ลักษณะของดอกเบญจมาศ Penicillium อนุกรมวิธานสัณฐานวิทยาถิ่นที่อยู่

Penicillium chrysogenum มันเป็นสายพันธุ์ของเชื้อราที่ใช้บ่อยที่สุดในการผลิตเพนิซิลลิน ชนิดอยู่ภายในสกุล Penicillium ของตระกูล Aspergilliaceae ของ Ascomycota.

มันเป็นลักษณะโดยเป็นเชื้อราใยกับ septate hyphae เมื่อโตขึ้นในห้องแล็บอาณานิคมของพวกมันจะเติบโตอย่างรวดเร็ว พวกเขามีลักษณะที่อ่อนนุ่มเพื่อฝ้ายและสีเขียวสีฟ้า.

ดัชนี

• 1 ลักษณะทั่วไป
• 2 Phylogeny และอนุกรมวิธาน
  • 2.1 คำพ้องความหมาย
  • 2.2 Circumscription ปัจจุบัน
• 3 สัณฐานวิทยา
• 4 Habitat
• 5 การสืบพันธุ์
  • 5.1 การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ
  • 5.2 การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ
• 6 วัฒนธรรมสื่อ
• 7 เพนิซิลลิน
• 8 อ้างอิง

ลักษณะทั่วไป

P. chrysogenum มันเป็นสายพันธุ์ saprophytic มันสามารถย่อยสลายอินทรียวัตถุเพื่อผลิตสารประกอบคาร์บอนอย่างง่ายที่ใช้ในอาหารของมัน.

ชนิดคือแพร่หลาย (สามารถพบได้ทุกที่) และมันเป็นเรื่องธรรมดาที่จะพบมันในพื้นที่ปิดดินหรือที่เกี่ยวข้องกับพืช มันยังเติบโตบนขนมปังและสปอร์ของมันเป็นเรื่องธรรมดาในฝุ่น.

สปอร์ของ P. chrysogenum พวกเขาสามารถสร้างโรคภูมิแพ้ทางเดินหายใจและปฏิกิริยาทางผิวหนัง นอกจากนี้ยังสามารถผลิตสารพิษหลายชนิดที่มีผลต่อมนุษย์.

การผลิตเพนนิซิลิน

การใช้ชนิดที่รู้จักกันดีที่สุดคือการผลิตเพนนิซิลิน ยาปฏิชีวนะนี้ถูกค้นพบครั้งแรกโดยอเล็กซานเดอร์เฟลมมิงในปี 1928 แม้ว่าเขาจะระบุไว้ในหลักการว่า P. rubrum.

แม้ว่าจะมีสายพันธุ์อื่น Penicillium สามารถผลิตเพนิซิลลิน, P. chrysogenum มันเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด การใช้งานที่ต้องการในอุตสาหกรรมยาเนื่องจากมีการผลิตยาปฏิชีวนะสูง.

การทำสำเนา

พวกเขาทำซ้ำ asexually ผ่าน conidia (asores spores) ที่เกิดขึ้นใน conidiophores เหล่านี้ตั้งตรงและผนังบางมี phialides น้อย (เซลล์ที่ผลิต conidia).

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเกิดขึ้นผ่าน ascospores (สปอร์ทางเพศ) เหล่านี้ผลิตใน ascos ผนังหนา (ผลร่างกาย).

Ascospores (สปอร์ทางเพศ) ผลิตใน ascos (fruiting bodies) เหล่านี้เป็น cleistothecium (โค้งมน) และมีผนัง sclerotized ของพวกเขา.

การผลิตสารทุติยภูมิที่สอง

สารทุติยภูมิคือสารประกอบอินทรีย์ที่ผลิตโดยสิ่งมีชีวิตที่ไม่ได้แทรกแซงโดยตรงในการเผาผลาญของพวกเขา ในกรณีของเชื้อราสารประกอบเหล่านี้ช่วยระบุตัวตนของพวกมัน. 

P. chrysogenum มันโดดเด่นด้วยการผลิต roquefortina C, meleagrina และ penicillin การรวมกันของสารนี้ช่วยในการระบุตัวตนของพวกเขาในห้องปฏิบัติการ นอกจากนี้เชื้อรายังสร้างสารทุติยภูมิที่มีสีอื่น ๆ แซนทอกซินเป็นสาเหตุของสีเหลืองของสารหลั่งทั่วไป.

ในทางตรงกันข้ามมันสามารถผลิตอะฟลาทอกซินซึ่งเป็นสารพิษจากเชื้อราที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สารพิษเหล่านี้โจมตีระบบตับและอาจนำไปสู่โรคตับแข็งและมะเร็งตับ สปอร์ของเชื้อราจะปนเปื้อนในอาหารต่าง ๆ ที่ติดเครื่องสามารถทำให้เกิดพยาธิสภาพนี้ได้.

อาหารการกิน

ชนิดคือ saprophytic มันมีความสามารถในการผลิตเอนไซม์ย่อยอาหารที่ปล่อยออกมาในสารอินทรีย์ เอนไซม์เหล่านี้ทำให้สารตั้งต้นย่อยสลายซึ่งทำลายสารประกอบคาร์บอนที่ซับซ้อน.

ต่อจากนั้นสารประกอบที่ง่ายที่สุดจะถูกปล่อยออกมาและสามารถดูดซับโดยเส้นใย สารอาหารที่ไม่บริโภคสะสมเป็นไกลโคเจน.

สายเลือดและอนุกรมวิธาน

P. chrysogenum ถูกอธิบายครั้งแรกโดย Charles Thom ในปี 1910 ชนิดนี้มีคำพ้องความหมาย (ชื่อที่แตกต่างกันสำหรับสายพันธุ์เดียวกัน).

การมีลักษณะเป็นคำพ้อง

เฟลมมิ่งในปี 1929 ระบุสายพันธุ์ที่ผลิตเพนิซิลลินเป็น P. rubrum, เนื่องจากการปรากฏตัวของอาณานิคมสีแดง ต่อจากนั้นสายพันธุ์ได้รับมอบหมายภายใต้ชื่อของ P. notatum.

ในปีพ. ศ. 2492 นักมัยวิทยา Raper และ Thom ระบุว่า P. notatum มีความหมายเหมือนกันกับ P. chrysogenum. ในปี 1975 มีการทบทวนกลุ่มสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้อง P. chrysogenum มีการเสนอคำพ้องความหมายสิบสี่ชื่อสำหรับชื่อนี้.

คำพ้องความหมายจำนวนมากสำหรับสปีชีส์นี้เกี่ยวข้องกับความยากลำบากในการสร้างอักขระวินิจฉัย ได้รับการชื่นชมว่าการเปลี่ยนแปลงในสื่อวัฒนธรรมส่งผลกระทบต่อลักษณะบางอย่าง สิ่งนี้นำไปสู่การระบุที่ผิดพลาดของ taxon.

เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าสำหรับหลักการที่มีความสำคัญ (ชื่อแรกที่เผยแพร่) ชื่อสำหรับแท็กซอนที่เก่าแก่ที่สุดคือ P. griseoroseum, ตีพิมพ์ในปี 2444 อย่างไรก็ตาม, P. chrysogenum มันยังคงเป็นชื่ออนุรักษ์สำหรับการใช้งานที่กว้างขวาง.

ปัจจุบันตัวละครที่แม่นยำที่สุดในการระบุชนิดคือการผลิตสารทุติยภูมิที่สอง การปรากฏตัวของ roquefortina C, penicillin และ meleagrina รับประกันการระบุที่ถูกต้อง.

circumscription ปัจจุบัน

P. chrysogenum ถูก จำกัด ขอบเขต Chrysogena ของสกุล Penicillium. สกุลนี้ตั้งอยู่ในตระกูล Aspergilliaceae ของคำสั่ง Eurotiales de los Ascomycota.

ส่วน Chrysogena นั้นโดดเด่นด้วยการปรากฏตัวของ terverticilados และ conidiophores สี่จุดยอด phialides มีขนาดเล็กและอาณานิคมมักจะนุ่ม สายพันธุ์ของกลุ่มนี้มีความทนทานต่อความเค็มและเกือบทั้งหมดผลิตเพนิซิลลิน.

13 ชนิดได้รับการรายงานในส่วนที่ถูก P. chrysogenum ชนิดพันธุ์ ส่วนนี้เป็นกลุ่ม monophyletic และเป็นน้องชายของส่วน Roquefortorum.

ลักษณะทางสัณฐานวิทยา

เชื้อราชนิดนี้มีเส้นใยไมซีเลีย Hyphae นั้นจะถูกแยกส่วนซึ่งเป็นลักษณะของ Ascomycota.

conidiophores คือ terverticilados (มีสาขามาก) เหล่านี้เป็นผนังบางและเรียบเนียนขนาด 250-500 ไมครอน.

metullas (กิ่งก้านสาขาของ conidiophore) มีผนังเรียบและ phialides เป็น ampuliform (รูปขวด) และมักจะมีผนังหนา.

conidia เป็น subglobose ถึง elliptical, 2.5 - 3.5 μmในเส้นผ่าศูนย์กลางและผนังเรียบเมื่อสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์แสง ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดผนังจะถูกตรวจสอบวัณโรค.

ที่อยู่อาศัย

P. chrysogenum มันเป็นสากล ชนิดนี้พบว่าเติบโตในน่านน้ำทางทะเลเช่นเดียวกับในดินของป่าธรรมชาติในเขตอบอุ่นหรือเขตร้อน.

มันเป็นสายพันธุ์ mesophilic ที่สามารถเจริญเติบโตได้ระหว่าง 5 - 37 ° C โดยมีความเหมาะสมที่ 23 ° C นอกจากนี้มันเป็นซีโรฟิลัสดังนั้นจึงสามารถพัฒนาในสภาพแวดล้อมที่แห้ง ในทางกลับกันมันทนต่อความเค็ม.

เนื่องจากความสามารถในการเติบโตในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายจึงเป็นเรื่องปกติที่จะพบมันในพื้นที่ภายใน มันถูกพบในระบบปรับอากาศตู้เย็นและห้องสุขาและอื่น ๆ.

มันเป็นเชื้อราที่พบบ่อยในฐานะที่เป็นเชื้อโรคของต้นไม้ผลไม้เช่นลูกพีช, มะเดื่อ, ผลไม้เช่นมะนาวและฝรั่ง นอกจากนี้ยังสามารถปนเปื้อนธัญพืชและเนื้อสัตว์ มันยังเติบโตในอาหารแปรรูปเช่นขนมปังและแครกเกอร์.

การทำสำเนา

ใน P. chrysogenum มีความเด่นของการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ ในกว่า 100 ปีของการศึกษาของเชื้อราจนกระทั่ง 2013 การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในสายพันธุ์ไม่ได้รับการพิสูจน์.

การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ

สิ่งนี้เกิดขึ้นได้จากการผลิต conidia ใน conidiophores การก่อตัวของ conidia มีความเกี่ยวข้องกับความแตกต่างของเซลล์สืบพันธุ์เฉพาะ (phialides).

การผลิต conidia เริ่มต้นเมื่อ hypha พืชหยุดการเจริญเติบโตและรูปแบบกะบัง จากนั้นบริเวณนี้จะเริ่มบวมและเกิดการแตกกิ่งก้านขึ้น เซลล์ปลายของกิ่งแตกต่างใน phialid ที่เริ่มแบ่งโดย mitosis เพื่อก่อให้เกิด conidia.

Conidia ส่วนใหญ่จะกระจายไปตามลม เมื่อ Conidiospores มาถึงสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยพวกมันจะงอกและก่อให้เกิดพืชพันธุ์ของเชื้อรา.

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

การศึกษาระยะเพศใน P. chrysogenum มันไม่ใช่เรื่องง่ายเพราะสื่อวัฒนธรรมที่ใช้ในห้องปฏิบัติการไม่ส่งเสริมการพัฒนาโครงสร้างทางเพศ.

ในปี 2013 Julia Böhmนักชีววิทยาวิทยาชาวเยอรมันและผู้ทำงานร่วมกันพยายามกระตุ้นการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศในสายพันธุ์ สำหรับสิ่งนี้พวกเขาวางเผ่าพันธุ์ที่แตกต่างกันสองชนิดบน agar รวมกับข้าวโอ๊ต แคปซูลอยู่ภายใต้ความมืดที่อุณหภูมิระหว่าง 15 ° C ถึง 27 ° C.

หลังจากช่วงเวลาของการบ่มระหว่างห้าสัปดาห์ถึงสามเดือนการก่อตัวของ cleistoceci (ascos โค้งมนปิด) ถูกสังเกต โครงสร้างเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นในเขตติดต่อระหว่างสองเผ่าพันธุ์.

การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าใน P. chrysogenum การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเป็น heterothal มันเป็นสิ่งจำเป็นในการผลิต ascogonium (โครงสร้างหญิง) และ anteridium (โครงสร้างชาย) ของสองเผ่าพันธุ์ที่แตกต่างกัน.

หลังจากการก่อตัวของ ascogonium และ antheridium, cytoplasms (plasmogamy) และนิวเคลียส (cariogamy) หลอมรวมกัน เซลล์นี้เข้าสู่ไมโอซิสและก่อให้เกิด ascospores (สปอร์ทางเพศ).

สื่อวัฒนธรรม

อาณานิคมในสื่อวัฒนธรรมเติบโตอย่างรวดเร็ว พวกมันจะมีลักษณะเป็นฝ้ายนุ่ม ๆ มีไมซีเลียสีขาวอยู่ที่ขอบ โคโลนีเป็นสีเขียวอมน้ำเงินและผลิตสารหลั่งสีเหลืองสดใส. 

กลิ่นผลไม้มีอยู่ในอาณานิคมคล้ายกับสับปะรด อย่างไรก็ตามในบางสายพันธุ์กลิ่นไม่ได้ถูกทำเครื่องหมายมาก.

ยาปฏิชีวนะ

เพนิซิลลินเป็นยาปฏิชีวนะตัวแรกที่ใช้ในทางการแพทย์ได้สำเร็จ เรื่องนี้ถูกค้นพบโดยบังเอิญโดย Alexander mycologist ชาวสวีเดนเฟลมมิ่งในปี 1928.

ผู้วิจัยทำการทดลองกับแบคทีเรียในสกุล Staphylococcus และสื่อวัฒนธรรมถูกปนเปื้อนด้วยเชื้อรา เฟลมมิ่งตั้งข้อสังเกตว่าที่บริเวณที่มีการพัฒนาของเชื้อราแบคทีเรียไม่เติบโต.

Penicillins เป็นยาปฏิชีวนะ beta-lactam และที่มาจากธรรมชาติแบ่งออกเป็นหลายประเภทตามองค์ประกอบทางเคมีของพวกเขา การกระทำเหล่านี้ส่วนใหญ่เกี่ยวกับแบคทีเรียแกรมบวกโจมตีผนังเซลล์ของมันประกอบด้วย peptidoglycan เป็นส่วนใหญ่.

มีอยู่หลายชนิดด้วยกัน Penicillium สามารถผลิตเพนิซิลลินได้ แต่ P. chrysogenum เป็นเครื่องที่ให้ผลผลิตสูงสุด ยาเพนิซิลินเชิงพาณิชย์เครื่องแรกผลิตในปี 2484 และในปี 2486 สามารถผลิตในปริมาณมาก.

เพนิซิลลินธรรมชาติไม่ได้มีประสิทธิภาพต่อแบคทีเรียบางตัวที่ผลิตเอนไซม์เพนิซิลลิน เอนไซม์นี้มีความสามารถในการทำลายโครงสร้างทางเคมีของเพนิซิลลินและไม่ได้ใช้งาน.

อย่างไรก็ตามมันเป็นไปได้ที่จะผลิตเพนิซิลลินกึ่งสังเคราะห์โดยการเปลี่ยนองค์ประกอบของน้ำซุปที่ Penicillium. สิ่งเหล่านี้มีข้อได้เปรียบที่พวกเขาสามารถทนต่อยาเพนนิซิลินจึงมีประสิทธิภาพมากกว่ากับเชื้อโรคบางชนิด.

การอ้างอิง

1. Böhm J, B Hoff, C O'Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer และ U Kück (2013) การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและการผสมพันธุ์ทางสายพันธุ์ในเพนิซิลลิน - ผลิตรา Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
2. Houbraken และ RA Samson (2011) Phylogeny จาก Penicillium และการแยก Trichocomaceae ออกเป็นสามครอบครัว การศึกษาด้านมัยวิทยา 70: 1-51.
3. Henk DA, CE Eagle, K Brown, MA Van den Berg, PS Dyer, SW Peterson และ MC Fisher (2011) การเก็งกำไรแม้จะมีการกระจายตัวทั่วโลกใน Penicillium chrysogenum: พันธุศาสตร์ประชากรของเชื้อรานำโชคของ Alexander Fleming นิเวศวิทยาโมเลกุล 20: 4288-4301.
4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Pitt, RA Samson, AC Stolk (1992) ข้อเสนอสำหรับการท่องเที่ยวเชิงอนุรักษ์และผจญภัยใน Aspergillus และ Penicillium (เชื้อรา) Taxon 41: 109-113.
5. Ledermann W (2006) ประวัติของเพนิซิลลินและการผลิตในชิลี รายได้ชิล ทำให้ติดเชื้อ 23: 172-176.
6. Roncal, T และ U Ugalde (2003) การชักนำการอนุมานแบบ Penicillium. งานวิจัยทางจุลชีววิทยา 154: 539-546.