A Gombák fejlődéstörténete, és Környezettani szempontból fontos taxonok
A mikológia mint tudományág A gombák származása: Körülbelül egymilliárd évvel ezelőtt, a földtörténeti őskor utolsó harmadában jelentek meg az első többsejtű eukarióta szervezetek A három fő evolúciós irányvonal; a növényvilág, a gombák világa és az állatvilág kialakulása Legrégebbi maradványaik a devon korszakból maradtak ránk, ez kialakulásuk időszaka is Ma a Földön élő gombafajok becsült száma 1500000, az ismert fajok száma 100000
A gombák rendszertana (taxonómia) és nevezéktana (nomenklatura): ORSZÁG TÖRZS OSZTÁLY PROTOZOA Sejtes nyálkagombák Acrasiomycetes (Acrasiomycota) Dictyosteliomycota Dictyosteliomycetes Valódi nyálkagombák Myxomycetes (Myxomycota) Protosteliomycetes Élősködő nyálkagombák Plasmodiophoromycetes (Plasmodiophoromycota) CHROMISTA Hyphochytriomycota Labirintus gombák Hyphochytriomycetes (Labyrinthulomycota) Labyrinthulomycetes Petespórás gombák Oomycetes (Oomycota) Chytridiomycetes
ORSZÁG TÖRZS OSZTÁLY FUNGI Rajzóspórás gombák Trichomycetes (valódi gombák) (Chytridiomycota) Zygomycetes Járomspórás gombák Ascomycetes (Zygomycota) Bazídiumos gombák (Basidiomycetes) Tömlősgombák Rozsdagombák (Ascomycota) (Teliomycetes) Bazídiumos gombák Üszöggombák (Basidiomycota) (Ustomycetes)
A gombarendszertanban használatos nevezéktan: - mycota: törzs - mycotina: altörzs - mycetes: osztály - mycetidae: alosztály - ales: rend - acea: család Fajkoncepciók: morfológiai fajkoncepció biológiai fajkoncepció filogenetikai fajkoncepció Faj alatti rendszertani kategóriák: Változat (varietas) Specializálódott forma (forma specialis) Törzs Izolátum A gombákra jellemző nevezéktani probléma a pleomorf fajok létezése: - Pleomorf holomorfák - Meiotikus holomorfák - Mitotikus holomorfák
A gombasejt felépítése: A citoplazma sejtalkotói: sejtmag sejtszervecskék riboszómák és az endoplazmatikus retikulum mitokondriumok diktioszómák sejtvakuólumok és tartalék anyagok Sejtfal A gombák alkotóanyagai: Szervetlen anyagok Szerves anyagok Víz Aminosavak és fehérjék Ásványi anyagok Szénhidrátok Lipidek Egyéb vegyületek
A gombák növekedése és fejlődése: Hifa növekedése Micéliumnövekedés A világ legnagyobb élőlénye
A gombák testszerveződési típusai: 1. Amöboid alak: - nyálkagombák sejtfal nélküli állábas sejtje - sokmagvú plazmódiuma 2. Egysejtű alak: - a vízigombák egysejtű rajzóspóra típusai egy hátsó sima ostorral - két csúcsi vagy oldalsó, vagy különböző ostorral - mozdulatlan bimbózó élesztősejtek 3. Soksejtű fonalas alak: - soksejtmagvú osztatlan hifa - osztott hifa - termőtest állszövetes szerveződése
A gombák szaporodása, életciklusa: A tömlősgombák egyedfejlődése
A bazídiumos gombákra jellemző egyedfejlődés
A gombák alaktana (morfológia): a; termőtestek morfológiai típusai A tömlősgombák termőtesttípusai:
A bazídiumos gombák termőtesttípusai:
b; gombák termőtestének fő határozóbélyegei - a kalap fő határozóbélyegei A gombák kalapformái
A kalap felszíne
- a tönk határozóbélyegei A tönk típusai
A gombák Ökológiája A gombák életmód típusai: Szaprotróf gombák A gombák a hasznosított szubsztrátum alapján lehetnek: - Szaprofita cukorhasznosítók: Csak egyszerű szerves molekulákat pl. monoszaharidokat képesek hasznosítani, de ezeket igen hatékonyan és gyorsan, pl. Mucor fajok - Cellulolitikus gombák: Az egyszerű felépítésű poliszaharidokat képesek bontani. - Lignin degradálók: A legbonyolultabb szerves polimereket is hasznosítani tudják. - Másodlagos szaprofita cukorhasznosítók: A polimereket lebontó organizmusokkal együtt fordulnak elő
A komposztálás folyamata: 1-5. nap: Gyenge paraziták és pionír szaprotrófok jelennek meg. Pl. Cladosporium, Fusarium spp. 5-10. nap: a hőmérséklet eléri a 70-80°C-ot. Minden korai kolonizáló elpusztul. 10-20. nap: Cellulolitikus kolonizálók pl. Aspergillus fumigatus. A kiindulási száraztömeg 50%-a, a növényi sejtfal poliszaharidok 2/3-a elhasználódik. 20-40. nap: Mezofil kolonizálók tünnek fel. A megtelepedő basidiomyceták rendkívül antagonisták más gombákkal szemben és lebontják a lignincellulóz jelentős hányadát.
- fiatal rossz állapotban lévő szövetek patogénjei Parazita gombák Növények parazitái: - fiatal rossz állapotban lévő szövetek patogénjei érett, jó állapotú szövetek nekrotróf és biotróf patogénjei Emberek, rovarok és nemtódák parazitái: I. emberek: dermatofiták az obligát paraziták: a; human parazita dermatofiták: tinea pedis (atlétaláb) lábfertőzések kopaszító sömör (ótvar)
b; zoofil dermatofiták: macskák (Microsporum canis) szarvesmarha c; geofil fajok: a keratint tartalmazó szövetek lebontásáért felelősek a talajban Kommenzalist, eseti patogének: Candidiasisok Opportunista patogének: bőrön át, sérülések útján: pl. Sporothrix schenkii „rózsatermesztők betegsége” tüdőn át: pl. Aspergillus fumigatus - tüdő aspergillómák II. rovarok: enthopatogének endoparaziták
Az arbuszkuláris infekció jellegzetes képződményei: Mikorrhizás gombák A mikorrhiza-kapcsolatok két fő típusa: a külső (ekto) és a belső (endo) mikorrhiza Az arbuszkuláris infekció jellegzetes képződményei: E – extracelluláris hifa Ap – apresszorium V – vezikulum A – arbuszkulum
A mikorrhiza gombával oltott kukorica (jobbra) magasabbra nô és nagyobb a foszfortartalma, mint a kontroll kukoricáé (balra)
Rétegezett zuzmótelep keresztmetszete A zuzmó (Lichenophyta), mint szinbiózis Rétegezett zuzmótelep keresztmetszete
A zuzmótelepek fő növekedési formái: - kéregzuzmó - lemezes zuzmó apotéciumokkal - lemezes zuzmó szorédiumokkal - bokroszuzmó
- mezofilek: a leggyakoribbak, 10-35°C között nőnek jól A gombák kapcsolata környezetükkel : I. Hőmérséklet: a baktérimokhoz viszonyítva kevés a hőkedvelő, illetve hőtűrő gombafaj, a gombák növekedésének a felső határa 62-65°C. - mezofilek: a leggyakoribbak, 10-35°C között nőnek jól - termofilek: kb 100 faj nő csak 40°C optimum mellett, 50- 60°C-ig, pl. komposztban, madárfészekben - pszichrofilek: igen kevés gomba nő 0°C körül, vagy az alatt II. pH: általában 4.0 és 8.5 pH között nőnek, egyes fajok esetében 3.0 és 9.0 között. - Savtűrő fajok: Aspergillus, Penicillum, Fusarium spp., míg az Acontium velatum savkedvelő gombafaj 1,25 M kénsavban is növekedést mutat. - Alkalikus fajok: igen kevés gomba tolerálja, pl. pH 10-11 még nő a Penicillum variable
- fakultatív anaerobok (etanol, esetleg laktát fermentáció) III. Oxigén: - obligát aerobok - fakultatív anaerobok (etanol, esetleg laktát fermentáció) - obligát fermentatív gombák (mitokondrium nincs, vagy a működés defektes) - obligát anaerobok kérődzők bendőjében, kevert savas fermentációt végeznek) IV. Víz: A gombák igen eredményesen képesek a környezetből a vizet megszerezni, kivéve a vízigombákat.pl.: - növények: - 1.5 MPa vízpotenciálig - tengervíz: - 2.5 MPa - aszeptált gombák: - 4.0 MPa-ig - szeptált gombák: - 5-10 MPa-ig - stressz-toleráns gombák: - 50 MPa-ig V. Fény
Gomba – gomba kölcsönhatások: - Kompetíció: Más néven versengés, melyik a gyorsabb, hatékonyabb kolonizáló. - Kommenzalizmus (+0) és mutualizmus (++): A kölcsönhatásnak nincs negatív következménye egyik félre sem. Antagonizmus: melyik tudja kiszorítani a másikat és milyen módon Antibiotokumok: Alexander Fleming
Alkalmazás Termék Gomba Felhasználás Gyógyászati Penicillinek Penicillum Antibakteriális chrysogenum szer Cephalosporinok Acremonium Antibakteriális chrysogenum szer Ergot alkaloidok Claviceps Vérzésekre, pupurea migrén ellen Mezőgazdaság Zearalenon Gibberella zeae Növekedésserkentő Gibberelinek Gibberella Növényi hormonok fujikuroi Kutatás Gliotoxin Trichoderma Immunrepresszáns virens
A gombák növekedésének prevenciója és kontrollja: Védekezés raktári kártevők ellen: ezek elsősorban toxintermelésük miatt veszélyesek - fokozott higiénia - hőmérséklet szabályozás - éretlen formában történő szállítás - fungicides kezelés - kolonizáció veszélytelen mikroorganizmusokkal - kezelés kitozánnal 2. Védekezés mezőgazdasági kártevő gombák ellen: - vetésforgó - meszezés, foszfát műtrágya alkalmazás - meteorológiai megfigyelések - rezisztens növények kitenyésztése - mikoparaziták alkalmazása - karantén
Gyakorlati szempontból fontos taxonok: I. Környezetszennyezések felszámolása gombákkal: A zuzmók és a gombák, mint a környezetszennyezés indikátorai. Gaeumannomyces graminis: rosz talajszerkezet, felborult vízháztartás, kedvezőtlenül alakuló Ph, sótartalom - Zúzmók: SO2, fluoridok, NH3, nehézfémek, radioaktív szennyezés - Lisztharmatok, rozsdagombák: légszennyezés - Mikorrhizák: SO2 pusztítja, CO2 serkenti Fungicidek fertőtlenítőszerek, ózon hatása lehet serkentő A mikorrhizát képező fajokban bekövetkező változások lehetnek a légszennyezés indikátorai. - Endofiták: növelhetik a gazdanövény érzékenységét
II. A gombák szerepe a rekultivációban, a különféle xenobiotikumok inaktiválásában Nehézfém-szennyezők kilúgozása: Penicillum, Trichoderma fajok. A növények védelme Lignint bontó gombák: policiklusos aromás szénhidrogének, halogénezett, nitro- és szulfovegyületek lebontása, pl. a DDT eliminálása A gombák háromszor annyi céziumot és stronciumot halmoznak fel, mint a növények!
III. Hulladékok melléktermékek újrahasznosítása gombák segítségével - Fahulladékok komposztálása: Pleurotus, Penicillum, Antrodia fajok. - Mezőgazdasági hulladékok, melléktermékek hasznosítása: Ehető gomba termesztése fűrészpor, rizs korpa, oliva olaj pogácsa, kókuszdióhéj, gyapotszalma, letermett Pleurotus komposzt felhasználásával. Pleurotus, Agaricus, Lyophyllum fajok. - Etanol és takarmányfehérje előállítása melasz hasznosításával. Saccharomyces, Candida, Aspergillus, Sclerotium, Polyporus, Trichoderma fajok. - Etanol előállítása a lignocellulóz hulladékok bontásával: Pichia, Candida fajok. - Szennyvizek tisztítása: nehézfémek (Cd, Co, As), valamint nitrit és nitrát megkötése gombákkal, illetve micéliumtömeggel. pl. Mucor és Aspergillus fajok
IV. Élelmiszeriparban felhasznált gombák: - kovász, kenyér, bor, sör, desztillált italok: Saccharomyces cerevisiae - márványsajtok: Penicillum roqueforti, Penicillum camamberti - vörös sajtok: Monascus fajok - szójamártás: Aspergillus oryzae és Aspergillus sajae majd halofil tejsavbaktériumok és halofil élesztők. - szofu: Mucor racemosus, Mucor hiemalis, Actinomucor elegans - szalámiérlelés: Penicillum nalgiovense és Penicillum chrysogenum
Érdekességek a gombák világából: - Hallucinogén gombák CD-evő gomba Sugárzó gombák - Gyógyhatású gombák - Örökítőanyag A népszerű, vadon termő kékhátú galambgomba radioaktív terhelése az elkövetkezendő esztendőkben még növekedni fog
Pék- vagy sörélesztőgomba (Saccharomyces cerevisiae, Ascomycetes, Saccharomycetaceae) sarjsejtjei
Köszönöm a figyelmet!