Морфолого-культуральні ознаки, екологія та практичне значення грибів Cladosporium cladosporioides

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

КАФЕДРА БІОТЕХНОЛОГІЇ І МІКРОБІОЛОГІЇ

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «Біологія клітин»

на тему: Морфолого-культуральні ознаки, екологія та практичне значення грибів Cladosporium cladosporioides

Студента

Дубова С.О.

м. Київ - 2015 рік

Реферат

Курсова робота присвячена вивченню морфолого-культуральних ознак, екології та практичного значення грибів Cladosporium cladosporioides.

Курсова робота складається з вступу, трьох розділів, табличних матеріалів та списку використаної літератури з 12 найменувань. Загальний обсяг роботи - 11 сторінок, 6 рисунків.

Ключові слова: Cladosporium cladosporioides, морфолого-культуральні ознаки Cladosporium cladosporioides, екологія Cladosporium cladosporioides, практичне застосування Cladosporium cladosporioides.

біологічний гриб cladosporium cladosporioides

Вступ

Коли ми чуємо термін «гриби», більшість людей часто думають про велике плодове тіло гриба або про зеленувату цвіль на хлібі. Зазвичай ми можемо знати що грибок присутній, коли ми бачимо "плодове тіло" або репродуктивні частини гриба.

Гриби -- велика група еукаріотичних організмів, яка об'єднує понад сто тисяч видів. У систематиці органічного світу гриби займають особливе положення. З тваринами гриби зближає наявність в оболонці їхньої клітини полісахаридної субстанції -- хітину (виняток складають ооміцети, в яких виявлена целюлоза), участь в обміні азоту -- сечовини, а в обміні вуглеводів -- глікогену. Тільки в клітинах тварин і грибів присутні цитохроми, що беруть участь в окисно-відновних процесах. Однак за способом живлення (адсорбтивне -- шляхом усмоктування, а не заковтування їжі) і необмеженим ростом гриби нагадують рослини. Вони не містять хлорофілу і за типом живлення є гетеротрофами: сапрофітичні гриби використовують залишки рослинного чи тваринного походження, а паразити -- тканини рослин і тварин.

Проблеми систематики грибів дотепер не можна вважати вирішеними. Розглядається питання про виділення грибів у самостійне царство, але зараз користуються ботанічною класифікацією. В її основу покладено морфологічний принцип будови тіла грибів і органів відтворення в культурі. Відповідно до цього гриби розподіляються на вищі та нижчі, завершені й незавершені. За прийнятою в Україні системою гриби поділяються на 10 відділів:

· Акразіомікотові слизовики (Acrasiomycota)

· Міксомікотові слизовики (Myxomycota)

· Оомікотові гриби (Oomycota)

· Лабіринтуломікотові гриби (Labyrinthulomycota)

· Гіфохітриомікотові гриби (Hyphochytriomycota)

· Плазмодіофоромікотові слизовики (Plasmodiophoromycota)

· Хітридіомікотові гриби(Chytridiomycota)

· Зигомікотові гриби (Zygomycota)

· Аскомікотові гриби (Ascomycota)

· Базидіомікотові гриби (Basidiomycota)

· та несистематизовану группу Анаморфних грибів (Deuteromycetes)

· Ліхенізовані гриби або Лишайники (Lichenes)

Аскомікотові гриби або сумчасті гриби -- відділ грибів (підцарства вищих грибів Dikarya), що об'єднує організми з септованим міцелієм і специфічними органами статевого спороношення -- сумками (асками), що частіше всього містять по 8 аскоспор. Аскомікотові гриби здатні до безстатевого спороношення (конідієношення), причому у багатьох випадках і статевий процес, і статеве спороношення втрачаються.

До Аскомікотових грибів відносять до 2000 родів і 30 000 видів. Серед них -- багато дріжджів, вторинно одноклітинних організмів.

Розділ 1. Характеристика гриба cladosporium cladosporioides

1.1 Характеристика класу Dothideomycetes (Дотидеоміцети)

До цього класу належать гриби, попередньо розглянуті як аскоміцети. Характерна ознака - бітунікатні сумки, які утворюються в спеціальних порожнинах - локулах в аскостромах. Аскостроми не можна вважати справжніми плодовими тілами, хоча іноді вони дуже схожі на перитеції і називаються псевдотеції.

1.2 Характеристика роду Cladosporium

Для грибів роду Cladosporium характерне конідіальне спороношення у вигляді дерева, гілки якого складаються зі спор (рис.1.1.).

Міцелій у цих грибів бурувато-сірий. Забарвлення значною мірою визначається меланіновими пігментами, що утворюються в клітині в результаті ферментативного окиснення тирозину та поліфенолів. Ці пігменти визначають стійкість міцелію і спор до опромінення. Тому ці гриби добре розвиваються на поверхні рослин та інших субстратів не тільки в зоні помірного клімату, але і в пустелях і напівпустелях.

По широті поширення С. cladosporioides можна віднести до числа найчастіше зустрічних недосконалих грибів. Його представники виявлені на найрізноманітніших субстратах рослинного і тваринного походження як сапрофітів, так і практично важливих паразитів рослин. [1]

1.3. Характеристика виду Cladosporium cladosporioides

Стовбур «дерева» Cladosporium cladosporioides утворений буруватим або блідо-оливковим конодієносієм, зазвичай прямостоячим, септованим, рідко з 1-2 бічними гілочками. «Крона» складається з коротких розгалужених ланцюжків конідій, які створюють враження бічних гілок (рис.1.2.). Наявність таких бічних ланцюжків вказує на те, що вершина конодієносія продовжувала своє зростання після утворення перших конідій. Безпосередньо від конідієносія відходять довгі циліндричні конідії. Їх називають базальними конідіями або метаконідіями.

Рис.1.1. Конідіальне спороношення грибів роду Cladosporium у вигляді дерева

Метаконідії дають початок більш коротким довгасто-еліптичним або циліндричним спорам, які, в свою чергу, догрунтовують одноклітинні конідії яйцевидної, овальної або округлої форми. Таким чином, конідії на одному конідієносії відрізняються за формою і величиною. Оболонка конідій буває гладкою або шипуватою. Молоді конідії завжди гладкі, безбарвні, одноклітинні. При їх дозріванні оболонка стає шипуватою і з'являються поперечні перегородки. Забарвлення варіює від блідо-оливкового до бурого. Конідії проростають через 5-6 год однієї або двома, рідше трьома паростковими трубками. Окремий конідієносець налічує від 100 до 300 конідій в залежності від виду гриба. [1]

Рис. 1.2. Розгалужені ланцюжки конідій Cladosporium cladosporioides

1.4 Морфологічні ознаки Cladosporium cladosporioides

Штам Cladosporium cladosporioides атоксичний, мезофільний, добре росте і спороносить на агаризованих середовищах. На агаризованому пивному суслі при t =20°С колонії розпросторені, бархатисті, спочатку жовтувато-зелені, з віком - оливково-зелені до оливково-коричневих, на звороті - зеленувато-чорні. Гіфи міцелія 1,5-40 мкм товщиною, розгалужені, світлооливкові. Коніофори до 350 мкм довжиною, 2-6 мкм товщиною, світло-коричневі, гладенькі. Базальні конідії одноклітинні, або з однією перетинкою, до 30 мкм довжиною, 2-5 мкм товщиною світлооливкові, гладенькі. Конідії еліптичні чи лимоноподібні 1.8-55 мкм, блідооливкові, коричневі, гладенькі, при старінні дрібнобородавчасті в довгих, розгалуджених ланцюжках. Добре росте і спороносить на природних (сусловому, картопляно-глюкозному) агарах, синтетичних (Чапека, Сабуро, Ромена-Толла) середовищах. На більшості досліджених середовищах колонії бархатисті, на картопляно-глюкозному агарі - помітно радіально-складчасті, на агаризованому середовищі Чапека світліше забарвлені, з білою крайовою зоною 5 мм ширини (рис.1.3.). Лінійний ріст колоній на агаризованих середовищах представлений у таблиці 1. [4]

Рис. 1.3. Cladosporium cladosporioides. Ріст на агаризованому середовищі

Таблиця 1 Лінійний ріст колоній Cladosporium cladosporioides на агаризованих середовищах

1.5 Фізіолого-біологічна характеристика Cladosporium cladosporioides

Гриб відноситься до мезофільних мікроміцетів. Оптимальна температура для росту і спороношення 20-25°С; оптимальна кислотність середовища рН 5-8. Гриб характеризується стійкістю до УФ- та Гамма-випромінення. Летальна доза для іонізуючого випромінення становить ЛД 99.9 -5000Гр. Джерелом вуглецю для штама може бути: глюкоза, сахароза, мальтоза, крохмал; органічні кислоти - лимонна, щавлева; оцтово-кислий натрій. 3 джерел азоту засвоює: нітратний, амонійний азот; аспарагінову амінокислоту; сечовину. Штам зберігається в колекції Інституту мікробіології та вірусології НАН України на сусловому і картопляно-глюкозному агарах. Культуру потрібно пересівати 1 раз в рік. В умовах лабораторного експерименту для гриба вдалося розрахувати баланс вуглецю в середовищі і самому грибі. В результаті чого, було встановлено, що Cladosporium cladosporioides практично повністю (75-100%) може будувати себе за рахунок радіоактивного графіту, як єдиного джерела вуглецю в мінеральному живильному середовищі. Таким чином, одержано принципово новий результат, який свідчить про засвоєння неорганічного джерела вуглецю у вигляді С із радіоактивного графіту.

При культивуванні в стаціонарних умовах на вказаних рідких середовищах гриб утворює поверхневу плівку темнооливкового і на картопляно-глюкозному середовищі - чорного кольору. Культуральна рідина при вирощуванні на середовищі Чапека майже не забарвлена. В умовах періодичного глибинного культивування на середовищі Чапека культура гриба утворює пелети (кульки міцелію) чорного кольору з темнооливковим відтінком. Культуральна рідина коричневого кольору. На рідких середовищах з джерелами азотного живлення органічної природи і на природних середовищах (крохмаль картопляний і кукурудзяний) при 25°С накопичення біомаси і її пігментація підсилюються. [2]

Розділ 2. Екологія та практичне значення грибів виду Cladosporium cladosporioides

2.1 Екологія Cladosporium cladosporioides

Cladosporium cladosporioides пристосований до існування в регіонах вологого та помірного клімату. Деякі штами цього гриба зустрічаються в тропічних і субтропічних регіонах. Його кількість значно знижується взимку і значно збільшується в літній час. С. cladosporioides також знаходиться в закритому приміщенні, але при більш низьких концентраціях і може відрізнятися від грибів виявлених на відкритому повітрі. Вони зазвичай зустрічаються на поверхні скловолокна каналу лайнера, на стінках каналів тощо. [2] Широке розмаїття рослин є джерелами живлення для цього гриба (рис. 2.1.). С. cladosporioides знаходиться на відмерлих рослинах, деревах, продуктах харчування, на соломі, в грунті. Широко поширені на відкритому повітрі і не розкладають органічні речовини. Ці гриби часто зустрічаються в якості забруднювачів на продуктах харчування. Також гриби С. cladosporioides зустрічаються на вологих будівельних матеріалах. [3]

Рис. 2.1. Пошкодження верхніх поверхонь листків грибом Cladosporium cladosporioides

Цвіль гриба C. cladosporioides часто знаходять на вологих стінах, на стелі у спальні, вітальні, ванній кімнаті, навколо ванни, в душових кабінах або на віконних рамах. [3] Це може виглядати як темно-коричневі або чорні розкидані колонії або ділянки (рис 2.2.). Також C. cladosporioides є частою причиною алергії. Та не всі штами викликають лише алергію, але й важкі захворювання. Тому, якщо у будинку спостерігається цвіль, потрібно очистити її власноруч або за допомогою спеціальних засобів.

Рис. 2.2. Ділянки, вражені цвіллю гриба Cladosporium cladosporioides

Розділ 3. Практичне застосування гриба Cladosporium cladosporioides

Серед темнопігментованих мікроміцетів особливої уваги дослідників заслуговують види роду Cladosporium, більшість з яких постійно або часто присутні у пробах повітря, ґрунту, харчових продуктів, різних фарб, текстилю та інших матеріалів.

Види C. sphaerospermum Penzig та C. cladosporioides (Fresen.) G.A. de Vries є визнаними домінантами в грибних комплексах, що руйнують мармурові пам'ятки культури (рис.3.1.), будівельні матеріали, деревину (рис.3.1.) тощо. Представники роду можуть викликати алергічні захворювання, є звичайними забруднювачами в клінічних лабораторіях. Окрім патогенного впливу багато штамів використовують для отримання меланінвмісної біомаси. [5]

Рис.3.1. Вражена ділянка деревини та пам'ятки культури грибом C. cladosporioides

3.1 Використання Cladosporium cladosporioides в отриманні меланінвмісної біомаси

Меланінвмісна біомаса необхідна для отримання в подальшому меланінового пігменту, який широко розповсюджений в природі, бере участь в гумусоутворенні грунту, обумовлює засмагу, колір волосся і очей людини, забарвлення шкірного покриву тварин, пір'я птахів, насіння. [6]

Меланіновий пігмент пропонується використовувати як перетворювач електромагнітних і ультразвукових опромінень в теплову енергію, стимулятор росту рослин, антиоксидантний, протипухлинний та радіопротекторний препарат та інше. [7, 10]

Відомо, що застосування матеріалів тваринного походження для одержання меланінвмісної біомаси занадто дороге і практично недоступне. Використання для його одержання плодів винограду і сухого листя чаю практично невигідно через обмеженість продукції (залежність від одержаного врожаю) і її непостійність. [8]

Існують способи одержання біомаси штамами антарктичних чорних дріжджів Nadsoniella nigra var hesuelica 365 та його мутанта 1-365 та штамів чорних дріжджеподібних грибів Aureobasidium pullulans. [9]

Однак при використанні даних грибів наявність значної кількості екзогенного полісахариду в біомасі призводить до багаторазового відмивання, центрифугування, що ускладнює в подальшому одержання меланіну і обумовлює підвищення часових і фінансових витрат. [10]

При одержанні меланінвмісної біомаси використовуються складні середовища, і виникає потреба в дорогих за вартістю речовинах для їх приготування. Недоліками цих аналогів є також те, що використовуються штами мікроорганізмів, які технологічно недостатньо придатні і зручні. Крім того, за умовами аналогів, в якості посівного матеріалу для одержання біомаси застосовували суспензію клітин або фрагментований міцелій вихідної культури. [10]

Економічно вигідніше меланінвмісну біомасу одержувати мікробіологічним шляхом, культивуючи на поживних середовищах мікроорганізми, що мають сталі морфолого-культуральні властивості, які можна постійно контролювати. Так, є спосіб, в якому меланінвмісну біомасу отримують за допомогою штаму гриба Cladosporium cladosporioides, культивуючи його на середовищах, для приготування яких використовують відходи спиртового виробництва, молочну сироватку, мелясу, однак на таких середовищах вихід біомаси низький (приблизно 4%).

Відомий спосіб для одержання меланінвмісної біомаси, в якому використовують мікроміцет C. cladosporioides 4 та 396. [11]

Штам гриба C. cladosporioides 396 має такі переваги: є культурою з стійкими і стабільними морфолого-культуральними властивостями, технологічний, зручний для практичного використання, легко культивується на доступних середовищах, тому грибну біомасу можна накопичувати в лабораторних і в промислових умовах. Штам гриба проявляє целюлозолітичну, каталазну, глюкозооксидазну, ферментативні активності і має антиоксидантну властивість, стійкий до високих доз УФ- та у-випромінювання, виживає при дії високих і низьких температур, в умовах глибокого вакууму, штучного сонячного світла високої інтенсивності.

Одержують меланінвмісну біомасу гриба Cladosporium cladosporioides 396 на поживному картопляно-цукровому середовищі, що здешевлює його вартість, а також змінюють умови посіву гриба шляхом вирощування в глибинних умовах вакууму, встановлюють його оптимальну кількість, що економить кількість витраченого середовища і лабораторного посуду.

Таким чином, встановлено істотний вплив низьких доз радіації на функціонування антиоксидантної системи у досліджуваних штамів C. сladosporioides, які також можуть брати участь в адсорбції речовин із актиноїдного ряду. [12]

3.2 Використання Cladosporium cladosporioides в засвоєнні радіоактивного графіту

Під час аварії на ЧАЕС багато радіоактивного графіту (біля 400 т) було викинуто в навколишнє середовище. Актуальним залишається питання його руйнування і переведення в доступну для рослин форму.

Процес трансформації радіоактивного графіту відноситься до прогресивної форми. При цьому гриб здатний використовувати радіоактивний

графіт, як джерело вуглецю, активно включати його до своїх метаболічних процесів. Суттєво, що така трансформація включає процеси ресорбції графіту, тобто вона відноситься до незворотніх процесів.

Для цього активно використовують штам Cladosporium cladosporioldes (Fres.) de Vries 5, який активно росте на середовищі із 10 г/л радіоактивного графіту (активність 2100 Бк), доданому у мінеральне середовище Чапека в якості єдиного джерела вуглецю, він перспективний для прискорення процесів руйнування реакторного графіту та вміщуючих гарячих частинок.

Штам Cladosporium cladosporioldes (Fres.) de Vries 5 виділений та ідентифікований [1] у відділі фізіології і систематики мікроміцетів Інституту мікробіології та вірусології НАН України. Штам вилучено з уламків радіоактивного графіту, зібраних у 1986 році поблизу четвертого енергоблоку ЧАЕС. Уламки зберігались у водному середовищі, в спеціальному контейнері в інституті геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України. [2]

Висновки

1) «Cladosporium» - рід вищих грибів, які належать до класу Dothideomycetes (Дотидеоміцети).

2) Для грибів роду Cladosporium характерне конідіальне спороношення у вигляді дерева, гілки якого складаться зі спор.

3) По широті поширення C. сladosporioides можна віднести до числа найчастіше зустрічних недосконалих гриів. Він пристосований до існування в регіонах вологого та помірного клімату. Деякі штами цього гриба зустрічаються в тропічних і субтропічних регіонах.

4) C. cladosporioides є частою причиною алергії. Окремі штами можуть викликати важкі захворювання.

5) Два штами C. cladosporioides 4 та 396 активно використовують для отримання меланінвмісної біомаси (з якої в подальшому синтезують меланіновий пігмент) та Cladosporium cladosporioldes (Fres.) de Vries 5, який використовують для прискорення процесів руйнування радіоактивного реакторного графіту.

Список використаної літератури

1.Род Кладоспорий (Cladosporium)

2. MicrobeWiki - Cladosporium

3. Cladosporium cladosporioides

4. Пат. UA 14730 5D6C12N Штам гриба Сladosporium cladosporioides (Fres.) de Vries 5, що засвоює радіоактивний графіт / Жданова Н.М., Захарченко В.О., Наконечна Л.Т., Вембер В.В., Пушкарьов О.В., Саботович Е.В., Ковалюк М.М.. - Опубл. 30.06.2000. Бюл. № З.

5. Кондратюк Т.О., М.-Х. Джеонг, Дж.-С. Хо, Кондратюк С.Я.

Ідентифікація видів комплексу Сladosporium sphaerospermum за морфологією та молекулярною філогенією // Modern Phytomorphology. - 2012. - Т. 1, № 47. - С. 47-51.

6. Андреева Н.Л., Соколов В.Д. Биологически активные препараты из грибов // VetPharma. - 2011. ? Выпуск № 2. - С 44 ? 46.

7. Пат. UA 73184 C12N 1/14 спосіб одержання меланінових пігментів / Тугай Т.І., Тугай А.В., Желтоножський В.О., Садовніков Л.В., Желтоножська М.В..? Опубл. 10.09.2012. Бюл.№ 17.

8. Новиков Д.А., Курченко В.П., Азарко И.И. Фотопротекторные свойства меланинов из винограда (Vitis vimfera) и черного чая // Радиационная биология. Радиоэкология. -- 2001. -- 41, № 6 -- С. 664 - 670.

9. Пат. RU 1559717 Меланиновый пигмент Aureobasidium (Pullulana) pullulans Arnaud (de Вагу) / Елинов Н.П., Юрлова Н.А., -- Опубл. 27.05.1998. Бюл. № 7.

10. Пат. UA 57317 7C12N1/2O спосіб одержання меланінвмісноі біомаси з використанням штаму мікроміцета Сladosporium cladosporioides 396 / Жданова Н.М., Василевська А.І., Ізжеурова В.В., Артишкова Л.В.. - Опубл. 16. 06. 2003, Бюл № 6.

11. Пат. UA 1523 Получение и характеристика меланина гриба Cladosporium cladosporioides (Fresen) de Vnes / Жданова Н.Н., Мележик А.В., Школьный A.T., Синявская О.И.. - Опубл. 15.07.2002, Бюл № 6.

12. Тугай Т.І. Вплив низьких доз іонізуючого випромінювання на накопичення меланінових пігментів та активність каталази і супероксиддисмутази у Сladosporium cladosporioides // Український біохімічний журнал. - 2007. ? Т. 79, № 6. - С. 93 - 98.

Размещено на Allbest.ru