózu u pacientov s HIV.

rod

V súčasnosti tento rod zahŕňa všetky druhy Eupenicillium, ako aj rody Eladia, Torulomyces, Chromocleista a Hemicarpenteles.

Druhy sú asci s izodiametrickými bunkami (rovnaké strany), s veľmi tvrdými stenami (sklerotizované). Asci trvá mesiace, než dozrievajú a v niektorých prípadoch nezostávajú askozóry.

Asexuálny stav sa vyznačuje širokými fialidmi vo forme ampuliek alebo fliaš.

Rod sa nachádza v rodine Aspergillaceae a bol rozdelený na dve podrody (Aspergilloides a Penicillium) a 25 sekcií.

habitat

Druhy Penicillium sa môžu dariť v rôznych prostrediach a majú kozmopolitnú distribúciu. Sú schopné žiť v extrémnych podmienkach teploty, slanosti, pH alebo vodného stresu.

O prítomnosti viac ako 400 druhov rastlín bola hlásená prítomnosť Penicillium. Boli nájdené vo veľmi chladných oblastiach, ako sú subarktické oblasti a tundra.

V slanom prostredí bola prítomnosť druhov Penicillium hlásená ako endofyty morských rias alebo rastúce v pôdach s vysokou slanosťou.

Iné druhy sú schopné rásť vo vysoko okyslených pôdach prirodzene alebo ľudskou činnosťou, ako sú ťažobné odpadové vody a priemyselné odpadové vody.

rozmnožovanie

Druhy Penicillium a Talaromyces sa rozmnožujú asexuálne a sexuálne.

Nepohlavné rozmnožovanie

Môže sa to stať fragmentáciou mycélia, ktoré sa neskôr ďalej delí. V iných prípadoch môže vzniknúť sklerónium (hrubostenné mycélium), ktoré vydrží nepriaznivé podmienky a potom sa začne deliť.

Najbežnejšou formou asexuálnej reprodukcie je produkcia konídií (sexuálnych spór) z konidiofor. Sú tvorené rozdelením jadra fialidov.

Sexuálna reprodukcia

Sexuálne výtrusy sa vyrábajú v asci. Vytvoria sa anteridium (samčia štruktúra) a ascogonium (samičia štruktúra). Cytoplazmy oboch štruktúr sa fúzujú (plazmogamia) a potom sa spájajú jadrá (karyogamia).

Len čo sa vytvorí diploidná bunka, dôjde k meióze. Vytvoria sa štyri haploidné bunky, ktoré podstupujú mitózu, a tak produkujú osem askozór.

Ascospory sú haploidné s jediným jadrom. Môžu mať hladký alebo zdobený povrch a sú fúkané vetrom alebo vypúšťané dažďom.

Patogény a choroby

Rôzne druhy Penicillium sú príčinami kazenia potravín, najmä ak sú podmienky vlhké a teplé. Kolónie sa na nich vyvíjajú a enzýmy, ktoré ich produkujú, ich rýchlo rozkladajú. Kolónie sú obvykle zelenkavé.

Kontaminácia budov spórami Penicillium a inými rodmi je tiež častá. Uzavreté a vlhké prostredie podporuje rozvoj huby. Existujú ľudia, ktorí sú veľmi citliví na spory, ktoré spôsobujú rôzne choroby dýchacích ciest a alergie.

T. marneffei (predtým Penicillium marneffei) spôsobuje penicilliózu, chorobu endemickú pre juhovýchodnú Áziu. Toto ovplyvňuje iba pacientov s potlačenou imunitou, najmä pacientov s HIV. Konídiá infikujú hostiteľa inhaláciou a potom sa vyvíjajú intracelulárne, čo ovplyvňuje funkciu niektorých orgánov.

biotechnológie

Niektoré druhy Penicillium sa široko používajú v potravinárskom a farmaceutickom priemysle.

V mnohých mäsových výrobkoch, ktoré sa podrobujú procesom dozrievania, je prítomnosť kolónií húb na povrchu obvyklá. Tieto huby zvyšujú charakteristické arómy a príchute vďaka výrobe rôznych chemických zlúčenín.

Druhy Penicillium tvoria povrchovú mikrobiálnu flóru v niektorých fermentovaných párkoch, ako je napríklad saláma. Sú to antioxidanty a zabraňujú vysúšaniu, okrem ich proteolytickej kapacity prispievajú k vytvrdzovaniu produktov a zabraňujú napadnutiu patogénmi.

V prípade tzv. Modrých syrov sa počas zrenia pridáva P. roqueforti. Jeho aktivita produkuje enzýmy, ktoré štiepia chemické zlúčeniny a vytvárajú charakteristickú arómu a chuť týchto syrov. Modré škvrny sú kolónie huby na syre.

Niektoré druhy sú schopné produkovať prírodné antibiotiká. Jedným z nich je penicilín, ktorý sa získava hlavne z P. chrysogenum. Penicilín bol prvý antibiotikum používané v medicíne.

Referencie

1. Acosta R (2006) Výber výrobcov antifungálnych peptidov Penicillium na použitie v mäsových výrobkoch. Pamäť na získanie titulu doktor. Fakulta veterinárneho lekárstva, Univerzita Extremadura, Španielsko. 288 s.
2. Cabañes J, MR Bragulat a G Castellá (2010) Ochratoxín je produkčný druh z rodu Penicillium. Toxins 2: 1111-1120.
3. Houbraken a RA Samson (2011) Phylogeny of Penicillium a segregácia Trichocomaceae do troch rodín. Studies in Mycology 70: 1-51.
4. Samson RA, N. Yilmazi, J. Houbraken, H. Spierenburg, KA Seifert, SW Peterson, J. Varga a JC Frisvad (2011). Studies in Mycology 70: 159-183.
5. Visagie CM, J Houbraken, JC Frisvad, SB Hong, CGW Klaassen, G Perrone, KA Seifert, J. Varga, T Yaguchi a RA Samson (2014) Identifikácia a nomenklatúra rodu Penicillium. Studies in Mycology 78: 343-371.
6. Yadav A, P Verma, V Kumar, P Sangwan, S Mishra, N Panjiar, V Gupta a AK Saxena (2017) Biodiverzita rodu Penicillium v ​​rôznych biotopoch. In: KV Gupta a S. Rodríguez-Canto (ed.). Nový a budúci vývoj mikrobiálnej biotechnológie a bioinžinierstva. Vlastnosti a aplikácie systému Penicillium. Elsevier, Spojené kráľovstvo.