MIKOLOGI
A
SYSTEMATYCZNA
MIKOLOGI
A
SYSTEMATYCZNA
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
Woese et al. 1990
http://www.nencki.gov.pl/pdf/ap/ap671.pdf
lamellarne
dyskoidalne
tubularne
Typy krist
mitochondrialnych
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
Beta (1-3), (1-6) glukany
Ściana komórkowa
Macierz
Frakcja fibryllarna
Międzynarodowy Kodeks Nomenklatury
Botanicznej
The International Code of Botanical
Nomenclature
(ostatnia wersja: tzw. Vienna Code, 2005)
osobne kodeksy dla zwierząt, bakterii i
wirusów
Nowe taksony:
ważne opublikowanie
(typ nomenklatoryczny,
diagnoza)
Starting point – rok (zazwyczaj publikacji
konkretnego dzieła), który jest początkiem
publikacji ważnych nazw
Synonimy, zmiany nazw
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
Klasyfikacja grzybów
Okres grecki i rzymski
Teofrast (371–288 p.n.e.) – uważał grzyby za rośliny,
które nie posiadają organów
Pliniusz Starszy (23/24–79) „Naturalis Historia”,
klasyfikuje grzyby w kategoriach „fungus”,
„agaricum”, „suillus”, „tuber”, „boletus”
Okres średniowieczny
Zainteresowanie grzybami ze względów medycznych
–
np. Hildegarda z Bingen (1098–1179), Albert Wielki
(1193-1280)
Karol Linneusz (1707–1778)
„Systema Naturae” (1735)
klasyfikacja zwierząt, roślin i minerałów
zastosowany „system płciowy”
„Genera Plantarum” (1737
i późniejsze wydania
)
„Species Plantarum” (1753
i późniejsze wydania
)
Nazwy binominalne
(stosowane już wcześniej –
Bauhin, 1623)
Opisy roślin (i grzybów), skatalogowanie nazw
(w tym synonimów), nadanie nazw nowo
opisanym taksonom
Starting point dla większości grzybów – 1753
Christian Hendrik Persoon (1761–1836)
„Synopsis methodica fungorum” (1801)
i szereg innych prac mikologicznych
Starting point dla szeregu podstawczakowych
grzybów patogenicznych oraz wnętrzniakowych
Ellias Magnus Fries (1794–1878)
Twórca nowoczesnej systematyki grzybów,
zwłaszcza wielkoowocnikowych
„Systema mycologicum: sistens fungorum
ordines, genera et species, huc usque” (1821)
Do niedawna starting point dla większości
grzybów
Heinrich Anton de Bary (1831–1888)
Uważany za ojca nowoczesnej mikologii
i fitopatologii
Zainteresowania badawcze:
cykle życiowe grzybów
morfologia grzybów
romnażanie płciowe grzybów
grzyby fitopatogeniczne
symbioza porostowa (termin: symbioza)
Alexopoulos (1962)
Kingdom Plantae
Division Mycota
Myxomycotina
Eumycotina
Ainsworth and Bisby (1971)
Kingdom Fungi
Myxomycota
Eumycota
Cavalier-Smith
(1981)
Fungi
Animalia
Biliphyta
Cryptophyta
Viridiplantae
Euglenophyta
Chromista
Protozoa
Whittaker (1969)
koncepcja pięciu
królestw
Fungi
Animalia
Plantae
Protista
(Monera)
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)
- budowa DNA (sekwencje DNA)
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)
plecha/komórka – 1n
zarodniki – 1n
gametangia/gamety – 1n
zygota – 2n
MITOZA
MEJOZA
(zarodniki) – 1n
SYNGAMIA
Cykl haplontyczny
plecha/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
plecha/komórka – 2n
zarodniki – 2n
zygota – 2n
MITOZA
MEJOZA
plecha/komórka – 1n
zarodniki – 1n
zarodniki – 1n
Protista
–
Plasmodiophoromycota
Acrasiomycota
Myxomycota
Chromista
–
Oomycota
Hyphohytriomycota
Labyrinthulomycota
Fungi
–
Chytridiomycota
Blastocladiomycota
Neocallimastigomycota
Zygomycota
Glomeromycota
Ascomycota
Basidiomycota
Królestwo
Protista (= Protoctista = Protozoa)
Plasmodiophoromycota
– endopasożyty
biotroficzne
Acrasiomycota
–
śluzowce
komórkowe
Myxomycota
–
śluzowce
komórczakowe
(śluźniowe)
lub
komórkowe
Stadium wegetatywne (troficzne) w postaci
ameb
(jednojądrowe) lub
plazmodiów
(wielojądrowe),
bez ściany komórkowej
Odżywianie na drodze
fagotroficznej
(substancja
zapasowa:
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
Pasożyty
biotroficzne
roślin, glonów i grzybów
Endopasożyty – żyją
wewnątrz
komórek
gospodarza
Wielojądrowe protoplasty –
plazmodia
Powodują często
hypertrofię
(nienormalny
wzrost/rozrost) oraz
hyperplazję
(nienormalne
podziały) komórek gospodarza
Ok. 35 gatunków, 10 rodzajów
Blisko spokrewnione z niektórymi
ameboidalnymi
pierwotniakami
Krzyżowe
podziały jądra
Jąderko nie zanika
Chromatyna jądrowa układa
się w poprzek jąderka
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
A
– adhesorium
L
– tłuszcz
N
– jądro kom.
R
– „rura”
S
– kolec
Sc – kanał
V – wakuola
Proces infekcji – encystowana zoospora
wnika do komórki gospodarza
włośniki z plazmodiami
pierwotnymi
Spongospora subterranea
Choroba: 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
Myxomycota (= Mycetozoa)
Stadium wegetatywne w postaci
ameb
(agregujących w tzw. pseudoplazmodium) lub
wielojądrowych śluźni
Ameby i śluźnie wykształcają
zarodnie
lub
sorokarpia
, produkujące zarodniki
Blisko spokrewnione z niektórymi
ameboidalnymi
pierwotniakami
Klasa
Dictyosteliomycetes
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 ok. 10 do ok. 50,000
ameb
Efektem skupiania się myxameb
jest formowanie
sorokarpu
Zarodniki
rozprzestrzeniane
przez wodę
i zwierzęta
Dictyostelium – k
omórki
zamknięte w trzonie; spory w
jednej grupie
Polysphondylium
– komórki
zamknięte
w trzonie; wiele skupień spor na
trzonie
Nematostelium
– Komórki nie są zamknięte w trzonie
Klasa
Myxomycetes
Stadium życiowe w postaci wielojądrowej,
diploidalnej
śluźni
Śluźnia –
hodowla na agarze
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); zmiennokierunkowy
ruch cytoplazmy
Skupianie się śluźni – pierwsze etapy tworzenia zarodni
Typy zarodni:
pseudozrosłozaro
dnia
(pseudoaetalium)
pierwoszczowocnia
(plasmodiocarpium)
zrosłozarodnia
(aetalium)
zarodnia wolna
(sporangium)
Wewnątrz zarodni tworzą się:
zarodniki
oraz
włośnia
Mejoza wewnątrz zarodników
- 3 jądra degenerują
myxameby
myxmonady
zarodnia
- mejoza
plazmodium
zygota
zarodnik
myxameby
myxmonady
kopulacja
wielokrotne mitozy
Klasa
Myxomycetes
Rzędy
Echinosteliales
Liceales
Physarales
Trichiales
Stemonitales
Znanych ok. 875 gat.
Protoplazmodium
Proste zarodnie na trzonkach (< 0,5 mm)
Większość gatunków znanych z kultur
np. Echinostelium
Babeyella
Clastoderma
Rząd
Echinosteliales
Rząd
Stemonitales
Afanoplazmodium u większości gatunków
Zarodnie z kolumellą, bez węglanu wapnia
Zarodniki w masie zawsze ciemne
Włośnia związana z kolumellą
Stemonitis sp.
Lamproderma sp.
Faneroplazmodium
Proste zarodnie (najczęściej zrosłozarodnie)
Brak: włośni właściwej, węglanu wapnia, kolumelli
Włośnia rzekoma (pseudowłośnia)
Prawdopodobnie grupa polifiletyczna
Rząd
Liceales
Lycogala epidendrum
Cribraria sp.
Faneroplazmodium
Zarodnie wolne lub zrosłozarodnie
Zarodniki w masie zawsze ciemne
Włośnia właściwa
Węglan wapnia obecny w perydium, włośni i/lub trzonie
Rząd
Physarales
Diachea
leucopodia
Fuligo septica
Leocarpus fragilis
Diderma sp.
Physarum polycephalum
Rząd
Trichiales
Faneroplazmodium
Zarodnie bez kolumelli, bez węglanu wapnia
Zarodniki w masie zawsze jasne
Włośnia ze zgrubieniami różnego rodzaju
Hemitrichia serpula
Trichia sp.
Arcyria sp.
Józef Rostafiński –
polski badacz
śluzowców
Światowa monografia
śluzowców, praca
doktorska wykonana
pod kierunkiem Prof.
De Bary:
„Śluzowce” (Paryż,
1875)
Klasa
Protosteliomycetes
Bardzo proste formy
Zarodniki wykształcane
zewnętrznie
Plazmodium – kilkujądrowa ameba (wyjątek: Ceratiomyxa!)
Nematostelium
Echinosteliopsis
Ceratiomyxa
Gromada
Acrasiomycota (Acrasida)
Grupa
polifiletyczna
3 rodziny, 5 rodzajów, ok. 15 gatunków
Żyją w glebie, materiale roślinnym, odchodach
Jedna rodzina z kristami mitochondrialnymi
tubularnymi
pozostałe tworzą kristy
spłaszczone
(polifiletyzm?)
Pływki (jeśli występują) o
dwóch nierównych
wiciach
Brak informacji
o rozmnażaniu płciowym
spory
kiełkowanie,
ameba
podziały
komórek
skupianie się
komórek
formowanie
sorokarpu
sorokarp
Acrasis rosea
Acrasis rosea
Wszystkie
komórki
sorokarpu
zdolne do kiełkowania
Królestwo
Straminipila = Chromista
Oomycota
Hyphochytriomycota
Labyrinthulomycota
Heteroconthophyta
Bacillariophyta
Głównie formy
strzępkowe
(brak sept),
rzadziej komórkowe
eukarpiczne
(plecha nie
jest w całości zużywana
do wykształcenia organów
rozmnażania)
i
holokarpiczne
(plecha
lub komórka
w całości przekształca się
w organy rozmnażania)
Gromada
Oomycota
– grzyby lęgniowe
Wodne (słodko- i słonowodne), oraz lądowe
Saprobionty
i
pasożyty
(fakultatywne i
obligatoryjne – biotroficzne – głównie formy
lądowe)
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)
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 –
saprotrofy
Rhipidiales
–
saprotrofy, częste w
stagnującej
wodzie
Pythiales –
pasożyty i saprotrofy
Saprolegniales –
pasożyty i saprotrofy
Lagenidiales –
obligatoryjne pasożyty;
endobiotyczne,
Peronosporales –
pasożyty biotroficzne
roślin
lądowych
92 rodzaje, ok. 800 gatunków
Wodne, głównie
pasożyty
Endobiotyczne,
niektóre holokarpiczne
Rząd
Lagenidiales
Lagenidium sp.
– pasożyt Spirogyra
1-4. Stadia infekcji
5-10. Rozmnażanie bezpłciowe
11-17. Rozmnażanie płciowe
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
Achlya sp.
Aphanomyces
– pasożyty roślin (np. buraków,
rzodkiewek, groszku,
roślin akwariowych);
pasożyty
skorupiaków i ryb
A. cochlioides
A. astaci