MIKOLOGI
A
MIKOLOGI
A
MIKOLOGIA (gr. Mykes - grzyb) – jedna z nauk
biologicznych, której przedmiotem jest
badanie grzybów
Grzyby - organizmy kosmopolityczne
Grzyby w ekosystemach:
konsumenci, reducenci - heterotrofy
saprobionty, pasożyty i symbionty
mutualistyczne
obieg materii
Grzyby i człowiek:
pasożyty
(sprawcy chorób)
wykorzystanie grzybów
(cele spożywcze,
produkcja żywności, leków, związków chemicznych
itd.)
Grzyby: (1) pojęcie taksonomiczne
(2) pojęcie fizjologiczno-ekologiczno-
biologiczne
- „grzybowy” sposób na życie
Cechy „grzybów”:
Organizmy
heterotroficzne
(pobieranie
związków głównie na drodze osmotrofii,
wyjątkowo fagotrofii)
W cyklu życiowym obecne stadia otoczone
ścianą
Rozmnażanie bezpłciowe poprzez wykształcanie
zarodników (łac. sporae)
Organizmy
eukariotyczne
http://www.nencki.gov.pl/pdf/ap/ap671.pdf
kristy lamellarne
kristy dyskoidalne
kristy tubularne
Budowa mitochondriów
Ciałko podstawowe =
kinetosom
ziewięć tripletów
mikrotubul wyrastających
z kinetosomu
wzór 9 + 2
biczykowate
lub z
mastygonemami
Budowa wici
Celuloza – poli
glikoza
Chityna – poli N-acetyloglukozamina
Ściana komórkowa
macierz
frakcja fibryllarna
Beta (1-3), (1-6) glukany
Budowa komórkowa a budowa strzępkowa
Strzępki i grzybnia
Komórki a strzępki
Rozmnażanie:
- płciowe: izo-, anizo-, oogamia – gametogamia
gametangiogamia
somatogamia
- bezpłciowe: zarodniki (spory) sporangialne
zarodniki niesporangialne
zarodniki nieruchome (aplanospory)
zarodniki ruchome (zoospory)
zarodniki przetrwalnikowe
cysty
skleroty (sklerocja)
grzybnia/komórka – 1n
zarodniki – 1n
gametangia/gamety – 1n
zygota – 2n
MITOZA
MEJOZA
(zarodniki) – 1n
SYNGAMIA
Cykl haplontyczny
grzybnia/komórka – 2n
zarodniki – 2n
gametangia/gamety – 1n
zygota – 2n
MITOZA
MEJOZA
(zarodniki) – 2n
SYNGAMIA
Cykl diplontyczny
Cykl haplo-diplontyczny
gametangia/gamety – 1n
MITOZA
(zarodniki) – 2n
SYNGAMIA
grzybnia/komórka – 2n
zarodniki – 2n
zygota – 2n
MITOZA
MEJOZA
grzybnia/komórka – 1n
zarodniki – 1n
zarodniki – 1n
Cykl haplo-dikariotyczny
gametangia/strzępki – 1n
MITOZA
SYNGAMIA
komórka – 2n
zarodniki – 2n
strzępki – n+n
MITOZA
MEJOZA
grzybnia – 1n
zarodniki – 1n
zarodniki – 1n
Cechy wykorzystywane w taksonomii i
systematyce grzybów
- struktura (morfologia, anatomia)
- cechy rozwojowe (rozmnażanie, cykle
życiowe)
- cytologia, ultrastruktura (obecność i budowa
organelli
komórkowych)
- biochemia (skład i budowa ściany
komórkowej, materiały
zapasowe, szlaki syntezy związków
chemicznych, itp.)
- budowa DNA (sekwencje DNA)
Alexopoulos (1962)
Królestwo Plantae
Gromada Mycota
Myxomycotina
Eumycotina
Ainsworth
and Bisby (1971)
Królestwo Fungi
Gromady Myxomycota
Eumycota
Cavalier-Smith
(1981)
Fungi
Animalia
Biliphyta
Cryptophyta
Viridiplantae
Euglenophyta
Chromista
Protozoa
(=Protista)
Whittaker (1969)
koncepcja pięciu
królestw
Fungi
Animalia
Plantae
Protista
(Monera)
Protista
–
Plasmodiophoromycota,
Dictyosteliomycota,
Acrasiomycota,
Myxomycota,
Protosteliomycota
Chromista
–
Oomycota,
Hyphohytriomycota,
Labyrinthulomycota
Fungi
–
Chytridiomycota,
Zygomycota,
Glomeromycota,
Ascomycota,
Basidiomycota
Królestwo
Gromada
Podgromada
Klasa
Rząd
Rodzina
Rodzaj
Gatunek
Hierarchia rang taksonomicznych
- mycota
- mycotina
- mycetes
- ales
- aceae
Fungi
Basidiomycota
Hymenomycotina
Tremellomycetes
Tremellales
Tremellaceae
Tremella
Tremella foliacea
Królestwo
Protista (= Protoctista = Protozoa)
Plasmodiophoromycota
– endopasożyty
biotroficzne
Dictyosteliomycota
–
śluzowce
komórkowe
Acrasiomycota
–
śluzowce
komórkowe
Myxomycota
–
śluzowce
komórczakowe
(śluźniowe)
Protosteliomycota
(?)
-
śluzowce
komórczakowe
(śluźniowe)
Stadium wegetatywne (troficzne) w postaci
ameb
(jednojądrowe) lub
plazmodiów
(wielojądrowe),
bez ściany komórkowej
Odżywianie na drodze
fagotroficznej
(substancja
zapas.
glikogen
)
Stadia wiciowcowe – wici
biczykowate
(bez
mastygonem), skierowane do przodu,
W cyklu życiowym stadia wykształcające
ścianę
(celulozowa?)
Tubularne
kristy mitochondrialne
(wyjątek: Acrasiomycota!)
Synteza lizyny poprzez szlak
kwasu
diaminopimelinowego
Gromada
Plasmodiophoromycota
Klasa
Plasmodiophoromycetes
Rząd
Plasmodiophorales
Rodzina
Plasmodiophoraceae
Ok. 35 gatunków, 10 rodzajów
Biotroficzne
pasożyty
roślin, glonów i grzybów
Endopasożyty – żyją
wewnątrz
komórek
gospodarza
Wielojądrowe protoplasty –
plazmodia
Powodują często
hypertrofię
(nienormalny
wzrost/rozrost) oraz
hyperplazję
(nienormalne
podziały) komórek gospodarza
Krzyżowe
podziały jądra
Zoospory z
dwiema nierównymi
wiciami
usytuowanymi
z przodu
komórki
Podział na rodzaje opiera się
głównie na wyglądzie i układzie
cyst (cystosori)
Plasmodiophora brassicae
Powoduje chorobę korzeni
roślin kapustnych – kiłę korzeni
Zainfekowanych
do 10% plonów
na świecie
Plasmodiophora – cykl
życiowy
zarodnik
przetrwalnikowy
zoospora
pierwotna
zoospora
wtórna
plazmodium
pierwotne
encystowana
zoospora
plazmodium wtórne
tworzące cystosorus
zainfekowane
korzenie
uwalnianie
zarodników
Spongospora subterranea – powoduje chorobę: parch
prószysty ziemniaka
Polymyxa betae – pasożyt buraków
Polymyxa graminis – pasożyt zbóż, powoduje zgnilizny
korzeni
Polymyxa i Spongospora – są
wektorami wirusów
atakujących m.in. zboża
i ziemniaki
Gromada
Dictyosteliomycota
3 rodzaje, ok. 50 gatunków
Głównie organizmy
glebowe
Główne stadium życiowe – haploidalne
myxameby
Dictyostelium discoideum – wyizolowany w
1935 r., modelowy organizm – badania
mechanizmów skupiania i różnicowania się
komórek
Myxameby skupiają się
reagując na sygnały
chemiczne (tzw.
akrazyna; cAMP); ameby
stykają się końcami
komórek
Wydzielanie hormonu i
migracja w następstwie
zmian środowiska (np.
światło, brak substancji
odżywczych)
Pseudoplasmodium
składa się
z 10 do 50,000 ameb
Pseudoplazmodium formuje tzw.
sorokarp
Zarodniki rozprzestrzeniane
przez wodę
i zwierzęta
ameby
skupianie się
ameb
w
pseudoplazmodiu
m
sorokarp
formowanie
sorokarpu
zarodniki
kiełkowanie
zarodników
Dictyostelium – k
omórki
zamknięte w trzonie; spory w
jednej grupie
Polysphondylium
– komórki
zamknięte
w trzonie; wiele skupień spor na
trzonie
Acytostelium
– Komórki nie są zamknięte w trzonie
Gromada
Myxomycota
Stadium życiowe w postaci wielojądrowej,
diploidalnej
śluźni
Protoplazmodium – mikroskopijne, z
homogenną cytoplazmą, wykształca pojedynczą
zarodnię
Afanoplazmodium – większe niż
protoplazmodium, wykształca sieć cienkich,
przezroczystych filamentów z homogenną
zawartością (cytoplazmą)
Faneroplazmodium – duże, często jaskrawo
zabarwione, cytoplazma heteromorficzna
(ektoplazma, endoplazma); dwukierunkowy ruch
cytoplazmy; charakterystyczna dla większości
przedstwicieli
Typy zarodni:
pseudozrosłozarodnia pseudoaetalium)
pierwoszczowocnia (plasmodiocarpium)
zrosłozarodnia
(aetalium)
zarodnia wolna
(sporangium)
Skupianie się śluźni – pierwsze etapy tworzenia zarodni
Mejoza wewnątrz zarodników - 3 jądra
degenerują
Z zarodników kiełkują myxameby lub
myxmonady
zarodnia
- mejoza
plazmodium
zygota
zarodnik
myxameby
myxmonady
kopulacja
wielokrotne mitozy
Cykl życiowy
Klasa
Myxomycetes
Rzędy
Echinosteliales
Liceales
Physarales
Trichiales
Stemonitales
Znanych ok. 850 gat.
Protoplazmodium
Proste zarodnie na trzonkach (< 0,5 mm)
Większość gatunków znanych z kultur
np. Echinostelium
Babeyella
Clastoderma
Rząd
Echinosteliales
Rząd
Stemonitales
Afanoplazmodium
Zarodnie z kolumellą, bez węglanu wapnia
Zarodniki w masie zawsze ciemne
Włośnia związana z kolumellą
Stemonitis fusca
Lamproderma sp.
Faneroplazmodium
Proste zarodnie (najczęściej zrosłozarodnie)
Brak: włośni prawdziwej, węglanu wapnia, kolumelli
Pseudowłośnia
Prawdopodobnie polifiletyczny
Rząd
Liceales
Lycogala epidendrum
Faneroplazmodium
Zarodnie wolne lub zrosłozarodnie
Zarodniki w masie zawsze ciemne
Włośnia prawdziwa
Węglan wapnia obecny w perydium, włośni i/lub trzonie
Rząd
Physarales
Badhamia sp.
Fuligo septica
Leocarpus fragilis
Diderma testaceum –
śluzowiec przyśnieżny
Physarum polycephalum
Rząd
Trichiales
Faneroplazmodium
Zarodnie bez kolumelli, bez węglanu wapnia
Zarodniki w masie zawsze jasne
Włośnia z charakterystycznymi zgrubieniami
Hemitrichia serpula
Trichia favoginea
Arcyria denudata
Prof. Józef Rostafiński –
polski badacz śluzowców
Światowa monografia
Śluzowców:
„Śluzowce” (Paryż, 1875)
Wodne (słodko- i słonowodne), oraz lądowe
Saprobionty
i
pasożyty
(fakultatywne i
obligatoryjne – biotroficzne – głównie formy
lądowe)
Głównie formy
strzępkowe
(brak sept, brak
Spitzenkorper), rzadziej komórkowe
eukarpiczne
(plecha nie jest w całości zużywana do
wykształcenia organów rozmnażania)
i
holokarpiczne
(plecha/komórka w całości
przekształca się w organy rozmnażania)
Gromada
Oomycota
– grzyby lęgniowe
Rurkowate
mastygonemy na powierzchni wici
Tubularne
kristy mitochondrialne
Synteza lizyny poprzez szlak
kwasu diaminopimelinowego
Ściana zbudowana z beta-1,3- i beta-1,6-
glukanów
oraz
celulozy
(mniejsze ilości);
wyjątkowo znaleziono również chitynę
Materiał zapasowy tzw.
mykolaminaryna
(beta-
1,3-glukany; zbliżone do laminaryny brunatnic i
okrzemek)
Królestwo
Straminipila = Chromista
Oomycota
Hyphochytriomycota
Labyrinthulomycota
Heteroconthophyta
Bacillariophyta
Rozmnażanie płciowe:
oogamia
oogonium
–
oosfera
oospora dojrzewa w oogonium
anterydium
najczęśćiej brak plemników (!),
kanał kopulacyjny
oospora
– przetrwalnikowa zygota
Rozmnażanie bezpłciowe:
zoospory
Monomorficzne
i
dymorficzne
Pierwotna zoospora
(najczęściej szybka encystacja)
Wici z przodu komórki
Wtórna zoospora
Nerkowata (fasolowata)
Wici z boku komórki, z wgłębienia
Forma wegetatywna
diploidalna
(diplontyczny
cykl rozwojowy; mejoza w gametangiach)
Klasa
Oomycetes
Rzędy
Leptomitales –
strzępkowe, zatyczki
cellulinowe
Rhipidiales
–
strzępkowe, saprobionty
(częste w
stagnującej wodzie)
Pythiales –
strzępkowe, pasożyty i
saprobionty
Saprolegniales –
strzępkowe lub
komórkowe,
pasożyty i
saprobionty
Lagenidiales –
obligatoryjne pasożyty;
endobiotyczne
Peronosporales –
strzępkowe, pasożyty
biotroficzne
roślin lądowych
92 rodzaje, ok. 800 gatunków
Wodne, głównie
pasożyty
Endobiotyczne,
niektóre holokarpiczne
Rząd
Lagenidiales
Lagenidium sp. – pasożyt glonów z rodzaju
Spirogyra
(skrętnica)
Lagenidium giganteum – pasożyt larw komarów i
moskitów
–
wykorzystywany w biokontroli
Lagenidiozy – choroby powodowane przez
Lagenidium spp.
gł. USA (rejon Zatoki Meksykańskiej),
Ameryka Południowa, Azja Pd.-Wsch., Australia
Wodne (słodkowodne) lub glebowe
saprotrofy
lub
pasożyty
Cenocytyczne
strzępki
, silnie rozgałęzione,
nabrzmiewające w miarę wzrostu
Dymorfizm
zoospor
Rząd
Saprolegniales
Większość
homotalliczna
, jednopienna
Oogonia –
wiele oosfer
,
Hormony płciowe
odkryte w latach 1940-tych
przez Johna Rapera
Hormony wydzielane przez organy (okazy)
męskie i żeńskie
anteridiol
(hormon A; hormon sterolowy) – powoduje
powstawanie organów męskich i ich przyciąganie
oogonial
(hormon B) – powoduje powstawanie oogoniów
Saprolegnia
pasożyty ryb (np. Saprolegnia parasitica),
płazów, wodnych bezkręgowców, okrzemek
Saprolegnia – cykl
życiowy
zoospor
y
pierwot
ne
zoospory
wtórne
zoosporangiu
m
romnażani
e płciowe
Aphanomyces
– pasożyty roślin (np. buraków,
rzodkiewek, groszku,
roślin akwariowych);
pasożyty
skorupiaków i ryb
Pasożyty roślin
, głównie lądowe
Strzępkowe, eukarpiczne
Oogonium z
jedną oosferą
Rząd
Peronosporales
Zoosporangia najczęściej odpadają
(przypominają zarodniki)
Zoospory tylko
drugiego typu
(wtórne)
Plasmopara viticola
– powoduje chorobę
winorośli
(mączniak rzekomy winorośli)
Pochodzi z Ameryki, w latach 70 XIX w. sprowadzony
do Europy
(wraz z winoroślą odporną na szkodniki korzeniowe);
niemal całkowite wyniszczenie winnic we Francji;
wynalezienie tzw. cieczy bordoskiej (mieszanina wapna
i siarczanu miedzi) – pierwsze udokumentowane
zastosowanie fungicydu (!) - A. Millardet
Phytophtora ramorum – pasożyt drzew (np.
dębów)
Pochodzi z Ameryki, do Europy dotarł znacznie
później niż rośliny żywicielskie (ok. 1830)
Obumarcie plantacji ziemniaka w Irlandii w
1845 roku spowodowało klęskę demograficzną
w Irlandii
(ok.. 800 tys. osób zmarło, ponad 1.5 mln
wyemigrowało)
1845–1847
tzw. Wielki Głód (ang. Great Famine)
Phytophtora infestans
– powoduje choroby
roślin
z rodziny Solanaceae (np. ziemniak, pomidor),
atakuje
tkanki liści, pędów oraz bulwy
Laminarne
kristy mitochondrialne
Synteza lizyny poprzez szlak
kwasu
aminoadypinowego
Wewnętrzna
mitoza
Chityna
oraz
glukany
w ścianie komórkowej
Substancja zapasowa
glikogen
Królestwo
Fungi
(tzw. grzyby prawdziwe)
Formy
komórkowe
oraz
strzępkowe
(w części
apikalnej strzępki obecny Spitzenkorper), w
niektórych grupach
dymorfizm
komórkowo-
strzępkowy
Znanych ok. 100 000 gatunków
Szacunkowa liczba: 1,5 mln gatunków
(głównie w tropikach)
Hawksworth, 1991; Hawksworth et
al., 1995
Chytridiomycota
– grzyby skoczkowe
Zygomycota
– grzyby sprzężniowe
Glomeromycota
– grzyby
arbuskularne
Ascomycota
– grzyby workowe
(workowce)
Basidiomycota
– grzyby
podstawkowe
(podstawczaki)
Basidiomycota
- podstawczaki
Ascomycota
- workowce
Glomeromycota
- grzyby arbuskularne
Chytridiomycota
– grzyby skoczkowe
Zygomycota
– grzyby sprzężniowe
Przodkowie grzybów – najprawdopodobniej uwicione
pierwotniaki zbliżone do współczesnego typu
Choanoflagellata
Bardzo podobne do komórek gąbek.
Prawdopodobnie również przodkowie
zwierząt