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Gibt es eine antagonistische Assoziation zwischen Penicillium und Aspergillus?

Gibt es eine antagonistische Assoziation zwischen Penicillium und Aspergillus?


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Etwas Aspergillus Arten scheinen Walnüsse zu mögen. Meine Frage betrifft die Assoziation von Penicillium und Aspergillus. Kaum Aspergillus eine Walnuss (oder eine andere herausfordernde Kohlenstoffquelle) kolonisieren als Penicillium scheint einzuziehen und tötet schließlich die Aspergillus Kolonie.

Eine völlig unwissenschaftliche Vermutung ist das Aspergillus ist ein guter Kolonisator und Penicillium ein guter Opportunist ist und dass dies ein gemeinsames Muster bei diesen beiden Arten ist. Gibt es eine Wissenschaft in dieser Richtung? Ich erinnere mich an eine Art bekanntes Bild aus einem alten Text, in dem Penicillium wird gezeigt, wie er eine Art von mehr oder weniger erwürgt Aspergillus. Ich habe damals nicht viel darüber nachgedacht.

Das angehängte Bild ist nicht sehr belastend, aber das Thema ist das gleiche. Penicillium sind die grünen handähnlichen Strukturen, die über das Kleeblatt verstreut sind Aspergillus. Fußzelle des letzteren beschnitten.

Dies scheint eine einfache Frage zu sein, aber eine schnelle Suche zeigt nicht viel, denke ich zum Teil, weil dies im Allgemeinen als Kontaminationsproblem auftauchen würde.


Es ist schwer, Artikel über die zu finden Verband zwischen Penicillium und Aspergillus Arten, obwohl sie beide als zwei der häufigsten Schimmelpilzarten in Innenräumen gelten.

In dieser Studie stammten die häufigsten Sporentypen, die sowohl in den Innen- als auch in den Außenluftproben nachgewiesen wurden, im Allgemeinen aus der Penicillium/Aspergillus Gruppe […] ähneln diese Befunde qualitativ denen, die an anderen geographischen Orten beobachtet wurden, was die Allgegenwart dieser Pilze bestätigt.

Obwohl diese Gattungen häufig vorkommen, hat dies auch mit Umweltfaktoren und der relativen Luftfeuchtigkeit des Gebiets zu tun.

Die geografische Lage, das Klima und die kurzfristigen meteorologischen Bedingungen sind für die Arten und Mengen von Pilzsporen im Freien verantwortlich.

Was die Assoziation und das offensichtliche Kolonisations- / opportunistische Verhalten der Gattungen angeht, scheint es keine Assoziationen zwischen den beiden zu geben, es sei denn, die Umweltbedingungen ändern sich möglicherweise und verschiedene Schimmelpilzarten haben unterschiedliche Feuchtigkeits- / Temperaturschwellen, obwohl diese Schimmelpilze wiederum Gruppen neigen dazu, Generalisten zu sein und gedeihen bei einem breiteren Spektrum von Umweltbedingungen gut als andere Pilze.

Es wurde ein Laborverfahren entwickelt, bei dem lebensfähige Erdnusssamen verwundet und mit Felderde mit natürlichen Pilzpopulationen inokuliert und dann unter verschiedenen Bedingungen der Samenwasseraktivität und Temperatur inkubiert wurden. […] A. parasitus kolonisierte Erdnusssamen bei niedrigeren Temperaturen als A. flavus, und kühle Bodentemperaturen im Vergleich zu den Temperaturen von Luftpflanzenfrüchten könnten erklären, warum A. parasitus kommt vor allem in Erdnüssen vor.

Andere Pilze, dominiert von den Gattungen Penicillium, Fusarium und Clonostachys, kolonisierte Samen hauptsächlich bei Wasseraktivitäten und Temperaturen, die für die Sektion nicht optimal sind Flavi Arten und A. niger.

Eupenicillium ochrosalmoneum häufig auf den Konidienköpfen der Sektion Flavi-Arten sporuliert und eine Spezifität für diese Pilze zeigte. Die Beimpfung von verwundeten lebensfähigen Erdnusssamen mit Erde, die natürliche Pilzpopulationen enthält, bietet ein Modellsystem zur Untersuchung des Infektionsprozesses, der Wechselwirkungen zwischen Pilzen und der Faktoren, die bei der Aflatoxinbildung wichtig sind.

Beliebige Assoziationen mit verschiedenen Pilzarten und deren unterschiedlichen Strukturen, darunter zum Beispiel mit den Konidienköpfen von Aspergillus scheint gerade im Studium zu sein:

Die Gattung Penicillium umfasst Arten, die hauptsächlich Pflanzenmaterial besiedeln. Frühe Berichte deuten jedoch darauf hin, dass mehrere Arten parasitieren können Aspergillus und Sporulation auf den Konidienköpfen des Wirts. Vor kurzem Eupenicillium ochrosalmoneum und E. cinnamopurpureum, […] wurden auf den Köpfen von Aspergillus Arten der Sektion Flavi bei der Besiedlung von Erdnusssamen.

Über die zugrunde liegende Wirtsspezifität ist wenig bekannt Aspergillus-Penicillium Verbände. […] alle Arten verbreiteten sich durch von Kopf zu Kopf gewachsene Lufthyphen über Aspergillus-Kolonien. Zusätzliche Studien sind erforderlich, um zu klären, ob Eupenicillium und Penicillium Arten sind parasitär oder einfach epibiotisch auf ihren Wirten.


Ein Jahr später fand ich eine kurze Passage in Thoms und Rapers Text von 1945, Handbuch der Aspergilli. Auf Seite 59 berichten die Autoren, dass Aspergillus niger Kolonien werden häufig mit . überrannt Penicillium rugulosum das "seine Hyphen innerhalb und um die Konidiophoren windet und Früchte in einer strahlenden Reihe kurzstieliger Penicilli umgibt, die die Köpfe und oberen Hälften der Konidiophoren umgeben." Ein Foto zeigt dies auf S. 60.


Zytotoxizität von Mykotoxinen

D Citrinin

Citrinin wird hergestellt von Penicillium citrinum und andere Penicillium-Arten. Dieses Mykotoxin wurde in Weizen, Hafer, Gerste und Roggen gefunden. Citrinin wurde auch in Erdnüssen beobachtet, die mit . infiziert sind Aspergillus flavus, Penicillium citrinum, und A. terre uns. Es wurde in Reis- und Maismehl berichtet. Das am häufigsten kontaminierte Lebensmittel sind Fruchtsäfte. Citrinin ist im Vergleich zu anderen Mykotoxinen ein relativ einfaches Molekül (siehe Abb. 1), das chemisch (3R-trans)-4,6-Dihydro-3,4,5-trimethyl-6-ox-d-3H-2-benzopyran-7-carbonsäure.


Abstrakt

Blauschimmel, hauptsächlich verursacht durch Penicillium expansum, ist eine große Bedrohung für die globale Kernobstindustrie und verursacht jährlich Verluste in Höhe von mehreren Millionen Dollar. Der Blauschimmelpilz wirkt sich negativ auf die Fruchtqualität aus, reduziert dadurch den Frischobstkonsum und trägt maßgeblich zum Nahrungsverlust bei. P. expansum produziert auch eine Reihe von Mykotoxinen, die für die menschliche Gesundheit schädlich sind. Die Behandlungsmöglichkeiten sind begrenzt und das Aufkommen von fungizidresistenten Penicillium spp. erschwert das Krankheitsmanagement, daher sind neue Ansätze und Instrumente erforderlich, um Blauschimmel in der Lagerung zu bekämpfen. Dieses Artenprofil umfasst eine umfassende Literaturübersicht dieses aggressiven Erregers, der mit Kernobst (Apfel, Birne, Quitte) assoziiert wird, mit Schwerpunkt auf Biologie, Krankheitsmechanismen, Bekämpfung, Genomik und den neuesten Entwicklungen im Krankheitsmanagement.

Taxonomie

Penicillium expansum Link 1809. Domain Eukaryota, Kingdom Fungi, Stamm Ascomycota, Unterstamm Pezizomycotina, Klasse Eurotiomycetes, Unterklasse: Eurotiomycetidae, Ordnung Eurotiales Familie Trichocomaceae, Gattung Penicillium, Spezies Weite.

Biologie

Ein nekrotropher Nachernte-Erreger mit breitem Wirtsspektrum, der eine Wunde (z. B. Stammzug, Punktionen, Prellungen, Schulterrisse) oder natürliche Öffnungen (z.

Giftstoffe

Patulin, Citrinin, Chaetoglobosine, Communesine, Roquefortin C, Expansolide A und B, Ochratoxin A, Penitrem A, Rubratoxin B und Penicillinsäure.

Host-Bereich

Vorwiegend Äpfel, europäische Birne, asiatische Birne, Mispel und Quitte. Blauschimmel wurde auch an Steinobst (Kirsche, Pflaume, Pfirsich), Kleinobst (Traube, Erdbeere, Kiwi) und Haselnuss gemeldet.

Krankheitssymptome

Blauschimmel erscheint anfangs als hellbraune bis dunkelbraune kreisförmige Läsionen mit einem definierten Rand zwischen dem verfallenen und gesunden Gewebe. Das verfallene Gewebe ist weich und wässrig, und auf dem verfallenen Bereich erscheinen blaugrüne Sporenmassen, die an der Infektionsstelle beginnen und nach außen ausstrahlen, wenn der verfallene Bereich altert.

Seuchenkontrolle

Vorerntefungizide mit Nacherntewirkung und Nacherntefungizide werden hauptsächlich zur Fäulnisbekämpfung eingesetzt. Die Hygienemethoden für Obstgärten und Packhäuser sind ebenfalls kritische Komponenten einer integrierten Schädlingsbekämpfungsstrategie.

Nützliche Websites


Ergebnisse

Die klinischen Symptome waren bei H1N1-infizierten Patienten und COVID-19-Patienten ähnlich

Fast 54 % der COVID-19-Fälle und 71 % der H1N1-Fälle waren schwerwiegend (Tabelle 1). Die häufigsten Grunderkrankungen waren Bluthochdruck, Diabetes mellitus, Herzerkrankungen und Lebererkrankungen, während die häufigsten Symptome Fieber, Husten und Durchfall sowohl bei COVID-19-Patienten als auch bei H1N1-infizierten Patienten waren, obwohl sich diese Faktoren zwischen den beiden nicht signifikant unterschieden zwei Gruppen (Tabelle 1). Die Positivitätsrate für SARS-CoV-2-RNA im Stuhl von COVID-19-Patienten betrug 34,32 %. Alle Patienten mit H1N1-Infektion oder COVID-19 wurden mit antiviralen Medikamenten behandelt, einige wurden mit Glukokortikoiden behandelt. Die Krankenhausaufenthalte waren bei COVID-19-Patienten länger als bei H1N1-infizierten Patienten.

Unterschiedliche Veränderungen der Entzündung und Organfunktion zwischen H1N1-infizierten Patienten und COVID-19-Patienten

Sowohl COVID-19-Patienten als auch H1N1-infizierte Patienten hatten niedrigere Blutlymphozytenzahlen und höhere Neutrophilenzahlen als HCs (Abb. 1A). Der CRP-Spiegel, ein Index für bakterielle Infektionen, war bei COVID-19-Patienten und H1N1-infizierten Patienten signifikant höher als bei HC, während Procalcitonin, ein Index für bakterielle und Pilzinfektionen, bei H1N1-infizierten Patienten höher war als bei COVID- 19 Patienten und HCs (Abb. 1D). Darüber hinaus wiesen sowohl H1N1-infizierte Patienten als auch COVID-19-Patienten im Vergleich zu HCs einen signifikanten Anstieg der Spiegel von IL-2, IL-6 und IL-10 auf, was darauf hindeutet, dass sich die Patienten in einem entzündlichen Zustand befanden (Abb. 1C). . Die IL-4- und TNF-α-Spiegel waren bei COVID-19-Patienten höher als bei H1N1-infizierten Patienten und HCs, was darauf hindeutet, dass COVID-19-Patienten mehr Entzündungen hatten. Im Vergleich zu HCs war der Albuminspiegel niedriger und der ALT- und GGT-Spiegel sowohl bei H1N1-infizierten Patienten als auch bei COVID-19-Patienten höher, was darauf hindeutet, dass die Patienten eine Leberschädigung erlitten. Interessanterweise war die AST nur bei H1N1-infizierten Patienten höher und bei diesen Patienten sogar höher als bei COVID-19-Patienten, was darauf hindeutet, dass bei H1N1-infizierten Patienten schwerwiegendere Leberschäden auftreten könnten. ALP war nur bei COVID-19-Patienten niedriger als bei HCs (Abb. 1B). Im Vergleich zu den HCs war die absolute Erythrozytenzahl im peripheren Blut sowohl bei COVID-19-Patienten als auch bei H1N1-infizierten Patienten niedriger, während der Hämoglobinspiegel nur in der COVID-19-Gruppe niedriger war, was auf eine H1N1-Infektion, insbesondere COVID- 19, kann Erythrozytenschäden verursachen (Abb. 1A). Darüber hinaus waren im Vergleich zu den HC die Cholesterin- und Harnsäurespiegel bei COVID-19- und H1N1-infizierten Patienten niedriger, während die Thrombozytenzahl nur bei H1N1-infizierten Patienten niedriger war. Darüber hinaus waren die Thrombozytenzahl und der Cholesterinspiegel bei H1N1-infizierten Patienten niedriger als bei COVID-19-Patienten (Abb. 1A, D).

Deutlich verändert (EIN) Bluthämozyten und Hämoglobin, B Leberfunktionsindikatoren, C entzündliche Zytokine und (D) metabolische und infektiöse Biomarker im Blut von Patienten mit COVID-19 (n = 67) oder H1N1 (n = 35) Infektionen im Vergleich zu HCs (n = 48). *P < 0,05 **P < 0,01 und ***P < 0,001.

Der Pilzreichtum im Darm von H1N1-infizierten Patienten und COVID-19-Patienten nahm ab

Durch pilzliche ITS-Sequenzierung wurden 1587 OTUs identifiziert, darunter 557 OTUs speziell für HCs, 232 OTUs speziell für H1N1-infizierte Patienten und 285 OTUs einzigartig für COVID-19-Patienten (Abb. 2A). Der OTU-Anteil, wie er durch den Chao1-Index widergespiegelt wird, unterschied sich zwischen COVID-19-Patienten und H1N1-infizierten Patienten nicht signifikant, war jedoch in jeder Patientengruppe niedriger als bei den HCs (Abb. 2B). Die OTU-Diversität, gemessen am Shannon-Index, war zwischen COVID-19-Patienten und HCs ähnlich und in beiden Gruppen höher als in der mit H1N1 infizierten Patientengruppe (Abb. 2C). In den PCoA-Plots wurden HCs, COVID-19-Patienten und H1N1-infizierte Patienten separat gruppiert (Abb. 2D), was darauf hinweist, dass ihre Zusammensetzungen signifikant unterschiedlich waren .2E). Diese Schlussfolgerungen wurden auch durch eine permutationelle multivariate Varianzanalyse bestätigt (P = 0.001).

EIN Venn-Diagramm, B Diagramm des Chaos-1-Index, C Shannon-Indexdiagramm, D PCoA-Diagramm und (E) NMDS-Diagramm basierend auf den operativen taxonomischen Einheiten (OTUs) der Darmpilze von COVID-19-Patienten (n = 67), H1N1-infizierte Patienten (n = 35) und HCs (n = 48). *P < 0,05 **P < 0,01 und ***P < 0,001.

Pilzdysbiose im Darm von H1N1-infizierten Patienten und COVID-19-Patienten

Im Vergleich zu HCs waren alle signifikanten Veränderungen der Darmmykobiota bei COVID-19-Patienten eine Erschöpfung bestimmter Pilztaxa, wie z. n = 34 HCs, n = 23) und Validierung (COVID-19, n = 33 HCs, n = 23) Kohorten. Im Stamm Ascomycota gehörten die meisten der abgereicherten Taxa zu Aspergillaceae, wie zum Beispiel Penicillium citrinum, Penicillium polonicum, und Aspergillus mit seinen fünf Arten (Abb. 3B-E). Außerdem, Candida-Parapsilose, Talaromyces wortmannii, und zwei nicht klassifizierte Arten, die separat zu Didymellaceae oder Onygenales waren auch bei COVID-19-Patienten erschöpft. Im Stamm Basidiomycota, fünf Arten, einschließlich Malassezia yamatoensis, Rhodotorula mucilaginosa, Moesziomyces aphidis, Trechispora sp. und Wallemia sebi, waren signifikant erschöpft (Abb. 3C–E). Ähnliche Ergebnisse wurden im Stamm Mucoromycota und für die Arten beobachtet Mucor racemosus (Abb. 3A–E). Pilztaxa, wie z Candida albicans, die bei COVID-19-Patienten gegenüber HCs nur in der Entdeckungs- oder Validierungskohorte verändert wurden, sind in der ergänzenden Abb. 1 dargestellt.

EIN Phyla, B Gattungen und (CE) Arten, die in mindestens zwei Gruppen (COVID-19-Patienten, H1N1-infizierte Patienten und HC) sowohl in der Entdeckungs- als auch in der Validierungskohorte unterschiedlich verteilt waren. Die Zahl wurde durch die Kombination von Daten aus den Entdeckungs- und Validierungskohorten (COVID-19, n = 67 H1N1, n = 32 HCs, n = 46). *P < 0,05 **P < 0,01 und ***P < 0,001 in der Entdeckungskohorte. # P < 0,05 ## P < 0,01 und ### P < 0,001 in der Validierungskohorte.

Im Vergleich zu HCs waren H1N1-infizierte Patienten hauptsächlich durch eine Anreicherung des Stammes Ascomycota und eine Depletion eines nicht klassifizierten Pilzes gekennzeichnet, was sowohl bei der Entdeckung (H1N1, n = 20 HCs, n = 30) und Validierung (H1N1, n = 12 HCs, n = 16) Kohorten (Abb. 3A). Im Stamm Ascomycota, Candida glabrata, Fusarium proliferatum, und zwei zu Helotiales und Sordariales gehörende Arten wurden inzwischen angereichert, Pilze wie Cladosporium, Aspergillus, Penicillium, Aspergillus niger, und Penicillium polonicum waren bei H1N1-infizierten Patienten erschöpft. Im Stamm Basidiomycota, eine nicht klassifizierte Art von Exidiaceae wurde bereichert, während Trechispora sp., Rhodotorula mucilaginosa, Moesziomyces aphidis, und Wallemia sebi waren erschöpft (Abb. 3B–E). Interessanterweise der Stamm Chlorophyta (gehört zum Königreich Plantae) und seine Arten Trebouxia decolorans (Abb. 3A, C) sowie eine nicht klassifizierte Spezies aus dem Königreich Chromista wurden in der Darmmykobiota von H1N1-infizierten Patienten angereichert (Abb. 3D). Darüber hinaus können Pilztaxa wie Saccharomyces cerevisiae die bei H1N1-infizierten Patienten im Vergleich zu den HCs nur in der Entdeckungs- oder Validierungskohorte verändert waren, sind in der ergänzenden Abb. 2 dargestellt.

Im Vergleich zu H1N1-infizierten Patienten waren die Veränderungen der Darmmykobiota von COVID-19-Patienten hauptsächlich durch die Erschöpfung der Ascomycota-Taxa gekennzeichnet, wie sowohl in der Entdeckung (COVID-19, n = 34 H1N1, n = 20) und Validierung (COVID-19, n = 33 H1N1, n = 12) Kohorten (Abb. 3A). Der Stamm Ascomycota sowie seine Mitglieder Candida glabrata und Candida-Parapsilose, und fünf nicht klassifizierte Arten, die separat zu Helotiales, Pleosporales, Sordariales gehören, Mikroscyphen oder Emericellopsie waren bei COVID-19-Patienten erschöpft (Abb. 3C–E). Im Stamm Basidiomycota, Cystobasidium wurde angereichert, während eine nicht klassifizierte Art von Exidiaceae war erschöpft. Außerdem, Trebouxia decolorans und eine nicht klassifizierte Spezies, die zum Königreich Chromista gehörte, waren bei COVID-19-Patienten im Vergleich zu H1N1-infizierten Patienten ebenfalls dezimiert (Abb. 3C–E). Darüber hinaus können Pilztaxa wie Meyerozyma guilliermondii die bei COVID-19-Patienten im Vergleich zu H1N1-infizierten Patienten nur in der Entdeckungs- oder Validierungskohorte verändert wurden, sind in der ergänzenden Abb. 3 dargestellt.

Die P Werte von ANOSIM zum Vergleich der Darmmykobiota-Zusammensetzung von Patienten mit leichtem und schwerem COVID-19 (P = 0,69) und Vergleich der COVID-19-Patienten innerhalb und außerhalb des Krankenhauses (P = 0,93) waren beide größer als 0,05. Dies deutet darauf hin, dass die Zusammensetzung der Darmmykobiota in diesen Gruppen ähnlich war und in unseren Kohorten nicht signifikant durch den Schweregrad oder die Behandlung von COVID-19 beeinflusst wurde.

In der Receiver Operating Characteristic (ROC)-Kurvenanalyse, wenn die Fläche unter der ROC-Kurve (AUC) sowohl der Entdeckungs- als auch der Validierungskohorte größer als 0,7 (was auf einen diskriminierenden Effekt hinweist) als Schwellenwert verwendet wurde, keine Signalpilztaxa COVID-19-Patienten zuverlässig von HCs oder H1N1-infizierten Patienten unterscheiden könnten. Im Gegensatz, Trebouxia decolorans H1N1-infizierte Patienten von HCs oder COVID-19-Patienten unterscheiden könnten (Ergänzende Abb. 4A). Bemerkenswert nur Penicillium polonicum könnte HCs sowohl von H1N1-infizierten Patienten als auch von COVID-19-Patienten unterscheiden, was darauf hindeutet, dass diese Spezies ein potenzieller Gesundheitsmarker der Darmmykobiota ist (ergänzende Abb. 4B).

Pilzbelastung im Darm von H1N1-infizierten Patienten und COVID-19-Patienten erhöht

Die Gesamtzahl der Pilze bei H1N1-infizierten Patienten, COVID-19-Patienten oder HCs wurde durch qPCR bestimmt. Zuerst haben wir das Verhältnis von ITS-Kopien von Pilzen, die durch qPCR erhalten wurden, zu der Menge von Pilzen, die durch Plattenzählung erhalten wurden, unter Verwendung von Clavispora lusitaniae CICC 32908 als Referenzstamm. Unsere Ergebnisse zeigten, dass dieses Verhältnis 4,04 ± 0,56 betrug ( 4A ). Als nächstes führten wir eine qPCR mit dem DNA-Extrakt von Stuhlproben durch. Die mediane (25., 75. Perzentile) Anzahl an Pilzen pro Gramm Kot betrug 2,73E+04 (3,81E+03, 9,70E+05) für COVID-19-Patienten, 4,93E+04 (1,72E+03, 1,35E+ .). 06) für H1N1-infizierte Patienten und 1,29E+04 (6,03E+02, 5,43E+04) für HC. Obwohl die Nutzung eingeschränkt ist Clavispora lusitaniae CICC 32908, um das oben genannte Verhältnis zu bewerten, war die Gesamtmenge an Pilzen im Stuhl von entweder COVID-19-Patienten oder H1N1-infizierten Patienten in dieser Studie mit derselben Methode signifikant höher als die in HCs (Abb.4B). Darüber hinaus fanden wir keinen signifikanten Unterschied in der Anzahl der Darmpilze zwischen COVID-19-Patienten bei Aufnahme und Entlassung.

EIN Das Verhältnis der ITS-Kopien von Clavispora lusitaniae CICC 32908, erhalten durch qPCR bis CICC 32908-Nummer, erhalten durch Kultur. Der Versuch wurde fünfmal wiederholt. B Anzahl der Pilze in einem Gramm Kot der gesunden Kontrollen (n = 48), COVID-19-Patienten (n = 67) oder H1N1-infizierte Patienten (n = 35). Die durch qPCR erhaltenen ITS-Kopien im Kot wurden basierend auf dem Verhältnis der ITS-Kopien von . in Pilzzahlen umgerechnet Clavispora lusitaniae CICC 32908, erhalten durch qPCR bis CICC 32908-Nummer, erhalten durch Kultur. *P < 0,05 **P < 0,01 und ***P < 0,001.

Assoziationen zwischen fäkaler Mykobiota und der bakteriellen Mikrobiota

Bei COVID-19-Patienten, der Stamm Ascomycota und seine Mitglieder Aspergillus niger und Aspergillus rugulosus waren negativ korreliert mit Lachnospiraceae und seine Gattungen Agathobacter, Dorea und Roseburia mit Ruminococcaceae und seine Gattungen Butyricoccus und Fäkalibakterium und mit Eggerthella und Veillonella (Abb. 5A). Im Gegensatz dazu war der Stamm Mucoromycota positiv korreliert mit Peptostreptococcaceae, Bifidobakterium, Fusicatenibacter und Darmbakterien, ebenso gut wie Aspergillus mit Agathobacter.

Spearman-Korrelationen von signifikant veränderter Darmmykobiota mit signifikant veränderter Darmmikrobiota in (EIN) COVID-19-Patienten oder (B) H1N1-infizierte Patienten. Spearman-Korrelationen von signifikant veränderten Darmmykobiota mit signifikant veränderten Blut-Biomarkern in (C) COVID-19-Patienten oder (D) H1N1-infizierte Patienten. Nur Korrelationen mit a P < 0,05 und ein Korrelationskoeffizient >0,4 oder < – 0,4 sind gezeigt.

Bei H1N1-infizierten Patienten wurden mehr Korrelationen zwischen der Darmmykobiota und der Mikrobiota beobachtet und auch die Absolutwerte ihrer Korrelationskoeffizienten waren höher (Abb. 5B). Mehr als die Hälfte dieser Korrelationen waren positiv für Aspergillus und seine Gattungen mit Lachnospiraceae, Ruminococcaceae, und Erysipelotrichaceae, sowie deren Mitglieder. Interessant, Penicillium und Penicillium polonicum wurden auch positiv korreliert mit Akkermansia. Im Gegensatz dazu gab es negative Korrelationen von Ascomycota mit Bakterien wie Roseburia oder Marvinbryantia.

Assoziationen der Darmmykobiota mit klinischen Symptomen einer H1N1-Infektion oder COVID-19

Bei COVID-19-Patienten, Aspergillus niger korrelierte hochsignifikant positiv mit der Inzidenz von Durchfall (R = 0.51, P = 8,31E−06), während Penicillium citrinum hochsignifikant negativ mit dem CRP-Spiegel im Blut korreliert (r = −0,41, P = 9,37E−04) (Abb. 5C). Interessant, Rhodotorula mucilaginosa war stark negativ mit dem Angiotensin-konvertierenden Enzym im Blut korreliert (R = −0.79, P = 0,036). Darüber hinaus korrelierten viele Darmpilze positiv mit Blutimmunindikatoren, wie der absoluten Zahl der Blutlymphozyten. Bemerkenswerterweise korrelierte die fäkale Positivitätsrate von SARS-CoV-2-RNA positiv mit Durchfall und Schwere der Erkrankung.

Bei H1N1-infizierten Patienten Aspergillus korrelierte positiv mit dem CRP-Spiegel, während Mucoromycota negativ mit dem Procalcitonin-Spiegel korrelierte (Fig. 5D). Darüber hinaus gab es weitere positive Korrelationen, wie z Aspergillus penicillioides, mit den Serumspiegeln von TNF-α, IL-2 und IL-10.


Eine breite Palette von Signalmolekülen

Wenn Bakterien und Pilze in einer Umweltnische aufeinandertreffen, kommunizieren sie durch die Abgabe spezifischer Signale. Damit ein Molekül als Signal fungieren kann, muss es in der Lage sein, (i) von einem Produzenten zu diffundieren, (ii) mit einem Empfänger zu interagieren, (iii) eine Reaktion im Empfänger auszulösen und (iv) sowohl den Produzenten als auch den Empfänger zu beeinflussen konzentrationsabhängig (Whiteley et al., 2017). Daher rufen diese Signale oft eine Reaktion in Form von Veränderungen der Genexpression, des beobachteten Phänotyps oder der Freisetzung eines Reaktionssignals oder einer Kombination dieser Reaktionen basierend auf der Spezifität des interagierenden Partners hervor (Tabelle 1). Obwohl die Natur der Signalrezeptoren nicht vollständig aufgeklärt ist, ist es wahrscheinlich, dass Rezeptoren Schlüsselkomponenten sind, die an der Erkennung einiger mikrobieller Liganden beteiligt sind (Michie et al., 2016 Braun et al., 2018). Zum Beispiel, Candida albicans Die Erkennung von Milchsäure erfordert den G-Protein-gekoppelten Rezeptor (GPCR) Gpr1 (Ballou et al., 2016 ) und Quorummoleküle werden von verschiedenen bakteriellen Rezeptoren erkannt (McCready et al., 2019 ).

Mikroben sind mit verschiedenen Arten von SSMs ausgestattet, die zusammenarbeiten, um das gemeinsame Ziel der Verteidigung und der sozialen Vernetzung zu erreichen. Antibiotika (umfassend sowohl antibakterielle als auch antimykotische Mittel) sind bioaktive Sekundärmetaboliten (SMs) mit therapeutischer Aktivität, die lebende Organismen abtöten oder hemmen können (Hutchings et al., 2019). Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) sind chemisch vielfältige, kleine lipophile Metaboliten (Weisskopf et al., 2016). Quorum-Sensing-Moleküle (QSMs, in Bakterien allgemein als Autoinduktoren bekannt) werden in einem chemischen Gradienten synthetisiert und führen, wenn sie von der aufnehmenden Mikrobe entdeckt werden, zu einer umweltgerechten Entwicklungsverschiebung (Zhao et al., 2017). In minimalen Konzentrationen wirken Antibiotika, VOCs und QSMs jedoch als Signalmoleküle und können die SM-Produktion, Motilität und Biofilmbildung in interagierenden Mikroben (Linares .) induzieren et al., 2006 Yim et al., 2007 Mitova et al., 2008 Romero et al., 2011 Effmert et al., 2012 Boedicker und Nealson 2015 van der Meij et al., 2017 ).

Die Signalwirkung dieser SSMs und ihre Fähigkeit, eine veränderte Genexpression zu induzieren, unterstreichen ihre Beteiligung an der Kommunikation zwischen und/oder innerhalb der Spezies. Diesen SSMs ist oft gemeinsam, dass sie bei höheren Konzentrationen als Waffen und bei subinhibitorischen Konzentrationen als Kommunikationssignale fungieren. Hier werden wir einige der charakterisierten Signalmoleküle diskutieren, die BFIs regulieren, indem wir sie in landwirtschaftliche und medizinische Kontexte gruppieren.


Der Zusammenhang zwischen Pilzen und schwerem Asthma: eine Zusammenfassung der Beweise

Es gibt aktuelle Hinweise, die einen engen Zusammenhang zwischen einer Pilzsensibilisierung und dem Schweregrad des Asthmas zeigen. Ob ein solcher Zusammenhang kausal ist, muss noch bestätigt werden, wird aber anhand einer ausführlichen Literaturrecherche untersucht. Aus zwei randomisierten kontrollierten Studien gibt es Hinweise darauf, dass am Beispiel der allergischen bronchopulmonalen Aspergillose (ABPA) die Behandlung mit einer systemischen antimykotischen Therapie bei ca. 60 % der Patienten einen therapeutischen Nutzen bringen kann. ABPA wird nur diagnostiziert, wenn eine Kombination von klinischen und immunologischen Kriterien erreicht wird. Es ist nicht bekannt, ob es sich bei solchen Fällen um eine eigenständige klinische Entität oder um einen Teil eines Spektrums der pulmonalen allergischen Reaktion auf Pilze oder Pilzprodukte handelt. Dieser Artikel beschreibt die epidemiologischen Beweise, die die Schwere von Asthma mit Pilzen in Verbindung bringen, und diskutiert mögliche pathogenetische Mechanismen. Viele luftgetragene Pilze sind beteiligt, einschließlich Arten von Alternaria, Aspergillus, Cladosporium und Penicillium, und die Exposition kann drinnen, draußen oder beides erfolgen. Das Potenzial für eine therapeutische Rolle von Antimykotika bei Patienten mit schwerem Asthma und Pilzsensibilisierung wird ebenfalls untersucht. Viele Patienten mit schwerem Asthma sind nicht nur durch ihre Krankheit verzweifelt behindert, sondern allein in Großbritannien ist Asthma für 1.500 Todesfälle pro Jahr verantwortlich. Die Gesundheitskosten dieser Patienten sind enorm und jede Behandlungsoption verdient eine genaue Prüfung. In diesem Bericht wird die Prüfung eines neuen Begriffs im Zusammenhang mit dieser Assoziation vorgebracht. Die aktuellen Autoren schlagen den Begriff „schweres Asthma mit Pilzsensibilisierung“ vor. Es wird jedoch anerkannt, dass eine verbesserte und genaue Definition der Pilzsensibilisierung Verbesserungen der diagnostischen Tests erfordert.


Mikrobielle Interaktionen und ihre Arten (Mutualismus, Kommensalismus, Amensalismus, Konkurrenz, Parasitismus, Predation & neutrale Assoziation)

Die Mikroorganismen, die den Boden bewohnen, zeigen viele verschiedene Arten von Assoziationen oder Interaktionen.
Mikrobielle Interaktion kann positiv sein, wie Mutualismus, Proto-Kooperation, Kommensalismus, oder kann negativ sein, wie Parasitismus, Prädation oder Konkurrenz.

Arten von mikrobiellen Wechselwirkungen

Es gibt drei Arten von mikrobiellen Interaktionen, die im Boden vorkommen.
1. Positive Interaktion:
-Gegenseitigkeit
-Kommensalismus.
2. Negative Interaktion:
-Ammensalismus (Antagonismus),
- Wettbewerb.
-Schmarotzertum,
-Raub,
3. Neutrale Assoziation:

1). Positive Assoziationen:

(a) Gegenseitigkeit:

Dies ist eine symbiotische Verbindung, von der beide Partner profitieren.
Die Art und Weise, in der der Nutzen abgeleitet wird, ist unterschiedlich.

* Synergie:

* Syntrophismus:

* Rhizosphären-Effekt:

* Flechten:

* Mykorrhiza:

Ektomykorhizae :

- Der Pilz dringt in die äußersten Schichten der Baumwurzeln ein und wächst auf der äußeren Oberfläche der Wurzel. Das Pilzmyzel bildet eine Hülle um die Wurzel der Pflanzen.
- In diesem Zusammenhang erhalten Pilze Nährstoffe aus Pflanzen und im Gegenzug erhalten sie durch Pilze Wasser und Mineralien aus dem Boden.
- Die meisten dieser Pilze können ohne Pflanzen nicht kultiviert werden.
- Das Pflanzenwachstum wird in Abwesenheit von Pilzen nachteilig beeinflusst.

Endomykorrhizen :

- In dieser Assoziation wachsen Pilze in den Zellen von Pflanzenwurzeln.
- Manchmal bilden die Pilze eine verzweigte Struktur oder spezielle Einschlüsse, die als bezeichnet werden Vesikel und Arbuskeln innerhalb der Pflanzenzellen und werden so genannt vesikuläre arbuskuläre Mykorrhiza (VAM).
- VAM-Pilze spielen eine wichtige Rolle bei der Steigerung des Pflanzenwachstums, indem sie das Angebot an Phosphor zur Wirtspflanze. Machen Sie die Pflanze auch widerstandsfähiger gegen Pflanzenkrankheiten.
- Diese Arbuskel werden von den Pflanzenzellen verdaut und die von den Pilzen freigesetzten Nährstoffe werden von den Pflanzen genutzt.
- Die Pilze wiederum beziehen Nährstoffe aus dem Pflanzengewebe.

(b) Kommensalismus

Es ist eine Assoziation zwischen Organismus, bei der ein Partner profitiert, während der andere Partner nicht betroffen ist.
(i) Dies geschieht im Boden hinsichtlich des Abbaus von Cellulose und Lignin.
z.B. tritt eine Assoziation zwischen Pilzen und Bakterien im Boden auf.
• Die zelluloseabbauenden Pilze bauen Zellulose ab, produzieren Glukose und organische Säuren, die von Bakterien für ihr Wachstum verwendet werden.
• Somit profitieren Bakterien von der Assoziation und Pilze werden nicht beeinflusst.
• Kommensalismus existiert auch, wenn eine Mischkultur von Organismen den Abbau komplexer Moleküle verursacht, die
kann nicht vom einzelnen Organismus durchgeführt werden.
Beispielsweise können Reinkulturen von Mikroorganismen Lignin im Labor nicht abbauen, aber die gemischte mikrobielle Flora kann Lignin-Waldboden leicht abbauen.
• Viele kommensale Beziehungen basieren auf der Produktion von Wachstumsfaktoren.
• Viele ernährungsphysiologisch anspruchsvolle Bakterien im Boden hängen oft von Wachstumsfaktoren wie Vitaminen und Aminosäuren ab, die von anderen Organismen freigesetzt werden.

2). Negative Assoziationen:

(a) Amensalismus / Antagonismus:

(b) Wettbewerb:

(c) Parasitismus

• Dies ist eine Beziehung, in der ein Organismus auf Kosten des anderen Organismus innerhalb oder auf der Oberfläche eines anderen Organismus lebt.
• Ein Partner wird gerufen Parasit und der andere heißt Gastgeber.
• Der Parasit ernährt sich von den Zellen, Geweben oder Körperflüssigkeiten des Wirts und wird daher immer geschädigt.
• Alle Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen können von mikrobiellen Parasiten befallen werden.
B. parasitäre Assoziation zwischen Bakterien. Bakterium Bakteriofresser Bdellovibrio In Boden und Abwässern ist ein Parasit gramnegativer Bakterien vorhanden.

(d) Prädation:

All diese negativen Assoziationen steuern normalerweise die Populationsdichten im Boden.
Der Bodenpilz Arrobotrys conoides produziert Hyphen, die Ringe bilden, um Protozoen und Nematoden einzufangen und zu verdauen.
Einige Pilze wie Trichodermie und Lactisaria Arten können andere pflanzenpathogene Bodenpilze zerstören. Eine solche mykoparasitäre Pilze werden verwendet als Biopestizide Pflanzenkrankheiten zu bekämpfen.

3). Neutrale Verbände:

Es ist die Assoziation, in der sich beide Partner nicht positiv oder nachteilig beeinflussen.
Diese Art der Assoziation tritt auf, wenn jeder Partner verschiedene Nährstoffe verwenden kann, ohne Endprodukte zu produzieren, die für andere hemmend sind.
Die beiden Partner konkurrieren nicht um Nahrung, auch wenn sie in geringer Konzentration vorhanden sind.
Eine solche Bedingung kann als Bedingungen vorübergehend sein, oder die Beziehung kann sich mit Veränderungen der Umgebungsbedingungen ändern.


Fragen und Antworten zu Pilzen | Mikrobiologie | Biologie

Häufig gestellte Fragen und Antworten zu Pilzen. In diesem Artikel werden wir diskutieren über: 1. Definition von Pilzen 2. Ursprung von Pilzen 3. Stoffwechsel 4. Eigenschaften 5. Strukturen 6. Reproduktion 7. Klassifikation 8. Bedeutung 9. Sporenformen 10. Labordiagnostik.

  1. Fragen und Antworten # Definition von Pilzen
  2. Fragen und Antworten # Ursprung der Pilze
  3. Fragen und Antworten # Stoffwechsel von Pilzen
  4. Fragen und Antworten # Eigenschaften von Pilzen
  5. Fragen und Antworten # Strukturen von Pilzen
  6. Fragen und Antworten # Reproduktion von Pilzen
  7. Fragen und Antworten # Klassifizierung von Pilzen
  8. Fragen und Antworten # Bedeutung von Pilzen
  9. Fragen und Antworten # Sporenformen in Pilzen
  10. Fragen und Antworten # Labordiagnose einer Pilzinfektion

Fragen und Antworten # 1. Definition von Pilzen:

Die Pilze sind im Vergleich zu den Prokaryoten (Prionen, Viren, Bakterien) evolutionär fortgeschrittene Formen von Mikroorganismen. Sie werden als Eukaryoten klassifiziert. d.h. sie haben eine diploide Chromosomenzahl und eine Kernmembran und haben Sterine in ihrer Plasmamembran. Genetische Komplexität ermöglicht morphologische Komplexität und daher haben diese Organismen komplexe strukturelle Merkmale, die bei der Artbildung verwendet werden.

Pilze lassen sich in zwei morphologische Grundformen unterteilen, Hefen und Hyphen. Hefen sind einzellige Pilze, die sich ungeschlechtlich durch Blastokonidienbildung (Knospung) oder Spaltung vermehren. Hyphen sind mehrzellige Pilze, die sich ungeschlechtlich und/oder sexuell vermehren. Dimorphismus ist der Zustand, bei dem ein Pilz je nach Wachstumsbedingungen entweder die Hefeform oder die Hyphenform aufweisen kann.

Nur sehr wenige Pilze weisen einen Dimorphismus auf. Die meisten Pilze kommen in der Hyphenform als verzweigte, fadenförmige röhrenförmige Filamente vor. Diesen filamentösen Strukturen fehlen je nach Spezies entweder Querwände (coenocytic) oder sie haben Querwände (Septate). In einigen Fällen entwickeln septierte Hyphen Klemmverbindungen an den Septen, die die Hyphenelemente verbinden.

Eine Ansammlung von Hyphenelementen wird als Myzel (synonym mit Schimmel) bezeichnet. Lufthyphen produzieren oft asexuelle Fortpflanzungsvermehrungen, die als Konidien (synonym mit Sporen) bezeichnet werden. Relativ große und komplexe Konidien werden als Makrokonidien bezeichnet, während die kleineren und einfacheren Konidien als Mikrokonidien bezeichnet werden.

Wenn die Konidien in einem Sack (dem Sporangium) eingeschlossen sind, werden sie Endosporen genannt. Das Vorhandensein/Fehlen von Konidien sowie deren Größe, Form und Lage sind wichtige Merkmale, die im Labor verwendet werden, um die Pilzart in klinischen Proben zu identifizieren.

Die asexuelle Reproduktion durch Konidienbildung beinhaltet keine genetische Rekombination zwischen zwei Geschlechtstypen, während die sexuelle Reproduktion eine genetische Rekombination zwischen zwei Geschlechtstypen beinhaltet.

Fragen und Antworten # 2. Herkunft von Pilzen:

Irland der 1840er Jahre war ein wirtschaftlich schwaches Land mit acht Millionen Einwohnern. Die meisten waren Pächter, die Mieten an Vermieter zahlten, die wiederum den englischen Eigentümern des Grundstücks verantwortlich waren. Die einzige Ernte irischer Bauern waren Kartoffeln, die Saison für Saison auf kleinen Landstrichen angebaut wurden. Das wenige verfügbare Getreide wurde in der Regel an die Kühe und Schweine verfüttert. Anfang des Jahrzehnts deuteten starke Regenfälle und Feuchtigkeit auf ein Unglück hin.

Dann, am 23. August 1845, berichtete The Gardener’s Chronicle and Agricultural Gazette:

“Eine tödliche Krankheit ist in der Kartoffelernte ausgebrochen. Von allen Seiten hören wir von der Zerstörung. In Belgien sollen die Felder völlig verödet gewesen sein.”

Die Kartoffeln hatten vorher gelitten. Es hatte Schorf, Dürre, “curl” und zu viel Regen gegeben, aber nichts war so zerstörerisch wie diese neue Krankheit. Es schlug die Pflanzen wie Frost im Sommer nieder. Es begann als schwarze Flecken, verfaulte die Blätter und Stängel und hinterließ bei den Kartoffeln eine faule, breiige Masse mit einem eigentümlichen und unangenehmen Geruch. Sogar die geernteten Kartoffeln verfaulten.

Der Winter 1845-1846 war für Irland eine Katastrophe. Die Bauern ließen die faulen Kartoffeln auf den Feldern und die Krankheit breitete sich aus. Zuerst aßen die Bauern das Tierfutter und dann die Tiere. Sie verschlangen auch die Saatkartoffeln und ließen nichts für die Frühjahrspflanzung übrig.

Als sich der Hunger ausbreitete, versuchte die englische Regierung zu helfen, indem sie Mais importierte und Hilfszentren errichtete. In England hatte die Kartoffelkrankheit nur wenige Auswirkungen, da die englische Landwirtschaft verschiedene Getreidearten umfasste, aber in Irland breitete sich die Hungersnot schnell aus.

Nach zwei Jahren schien die Kartoffelfäule nachzulassen, aber 1847 war sie mit aller Macht zurück. Trotz der Hilfsmaßnahmen der Engländer starben über zwei Millionen Iren an Hunger. Schließlich machten sich etwa 900.000 Überlebende auf den Weg nach Kanada und in die Vereinigten Staaten. Diejenigen, die blieben, mussten mit wirtschaftlichen und politischen Umbrüchen sowie Elend und Tod fertig werden.

Die Kartoffelfäule verblasste 1848, verschwand aber nicht. Stattdessen tauchte sie während der Regenzeit wieder auf und blühte erneut auf. Am Ende verließen Hunderttausende Iren das Land und zogen in Städte oder ins Ausland. In den 1860er Jahren kamen große Wellen irischer Einwanderer in die Vereinigten Staaten. Viele Amerikaner stammen von diesen hungernden, demoralisierten Bauern ab.

Dies sind die historischen, politischen, wirtschaftlichen und soziologischen Auswirkungen einer Pilzart. Andere Pilzkrankheiten von Obst, Getreide und Gemüse können ebenso verheerend sein. Darüber hinaus werden wir einige weit verbreitete Krankheiten von Mensch und Tier, die auf Pilze zurückzuführen sind, zur Kenntnis nehmen und wir werden viele nützliche Pilze treffen, die beispielsweise zur Herstellung von Antibiotika, Brot und Lebensmitteln oder als Insektizide verwendet werden. Unsere Studie beginnt mit einem Fokus auf die Strukturen, Wachstumsmuster und Lebenszyklen von Pilzen.

Alle Pilze sind frei lebend, d.h. sie sind keine obligaten intrazellulären Parasiten. Sie enthalten kein Chlorophyll und können keine Makromoleküle aus Kohlendioxid und Energie aus Lichtstrahlen synthetisieren. Daher sind alle Pilze heterotrophe und leben von vorgeformtem organischem Material.

Für medizinische Zwecke sind die wichtigen Aspekte des Pilzstoffwechsels:

1. Die Synthese von Chitin, einem Polymer von N-Acetylglucosamin, und anderen Verbindungen zur Verwendung bei der Bildung der Zellwand. Diese induzieren eine Immunüberempfindlichkeit.

2. Die Synthese von Ergosterol zum Einbau in die Plasmamembran. Dies macht die Plasmamembran empfindlich gegenüber solchen antimikrobiellen Mitteln, die entweder die Synthese von Ergosterol blockieren oder seinen Einbau in die Membran verhindern oder an diese binden, z. Amphotericin B.

3. Die Synthese von Toxinen wie:

(a) Mutterkornalkaloide – diese werden von Claviceps purpurea produziert und verursachen eine alpha-adrenerge Blockade

(b) Psychopharmaka – dazu gehören Psilocybin, Psilocin und Lysergsäurediethylamid (LSD)

(c) Aflatoxine – Dies sind Karzinogene, die von Aspergillus flavus beim Anbau auf Getreide produziert werden. Wenn diese Körner vom Menschen verzehrt oder an Milchkühe verfüttert werden und in die Milchversorgung gelangen, wirken sie sich auf den Menschen aus.

4. Die Synthese von Proteinen an Ribosomen, die sich von denen in Bakterien unterscheiden. Dies macht die Pilze immun gegen jene antimikrobiellen Mittel, die gegen das bakterielle Ribosom gerichtet sind, z. B. Chloramphenicol.

5. Die Fähigkeit bestimmter Metaboliten, die Morphologie von Hefe zu verändern und/oder von Hefe assimiliert zu werden, mit gleichzeitigen Auswirkungen auf die klinische Identifizierung.

2. Enthält kein Chlorophyll

4. Absorbierende Heterotrophe – verdauen zuerst Nahrung und nehmen sie dann in ihren Körper auf.

5. Geben Sie Verdauungsenzyme frei, um organisches Material oder ihren Wirt abzubauen.

6. Nahrungsenergie als Glykogen speichern

7. Die meisten sind Saprobes – leben von anderen toten Organismen

8. Wichtige Zersetzer und Wiederverwerter von Nährstoffen in der Umwelt

9. Die meisten sind vielzellig, aber einige einzellig wie Hefe

10. Einige sind interne oder externe Parasiten, einige sind Raubtiere, die Beute fangen

12. Es fehlen echte Wurzeln, Stängel und Blätter

13. Zellwände bestehen aus Chitin (einem komplexen Polysaccharid)

14. Wachsen als mikroskopische Röhren oder Filamente, sogenannte Hyphen, die Zytoplasma und Kerne enthalten

15. Hyphennetzwerke werden Myzel genannt

17. Fortpflanzung durch sexuelle und asexuelle Sporen

18. Antibiotisches Penicillin stammt aus dem Schimmelpilz Penicillium

19. Klassifiziert nach ihren sexuellen Fortpflanzungsstrukturen

20. Wachsen Sie am besten in warmen, feuchten Umgebungen, die Schatten bevorzugen

21. Mykologie – Studie von Pilzen

22. Fungizide – Chemikalien zur Abtötung von Pilzen

23. Enthält Hefen, Schimmelpilze, Pilze, Ringelflechte, Puffbällchen, Rost, Ruß usw.

24. Pilze können sich durch Endosymbiose aus Prokaryoten entwickelt haben.

1. Körper eines Pilzes aus winzigen Filamenten oder Röhren, die Hyphen genannt werden.

2. Hyphen enthalten Zytoplasma und Kerne und haben eine Zellwand aus Chitin.

3. Jede Hyphen ist eine durchgehende Zelle.

4. Hyphen wachsen und verzweigen sich ständig.

5. Septum (Septum-Plural) ist eine Querwand mit Poren, um die Bewegung des Zytoplasmas in Hyphen zu ermöglichen.

6. Hyphen mit Septen werden septische Hyphen genannt.

7. Hyphen ohne Septen werden als coenozytäre Hyphen bezeichnet.

8. Verhedderte Hyphenmatten sind als Myzel bekannt

9. Alle Hyphen innerhalb eines Myzels teilen das gleiche Zytoplasma, sodass sich die Materialien schnell bewegen.

10. Hyphen wachsen durch Zellteilung schnell aus den Spitzen.

11. Stolon sind horizontale Hyphen, die Gruppen von Hyphen miteinander verbinden.

12. Rhizoide sind wurzelähnliche Teile von Hyphen, die den Pilz verankern.

1. Die meisten Pilze vermehren sich ungeschlechtlich und sexuell.

2. Die ungeschlechtliche Fortpflanzung produziert genetisch identische Organismen und ist die am häufigsten verwendete Methode.

3. Sexuelle Fortpflanzung bei Pilzen tritt auf, wenn Nährstoffe oder Wasser knapp sind.

4. Fruchtkörper sind modifizierte Hyphen, die asexuelle Sporen bilden.

5. Fruchtkörper bestehen aus einem aufrechten Stiel oder Sporangiophor mit einem Sack, der Sporen enthält, die als Sporangium bezeichnet werden.

6. Arten von Fruchtkörpern sind Basidien, Sporangien und Ascus.

7. Sporen – haploide Zellen mit dehydriertem Zytoplasma und einer schützenden Hülle, die sich zu neuen Individuen entwickeln kann.

8. Wind, Tiere, Wasser und Insekten verbreiten Sporen.

9. Wenn die Sporen auf der feuchten Oberfläche landen, bilden sich neue Hyphen.

Fragen und Antworten # 6. Reproduktion von Pilze:

1. Pilze vermehren sich ungeschlechtlich, wenn die Umweltbedingungen günstig sind.

2. Einige einzellige Pilze vermehren sich durch Mitose.

3. Hefezellen vermehren sich durch Knospung, wo ein Teil der Zelle abknipst, um mehr Hefezellen zu produzieren.

4. Der Fußpilz eines Sportlers reproduziert sich durch Fragmentierung eines kleinen Myzelstücks.

5. Die meisten Pilze vermehren sich ungeschlechtlich durch Sporen.

6. Penicillium-Schimmel produziert Sporen, die Konidien genannt werden, ohne einen schützenden Sack auf der Spitze eines Stiels, der Konidiophore genannt wird.

1. Pilze vermehren sich sexuell, wenn die Umweltbedingungen ungünstig sind.

2. Keine männlichen oder weiblichen Pilze.

3. Zwei Paarungsarten – plus (+) und minus (-)

4. Befruchtung tritt ein, wenn (+) Hyphen mit (-) Hyphen verschmelzen, um eine 2N oder diploide Zygote zu bilden.

5. Einige Pilze zeigen Dimorphismus (Fähigkeit, ihre Form als Reaktion auf ihre Umweltbedingungen zu ändern)

Fragen und Antworten # 7. Klassifizierung von Pilzen:

Pilze werden nach ihrer Fortpflanzungsstruktur klassifiziert. Die 4 Pilzstämme sind Basidiomycota, Zygomycota, Ascomycota und Deuteromycota.

1. Genannte Sporangium-Pilze oder gewöhnliche Schimmelpilze.

2. Beinhaltet Schimmelpilze und Bling, wie zum Beispiel Blights wie Rhizopus stolonifer (Brotschimmel).

3. Keine Septen in Hyphen (coenocytic).

4. Asexuelle Fortpflanzungsstruktur namens Sporangium und produziert Sporangiosporen.

5. Rhizoide verankern den Schimmel, setzen Verdauungsenzyme frei und nehmen Nahrung auf.

6. Asexuelle Fortpflanzungsstruktur namens Sporangium und produziert Sporangiosporen.

7. Sexuelle Spore, die durch Konjugation erzeugt wird, wenn (+) Hyphen und (-) verschmelzen, wird Zygospore genannt.

8. Zygosporen können raue Umgebungen aushalten, bis sich die Bedingungen verbessern und neue Sporangien entstehen.

2. Enthält Pilze, Fliegenpilze, Puffballs, Klammerpilze, Regalpilze, Stinkhörner, Rost und Ruß

3. Einige werden als Nahrung verwendet (Pilze) und andere verursachen Ernteschäden (Rost und Ruß).

4. Vermehren sich selten ungeschlechtlich

5. Basdiocarp besteht aus einem Stiel, der als Stiel bezeichnet wird, und einer abgeflachten Kappe.

6. Stiel kann einen randartigen Ring unter der Kappe haben, der als Annulus bezeichnet wird.

7. Kiemen befinden sich an der Unterseite der Kappe und sind mit Basidien ausgekleidet.

8. Basidium – sexuelle Fortpflanzungsstruktur, die Basidiosporen bildet.

9. Basidiosporen werden aus den Kiemen freigesetzt und keimen, um neue Hyphen und Myzelien zu bilden.

10. Vegetative Strukturen finden sich unter der Erde und umfassen Rhizoide (verankern und absorbieren Nährstoffe), Hyphen und Myzelien.

2. Enthält Hefe, Tassenpilze, Trüffel, Mehltau und Morcheln

1. Einige sind Parasiten, die die Ulmenkrankheit und die Kastanienfäule verursachen.

2. Sackpilze können sich sowohl sexuell als auch ungeschlechtlich vermehren.

3. Hefe vermehrt sich ungeschlechtlich durch Knospung (bildet kleine, knospenartige Zellen, die abbrechen und mehr Hefe bilden)

4. Asexuelle Sporen, die Konidien genannt werden, bilden sich an den Spitzen spezialisierter Hyphen, die Kondiophoren genannt werden.

5. Ascocarp – spezialisierte Hyphen, die von Elternpilzen während der sexuellen Fortpflanzung gebildet werden.

6. Ascus –-Säcke innerhalb der Ascocarp, die Sporen bilden, die Ascosporen genannt werden.

1. Symbiotische Assoziation zwischen einem Sackpilz und einer photosynthetischen Grünalge oder Cyanobakterie.

2. Beide Organismen profitieren (Algen bilden Nahrung und Pilze bieten Feuchtigkeit, Schutz und Verankerung)

3. Wachsen Sie auf Felsen, Bäumen, Gebäuden usw. und helfen Sie, Erde zu bilden.

4. Krustenflechten wachsen auf Felsen und Bäumen Fructoseflechten wachsen strauchartig Laubflechten wachsen mattenartig auf dem Boden.

1. Symbiotische Assoziation eines auf Pflanzenwurzeln lebenden Pilzes.

2. Die meisten Pflanzen haben Mykorrhizen an ihren Wurzeln.

3. Pilz absorbiert Zucker, der von Pflanzen hergestellt wird.

4. Pflanzen nehmen mit Hilfe des Pilzes mehr Wasser und Mineralien auf.

1. Pilzsporen verursachen Allergien

2. Schimmel, Mehltau, Rost und Ruß schädigen die Ernte

3. Hefen werden zur Herstellung von Bier und Brot verwendet

5. Zersetzer und Recycler von Nährstoffen

6. Als Nahrung verzehrte Pilze

8. Aspergillus wird zur Herstellung von Sojasauce verwendet

9. Ursache von Fußpilz und Ringelflechte

10. Amanita ist ein giftiger Pilz

11. Kann Hefepilzinfektionen verursachen

Arten sind wichtige menschliche Krankheitserreger, die am besten dafür bekannt sind, opportunistische Infektionen bei immungeschwächten Wirten (z. B. Transplantationspatienten, AIDS-Kranken, Krebspatienten) zu verursachen. Infektionen sind schwer zu behandeln und können sehr schwerwiegend sein – 30-40% der systemischen Infektionen führen zum Tod.

Die Sequenzierung des Genoms von C. albicans und einiger anderer medizinisch relevanter Candida-Spezies hat einen wichtigen Impuls für vergleichende und funktionelle Genomanalysen von Candida gegeben. Diese Studien helfen bei der Entwicklung sensibler diagnostischer Strategien und neuartiger antimykotischer Therapien.

Aspergillus-Sporen kommen fast überall vor, so dass wir ihnen routinemäßig und fast ständig ausgesetzt sind. Eine solche Exposition ist ein normaler Bestandteil des menschlichen Zustands und hat im Allgemeinen keine nachteiligen Auswirkungen auf die Gesundheit. Nichtsdestotrotz kann Aspergillus auf drei Arten Krankheiten verursachen und tut dies auch: durch die Produktion von Mykotoxinen durch die Induktion allergener Reaktionen und durch lokalisierte oder systemische Infektionen. Bei den letzten beiden Kategorien ist der Immunstatus des Wirts entscheidend.

Es wird angenommen, dass Allergien und Asthma durch eine aktive Immunantwort des Wirts gegen das Vorhandensein von Pilzsporen oder Hyphen verursacht werden. Im Gegensatz dazu ist bei der invasiven Aspergillose das Immunsystem zusammengebrochen und es kann nur noch wenig oder keine Abwehr aufgebaut werden.

Die häufigsten pathogenen Arten sind Aspergillus fumigatus und Aspergillus flavus. Aspergillus flavus produziert Aflatoxin, das sowohl ein Toxin als auch ein Karzinogen ist und möglicherweise Lebensmittel wie Nüsse kontaminieren kann. Aspergillus fumigatus und Aspergillus clavatus können allergische Erkrankungen verursachen.

Einige Aspergillus-Arten verursachen Krankheiten bei Getreide, insbesondere Mais, und synthetisieren Mykotoxine, einschließlich Aflatoxin. Aspergillose ist die Gruppe von Krankheiten, die durch Aspergillus verursacht werden. Die Symptome sind Fieber, Husten, Brustschmerzen oder Atemnot. In der Regel sind nur Patienten mit geschwächtem Immunsystem oder mit anderen Lungenerkrankungen anfällig.

Cryptococcus neoformans kann bei Patienten mit HIV-Infektion und AIDS eine schwere Form von Meningitis und Meningo&Shyencephalitis verursachen. Die Mehrheit der Cryptococcus-Arten lebt im Boden und verursacht beim Menschen keine Krankheiten. Cryptococcus neoformans ist der wichtigste Krankheitserreger für Mensch und Tier.

Es ist bekannt, dass Cryptococcus laurentii und Cryptococcus albidus bei menschlichen Patienten mit geschwächter Immunität gelegentlich mittelschwere bis schwere Erkrankungen verursachen. Cryptococcus gattii ist in tropischen Teilen des Kontinents Afrika und Australien endemisch und kann bei Menschen ohne Immunschwäche Krankheiten verursachen

Histoplasma capsulatum kann bei Menschen, Hunden und Katzen Histoplasmose verursachen. Der Pilz ist am weitesten verbreitet in Amerika, Indien und Südostasien. Es ist in bestimmten Gebieten der Vereinigten Staaten endemisch. Die Infektion erfolgt in der Regel durch das Einatmen kontaminierter Luft.

Pneumocystis jirovecii (oder Pneumocystis carinii) kann bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem, wie Frühgeborenen, älteren Menschen und AIDS-Patienten, eine Form von Lungenentzündung verursachen.

Stachybotrys chartarum oder “Schwarzschimmel” können Atemschäden und starke Kopfschmerzen verursachen. Sie tritt häufig in Häusern in chronisch feuchten Regionen auf.

Fragen und Antworten # 9. Sporenformen bei Pilzen:

Pilze vermehren sich sowohl ungeschlechtlich als auch sexuell scheu durch verschiedene Sporenarten. Einige Sporen sind die Einheit der Ausbreitung, andere fungieren jedoch als Ruhesporen, um die ungünstige Zeit zu überwinden, und einige andere haben die Effizienz, beide oben genannten Funktionen zu erfüllen.

Die Sporen werden hauptsächlich in zwei Gruppen eingeteilt:

Die bei der asexuellen Fortpflanzung gebildeten Sporen sind die asexuellen Sporen. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von asexuellen Sporen: Sporangiosporen und Konidien.

Die Sporangiosporen entwickeln sich in einer sackartigen Struktur, dem Sporangium.

Es gibt zwei Arten von Sporangio- und Shysporen, Zoosporen und Aplanosporen:

Zoosporen (Abb. 4.4) sind die charakteristischen Sporen der Unterteilung Mastigomycotina. In dieser Gruppe werden drei Arten von Zoo&Shysporen produziert.

ich. Anterior uniflagellat, haben diese eine birnenförmige Form mit einem Schleudertrauma (Synchytrium) oder Flitter (Rhizidiomyces) Typ von Flagellum anterior.

ii. Anterior biflagellat. Diese sind birnenförmig mit zwei Flagellen (ein Schleudertrauma und ein Flittertyp), die anterior platziert sind, z. B. Saprolegnia usw.

iii. Seitlich biflagellat. Diese sind nierenförmig mit zwei Geißeln (ein Schleudertrauma und ein Flittertyp), die seitlich platziert sind, z.B. Phytophthora, Pythium usw.

Die Sporangiosporen dieses Typs sind frei von Geißeln und werden als Aplanosporen bezeichnet (Abb. 4.8L). Es ist die charakteristische Spore von Mucorales unter Zygomyceten, z.B. Mucor, Rhizopus etc.

Die Konidien (Abb. 4.8A, B, C) unterscheiden sich von Aplanosporen dadurch, dass sie nicht von einer eigenen Sporangienwand umschlossen sind. Sie entwickeln sich normalerweise an der Spitze der Hyphen.

Konidien zeigen Variabilität sowohl in ihrer Form als auch in ihrer Entwicklung. Sie werden nach ihrem Entwicklungsmodus hauptsächlich eingeteilt.

Es gibt zwei grundlegende Arten der Entwicklung von Konidien: Biastic und Thallic. Beim Blastentyp findet eine deutliche Vergrößerung des Conidium initial statt, bevor es durch das Sepshytum begrenzt wird. Beim thallischen Typ findet eine Vergrößerung der Konidieninitiale erst nach Abgrenzung der Initiale durch das Septum statt.

Diese sind in zwei Typen unterteilt:

1. Blastokonidien. Sie können sich aus einer Zelle einer undifferenzierten Hyphe oder eines Konidiophors an o oder mehreren Punkten durch Knospung entwickeln, entweder apikal oder spät­ral. Sie können sich einzeln oder in Ketten entwickeln, z. B. Aureobasidium, Cladosporium usw.

2. Phialokonidien. Sie entwickeln sich aus einer flaschenförmigen Zelle, den Phialiden. Einzelne Konidien erreichen ihre volle Größe, bevor sie durch Septierung abgeschnitten werden und sofort entwickelt sich darunter eine weitere. So wird im Allgemeinen eine Konidienkette entwickelt, wobei die jüngere immer in der Nähe der Mutter bleibt, z. B. Trichoderma, Fusarium.

1. Thallokonidien. Bei diesem Typ entwickeln sich die Konidien auf Hyphen entweder einzeln oder in kurzen oder langen, verzweigten oder unverzweigten Ketten und eine Vergrößerung des Konidienanfangs erfolgt erst nach Abgrenzung des Anfangs durch Septum, z. B. Erysiphe, Penicillium, Geotrichum, Oidium usw .

Die nach der sexuellen Fortpflanzung gebildeten Sporen sind die sexuellen Sporen. Bei Pilzen gibt es vier Arten von sexuellen Sporen.

Dies sind Oosporen, Zygosporen, Ascosporen und Basidiosporen:

Dies sind diploide (2n) Sporen, die durch die Vereinigung zwischen Ei und männlichem Kern gebildet werden. Bei Kontakt mit dem Oogonium passiert das Antheridium seinen Kern innerhalb des Oogoniums durch die Befruchtungsröhre und bildet Oosporen. Es ist eine ruhende Spore, z. B. Mitglieder von Oomycetes unter Mastigomycotina.

Wie Oospor ist es auch eine ruhende Spore, die durch die Vereinigung von zwei Gametangien zu einer einzigen Zelle gebildet wird. Die Zelle entwickelt sich zu einem dickwandigen, schwarzen und warzigen Gebilde, der Zygospore, z. B. Vertreter von Zygomyceten. Bei den meisten Mitgliedern von Mastigo­mycotina und Zygomycotina sind die sexuell produzierten Sporen frei entwickelt und nicht von sterilen Hyphen umgeben. Aber bei Ascomycotina und Basidiomycotina sind die Sporen gewöhnlich von sterilen Hyphen umgeben und werden entsprechend als Ascocarps und Basidiocarps bezeichnet.

Ascosporen werden durch die Vereinigung zweier Gametangien entwickelt. Die Ascosporen entwickeln sich immer in (d. h. endogen) einer sackartigen Struktur, dem Ascus, und daher werden die Asci enthaltenden Pilze allgemein als Sackpilze bezeichnet.

Die Ascosporen sind einkernig und einzellig, im Allgemeinen oval, rund oder länglich. Sie sind im Allgemeinen 8 in einem Ascus, können aber 4 (Saccharomyces cerevisiae, Saccharo­mycodes ludwigii) oder zahlreich sein.

Die Basidiosporen werden auf (d. h. exogen) Basidien entwickelt. Die Basidien werden aus der dikaryotischen Zelle entwickelt. Während dieses Prozesses wird im Allgemeinen eine lange Lücke zwischen Plasmogamie und Karyogamie aufrechterhalten. Basidien sind normalerweise von zwei Arten: Holobasidium, d. h. aseptiertes Basidium und Phragmobasidium.

Die Basidiosporen sind einzellig, einkernig, dünnwandig, im Allgemeinen rund bis oval, auf Basidien entwickelt. Sie sind im Allgemeinen vier pro Basidium, können aber auch zwei oder viele sein (z. B. Ustigo nuda tritici).

Fragen und Antworten # 10. Labordiagnostik der Pilzinfektion:

Der KOH-Test auf Pilze wird ambulant durchgeführt und die Patienten müssen sich nicht vorbereiten. Die Ergebnisse sind normalerweise verfügbar, während der Patient wartet oder am nächsten Tag, wenn sie an ein klinisches Labor geschickt werden. Das KOH-Testverfahren kann von einem Arzt, einer Arzthelferin, einer medizinischen Assistentin, einer Krankenschwester oder einem medizinischen Labortechniker durchgeführt werden. Wenn Pilzkulturen erforderlich sind, wird der Test von einem auf Mikrobiologie spezialisierten Technologen durchgeführt.

1. Entnahme – Haut-, Nagel- oder Haarproben werden aus dem infizierten Bereich des Patienten entnommen. Für Hautproben wird ein Skalpell oder eine Kante eines Glasobjektträgers verwendet, um Hautschuppen von dem infizierten Bereich sanft abzukratzen. Bei Haarproben wird eine Pinzette verwendet, um Haarschäfte und Follikel von der infizierten Stelle zu entfernen. Wird der Test an ein Labor geschickt, werden die Abstriche in einen steril abgedeckten Behälter gegeben.

2. Die Abstriche werden direkt auf einen Objektträger gelegt und mit 10 % oder 20 % Kaliumhydroxid bedeckt.

3. Der Objektträger wird stehen gelassen, bis er klar ist, normalerweise zwischen fünf und fünfzehn Minuten, um Hautzellen, Haare und Ablagerungen aufzulösen.

4. Um die Klärung zu verbessern, kann dem Objektträger Dimethylsulfoxid zugesetzt werden. Um die Pilze besser sichtbar zu machen, kann Lactophenol-Baumwollblaufärbung hinzugefügt werden.

5. Der Objektträger wird leicht erhitzt, um die Wirkung des KOH zu beschleunigen.

6. Das Hinzufügen von Calcofluor-White-Färbung zum Objektträger führt dazu, dass die Pilze fluoreszieren, wodurch sie unter einem Fluoreszenzmikroskop leichter identifiziert werden können.

7. Legen Sie den Objektträger zum Lesen unter ein Mikroskop.

Dermatophyten sind unter dem Mikroskop leicht an ihren langen, astartigen röhrenförmigen Strukturen, den sogenannten Hyphen, zu erkennen. Pilze, die Ringelflechte-Infektionen verursachen, produzieren septierte (segmentierte) Hyphen. Einige zeigen das Vorhandensein von Sporen, die direkt aus den Hyphen gebildet werden (Arthrokonidien).

Unter dem Mikroskop erkennt man Tinea versicolor an geschwungenen Hyphen und runden Hefeformen, die ihr ein Spaghetti-Fleischbällchen-Aussehen verleihen. Hefezellen erscheinen rund oder oval und knospende Formen können gesehen werden. Die KOH-Vorbereitung kann den spezifischen Organismus nicht identifizieren, die Probe kann für eine Pilzkultur eingereicht werden, um den Organismus zu identifizieren.

8. Ein normaler oder negativer KOH-Test zeigt keine Pilze (keine Dermatophyten oder Hefen). Dermatophyten oder Hefen, die bei einem KOH-Test festgestellt werden, weisen darauf hin, dass die Person eine Pilzinfektion hat. Nachuntersuchungen sind in der Regel nicht erforderlich.

9. Die Haut kann nach dem Test wund sein, weil das Gewebe oben von der Hautoberfläche abgekratzt wird.

Proben sollten in sterilen Behältern oder mit sterilen Tupfern gesammelt und sofort ins Labor transportiert werden. Dieses Produkt wird in Verbindung mit anderen biochemischen und serologischen Tests verwendet, um Kulturen isolierter Organismen zu identifizieren.

Mischen Sie die Probe mit einem kleinen Tropfen India auf einem sauberen Objektträger. Ein Deckglas über den Ausstrich legen und leicht andrücken. Die Zubereitung sollte bräunlich sein, nicht schwarz. Untersuchen Sie den Abstrich unter Verwendung von reduziertem mikroskopisch (100X) auf das Vorhandensein von eingekapselten Zellen, wie durch klare Zonen um die Zellen herum angezeigt.

Hinweis – Der India ist einsatzbereit. Eine weitere Verdünnung mit Wasser wird nicht empfohlen.

Hinweis – Die Produktion von Kapselmaterial kann durch Kultivieren in einer 1%igen Peptonlösung (Pepton-Bouillon) gesteigert werden.

Pilzkulturen sind ein Test, um festzustellen, welche Art von Pilzorganismus für eine Infektion oder gar das Vorhandensein des Organismus verantwortlich ist. Pilze sind eine der fünf Krankheitserregerklassen, die andere sind Viren, Bakterien, Prionen und Helminthen.

Es ist sehr wichtig, dass während einer Infektion der richtige Organismus identifiziert wird, da die medikamentösen Behandlungen je nach Art des Organismus unterschiedlich sind und eine Behandlung bei der anderen nicht funktionieren würde.

Eine Pilzkultur wird normalerweise aus Wundexsudaten und Abstrichen von Bereichen im Körper wie Mund und Vagina gewonnen. Sehr selten können Pilze Infektionen im Körper verursachen, da das menschliche Immunsystem sich bei der Beseitigung von Pilzen mehr als angepasst hat.

Manchmal muss jedoch aufgrund einer als Pilzsepsis bezeichneten Erkrankung eine Pilzblutkultur durchgeführt werden. Sepsis ist das Vorhandensein von Bakterien oder eine Infektion im Blut. Dies ist eine sehr seltene Erkrankung und auch ein medizinischer Notfall. Der Pilzkulturtest, der in diesem Zustand durchgeführt wird, wird normalerweise den Candida-Pilz als verursachenden Organismus aufdecken, obwohl die Liste ziemlich endlos ist.

Eine Pilzkultur wird aus einem Körperteil in Sekreten oder durch Entnahme einer Blutprobe entnommen. Die meisten Infektionen mit Pilzen sind auf die Haut, die Mundschleimhaut oder die Genitalien beschränkt. Sehr selten kommt es tatsächlich zu einer Pilzsepsis, es sei denn, ein Patient ist stark immungeschwächt. Dies ist normalerweise bei Patienten mit AIDS oder Diabetes der Fall. Beide Krankheiten führen dazu, dass das Immunsystem vollständig aufhört zu arbeiten, was zu allen möglichen opportunistischen Infektionen führt.

Ein Pilzwachstum wird durch Analyse der Sekrete und Exsudate einer Wunde oder durch Abwischen einer infizierten Oberfläche erworben. Eine Blutprobe kann auch erforderlich sein, um das Vorhandensein von Pilzen im Blut zu überprüfen. Die Probe wird dann in einer pilzfreundlichen Umgebung bis zu einer Woche oder länger kultiviert, bevor die Pilzkolonien sichtbar werden.

Dieser Fleck wird über zwei Tage hergestellt.

1. Am ersten Tag Cotton Blue in destilliertem Wasser auflösen. Über Nacht einwirken lassen, um unlöslichen Farbstoff zu entfernen.

2. Am zweiten Tag mit Handschuhen die Phenolkristalle zur Milchsäure in ein Becherglas geben, auf Magnetrührer stellen bis das Phenol gelöst ist.

4. Filtern Sie die Baumwollblau- und destillierte Wasserlösung in die Phenol-/Glycerin-/Milchsäurelösung. Mischen und bei Raumtemperatur lagern.

1. Calcofluor Weiß mit 10% KOH

2. Kaliumhydroxid (KOH) mit Chlorazol Black

5. Vorbereitungen für die Flaggen des Cellobands

6. Vorbereitungen der Objektträgerkultur

7. Southgates Mucicarmin-Färbung

8. Periodsäure-Schiff (PAS) und PAS Digest-Färbung

9. Grocott’s Methenamine Silver (GMS) Fleck

Cryptococcus neoformans kann aufgrund seiner großen Polysaccharidkapsel durch die Indien-Färbung sichtbar gemacht werden. Organismen, die eine Polysaccharidkapsel besitzen, zeigen einen Halo um die Zelle vor dem schwarzen Hintergrund, der von den Indien geschaffen wurde.


Abstrakt

Jüngste Studien haben phylogenetische Signale in Pathogen-Wirt-Netzwerken sowohl für bodenbürtige als auch blattinfizierende Pilze nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass pathogene Pilze ihre bevorzugten Wirte verfolgen oder mit ihnen koevolutionieren können. Eine phylogenetisch übereinstimmende Beziehung zwischen mehreren Wirten und mehreren Pilzen wurde jedoch selten untersucht. Mit Hochdurchsatz-DNA-Sequenzierungstechniken der nächsten Generation analysierten wir Pilztaxa, die mit erkrankten Blättern, faulen Samen und infizierten Setzlingen subtropischer Bäume assoziiert sind. Wir verglichen die Topologien der phylogenetischen Bäume der Boden- und Blattpilze basierend auf der internen transkribierten Spacer (ITS)-Region mit der Phylogenie von Wirtsbaumarten basierend auf mattK, rbcL, atpB, und 5.8S Gene. Wir identifizierten 37 blatt- und 103 bodenpathogene Pilze, die zu den Ascomycota- und Basidiomycota-Stämmen gehören, und entdeckten signifikant nicht zufällige Wirt-Pilz-Kombinationen, die sich sowohl auf der Pilz- als auch auf der Wirtsphylogenie anhäuften. Die expliziten Hinweise auf kongruente Phylogenien zwischen Baumwirten und ihren potentiellen Pilzpathogenen deuten entweder auf eine diffuse Koevolution zwischen den Pflanzen-Pilz-Interaktionsnetzwerken oder darauf hin, dass die Verbreitung von Pilzarten räumlich assoziierte Wirte mit phylogenetisch konservierten Merkmalen und Habitatpräferenzen verfolgt. Der phylogenetische Konservatismus bei Pflanzen-Pilz-Interaktionen innerhalb einer lokalen Gemeinschaft fördert die Wirts- und Parasitenspezifität, die für die wichtige Rolle von Pilzen bei der Förderung der Koexistenz von Arten und der Erhaltung der Biodiversität von Waldgemeinschaften von wesentlicher Bedeutung ist.


Mikroorganismen und Pflanzenwachstum

Als Rhizosphäre bezeichnet man die wurzelnahe Region, in der das maximale mikrobielle Wachstum und die maximale Aktivität wirken (Abb. 34.1). Der Begriff ‘Rhizosphäre’ wurde erstmals von Lorenz verwendet. Hiltner, ein deutscher Wissenschaftler, 1904.

Größeres mikrobielles Wachstum und Aktivitäten finden in der Rhizosphäre statt, da die Wurzeln eine Vielzahl von Materialien freisetzen, darunter verschiedene Alkohole, Zucker, Ethylen, Amino- und organische Säuren, Vitamine, Nukleotide, Polysaccharide und Enzyme, die einzigartige Umgebungen für die Bodenmikroorganismen schaffen.

Die Intensität des mikrobiellen Wachstums und der Aktivitäten hängt von der Entfernung ab, bis zu der die Wurzelexsudate wandern können. Die Rhizosphären-Mikroorganismen erhöhen nicht nur ihre Zahl, wenn die Wurzelausscheidungen verfügbar werden, sondern auch ihre Zusammensetzung und Funktion ändern sich.

Rhizosphären-Mikroorganismen, die auf Wurzelexsudate reagieren, dienen auch als labile Nährstoffquelle für andere Organismen und bilden so einen mikrobiellen Kreislauf im Boden, zusätzlich zu ihrer entscheidenden Rolle bei der Synthese und dem Abbau organischer Stoffe.

Rhizoplane bezieht sich auf die ‘Wurzeloberfläche’ zusammen mit eng anhaftenden Bodenpartikeln. Bei der Probenahme des Systems für Rhizoplan-Studien wird an den Wurzeln anhaftender Boden entfernt und die Wurzeln einer seriellen Waschung mit sterilisiertem Wasser (10-12 mal) unterzogen, bis die saubere Wurzeloberfläche freiliegt.

Wenn solche gewaschenen Wurzeln ausplattiert werden, erscheinen charakteristische Pilze und Bakterien auf Agarplatten, was darauf hinweist, dass bestimmte Mikroorganismen eng mit der Wurzeloberfläche verbunden sind.

Einige Pilze bewohnen die Wurzeloberfläche in einem myzelialen Zustand. Sie gehören zu den Gattungen Mortierella, Cephalosporium, Trichoderma, Penicillium, Gliocladium, Gliomastix, Fusarium, Cylindrocarpon, Botrytis, Coniothyrium, Mucor, Phoma, Pythium und Aspergillus.

Feinstrukturstudien an der Epithelschicht von Pflanzenwurzeln nach Inokulation mit bestimmten Bakterien haben gezeigt, dass Bakterien mit Hilfe der schleimigen äußeren Schicht auf dem normalerweise bei aktiv wachsenden Wurzelsystemen vorhandenen ‘mucigel’ an der Wurzeloberfläche eingelagert werden.

Rhizosphären-Effekt:

Der Rhizosphäreneffekt ist der direkte Einfluss, den Pflanzenwurzeln auf die Mikroorganismen in der Rhizosphäre ausüben. Ebenso beeinflussen die mikrobiellen Populationen in der Rhizosphäre das Pflanzenwachstum erheblich. Als Ergebnis dieser Wechselwirkungen gibt es einen qualitativen Effekt und mikrobielle Populationen erreichen in der Rhizosphäre eine viel höhere Dichte als im Nicht-Rhizosphärenboden.

Es ist nun eindeutig festgestellt, dass im Rhizosphärenboden eine größere Anzahl von Bakterienpilzen und Actinomyceten vorhanden ist als in Nicht-Rhizosphärenböden, und es gibt unzählige Berichte in der Literatur, die diese Tatsache belegen (Tabelle 34.1). Es ist bekannt, dass mehrere Faktoren wie Bodentyp, Feuchtigkeit, pH-Wert und Temperatur sowie Alter und Zustand der Pflanzen den Rhizosphäreneffekt beeinflussen.

Neben dem zahlenmäßigen Übergewicht der Mikroorganismen in der Rhizosphäre manifestiert sich der Rhizosphäreneffekt auch im Auftreten und in der Verbreitung von Bakterien, die durch einen spezifischen Bedarf (Tab. 34.2) an Aminosäuren, B-Vitaminen und spezialisierten Wachstumsfaktoren (Nährstoffgruppen) gekennzeichnet sind.

Bei Bakterien wird jedoch eine stärkere Rhizosphärenwirkung beobachtet als bei Actinomyceten oder Pilzen. Bei Algen und Protozoen ist sie fast vernachlässigbar.

Wurzelexsudate und ihr Einfluss auf Rhizosphären-Mikroorganismen:

Vielzahl von Wurzelexsudaten:

Eine Vielzahl von organischen Substanzen, die in der Wurzelregion über Exsudate von Wurzeln verfügbar sind, sind einer der wichtigsten Faktoren, die für die Rhizosphärenwirkung verantwortlich sind. Diese Stoffe beeinflussen direkt oder indirekt die Qualität und Quantität der Mikroorganismen in der Rhizosphäre. Zu den von Pflanzenwurzeln ausgeschiedenen Substanzen gehören Aminosäuren, Zucker, organische Säuren, Vitamine, Nukleotide und viele andere nicht identifizierte Substanzen.

Die Natur der von Pflanzenwurzeln abgegebenen Stoffe ist in Tabelle 34.3 zusammengefasst. Art und Menge der ausgeschiedenen Stoffe sind abhängig von der Pflanzenart, dem Alter und den Umweltbedingungen, unter denen sie wachsen.

Durch den Einsatz von 14 CO2wurde gezeigt, dass Photosyntheseprodukte in weniger als 12 Stunden in das Wurzelsystem verlagert werden und in die Rhizosphäre gelangen, was den Einfluss des Pflanzenstoffwechsels auf das Ausmaß des Rhizosphäreneffekts deutlich macht.

Die Wurzelkappe und die aktiven Wachstumsbereiche sind die primären Regionen der Wurzelexsudation und einer der Hauptorte der Kohlenstofffreisetzung von Samenweizenwurzeln in den Boden ist die Zone der Wurzelverlängerung. Es wurde befürwortet, dass Exsudation entweder von Wurzelspitzen oder Regionen erfolgt, an denen seitliche Wurzeln aus der Hauptwurzel austreten.

Im Folgenden sind die wichtigen Einflüsse aufgeführt, die Wurzelexsudate auf die Bodenmikroflora ausüben:

1. Wurzelexsudate beeinflussen das Überleben und die Vermehrung ruhender Strukturen verschiedener bodenüberlebender Krankheitserreger. Es wurde gezeigt, dass Sporen oder Sklerotien vieler pathogener Pilze wie Rhizoctonia, Fusarium, Selerotium, Aphanomyces, Pythium, Colletotriclium, Verticillium, Phytophthora und Plasmodiophora durch den Stimulus, der von den Wurzelexsudaten anfälliger Sorten der Wirtspflanzen bereitgestellt wird, keimen. Der Stimulus für die Keimung wurde Verbindungen zugeschrieben, die von Pflanzenwurzeln ausgeschieden werden, die in gewisser Weise dazu beitragen, die statische Natur ruhender Fortpflanzungsstrukturen im Boden zu überwinden.

2. Wurzelexsudate können als Nahrungsgrundlage dienen, um das Wachstum von Antagonisten zu bewirken, die das Wachstum pathogener Mikroorganismen im Boden unterdrücken könnten. Es wurde über viele Fälle berichtet, in denen die Rhizosphäre resistenter Sorten mehr Streptomyces und Trichoderma beherbergte als die der anfälligen Sorten.

3. Eine der Eigenschaften von Wurzelexsudaten ist ihre mögliche Rolle bei der Neutralisierung des pH-Werts des Bodens und der Veränderung des Mikroklimas der Rhizosphäre durch Freisetzung von Wasser und Kohlendioxid. Solche Veränderungen können Infektionen der Wurzeln durch pathogene Pilze beeinflussen.

Veränderungen der Rhizosphären-Mikroflora:

Es wird berichtet, dass Veränderungen in der Mikroflora der Rhizosphäre stattfinden durch:

(2) Blattdüngung von Nährstoffen und

(3) Künstliche Beimpfung von Saatgut oder Boden mit Zubereitungen, die lebende Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, enthalten (Bakterisierung).

Mikrobielle Impfmittel wie Azotobacter, Beijerinckia, Rhizobium oder P-solubilisierende Mikroorganismen können bei der Etablierung nützlicher Mikroorganismen in der Rhizosphäre oder in unmittelbarer Nähe von wachsenden Wurzeln helfen.

Feldversuche haben gezeigt, dass die Anzahl von Azotobacter in Weizenrhizosphären nach künstlicher Saatbeimpfung anstieg, was auf die Effizienz der Bakterisierung als Mittel zur Veränderung und Verbesserung der Rhizosphärenmikroflora hinweist.

Es wurden viele Experimente durchgeführt, um die Auswirkungen von N-, P- und K-Zusätzen auf die Mikroflora der Rhizosphäre herauszufinden. Außerdem wurden umfangreiche Studien zu induzierten Veränderungen in der Mikroflora der Rhizosphäre durch Blattsprays von Antibiotika, Wachstumsregulatoren, Pestiziden und anorganischen Nährstoffen durchgeführt, in der Hoffnung, dass ein solcher Ansatz als neues Instrument zur biologischen Kontrolle von Wurzelkrankheiten dienen kann. Aus solchen Studien sind jedoch keine definitiven Schlussfolgerungen oder Leitlinien hervorgegangen, die ihre Anwendung unter Feldbedingungen rechtfertigen.

Stickstofffixierung durch frei lebende Mikroorganismen in der Rhizosphäre:

Viele frei lebende Mikroorganismen in der Rhizosphäre binden atmosphärischen Stickstoff. Diese Mikroorganismen sind Azotobacter, Azospirillum, Klebsiella, Bacillus, Beijerinckia, Pseudomonas, Clostridium, Enterobacter, Erwinia, Derxia, Frankia usw.

Es wurde beobachtet, dass die Besiedlung durch Azotobacter in der Rhizosphäre begrenzt und in der Rhizosphäre praktisch vernachlässigbar ist. Die Besiedlung von Rhizoplane durch Azospirillum wurde mit ziemlich ausgedehntem Eindringen in das Wurzelgewebe beobachtet. Sporangien von Frankia wurden in der Rhizosphäre von Casuarina-Sämlingen beobachtet.

Assoziative und antagonistische Aktivitäten:

Viele Mikroorganismen sind auf extrazelluläre Produkte in der Rhizosphäre angewiesen, hauptsächlich Aminosäuren und wachstumsfördernde Faktoren. Dies repräsentiert ihre assoziierten Funktionen im Boden. Die Co-Inokulation von stickstofffixierenden Azotobacter- und Azospirillum-Isolaten mit Rhizobium scheint einen positiven Einfluss auf die Erhöhung der Knötchenzahl, die Stickstofffixierung und den Ertrag von Sojabohnen, Erbsen und Klee zu haben.

Russische Arbeiter haben einen Anstieg des Aminosäuregehalts in Pflanzen nachgewiesen, die in Erde gezüchtet wurden, die mit bestimmten Mikroorganismen geimpft wurde. Die Sekretion von Antibiotika durch Mikroorganismen und die daraus resultierende biologische Hemmung des Wachstums anderer empfindlicher Mikroorganismen sind sowohl im Boden als auch in Reinkulturen nachweisbar.

Solche antagonistischen Effekte sind selbst in unbebauten Böden natürlich zu erwarten und aus agronomischer Sicht kann eine übermäßige Hemmung von Azotobacter oder Rhizobium im Wurzelbereich zu einer verminderten Stickstofffixierung oder Nodulation führen.

Pflanzenwachstumsfördernde Rhizobakterien (PGPR) in Rhizosphäre:

Der Begriff „Rhizobakterien“ bezeichnet jene nicht-symbiotischen (frei lebenden) Bakterien, die die Rhizosphäre sehr aggressiv besiedeln. Diese freilebenden Rhizobakterien wirken sich günstig auf das Pflanzenwachstum aus und werden im weiteren Sinne als pflanzenwachstumsfördernde Rhizobakterien (PGPR) bezeichnet.

PGPR wurden von Kloepper et al. entdeckt. im Jahr 1980 und gehören zu den Gattungen Pseudomonas, Bacillus, Serratia, Arthrobacter und Streptomyces. Pseudomonas spp. fluoreszieren unter ultraviolettem Licht und werden daher auch als fluoreszierende Pseudomonaden bezeichnet.

Zwei mögliche Mechanismen wurden vorgeschlagen, um die vorteilhaften Wirkungen von PGPRs bei der Steigerung der Produktion zu erklären.

(i) Konkurrenz um Substrat- und Nischenausschluss und

(ii) Produktion von Siderophoren und Antibiotika. Jedoch kann mehr als ein Mechanismus zum Vermitteln einer biologischen Kontrolle wirken.

Fluoreszierende Pseudomonaden „saugen“ Nährstoffe in der Rhizoshpere aufgrund ihrer Vielseitigkeit in Bezug auf Wachstum und Nährstoffaufnahme auf. Die Austrittspunkte der Seitenwurzeln sind bevorzugte Stellen, an denen DRBs und PGPRs für diese Stellen sehr effektiv zu vervollständigen scheinen.

PGPRs werden kommerziell hergestellt und vermarktet. Ein Produkt mit dem Namen QUANTUM 4000 wird von Gustafson Inc. Dallas, Texas, als Wachstumsförderer auf Erdnuss (Erdnuss) und Baumwolle vermarktet. Das Produkt enthält den Bacillus subtilis-Stamm GBO3, der ein Derivat des Stamms A13 ist.

Andere Produkte können folgen, sobald Verfahren für die Massenvermehrung zusammen mit Strategien für Träger und Qualitätskontrolle standardisiert sind. Zuvor muss bei fluoreszierenden Pseudomonaden häufig die Wiederholbarkeit des Erfolgs unter Freilandbedingungen nachgewiesen werden, Stämme, die unter Gewächshausbedingungen erfolgreich sind, scheitern im Freiland.

Die Verwendung mehrerer fluoreszierender Pseudomonadenstämme hat sich bei der Bekämpfung von Krankheiten wie der Weizen- und Fusariumwelke von Rettich als erfolgreich erwiesen.

Ermutigende Ergebnisse bei der Bekämpfung von Take-All-Krankheiten von Weizen wurden im Nordwesten Chinas von Feldwegen mit einer Fläche von 4000 ha in den Jahren 1991-94 unter Verwendung von P. fluoresceins CN12- und Tn5-Derivaten erzielt bis Rhizobakterien-Inokulation variierte von etwa 16 bis 65 Prozent.

2. Phyllosphäre:

Phyllosphäre und Phylloplane:

Phyllosphäre bezieht sich auf die von Mikroorganismen bewohnte Zone auf Blättern und die Phylloplane repräsentiert die Blattoberfläche. Der Begriff ‘phyllosphere’ wurde von Ruinen, einer niederländischen Mikrobiologin, aus ihren Beobachtungen der indonesischen Waldvegetation geprägt, wo dicke mikrobielle epiphytische Verbände auf Blättern existieren.

Pflanzenteile, insbesondere Blätter, sind Staub und Luftströmungen ausgesetzt, was zur Etablierung einer typischen Flora auf ihrer Oberfläche führt, die durch die Kutikula, Wachse und Anhängsel unterstützt wird, die bei der Verankerung von Mikroorganismen helfen. Diese Mikroorganismen können in Abhängigkeit vom Ausmaß des Einflusses der Materialien in Blattdiffusaten oder -exsudaten auf Blättern sterben, überleben oder sich vermehren.

Blattdiffusate oder Sickerwässer wurden auf ihre chemischen Bestandteile untersucht. Die wichtigsten Ernährungsfaktoren sind Aminosäuren, Glucose, Fructose und Saccharose. Wenn die Einzugsgebiete auf Blättern oder Blattscheiden erheblich sind, können solche spezialisierten Habitate Nischen für die Stickstofffixierung und die Sekretion von Stoffen bieten, die das Pflanzenwachstum fördern.

Phyllosphären-Mikroorganismen:

Unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit, wie in feuchten Wäldern in tropischen und gemäßigten Zonen, kann die Mikroflora in der Phyllosphäre ziemlich hoch sein.

Die dominanten und nützlichen Bakterien, die identifiziert wurden, sind Azotobacter, Beijerinckia, Pseudomonas, Pseudobacterium, Phytomonas, Erwinia, Sarcina. Stickstofffixierende Cyanobakterien (z. B. Anabaena, Calothrix, Nostoc, Scytonerna, Tolypothrix) wurden in der Phyllosphäre in verschiedenen Mooswäldern gefunden.

Einige der in der Phyllosphäre nachgewiesenen Pilze und Actinomyceten sind Podospora, Uncinula, Sporobolomyces, Cryptococcus, Rliodotorula, Cladosporium, Altemaria, Cercospora, Helmintliosporium, Erysiphe, Sphaerotheca, Torula, Torulopsis, Oidium, Rhytichosporium, A. Melanospora, Saccliaromyces, Candida, Tilletia, Tilletiopsis, Penicillium, Cephalosporium, Fusarium, Periconia, Pithomyces, Mucor, Cunninghamella, Fusarium, Trichoderma, Heterosporium, Stachybotrys, Aspergillus, Curvularia, Rhizopus, Syncephalastrum und Streptinomy

Mikrobielle Aktivitäten:

Viele Bakterien in der Phyllosphäre gelten als stickstoffbindend, während die Blätter ihnen wiederum Kohlenhydrate und andere Nährstoffe liefern. Bakterien der Gattungen Bacillus, Achromobacter, Pseudomonas, Cellulomonas wurden aus der Phyllosphäre von Erbsen und Weizen isoliert und haben sich als potentielle Stickstofffixierer erwiesen (Tab. 34.4).

Es wird angenommen, dass Phyllosphären-Mikroorganismen luftübertragene Krankheitserreger wirksam vor der Verursachung von Krankheiten schützen. Diese Mikroben oder ihre Vermehrungen veranlassen Pflanzen, ‘Phytoalexine’ als Abwehrwaffe gegen Krankheitserreger zu synthetisieren.

Ungeachtet der obigen Beobachtungen bleibt die genaue Rolle der Phyllosphären-Mikroorganismen immer noch mutmaßlich. Experimente, die unter Laborbedingungen durchgeführt wurden, um die Stickstofffixierung in der Phyllosphäre mehrerer Pflanzen unter Verwendung von 15 N zu demonstrieren, und die erhaltenen quantitativen Daten sind so unterschiedlich, dass man annehmen muss, dass die Stickstofffixierung ein sehr variables Phänomen in der Phyllosphäre ist.

Daher müssen Experimente entwickelt werden, um das Schicksal von biologisch fixiertem Stickstoff in der Phyllosphäre zu untersuchen. In jüngster Zeit hat das Besprühen von Blättern von Kulturpflanzen mit wässrigen Lösungen von Saccharose oder mit Bakteriensuspensionen während experimenteller Versuche zu einem verbesserten Wachstum und Ertrag von bestimmten Hülsenfrüchten und Getreide im Topf geführt.

Offenbar haben solche Sprays manchmal die biochemischen Vorgänge in der Phyllosphäre in Richtung der positiven Seite intensiviert.Diese Beobachtungen müssen unbedingt unter Feldbedingungen ausgewertet werden, um das Phyllosphärenphänomen zur Verbesserung der landwirtschaftlichen Produktion auszunutzen.

3. Mykorrhiza (Sing. Mykorrhiza):

Mykorrhizen stellen eine wechselseitige Symbiose zwischen dem Wurzelsystem höherer Pflanzen und Pilzhyphen dar und tragen in vielfältiger Weise zur Förderung des Pflanzenwachstums bei.

4. Cyanobakterien (sauerstoffreiche Phototrophen):

Die Cyanobakterien oder die blaugrünen Bakterien gehören zu den ältesten Organismen, die sich auf der Erde entwickelt haben. Sie stellen die einzige Gruppe von sauerstoffbildenden photosynthetischen Prokaryoten dar, die die Fähigkeit besitzen, atmosphärischen Stickstoff zu fixieren und das Pflanzenwachstum zu fördern.

Frank (1889) berichtete zuerst über ihre Fähigkeit zur Stickstofffixierung. Die meisten Cyanobakterien produzieren jedoch Heterozysten, die als Ort der Stickstofffixierung fungieren.

5. Phosphat-solubilisierende Mikroorganismen (PSM):

Phosphor kommt im Boden in zwei Formen vor, als organische Phosphate und anorganische Phosphate, aber bei Kulturpflanzen, die in Böden wachsen, die ausreichend Phosphate enthalten, kann ein Mangel an Phosphor auftreten. Dies mag zum Teil daran liegen, dass Pflanzen Phosphor nur in seiner verfügbaren Form aufnehmen können.

Im Boden vorhandene Phosphate werden Pflanzen hauptsächlich durch die Aktivitäten einiger Bodenmikroorganismen, die als Phosphat solubilisierende Mikroorganismen (PSM) bezeichnet werden, verfügbar gemacht.

Letztere spielen nicht nur eine wichtige Rolle bei der Verringerung des Phosphormangels in Pflanzen, indem sie nicht verfügbares Phosphat in verfügbare Form umwandeln, sondern setzen auch lösliches anorganisches Phosphat (H7SO4) in den Boden durch Abbau phosphatreicher organischer Verbindungen.

Außerdem können bestimmte bodenbewohnende Mikroorganismen durch Assimilation verfügbare Phosphate in ihrem Zellmaterial immobilisieren, und solche Immobilisierungsprozesse im Boden können zu einem Phosphormangel von Kulturpflanzen beitragen.

Obwohl Bakterien bei der Herstellung von Phosphat-Solubilisierungskulturen im großen Maßstab verwendet werden, um das Pflanzenwachstum zu fördern, erscheinen Pilze wie Aspergillus, Penicillium, Cladosporium, Paecilomyces, Fusarium, Rhizoctonia usw. vorteilhaftere Mittel bei der Solubilisierung von Phosphaten. Einige Pilze (z. B. Glomus usw.) bilden Assoziationen mit Pflanzenwurzeln. Diese Assoziationen werden Mykorrhiza genannt.

Mykorrhizapilze wandeln nicht verfügbaren Phosphor in eine verfügbare Form um, produzieren wachstumsfördernde Stoffe und schützen Pflanzen zudem vor Bodenpathogenen. Phosphat-löslich machende Mikroorganismen verringern gewöhnlich den pH-Wert des Substrats durch Sekretion verschiedener organischer Säuren, wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Milchsäure, organische Säure, Fumarsäure und Bernsteinsäure.

Phosphat-Solubilisierung in verschiedenen Böden:

Eine Phosphat-Solubilisierung in neutralen oder alkalischen Böden ist offenbar nicht selten, da ein Zehntel bis die Hälfte der getesteten Bakterienisolate (zB Isolate von Pseudomonas, Mycobacterium, Bacillus, Micrococcus, Flavobacterium usw.) in der Regel in der Lage sind, Calciumphosphate zu solubilisieren, und die Zahl der Bakterien, die unlösliche Phosphate auflösen, kann im Bereich von 10 5 bis 10 7 pro Gramm liegen. Besonders häufig kommen solche Bakterien auf Rhizoplanen (Wurzeloberflächen) vor.

Im Gegensatz dazu sind saure Böden im Allgemeinen arm an Calciumionen, und daher werden Phosphate in Form von Eisen(III)- oder Aluminiumverbindungen ausgefällt, die einer Solubilisierung durch Bodenmikroorganismen nicht so leicht zugänglich sind.

In sauren Böden kann jedoch Phosphormangel aus den oben genannten Gründen auftreten, und dieser Mangel kann durch Impfen von Saatgut oder Boden mit phosphatlöslich machenden Mikroorganismen zusammen mit phosphathaltigen Düngemitteln überwunden werden.

Siderophoren:

Einige Bakterien produzieren eisenchelatisierende Substanzen, sogenannte Siderophore. Die Siderophore transportieren Eisen in Bakterienzellen. Fluoreszierende Pseudomonaden produzieren gelbgrüne, fluoreszierende Siderophore, die das begrenzte Eisenangebot in der Rhizosphäre spezifisch erkennen und sequestrieren und dadurch die Verfügbarkeit dieses Spurenelements für das Wachstum der pathogenen Mikroorganismen verringern. Die Verfügbarkeit von Eisen im Boden nimmt mit steigendem pH-Wert ab und daher funktionieren PSM in neutralen und alkalischen Böden besser als in sauren Böden.

Eisen(III)-Phosphat-Mobilisierung:

Obwohl die Solubilisierung von Phosphat normalerweise eine Säureproduktion erfordert, wie bereits erwähnt, können andere Mechanismen für die Mobilisierung von Eisen(III)-phosphat verantwortlich sein. In überfluteten Böden wird das Eisen in Form von unlöslichem Eisen(III)-phosphat reduziert, was zur Bildung von löslichem Eisen mit gleichzeitiger Freisetzung von Phosphor in Lösung führt.

Eine solche Zunahme der Verfügbarkeit von Phosphor auf Hooding könnte erklären, warum Reis, der unter Wasser angebaut wird, oft weniger Phosphor als Dünger benötigt als die gleiche Kultur, die in Trockengebieten angebaut wird. Phosphor kann auch durch bestimmte Bakterien, die Schwefelwasserstoff (H2S). ein Produkt, das mit Eisen(III)-Phosphat zu Eisen(II)-sulfid reagiert und den Phosphor freisetzt.

Kommerzialisierung von PSM:

Phosphat solubilisierende Mikroorganismen (PSM) haben sich bei Gemüse als vorteilhafter als bei Getreide erwiesen. Ein kommerzielles Präparat, nämlich Phosphobacterin, wurde zum ersten Mal in der UdSSR weit verbreitet verwendet. Dieses Präparat enthielt Bakterienzellen von Bacillus megatherium. Die Nützlichkeit von Phosphobacterin im Boden wurde jedoch trotz der Tatsache, dass die Steigerung des Getreideertrags in der Größenordnung von 5-10% lag, ziemlich überbetont.

Allerdings wurden vom Indian Agricultural Research Institute (IARI) verschiedene Feldversuche mit Weizen, Mais, Arhar, Reis, Kartoffeln, Erdnüssen, Gramm durchgeführt. usw., um die Wirksamkeit von phosphatlöslich machenden Bakterien auf den Ernteertrag zu testen. Es wurde festgestellt, dass signifikante Steigerungen auf 13 von 38 Experimenten beschränkt waren. Diese Ergebnisse zeigten, dass es keine konsistente Reaktion in Bezug auf die Erhöhung der Ausbeute gab.

6. Azotobacter:

Struktur und Eigenschaften:

Azotobacter ist ein bodenbewohnendes Bakterium und besteht aus großen, gramnegativen, obligat aeroben Stäbchen (Abb. 34.2A). Dieses Bakterium lebt frei im Boden und bindet atmosphärischen Stickstoff asymbiotisch. Die erste Azotobacter-Art wurde Anfang des 20. Jahrhunderts vom niederländischen Mikrobiologen M. Beijerinck entdeckt und von ihm Azotobacter chroococcum genannt.

Anschließend wurden viele andere Arten von Azotobacter aus verschiedenen Böden der Welt isoliert und einige wichtige sind: A. agilis, A. vinelandii, A. beinjerinckii, A. insignis, A. macrocytogenes, A. paspali usw. Azotobacter-Zellen sind groß, viele Isolate haben fast die Größe von Hefen, mit Durchmessern von 2-4 µm oder mehr. Pleomorphismus ist weit verbreitet und eine Vielzahl von Zellformen und -größen wurden beschrieben. Einige Stämme besitzen peritriche Geißeln.

Obwohl der Azotobacter ein obligater Aerobier ist, ist sein Enzym namens cd Nitrogenasc, das die Fixierung von atmosphärischem Stickstoff katalysiert, sauerstoffempfindlich. Es wurde untersucht, dass die für Azotobacter charakteristische hohe Atemfrequenz und der reichlich vorhandene Kapselschleim dazu beitragen, die Nitrogenase vor Sauerstoff zu schützen.

Dieses Bakterium wächst auf einer Vielzahl von Kohlenhydraten, Alkoholen, organischen Säuren, Ammoniak, Harnstoff und Nitrat. Azotobacter bildet Zysten (Abb. 34.2B), die ruhenden Strukturen, die gegen Austrocknung, mechanischen Zerfall und ultraviolette und ionisierende Strahlung resistent sind. Jede Zyste misst etwa 3 µm im Durchmesser.

Mechanismus von N2 Fixierung:

Azotobacter (A. chroococcum und A. vinelandii) ist einer der am besten untersuchten Vertreter unter den frei lebenden stickstofffixierenden Bakterien. Die Verwendung von 15 N Tracer und die Acetylen-Reduktionsmethode haben jedoch unser Wissen über den biochemischen Weg zwischen atmosphärischem Stickstoff (Distickstoff N2) und Ammoniak (NH3), aber die genaue Natur der Zwischenprodukte ist selbst kritischen Ermittlern entgangen.

Dennoch ist die Gesamtreaktion bei der enzymatischen Reaktion von N2 nach NH3 kann wie folgt postuliert werden:

Nitrogenase von Azotobacter:

Nitrogenase, das Enzym, das die Fixierung von atmosphärischem Stickstoff katalysiert, besteht aus zwei Proteinfraktionen:

(i) das Mo-Fe enthaltende Protein (Molekulargewicht 220.000-2.70.000) und

(ii) Fe enthaltendes Protein (Molekulargewicht 55.000-66.800).

Bei Azotobacter (A. vinelandii) wurden zwei weitere Nitrogenasen untersucht. Einer davon besitzt Vanadium (V) statt Molybdän (Mo) und der andere hat weder Molybdän noch Vanadium.

Die Charakterisierung dieser Nitrogenasen hat neue Probleme bei der Suche nach Beweisen für die Essenz von Molybdän für N . aufgeworfen2-Fixierung und Charakterisierung der Stelle, an der Stickstoff an Nitrogenase bindet.

Wirkung der Azotobacter-Impfung:

Mit Azotobacter geimpftes Saatgut oder Boden erhöht effektiv den Ernteertrag, wenn der Boden gut gedüngt ist und viel organische Substanz enthält. Neben der Fixierung von atmosphärischem Stickstoff synthetisiert Azotobacter Substanzen wie B-Vitamine. Indolessigsäure und Gibberelline in Reinkultur während Versuchspfaden.

Außerdem besitzt das Bakterium fungistatische Eigenschaften gegenüber einigen pathogenen Pilzen wie Altemaria und Fusarium. Diese Eigenschaften von Azotobacter begünstigen jedoch die Tatsache, dass diese Bakterien die Samenkeimung und das Pflanzenwachstum fördern.

Im Allgemeinen findet sich eine geringe Azotobacter-Population in der Rhizosphäre von Kulturpflanzen und in unbebauten Böden. Oftmals verbessert auch die Beimpfung von Erde oder Saatgut die Situation nicht. Um diese Einschränkung zu überwinden, wird nun die wiederholte Anwendung von Azotobacter während verschiedener Wachstumsstadien einer Kulturpflanze mit dem Ziel empfohlen, die Anzahl der Bakterien im Boden zu erhöhen.

Einige Versuche zur Beimpfung des Bodens mit Azotobacter mit unterschiedlichen Dosen von anorganischem N-Dünger haben gezeigt, dass eine beträchtliche Menge an N-Dünger eingespart werden kann, während gleichzeitig die gewünschten Reiserträge erzielt werden. Feldversuche mit neuen und effizienten Azotobacter-Kulturen haben gezeigt, dass die Erträge einiger wichtiger Kulturpflanzen durch Azotobacter-Impfung deutlich gesteigert werden können (Tab. 34.5).

7. Azospirillum:

Azospirillum ist ein stäbchen- bis spirillumförmiges stickstoffbindendes Bakterium und lebt frei im Boden und bildet unspezifische symbiotische Assoziationen mit verschiedenen Pflanzen (Abb. 34.3), insbesondere Mais. Diese Gattung besteht aus Arten, nämlich A. lipoferum, A. brasilense, A. amazonense, A. halopraeferans, A. nitrocaptans und A. seropedica. Azospirillum lipoferum wurde ursprünglich 1922 von Beijerinck beschrieben und als Spirillum lipoferum bezeichnet.

Obwohl diese Art der Gattung seit 1963 als Stickstofffixierer bekannt war, waren es Dobereiner und Kollegen in Brasilien, die 1975 das Stickstofffixierungspotential einiger tropischer Futtergräser (z. B. Digitaria, Panicum, Mais, Sorghum, Weizen und Roggen) auf die Aktivität von S. lipoferum in ihren Wurzeln.

Eigenschaften:

Azospirillum entwickelt charakteristischerweise weiße, dichte und wellige Häutchen auf einem halbfesten Malat enthaltenden Anreicherungsmedium. Das Häutchen wird 2 mm unter der Oberfläche des Mediums gebildet, was auf die mikroaerophile Natur des Bakteriums hinweist. Azospirillum in Gram-negativen enthält Poly-β-hydroxybutyrat (PHB)-Granula und zeigt Polymorphismus und spirillare Bewegung.

Es fixiert atmosphärischen Stickstoff (Distickstoff) in mikroaerophiler Umgebung (niedrige Sauerstoffbedingungen), besitzt jedoch die Fähigkeit, in einer ammoniumreichen Umgebung reichlich zu wachsen, ohne Stickstoff zu fixieren. Das Bakterium produziert auch Wachstumsstoffe wie Indolessigsäure (IAA), Kinetine und Gibberelline. Tabelle 34.6 zeigt die seit 1974 untersuchten Arten von Azospirillum und ihre Assoziationspartner.

Wirkung der Azospirillum-Impfung:

Das Indian Agricultural Research Institute führte Feldversuche durch, um die Wirkung der Azospirillum-Impfung in verschiedenen Teilen Indiens zu ermitteln.

Diese Experimente zeigten, dass die Saatbeimpfung von Sorghum (Sorghum bicolor), Bajra (Pennisetum americanum) und Ragi (Eleusine corocana) die Getreide- und Futtererträge unter verschiedenen agroklimatischen Bedingungen Indiens erhöhte (Tabelle 34.7). Ähnliche Ergebnisse wurden von Wissenschaftlern in Israel erzielt, die auch Reaktionen von Hirsen auf die Azospirtilum-Impfung fanden.

8. Rhizobien:

Taxonomische Position:

M. W. Beijerinck, ein niederländischer Mikrobiologe, war der erste, der 1888 einen Mikroorganismus aus den Knollen von Hülsenfrüchten isolierte und kultivierte. Er nannte ihn Bacillus radicicola, was seinen Platz in Bergeys Manual of Determinative Bacteriology unter der Gattung Rhizobium sicherte.

Rhizobien stellen die bekannteste Gruppe symbiotischer Stickstofffixierer dar, und alle Rhizobien wurden früher in die Gattung Rhizobium aufgenommen, aber später wurde diese Gattung in sechs Gattungen aufgeteilt, deren taxonomische Position in Tabelle 34.8 gezeigt ist.

Jede der sechs Rhizobiengattungen besteht aus vielen anerkannten Arten, von denen die wichtigsten in Tabelle 34.9 aufgeführt sind.

Struktur und Eigenschaften:

Rhizobien sind bodenbewohnende, frei lebende heterotrope Bakterien, die sich mit Hilfe von peritrichen oder subpolaren Geißeln fortbewegen. Die verschiedenen Rhizobienstämme werden von verschiedenen Flavonoiden, chemischen Substanzen, die von Wirten abgesondert werden, angezogen und erreichen die Wurzelzone des Wirts, um eine symbiotische Verbindung zu bilden, um atmosphärischen Stickstoff zu fixieren. Die Struktur und die Eigenschaften der verschiedenen Gattungen von Rhizobien sind jedoch die folgenden.

Rhizobium ist ein stäbchenförmiges, 0,5-0,9 x 1,2-3,0 µm langes, bewegliches, gramnegatives, nicht sporenbildendes Bakterium. Es nutzt Salze organischer Säuren als Kohlenstoffquellen ohne Gasbildung und wächst optimal bei einer Temperatur von 27 °C und einem pH-Wert von 6,8. Dieses Bakterium für Wurzelknöllchen mit seinen Wirtshülsenfrüchten und bindet atmosphärischen Stickstoff.

Die Kolon von Rhizobium erscheinen als kreisförmig, konvex, halbdurchscheinend, erhaben, schleimig und haben normalerweise einen Durchmesser von 2-4 mm. Die Stämme von Rhizobium wachsen schnell, wobei die Generationszeit etwa 6 Stunden beträgt und einige andere Unterschiede zu den anderen Mitgliedern der Familie der Rhizobiaceae aufweisen.

Sinorhizobium wächst wie Rhizobium schnell. Es ist stäbchenförmig, enthält normalerweise Körnchen aus Poly-β-Hydroxybuttersäure (PBHA), nicht sporenbildend, gramnegativ, beweglich und aerob. Die meisten seiner Stämme wachsen bei einer Temperatur von 35 °C und einem pH-Wert von 6,8. Sinorhizobium ist eine neue Gattung.

Kürzlich wurde beobachtet, dass einige Rhizobien-Stämme, die schnell wachsen, Sojabohnen knötchen lassen (im Allgemeinen knodeln langsam wachsende Bradyrhizobien Sojabohnen). Diese schnell wachsenden Pflanzen wurden als separate Gattung Sinorhizobium identifiziert.

Bradyrhizobium-Stämme wachsen langsam mit einer Generationszeit von normalerweise etwa 12 Stunden oder sogar mehr. Sie bewegen sich mit Hilfe einer polaren oder subpolaren Fahne im Boden. Das Wachstum auf Kohlenhydratmedium wird von Exopolysaccharid (EPS)-Schleim begleitet.

Einige Stämme können in Gegenwart von H . chemolithotrop wachsen (Verbraucher anorganischer Salze).2, CO2, und Sauerstoffmangel. Die Bakteroide in Wurzelknötchen sind leicht geschwollene Stäbchen mit seltenen Verzweigungs- oder Kokkenformen. Der wichtigste Symbiosenpartner von Bradyrhizobium ist die Sojabohne, während andere Pflanzen (z.

Mesorhizobium wurde erst vor kurzem als neue Gattung der Familie Rhizobiaceae gezüchtet und wurde auf der Grundlage von Gesamtsequenzstudien von 165 rRNA benannt. Einige der Rhizobium-Arten, nämlich R. loti, R. haukuii, R. ciceri, R. mediterraneum, R. tianslianense, sind heute als Arten der Gattung Mesorhizobium bekannt.

Azorhizobium-Stämme tragen Flagellen und sind beweglich. Sie tragen peritriche Flagellen auf festem Medium, aber ein seitliches Flagellum in flüssigem Medium. Sie sind Oxidase- und Katalase-positiv und können Mannit nicht oxidieren. Azorhizobium ist jedoch im Gegensatz zu anderen Rhizobien ein stammknotenbildendes Bakterium.

Ein Caulinodans entwickelt Knötchen am Stamm der tropischen Wasserleguminosen Sesbania und fixiert atmosphärischen Stickstoff. Leguminosen mit Stängelknollen sind in tropischen Regionen weit verbreitet, wo Böden aufgrund von Auswaschung und intensiver biologischer Aktivität oft stickstoffarm sind.

Wurzelknötchenbildung und N2-Fixierung:

Die Rhizobien wachsen freilebend im Boden, infizieren Hülsenfrüchte und gehen eine symbiotische Existenz ein. Die Infektion der Wurzeln einer Hülsenfrucht mit der entsprechenden Art einer von fünf Rhizobiengattungen führt zur Bildung von Wurzelknötchen, die atmosphärischen Stickstoff fixieren. Die Stickstofffixierung durch diese Symbionten ist von erheblicher landwirtschaftlicher Bedeutung, da sie zu einer erheblichen Zunahme des gebundenen Stickstoffs im Boden führt. Da in ungedüngten, kahlen Böden häufig Stickstoffmangel auftritt, können knötchenförmige Leguminosen dort gut wachsen, wo andere Pflanzen dies nicht können.

9. Actinorhizae (Frankia-induzierte Knötchenbildung):

Abgesehen von Hülsenfrüchten, die von Rhizobien verknöpft sind, werden die Wurzeln einiger Nicht-Leguminosen von einem Aktinomyceten namens Frankia verknöpft. Diese Actinomyceten-Assoziationen mit Pflanzenwurzeln werden Actinorhizae (sing, actinorhiza) genannt. Actinorhizae binden erhebliche Mengen an Stickstoff und sind vor allem in Bäumen und Sträuchern wichtig.

Es gibt 25 Gattungen aus 8 Angiospermenfamilien, von denen beschrieben wurde, dass sie aktinorhisale Wurzelknötchen besitzen. Diese Familien mit in Klammern genannten Gattungen sind Casurinaceae (Casurina, Allocasuarina, Centhostoma, Gymnostoma), Coriariaceae (Coriaria), Dasticaceae (Datisca), Betulaceae (Alnus), Myricaeeae (Comptonia, Myrica), Elaeagnaceae (Elaeagnus, Hippophae, Shepherdia), Rhamnaceae (Adolphia, Ceanothus, Colletia, Discaria, Kentrothamnus, Retanilla, Talguenea, Trevoa) und Rosaceae (Cercocarpus, Chaemabatia, Cowania, Dryas, Purshia).

Die Gattungen Casuarina für tropische und subtropische Regionen und Ainus (A. rubra. A. glutinosa, A. crispa, A. jorullensis, A. acuminata) für gemäßigte Regionen ragen als hervorragende Beispiele für ihren Nutzen für die Ökosysteme heraus Weg der Stickstoffeinträge.

Sie können sich anpassen, um unter den unterschiedlichsten Umweltbedingungen und geografischen Zonen zu wachsen. Casuarina-Arten (C. equisetifolia, C. cunninghamiana, C. littoralis, C. stricta, C. junghuniana, C. glauca und C. torulosa) liefern in tropischen Ländern wesentliche Brenn- und Baustoffe, während Erlen auch das am meisten genutzte Hartholz liefern als Rinde für die Papierindustrie in gemäßigten Regionen.

Franken:

Frankia ist der Actinomycet, der in die Familie Frankiaceae, Unterordnung Frankineae, Ordnung Actinomycetales, Klasse Actinobacteria eingeordnet wird. Diese Gattung wurde in den 1880er Jahren nach ihrem Entdecker Frank benannt. Frankia ist filamentös, strcptomycetenartig, besitzt multilokuläre Sporangien (Abb. 34.4) und bildet Sporenhaufen, wenn sich eine Hyphe sowohl quer als auch längs teilt.

Es ist mikroaerophil, wächst langsam, bildet unbewegliche Sporen und wächst in symbiotischer Assoziation mit den Wurzeln der zuvor erwähnten Vielzahl von nichtleguminösen Angiospermen.

Eintritt von Franken in die Wirtspflanze:

Frankia-Zellen werden in einer Schleimschicht im Wurzelbereich eingebettet oder die Sporen können an Wurzelhaaren anhaften die Wurzelhaare werden deformiert oder gekräuselt. Der tatsächliche Eintritt von Frankia in Wurzelhaare wurde nicht beobachtet, aber Hyphen werden als einfache oder mehrfache Fäden angesehen, die sich oft innerhalb des deformierten Haares in einem vom Wirt abgeleiteten Zellwandmaterial verzweigen, das mit der Wurzelhaarzellwand (Einkapselung) kontinuierlich ist.

Die Fäden durchdringen die Kortikalis und in einigen Wurzelabschnitten kann innerhalb von 10-14 Tagen eine Präknötchenbildung beobachtet werden.

Früher oder später erscheinen seitliche Wurzeln in der Nähe des primären Knötchenprimordiums, ihre Meristeme verzweigen sich und werden nach und nach mit Frankia infiziert, was zur Bildung einer typischen adulten Knotenstruktur führt, die als "Rhizothamnion" bezeichnet wird. In gewisser Weise ist der Aktinorhiza-Wurzelknoten im Wesentlichen eine modifizierte Seitenwurzel.

Strukturelle Organisation des Aktinorhizalknotens:

Aktinorhizale Knötchen von Alnus und Casuarina treten in Anhäufungen auf, die einen Durchmesser von 5 bis 6 cm erreichen und einem Tennisball ähnlich sind (Abb. 34.5), oft mit einem Gewicht von bis zu 444 kg Knötchentrockengewicht/ha. Es gibt zwei Arten von struktureller Organisation in aktinorhizalen Wurzelknötchen: Alnus-Typ und Casuarina-Typ. Wurzelknötchen vom Alnus-Typ besitzen viele Lentizellen auf Knötchen, die für Belüftung sorgen.

Im Inneren gibt es ein zentrales Leitbündel, das von einem Kortex umgeben ist, in dem mehrere Taschen von Frankia-Bewohnungszonen zu sehen sind, die Vesikel enthalten, die die Orte der Nitrogenase-Aktivität sind. Wurzelknötchen vom Casuarina-Typ besitzen suberisierte Zellen, die den Hyphen-Endophyten mit geschwollenen Spitzen enthalten.

Die suberisierten Zellen in Wurzelknötchen vom Casuarina-Typ sind luftundurchlässig und bieten daher Schutz für Nitrogenase und die geschwollenen Hyphenspitzen, von denen angenommen wird, dass sie die Orte der Stickstofffixierung sind. Die strukturellen Unterschiede beider Typen sind jedoch in Abb. 34.6 schematisch dargestellt.

Beide Arten von Aktinorhiza-Wurzelknötchen unterscheiden sich von Hülsenfrucht-Wurzelknötchen, die durch Rhizobien gebildet werden. Leguminosenwurzelknötchen sind durch eine zentrale, einheitlich infizierte Bakteroid- und Leghäinoglobin enthaltende Zone gekennzeichnet, die von einer engen inneren Kortikalis umgeben ist, die die Gasdiffusion mit den außerhalb der inneren Kortikalis liegenden Leitbündeln begrenzt.

Stickstofffixierung und Ammoniakassimilation von Frankia:

Die Nitrogenase-Aktivität in Aktinorhiza-Knötchen ist sowohl vom Wirt als auch von Frankia abhängig, insbesondere vom morphologischen Zustand von Frankia, ob in Form von Sporen oder Hyphen. Nitrogenase wurde sowohl in Vesikeln als auch in Hyphen nachgewiesen, aber die Häufigkeit von Vasikeln fällt mit einer hohen Nitrogenase-Aktivität zusammen.

Die Vesikel enthalten dicke Wände, die O . verzögern2 Diffusion und schützt so die sauerstoffempfindliche Nitrogenase. Es werden zwei Hypothesen aufgestellt, um den möglichen Mechanismus der Ammoniakassimilation auf ähnlichen Linien in Cyanobakterien-Heterozysten zu verstehen. Eine Hypothese geht davon aus, dass Glutamin in Vesikel produziert wird und durch die verengten Stammzellen der Vesikel zu vegetativen Hyphen transportiert werden könnte.

In den Hyphen würde Glutamin durch das Enzym GOGAT in Glutamat umgewandelt, wobei eines der resultierenden Glutamate in die Vesikel zurückkehrt, um als Ammoniakakzeptor für die Wiederholung der Reaktion zu wirken.

In der zweiten Hypothese wird angenommen, dass das Enzym GS (Glutaminsynthetase) bei der Ammoniak-Assimilation in Vesikeln nicht aktiv ist, was zu einer Akkumulation des fixierten Produkts in den Hyphen und der Umgebung führt, wo es vermutlich vom GS-GOGAT-System assimiliert würde unterstützt durch die hochaffine Ammoniak-Perm-Ease, die in stickstoffarmen Hyphen vorhanden ist, die beim Aufwischen des gesamten freien Ammoniaks hilft.

Wiederaufforstung mit Frankia-geimpften Bäumen:

In den Entwicklungsländern hat die Entwaldung zur Energiegewinnung das Land unfruchtbar gemacht, und die ständige Entwaldung desselben Landes in überbevölkerten Regionen dieser Länder hat zu Böden geführt, die an Stickstoffmangel, dem wichtigsten Element für das normale Pflanzenwachstum, bleiben.

Eine der kostengünstigsten und umweltfreundlichsten Möglichkeiten, den verlorenen Bodenstickstoff wieder aufzufüllen, ist die Wiederaufforstung durch das Pflanzen selbsttragender stickstofffixierender Bäume.


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