PENICILIJS: RAKSTUROJUMS, TAKSONOMIJA, MORFOLOĢIJA, BIOTOPS - BIOLOĢIJA - 2025

Penicillium ir baktēriju ģints, kas atrodams Ascomycota phyllum. Pirmo reizi to aprakstīja vācu mikologs Heinrihs Link 1809. gadā, un tā taksonomija ir bijusi sarežģīta.

Sākumā tas atradās Deuteromycetes (nepilnīgas sēnītes), jo bija zināms tikai tā anamorfiskais (aseksuālais) stāvoklis. Vēlāk tika noskaidrots, ka Penicillium atbilda Ascomycetes Eupenicillium un Talaromyces ģinšu teleomorfiskajiem (seksuālajiem) stāvokļiem.

Penicillium sp. Autors: AJC1, izmantojot Wikimedia Commons.

Penicillium anamorfo stāvokli raksturo septate hyaline (bezkrāsains) hyphae. Ievietojot laboratorijas barotnēs, kolonijas kļūst no zilas, zilgani zaļas līdz rozā.

Penicillium etimoloģija nāk no otas, jo konidiopori (struktūras, kas rada aseksuālas sporas) ir sazarotas.

Penicilijs kopā ar citiem sēņu veidiem ir pazīstams kā pelējums, jo tie aug uz dažādiem bioloģiskiem produktiem, veidojot dažādu krāsu kārtu. Šī ģints ir saprofītiska un var augt dažādās vidēs.

Daudzām ģints sugām ir liela nozīme cilvēkiem. Penicilīns (pirmā medicīnā izmantotā antibiotika) tika iegūts no P. chrysogenum. No otras puses, tā sauktie zilie sieri iegūst savas īpašības no Penicillium sugu lipolītiskās un proteolītiskās aktivitātes.

Dažas sugas ir kaitīgas veselībai. Tie rada dažādus toksīnus, piemēram, ohratoksīnus, kas bojā nieru sistēmu. Citas sugas sabojā dažādus pārtikas produktus, piemēram, maizi un citrusaugļus. Daži no tiem ir dzīvnieku un cilvēku patogēni.

Vispārīgais raksturojums

Grupai raksturīgas septate hyphae un micēlija formas pavedieni. Audzējot laboratorijā, tas rada kolonijas ar kompaktu micēliju un precīzi noteiktām malām.

Kolonijas ātri aug un tām ir vilnas vai kokvilnas izskats. Sākumā tie ir balti un pēc tam kļūst zili zaļi, zaļgani dzelteni vai rozā.

Dzimuma sporas (askosporas) ražo asci (augļķermeņi), kas atkarībā no grupas var būt koka vai mīkstāka pēc struktūras.

Visizcilākā ģints īpašība ir sazarotu, sukas formas konidioporu attīstība. Dažādie konidiofora sazarojuma veidi ļauj diferencēt sugas.

Konidofors ir labi strukturēts un tam ir ass, no kuras veidojas zari (metallis). Fialīdi (pudeles formas šūnas, kas ražo konidijas) veidojas starpmērītēs. Tas ir vissvarīgākais raksturs, lai atšķirtu ģints sugas.

Conidiophores veidi

Vienkārši : fialīdi ir vientuļnieki.

Monoverticilāti : fialīdu grupa rodas konidofora ass virsotnē.

Divicarāti : methules sazarojas dažādos augstumos, un uz tiem ir fialīdu grupas.

Biverticilāti : vārpstas galā izveidojas trīs vai vairāk metallis, un katra virsotnē ir fialīdu grupa.

Terverticilāti : tie veido virkni starpposma atzaru starp anūkiem un fialīdiem.

Mikotoksīnu ražošana

Penicilija sugas ražo toksiskas vielas, kas piesārņo pārtiku, kuras sauc par mikotoksīniem. Visizplatītākie ir ohratoksīni un patulīni.

Ohratoksīni var piesārņot graudaugus un sierus, kā arī uzkrāties cilvēku patērētajos dzīvnieku taukos. Šie toksīni ietekmē nieru sistēmu.

Patulīni ir atrodami graudaugos un riekstos. Tas var vājināt imūnsistēmu un uzbrukt nervu sistēmai.

Uzturs

Penicillium sugas ir saprofīti. Viņiem ir liela spēja sadalīt organiskās vielas sakarā ar to, ka tie ražo lielu daudzumu hidrolītisko enzīmu. Šiem fermentiem ir spēja paātrināt sadalīšanās procesu.

Šīs sēnes sauc par veidnēm, un to sporas ir galvenie gaisa piesārņotāji daudzās slēgtās ēkās. Turklāt tie darbojas kā dažādu kultūru patogēni gan uz lauka, gan pēc ražas novākšanas.

Daudzi var radīt toksīnus, kas nodara kaitējumu cilvēkiem. Citi atbalsta dažu pārtikas produktu fermentāciju un spēj ražot arī antibiotikas.

Filoģenētika un taksonomija

Penicilija taksonomija ir diezgan sarežģīta, jo daudzās sēnīšu grupās bija bieži, ka anamorfie un teleomorfie stāvokļi tika uzskatīti par atšķirīgiem taksoniem.

Sākumā ģints atradās mākslīgā grupā Deuteromycetes (nepilnīgas sēnītes), jo viņu seksuālās formas nebija zināmas. Teleomorfi atrodas Ascomycota apgabalā Eurotiales pasūtījuma ietvaros

Ģints tika sadalīta četrās apakšģintnēs: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium un Biverticillium, kas atšķiras pēc konidiofora veida. Vēlāk Biverticillatum bija saistīts ar teleomorfisko Talaromyces ģints un pārējās trīs apakšģinšu kārtas ar Eupenicillium.

Vēlāk, pārskatot Penicillium senso stricto (neieskaitot Talaromyces), teleomorfs Eupenicillium tika uzskatīts par sinonīmu, jo nosaukums Penicillium ir vecāks.

Dzimums

To raksturo asci veidošanās, ko veido hifu tīkls ar gludām sienām. Asci dažās nedēļās nogatavojas barotnē. Veidojas astoņas vienšūnu askosporas. Anamorfam (Biverticillatum subgenus) ir šauri fialīdi.

Molekulārie pētījumi noteica, ka šī ir monofilētiska grupa un pašlaik atrodas Trichocomaceae ģimenē. Ir atzītas apmēram 110 sugas, kas sagrupētas septiņās sekcijās.

Starp interesējošajām sugām izceļas T. marneffei - patogēns, kas izraisa sistēmisku mikozi pacientiem ar HIV.

Dzimums

Pašlaik ģintī ietilpst visas Eupenicillium sugas, kā arī ģints Eladia, Torulomyces, Chromocleista un Hemicarpenteles.

Sugas satur asci ar izodimetriskām šūnām (vienādām pusēm), ar ļoti cietām sienām (sklerotizētas). Asci prasa mēnešus, lai nobriest, un dažos gadījumos askosporām neizdodas nobriest.

Aseksuālo stāvokli raksturo ampulāri vai pudeles formas plaši fialīdi.

Ģints atrodas Aspergillaceae ģimenē un ir sadalīta divās apakšģintijās (Aspergilloides un Penicillium) un 25 sekcijās.

Biotops

Penicilija sugas var zelt dažādās vidēs un izplatīties kosmopolītiski. Tie ir spējīgi dzīvot ekstremālos temperatūras, sāļuma, pH vai ūdens stresa apstākļos.

Ir ziņots par Penicillium klātbūtni vairāk nekā 400 augu sugās. Tie ir atrasti ļoti aukstos apgabalos, piemēram, subarktiskajās un tundrās.

Sāls vidē ziņots par Penicillium sugu klātbūtni kā jūraszāļu endofītiem vai augošām augsnēm ar augstu sāļumu.

Citas sugas ir spējīgas augt ļoti paskābinātās augsnēs dabiski vai cilvēka darbības rezultātā, piemēram, ieguves notekūdeņos un rūpnieciskajos notekūdeņos.

Pavairošana

Penicillium un Talaromyces sugas vairojas seksuāli un seksuāli.

Aseksuāla reprodukcija

Tas var notikt ar micēlija sadrumstalotību, kas vēlāk turpina sadalīties. Citos gadījumos var veidoties sklerotiums (biezsienu micēlijs), kas var izturēt nelabvēlīgus apstākļus un pēc tam sāk sadalīties.

Visizplatītākais aseksuālās reprodukcijas veids ir konidiju (seksa sporas) veidošanās no konidioporiem. Tie veidojas no phialīdu kodola sadalījuma.

Seksuāla reprodukcija

Seksa sporas tiek ražotas asci. Tiek izveidots antheridium (vīriešu struktūras) un ascogonium (sievietes struktūra). Abu struktūru citoplazmas saplūst (plazmogamija) un pēc tam kodoli pievienojas (kariogāmija).

Kad diploīdā šūna ir izveidojusies, rodas mejoze. Izveidojas četras haploīdas šūnas, kurās iziet mitoze, tādējādi iegūstot astoņas askosporas.

Askosporas ir haploīdas ar vienu kodolu. Viņiem var būt gluda vai rotāta virsma, un tos var aizpūst vējš vai izvadīt lietus.

Patogēni un slimības

Dažādas Penicillium sugas ir pārtikas sabojāšanas izraisītāji, it īpaši, ja apstākļi ir mitri un silti. Šajos attīstās kolonijas, un fermenti, kas ražo, tos ātri sadala. Kolonijas parasti ir zaļganā krāsā.

Bieži notiek arī ēku piesārņošana ar Penicillium un citu ģinšu sporām. Slēgta un mitra vide veicina sēnītes attīstību. Ir cilvēki, kuri ir ļoti jutīgi pret sporām, kas izraisa dažādas elpošanas sistēmas slimības un alerģijas.

T. marneffei (agrāk Penicillium marneffei) izraisa peniciliozi - slimību, kas endēmiska Dienvidaustrumu Āzijā. Tas ietekmē tikai pacientus ar imūnsistēmas nomākumu, galvenokārt tos, kuriem ir HIV. Konidijas inficē saimnieku ieelpojot un pēc tam attīstās intracelulāri, ietekmējot dažu orgānu funkcijas.

Biotehnoloģija

Dažas Penicillium sugas tiek plaši izmantotas pārtikas un farmācijas rūpniecībā.

Daudzos gaļas produktos, kas pakļauti nogatavināšanas procesiem, sēnīšu koloniju klātbūtne uz virsmas ir izplatīta. Šīs sēnes uzlabo raksturīgos aromātus un garšu, pateicoties dažādu ķīmisku savienojumu ražošanai.

Penicillium sugas veido virsmas mikrobu floru dažās raudzētās desās, piemēram, salami. Tie ir antioksidanti un novērš izžūšanu papildus to proteolītiskajai spējai, kas veicina produktu sacietēšanu un novērš patogēnu uzbrukumus.

Tā sauktajiem zilajiem sieriem to nogatavināšanas laikā pievieno P. roqueforti. Tā darbība rada fermentus, kas noārda ķīmiskos savienojumus, radot šiem sieriem raksturīgo aromātu un garšu. Zilie plankumi ir sēnīšu kolonijas uz siera.

Dažas sugas spēj ražot dabiskas antibiotikas. Viens no tiem ir penicilīns, ko galvenokārt iegūst no P. chrysogenum. Penicilīns bija pirmā medicīnā izmantotā antibiotika.

Atsauces

1. Acosta R (2006) Pretsēnīšu peptīdu Penicillium ražotāju atlase gaļas produktiem. Atmiņa, lai pretendētu uz doktora titulu. Extremadura Universitātes Veterinārmedicīnas fakultāte, Spānija. 288 lpp.
2. Cabañes J, MR Bragulat un G Castellá (2010) Oratoratoīnus ražojošās sugas Penicillium ģintī. Toksīni 2: 1111-1120.
3. Houbraken un RA Samson (2011) Penicillium filoģenēze un Trichocomaceae segregācija trīs ģimenēs. Pētījumi mikoloģijā 70: 1-51.
4. Samsons RA, N Yilmazi, J Houbraken, H Spierenburg, KA Seifert, SW Peterson, J Varga un JC Frisvad (2011) Talaromyces ģints un taksonu filoģenēze un nomenklatūra, kas izvietoti Penicillium subgenus Biverticillium. Pētījumi mikoloģijā 70: 159-183.
5. Visagie CM, J Houbraken, JC Frisvad, SB Hong, CGW Klaassen, G Perrone, KA Seifert, J. Varga, T Yaguchi and RA Samson (2014) Penicillium ģints identifikācija un nomenklatūra. Pētījumi mikoloģijā 78: 343-371.
6. Yadav A, P Verma, V Kumar, P Sangwan, S Mishra, N Panjiar, V Gupta un AK Saxena (2017) Penicillium ģints bioloģiskā daudzveidība dažādos biotopos. In: KV Gupta un S Rodríguez-Canto (ed). Jaunas un nākotnes attīstības tendences mikrobiālajā biotehnoloģijā un bioinženierijā. Penicilija sistēmas īpašības un pielietojums. Elsevier, Apvienotā Karaliste.