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8.17: Funghi - Biologia

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8.17: Funghi

La missione di Frontiere nella biologia fungina è quello di riunire i diversi campi della micologia, con l'obiettivo finale di pubblicare ricerche che facciano la differenza nella vita delle persone. La biologia fungina abbraccia i campi dell'agricoltura, della medicina e dell'industria applicata, ma è un campo biologico poco rappresentato nei college e nelle università. Questa rivista mira a creare un'unica piattaforma per i diversi campi della biologia fungina in cui i ricercatori possono imparare gli uni dagli altri, in modo che la vita umana, animale e vegetale possa essere migliorata.

Miriamo a pubblicare risultati di ricerca significativi su tutti gli aspetti della biologia fungina per migliorare la nostra capacità di decifrare la natura delle complesse interazioni dei funghi. Ciò include metaboliti secondari fungini e micotossine, interazioni ospite-fungine negli esseri umani, animali e piante, funghi in agricoltura, biodiversità fungina e studi tassonomici e filogenetici, genomica fungina e biotecnologia fungina.

La sezione speciale "Funghi e loro interazioni" in Frontiere in microbiologia ha ora Chiuso dopo il lancio di Frontiere nella biologia fungina.

Sezioni speciali e loro caporedattori:

- Interazioni fungo-animale (scopo)

Prof. Chengshu Wang, Istituto di fisiologia ed ecologia vegetale di Shanghai, Accademia cinese delle scienze, Cina

- Genomica ed evoluzione fungina (scopo)

Prof. Toni Gabaldón, Centro di supercalcolo di Barcellona, ​​Spagna

- Biotecnologie fungine (scopo)

Dr. Scott E. Baker, Laboratorio nazionale del Pacifico nord-occidentale, USA

- Interazioni fungo-pianta (scopo)

Dott.ssa Raffaella Balestrini, Istituto per la Protezione Sostenibile delle Piante, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Italia

Fisiologia fungina e metabolismo (scopo)

Prof. N. Louise Glass, Università della California, Berkeley, USA

- Funghi marini e d'acqua dolce (scopo)

Prof. Nina Gunde-Cimerman, Università di Lubiana, Slovenia

- - Metaboliti secondari fungini e micotossine (scopo)


Funghi Venerdì Amparoina spinosissima

Amparoina spinosissima trovato in Messico da Alan Rockefeller.

Il fungo unico presentato nell'edizione odierna di Fungi Friday ha causato per anni alcuni seri dibattiti tassonomici. Amparoina spinosissima è noto a molti come Mycena spinosissima. Sul sito web di catalogazione dei funghi fungoobserver.org, non si riceve alcun risultato quando si cerca "Amparoina spinosissima' ma compaiono cinque osservazioni quando 'Mycena spinosissima' viene digitato. Se questa specie fosse più comune, sono sicuro che ci sarebbe una risposta più definitiva a queste stranezze tassonomiche, ma anche così, la specie è ancora follemente interessante. Dopo aver tentato di chiarire la sua classificazione biologica, parlerò di un fantastico adattamento che ha il fungo, che migliorerà la sua forma fisica anche in futuro. Per allora, probabilmente avremo già un altro nome per il peculiare abitante del suolo della foresta.

Amparoina spinosissima trovato in Messico da Alan Rockefeller.

Nel 1950 questa specie è stata trovata crescere da ramoscelli in una foresta argentina. È stato descritto per la prima volta come Marasmius spinosissimus, fino a quando il micologo tedesco di fama mondiale Rolf Singer trasferì la specie a Amparoinaspinosissimo nel 1958. Questo cambiamento tassonomico è stato guidato dalle spore inamiloidi osservate, ma ancora una volta, la classificazione del fungo rimane torbida, poiché le raccolte del 1995 e del 1999 rivelano spore amiloidi. Nel documento del 2010 che ho trovato, i ricercatori hanno trovato un campione e hanno usato il reagente di Melzer per vedere se le spore erano amiloidi o non amiloidi. Come l'osservazione iniziale di Rolf Singer, i ricercatori hanno identificato le spore inamiloidi, quindi si sono attaccati al nome Amparoina spinosissima.

Nelle spore amiloidi, il reagente di Melzer reagisce con l'amido come i polisaccaridi sulla superficie delle spore e cambia il colore della struttura. Le spore inamiloidi non hanno questo polisaccaride che copre le loro spore, quindi la reazione non avviene. Questo è uno strumento comune utilizzato per aiutare a distinguere specie diverse, sebbene, per questo scenario, abbia solo causato confusione. Questa discrepanza sarebbe chiarita se questa specie fosse facilmente reperibile, e avesse un'ampia distribuzione, ma purtroppo per noi il fungo è minuscolo e piuttosto raro. Ci possono essere solo due cose in corso qui. Quello che molto probabilmente sta succedendo è che più specie non correlate e fenotipicamente simili stanno spuntando in tutto il mondo. L'altra possibilità, meno probabile, è che questo polisaccaride simile all'amido che copre le sue spore sia in realtà un tratto plastico.

Il fungo sembra minuscole palline appuntite quando stanno appena emergendo. Di nuovo, trovato in Messico da Alan Rockefeller.

Sebbene il genere venga costantemente spostato, l'unica cosa su cui TUTTI i micologi POSSONO essere d'accordo è il nome della sua specie:spinosissima. Questo nome resisterà alla prova del tempo, perché, guardalo bene! Ci sono minuscole spine che coprono sia il cappello che il gambo. Spine e viticci si trovano in tutto il regno dei funghi. Alcune spine aiutano a perturbare la micofagia, rendendo più difficile per i piccoli invertebrati prendere un morso. Questa specie produce queste spine per migliorarne la dispersione. Ma è a questo che servono le spore, giusto? Le spore sono un metodo fantastico di dispersione e non sto buttando giù questi piccoli pacchetti di potenziali propaguli fungini, ma il fatto sostiene che il loro successo non è garantito. In realtà, la maggior parte delle spore trasportate dall'aria non germina, ecco perché i funghi producono miliardi di spore ogni giorno.

Amparoina spinosissima trovato in Messico da Alan Rockefeller.

Queste spine si rompono e funzionano effettivamente come un propagulo fungino. Una volta spezzati, germinano in un clone del fungo da cui si sono appena staccati. Questo è il vantaggio di migliorare la forma fisica. Le spore sono aploidi, contengono solo la metà dei geni dei genitori, quindi se e quando germinano, devono incontrarsi con un'altra ife aploide compatibile. Una volta che lo fanno, possono ricombinare sessualmente i loro geni e formare un altro fungo. Amparoina spinosissima può facilmente formare nuovi funghi con il suo tessuto fungino già ricombinato geneticamente che si sfalda nel suolo della foresta sottostante.

Ciclo vitale di base all'interno del Basidiomycota.

Il sottobosco non smette mai di stupirmi. Questo metodo evita la necessità di combinare le ife aploidi con un'altra rete aploide. Il fungo produce ancora spore, quindi si verifica ancora la ricombinazione sessuale, ma può facilmente clonarsi per pompare ancora più di queste spore nell'aria. Questa caratteristica migliora la forma fisica ed è utilizzata anche dai funghi glow in the dark. Quando vengono raccolti abbastanza campioni in tutto il mondo e le persone si interessano maggiormente alla specie, le tecniche genetiche chiariranno le discrepanze tassonomiche. Vorrei solo che la specie crescesse nella mia zona. Immagino che dovrò solo aggiungerlo alla mia lista dei desideri.


8.17.1: Biologia- Entomologia

  • Contributo di Ed Vitz, John W. Moore, Justin Shorb, Xavier Prat-Resina, Tim Wendorff e Adam Hahn
  • ChemPRIME alla Biblioteca digitale di educazione chimica (ChemEd DL)

Quasi tutti hanno sperimentato la puntura di una formica o di un'ape - per alcuni, la reazione non è solo leggermente dolorosa, ma allergica. Ciò che provoca la sensazione di bruciore, tuttavia, non è il morso iniziale o la puntura dell'insetto, un gruppo di composti organici chiamati acidi carbossilici è responsabile dell'effetto duraturo. La formica dei boschi del sud (formica rufa) può effettivamente sparare un semplice acido carbossilico, acido formico, a grandi distanze per autodifesa [1] - non è necessario il pungiglione.

L'acido formico, come tutti gli acidi carbossilici, si ionizza per rilasciare ioni H+ in soluzione. Perché il gruppo (-RCOOH) definisce un composto così acido, quando anche altri gruppi funzionali di questo tipo rilasciano ioni H +? Perché le formiche dei boschi del sud non sparano alcol al posto dell'acido formico? Questo perché il loro gruppo funzionale che definisce è il gruppo carbossilico, (-RCOOH), in cui l'elettronegatività dei due atomi di ossigeno e la risonanza dell'anione risultante (-RCOO) contribuisce alla deprotanazione. In concentrazioni più elevate, l'acido formico può causare danni al fegato e ai reni, tuttavia, il veleno delle formiche è abbastanza diluito da essere eventualmente metabolizzato dal corpo, causando l'estinzione della puntura.

La struttura del gruppo carbossilico influisce non solo sull'acidità degli acidi carbossilici, ma su una serie di altre proprietà fisiche e chimiche. Ad esempio, il legame idrogeno aumenta il punto di ebollizione degli acidi carbossilici rispetto ad altri gruppi funzionali:

Nome Formula di proiezione Tipo di composto Punto di ebollizione in gradi C
isobutano Alcano ramificato -10.2
n-butano Alcano normale -0.5
Metil etere etilico Etere 10.8
Formiato di metile Estere 31.5
propanale Aldeide 48.8
Acetone chetone 56.2
2-propanolo Alcol 82.4
1-propanolo Alcol 82.4
Acido acetico Acido carbossilico 117.9
Glicole etilenico Dialcohohl (due gruppi OH) 198

L'ampia gamma di proprietà dell'acido carbossilico può essere resa più visibile da questo JmoL di acido acetico. Nel menu generale a sinistra, clicca su addebiti parziali. Ad ogni atomo della molecola verrà assegnata una carica parziale. È chiaro che gli atomi di ossigeno condividono gli elettroni in modo disuguale e fanno sì che altre parti della molecola ottengano una parziale carica positiva nel carbonio carbossilico e nell'idrogeno. Inoltre, questo induce una parziale carica negativa sul carbonio metilico, portando a cariche positive sugli atomi di idrogeno metilico.

Un modo ancora migliore per visualizzare la distribuzione degli elettroni è con le opzioni della superficie del potenziale elettrostatico molecolare (MEP). Si può guardare "MEP su superficie isopotenziale", che mostra superfici in cui il potenziale elettrostatico è lo stesso, ma l'opzione più informativa qui è il pulsante di opzione "MEP su superficie di Van der Waals". Questo mostra il potenziale lungo la superficie di van der Waals della molecola. Più vicino al rosso nello spettro dei colori, più negativo è il potenziale su quella superficie, più vicino al blu, più positivo. Si può vedere che entrambi gli atomi di ossigeno sono centri di carica negativa parziale, mentre l'atomo di idrogeno acido ha una carica positiva parziale sostanziale, e anche il gruppo metilico ha una carica positiva parziale. Un altro modo per guardare la molecola è usare il pulsante " MEP su un aereo". Scegli il piano XY, quindi fai clic su "Imposta equazione del piano". Questo mostrerà il potenziale elettrostatico lungo l'asse di simmetria per la molecola. Mentre due atomi di idrogeno sul gruppo metilico sono fuori dal piano, questa vista permette ancora di vedere come la carica parziale è distribuita lungo la spina dorsale della molecola in un modo in cui la superficie di van der Waals non lo fa. Da questa modellazione della molecola dell'acido acetico, si spera che stia diventando chiaro come emergano le proprietà macroscopiche di cui abbiamo discusso.

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Pappa reale ricca di acido pantotenico.

In entomologia, gli acidi carbossilici non sono usati solo per l'autodifesa. Acido pantotenico, C9h17NO5, è un componente vitale della pappa reale, un ricco miele secreto dalle api operaie per nutrire la loro regina [2] . Questo composto non è esclusivo delle api l'acido pantotenico è riconosciuto come vitamina B5 e si trova in molti alimenti, specialmente nei cereali integrali salutari.

Ed Vitz (Kutztown University), John W. Moore (UW-Madison), Justin Shorb (Hope College), Xavier Prat-Resina (Università del Minnesota Rochester), Tim Wendorff e Adam Hahn.


Un effetto negativo dei funghi micorrizici arbuscolari

Sì, hai letto bene il titolo. Un recente studio del 2016 di Mahmood Maighal e del suo team ha dimostrato che i funghi micorrizici arbuscolari (AMF) possono influenzare negativamente la redditività delle banche di semi. Ora non lasciarti trasportare troppo qui: gli effetti positivi dell'AMF superano le interazioni ecologiche negative. Tuttavia, per ottenere una comprensione completa di questi abitanti del suolo della foresta, dobbiamo considerare tutte le interazioni, sia positive che negative.

In questo mondo moderno e influenzato dall'uomo, le banche dei semi sono sempre più importanti per mantenere la salute delle foreste. Questi propaguli consentono alle popolazioni vegetali di riprendersi dopo i disturbi naturali e umani. Fino a poco tempo, si pensava che la vitalità dei semi fosse largamente influenzata da fattori abiotici come il contenuto di acqua del suolo e il pH. A quanto pare, questi fattori sono facilmente manipolabili dall'AMF. Nessuno prima di questi scienziati aveva fatto questa connessione.

Utilizzando i semi di tre piante erbacee da pascolo (Taraxacum officinale, Dactylis glomerata, e Centaurea nera) sono stati utilizzati tre esperimenti per verificare come i semi rispondessero a condizioni con e senza micorrize. I primi due esperimenti hanno utilizzato condizioni di mesocosmo più controllate mentre il terzo è stato applicato a condizioni di campo. Alloggiando i semi in compartimenti di esclusione delle radici (REC), sono stati in grado di vedere come i semi rispondevano alla presenza o assenza di AMF. La rete di nylon da 30 μm ha assicurato che solo le ife penetrassero nei REC nei semi trattati con micorrizici.

Fattori del suolo influenzati dall'AMF. Maighal et al. 2016.

Due delle specie vegetali utilizzate in questo esperimento non avevano una vitalità dei semi significativamente diversa con il trattamento con AMF. Anzi, Centaurea nera la vitalità dei semi è tuttavia diminuita in modo significativo con i trattamenti AMF. Oltre alla vitalità dei semi, alla fine di ogni esperimento sono stati analizzati il ​​pH del suolo, il contenuto di acqua e il fosforo disponibile. In generale, il fosforo disponibile è diminuito, mentre sia l'acqua del suolo che il pH sono aumentati con i trattamenti AMF. Queste alterazioni dell'ambiente del suolo sono le principali responsabili della riduzione di Centaurea nera vitalità del seme.

Vitalità dei semi significativamente ridotta in Centaurea nera. Maighal et al. 2016.

Questo studio evidenzia che l'AMF può avere un impatto negativo su alcune caratteristiche ecologiche. Sebbene solo una specie avesse una vitalità dei semi ridotta con l'aggiunta di un trattamento con AMF, e queste riduzioni fossero solo minori, questi dati sono inconfutabili. Le micorrize modificano abbastanza chiaramente l'ambiente del suolo per migliorare il sequestro di nutrienti e acqua. Questi cambiamenti migliorano la fornitura di nutrienti al loro partner vegetale senza riconoscere i semi come potenziali ospiti futuri. È interessante notare che tutte e tre le specie utilizzate erano in realtà specie di piante micorrize che si accoppiano con AMF, quindi penseresti che il loro mutualista non avrebbe avuto un impatto negativo sulla loro idoneità. Ancora una volta, in natura, si verificano relazioni simbiotiche, ma le specie si concentrano sulla propria idoneità più che sull'idoneità dei potenziali simbionti.


La biologia della popolazione delle invasioni fungine

Le invasioni fungine sono sempre più riconosciute come una componente significativa dei cambiamenti globali, che minacciano la salute dell'ecosistema e danneggiano la produzione alimentare. I funghi invasivi forniscono anche ottimi modelli per valutare la generalità dei risultati basati su altri eucarioti. Consideriamo innanzitutto le ragioni per cui le invasioni fungine sono state a lungo trascurate: tendono a essere poco appariscenti e sono stati utilizzati metodi inappropriati per il riconoscimento delle specie. Quindi esaminiamo le informazioni disponibili sui modelli e sui meccanismi delle invasioni fungine. Esaminiamo le caratteristiche biologiche alla base del successo dell'invasione di alcune specie fungine. Esaminiamo le analisi della struttura della popolazione, rivelando popolazioni di origine autoctone e punti di forza dei colli di bottiglia. Evidenziamo i cambiamenti ecologici ed evolutivi documentati nelle regioni invase, incluso l'adattamento alla temperatura, l'aumento della virulenza, l'ibridazione, i cambiamenti verso la clonalità e l'associazione con nuovi ospiti. Discutiamo di come l'enorme dimensione del censimento della maggior parte dei funghi consente l'adattamento anche negli invasori clonali a collo di bottiglia. Presentiamo anche nuove analisi dell'invasione dell'agente patogeno dell'antera su White Campion in Nord America, come caso di studio che illustra come una conoscenza accurata dei limiti delle specie e della filogeografia delle popolazioni fungine può essere utilizzata per decifrare l'origine delle invasioni. Questo caso di studio mostra che le invasioni di successo possono verificarsi anche quando i tratti della storia della vita sono particolarmente sfavorevoli alla dispersione a lunga distanza e anche con un forte collo di bottiglia. Concludiamo che le invasioni fungine sono modelli preziosi per contribuire alla nostra visione delle invasioni biologiche, in particolare fornendo approfondimenti sui tratti e sui processi ecologici ed evolutivi che consentono introduzioni di successo.

Parole chiave: Batrachochytrium Cryphonectria Microbotryum Phytophthora Silene latifolia commistione aggressività spostamenti dell'ospite introduzioni multiple funghi micorrizici oomiceti plasticità morbide spazzate.


I cicli riproduttivi dei funghi

Il regno dei funghi è suddiviso in 5 phylum principali: Basidiomycota, Ascomycota, Glomeromycota, Chytridiomycota e Zygomycota. Le specie all'interno di ciascun phylum possono essere caratterizzate dai loro distinti processi riproduttivi e cicli di vita. In questo articolo, forniremo una panoramica dei cicli di riproduzione di 3 di questi phyla: Basidiomycota, Ascomycota e Glomeromycota.

basidiomicota

Un phylum del regno dei funghi, Basidiomycota include funghi come palline e finferli. Sono caratterizzati dalla loro specifica spora, chiamata anche basidiospore. Le spore si formano su cellule basidi specializzate.

Crescono nei filamenti di micelio che raggiungono il terreno e la riproduzione sessuale avviene quando la spora aploide (aploide: contiene la metà del numero di cromosomi in un organismo completamente formato) si incontra con un altro micelio e si lega insieme in un processo chiamato plasmogamia. La riproduzione asessuata può avvenire anche per gemmazione, dove le spore vengono racchiuse in uno strato protettivo e si staccano dall'organismo genitore. Le spore vengono disperse dall'aria, dall'acqua e dagli insetti e si fanno strada nel terreno dove iniziano a crescere il micelio e trovano un altro micelio con cui collegarsi. Dopo che un micelio diventa diploide (contenente l'intero numero di cromosomi) il fungo inizia a crescere dal suolo.

Ascomycota è un altro phylum di funghi che, insieme a Basidiomycota, formano il sottoregno Dikarya. Questi funghi includono il lievito utilizzato nella cottura e nella produzione della birra e anche tartufi e spugnole gourmet. Questa divisione prende il nome dall'asco, che è la struttura a forma di sacco che contiene le spore aploidi dell'organismo, note come ascospore.

Si riproducono principalmente asessualmente rilasciando spore che germinano, formano il micelio, che poi si incontra con un altro micelio per formare un diploide, simile al Basidiomycota. Nella riproduzione sessuale, ci sono ceppi "maschili" e "femminili", il ceppo maschile produce un ascogonio e il ceppo femminile produce un anteridio. L'ascogonio e l'anteridio si fondono alla fecondazione attraverso la plasmogamia e danno inizio a un nuovo micelio. Dai un'occhiata a questo diagramma illustrato per maggiori dettagli su come si riproducono gli ascomicoti.

glomeromicota

Un altro dei 5 phylum di funghi, Glomeromycota è una divisione di nuova costituzione che include funghi essenziali per la terra delle piante, in particolare le loro radici. Le specie in questo phylum sono micorrize, nel senso che formano relazioni simbiotiche e reciprocamente vantaggiose con le piante. Le cellule fungine e le cellule delle radici delle piante interagiscono nel terreno, con la pianta che fornisce carbonio e carboidrati al fungo per la crescita e l'energia, e il fungo che fornisce acqua e nutrienti minerali essenziali dal suolo alla pianta.

Le specie di Glomeromycota non si riproducono sessualmente tutta la loro riproduzione è asessuata e coinvolge le radici delle piante su cui fanno affidamento. Questi organismi formano spore chiamate glomerospore, che hanno pareti cellulari molto spesse per la protezione. Una volta che la spora è dispersa in condizioni adatte, inizia a crescere un breve micelio che cerca un ospite radice. Una volta stabilito il contatto con un ospite, l'organismo cresce. Se non viene trovato alcun ospite radice, il micelio si ritirerà nella spora e attenderà condizioni migliori.


Proprietà micofarmacologiche di funghi endofiti isolati da foglie di origano cubano (Plectranthus amboinicus Lour.)

Dipartimento di Scienze Biologiche, College of Arts and Sciences, Isabela State University, Echague, Isabela, FILIPPINE.

I funghi endofiti risiedono internamente e in modo asintomatico nei tessuti vegetali e svolgono un ruolo significativo nell'ecosistema. Piante medicinali, come l'origano (Plectranthus amboinicus Lour.), sono preziose fonti di importanti funghi endofiti che sono noti per conferire numerosi benefici ai loro ospiti. In questo studio, i funghi endofitici sono stati isolati dalle foglie di P. amboinicus e valutati per le loro proprietà micofarmacologiche. Gli endofiti fungini sono stati isolati e poi identificati in base alle loro caratteristiche morfologiche. Sono stati sottoposti ad analisi micochimica qualitativa e screening antibatterico. Dalle foglie di origano messicano sono stati isolati tre endofiti fungini, tutti appartenenti al genere Aspergillus. Gli endofiti fungini sono stati identificati morfologicamente come Aspergillus niger, Aspergillus tamarii e Aspergillus terreus. È stato determinato che ciascun fungo endofitico contiene preziosi composti micochimici come alcaloidi, flavonoidi, saponine, tannini, glicosidi, steroli, terpenoidi, chinoni e fenoli che possono essere sfruttati per lo sviluppo terapeutico. Nel test antibatterico, lo screening preliminare utilizzando il metodo di diffusione del tappo di agar ha rivelato che gli endofiti erano in grado di sopprimere in modo impressionante la crescita di entrambi Escherichia coli e Staphylococcus aureus. I risultati sono stati ulteriormente confermati sottoponendo gli estratti etanolici degli endofiti contro gli stessi batteri di prova utilizzando il metodo di diffusione in agar well. Questo studio mostra il potenziale di questi funghi endofiti per gli sfruttamenti farmaceutici.


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