PENICILLIUM: CHARAKTERISTIKA, TAXONOMIE, MORFOLOGIE, LOKALITA - BIOLOGIE - 2025

Penicillium je rod bakterií nalezených v Ascomycota phyllum. Poprvé byl popsán německým mykologem Heinrichem Linkem v roce 1809 a jeho taxonomie byla složitá.

Nejprve to bylo lokalizováno v Deuteromycetes (nedokonalé houby), protože jen jeho anamorphic (asexual) stav byl znán. Později se zjistilo, že Penicillium odpovídalo teleomorfním (sexuálním) stavům rodu Eupenicillium a Talaromyces Ascomycetes.

Conidiophore of Penicillium sp. Od AJC1, přes Wikimedia Commons.

Anamorfní stav Penicillium je charakterizován septální hyalinovou (bezbarvou) hyfou. Když jsou kolonie umístěny do laboratorních kultivačních médií, změní se z modré, modrozelené na růžovou.

Etymologie Penicillium pochází z kartáče, protože konidiofory (struktury, které produkují asexuální spory) jsou rozvětvené.

Penicillium, spolu s jinými druhy hub, jsou známé jako plísně, protože rostou na různých organických produktech a vytvářejí vrstvu různých barev. Tento rod je saprofytický a může růst v různých prostředích.

Mnoho druhů rodu má pro člověka velký význam. Penicilin (první antibiotikum používané v medicíně) byl získán z P. chrysogenum. Na druhé straně tzv. Modré sýry získávají své vlastnosti z lipolytické a proteolytické aktivity druhů Penicillium.

Některé druhy jsou zdraví škodlivé. Tyto produkují různé toxiny, jako jsou ochratoxiny, které poškozují ledvinový systém. Jiné druhy poškozují různé potraviny, jako je chléb a citrusové plody. Některé jsou patogeny zvířat a lidí.

Obecné vlastnosti

Tato skupina se vyznačuje tím, že představuje septální hyfy a vlákna z mycelia. Při kultivaci v laboratoři vytváří kolonie s kompaktním myceliem a dobře definovanými okraji.

Kolonie rychle rostou a mají vlněný nebo bavlněný vzhled. Jsou zpočátku bílé a pak se změní na modrozelenou, zelenkavě žlutou nebo růžovou.

Pohlavní spory (ascospores) jsou produkovány v asci (plodnice), které mohou být v závislosti na skupině dřevité nebo měkčí.

Nejvýraznější charakteristikou rodu je vývoj rozvětvených konidioforů ve tvaru štětce. Různé druhy větvení conidiophore umožňují rozlišit druh.

Conidiophore je dobře strukturovaný a má osu, ze které jsou vytvořeny větve (metallis). Fialidy (buňky ve tvaru láhve, které produkují konidia) se tvoří na metulích. Toto je nejdůležitější znak pro rozlišení druhu rodu.

Druhy konidioforů

Jednoduché: fialidy jsou osamělé.

Monoverticyláty: na vrcholu osy conidiophore se vyskytuje skupina fialidů.

Divicariates: Metuly se rozvětvují v různých výškách a na nich jsou skupiny fialidů.

Biverticyláty: tři nebo více metallis jsou vytvořeny na špičce hřídele, každý se skupinou fialidů na vrcholu.

Terverticyláty: představují řadu přechodných větví mezi metuly a fialidy.

Produkce mykotoxinů

Druhy Penicillium produkují toxické látky, které kontaminují potraviny, které jsou známé jako mykotoxiny. Nejběžnější jsou ochratoxiny a patuliny.

Ochratoxiny mohou kontaminovat obiloviny a sýry a hromadit se v tucích zvířat konzumovaných lidmi. Tyto toxiny ovlivňují ledvinový systém.

Patuliny se nacházejí v obilovinách a ořechech. Může oslabit imunitní systém a napadnout nervový systém.

Výživa

Druhy Penicillium jsou saprofyty. Mají vysokou schopnost degradovat organickou hmotu, protože produkují velké množství hydrolytických enzymů. Tyto enzymy mají schopnost urychlit proces rozkladu.

Tyto houby jsou známé jako plísně a jejich spory jsou hlavními látkami znečišťujícími ovzduší v mnoha uzavřených budovách. Navíc se chovají jako patogeny různých plodin na poli i po sklizni.

Mnoho z nich může produkovat toxiny, které poškozují člověka. Jiní upřednostňují fermentaci některých potravin a jsou také schopni produkovat antibiotika.

Fylogeneze a taxonomie

Taxonomie penicillia je poměrně složitá, protože v mnoha skupinách hub bylo časté, že anamorfní a teleomorfní stavy byly považovány za odlišné taxony.

Zpočátku byl rod umístěn v umělé skupině Deuteromycetes (nedokonalé houby), protože jejich sexuální formy nebyly známy. Teleomorfy se nacházejí na kmeni Ascomycota v řádu Eurotiales

Rod byl rozdělen do čtyř subgenerů: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium a Biverticillium, které se liší typem conidiophore. Později byl Biverticillatum spojen s teleomorfním rodem Talaromyces a dalšími třemi subgenery s Eupenicillium.

Pozdnější, v recenzi Penicillium senso stricto (nezahrnující Talaromyces), teleomorph Eupenicillium přišel být považován za synonymum, protože jméno Penicillium je starší.

Rod

Je charakterizována prezentací asci tvořenou sítí hyf s hladkými stěnami. Asci zraje během několika týdnů v kultivačním médiu. Vytvoří se osm ascoporů, které jsou jednobuněčné. Anamorph (subgenus Biverticillatum) má úzké fialidy.

Molekulární studie prokázaly, že se jedná o monofyletickou skupinu a v současné době se nachází v rodině Trichocomaceae. Rozpozná se přibližně 110 druhů, seskupených do sedmi sekcí.

Mezi sledovanými druhy vyniká T. marneffei, patogen, který způsobuje systémovou mykózu u pacientů s HIV.

Rod

V současné době rod zahrnuje všechny druhy Eupenicillium, jakož i rody Eladia, Torulomyces, Chromocleista a Hemicarpenteles.

Druh vykazuje asci s isodiametrickými buňkami (stejné strany), s velmi tvrdými stěnami (sklerotizovanými). Asci trvá měsíce, než zrají, a v některých případech nezvládnou ascopory.

Asexuální stav je charakterizován širokými fialidy ve tvaru ampule nebo láhve.

Rod se nachází v čeledi Aspergillaceae a byl rozdělen na dvě podoblasti (Aspergilloides a Penicillium) a 25 sekcí.

Místo výskytu

Druhy Penicillium se daří v různých prostředích a mají kosmopolitní distribuci. Jsou schopni žít v extrémních podmínkách teploty, slanosti, pH nebo namáhání vodou.

Přítomnost Penicillium byla hlášena u více než 400 druhů rostlin. Byly nalezeny ve velmi chladných oblastech, jako jsou subarktické oblasti a tundra.

Ve slaném prostředí byla přítomnost druhů Penicillium hlášena jako endofyty mořských řas nebo rostoucí v půdách s vysokou slaností.

Jiné druhy jsou schopny růst ve vysoce okyselených půdách přirozeně nebo lidskou činností, jako jsou těžební odpadní vody a průmyslové odpadní vody.

Reprodukce

Druhy Penicillium a Talaromyces se rozmnožují asexuálně a sexuálně.

Nepohlavní reprodukce

To může nastat fragmentací mycelia, které se později dále dělí. V jiných případech se může vytvořit sklerotium (tlustozobé mycelium), které vydrží nepříznivé podmínky a poté se začne dělit.

Nejběžnější formou asexuální reprodukce je produkce konidií (pohlavních spór) z konidioforů. Tito jsou tvořeni z rozdělení jádra phialides.

Sexuální reprodukce

Pohlavní spory se vyrábějí v asci. Vytvoří se anteridium (samčí struktura) a ascogonium (samčí struktura). Cytoplazmy obou struktur se spojí (plazmogamie) a poté se jádra spojí (karyogamie).

Jakmile se vytvoří diploidní buňka, dojde k meióze. Vytvoří se čtyři haploidní buňky, které podléhají mitóze, čímž se produkuje osm ascospor.

Ascospory jsou haploidní s jediným jádrem. Mohou mít hladký nebo zdobený povrch a jsou odfouknuty větrem nebo vypuštěny deštěm.

Patogeny a nemoci

Různé druhy Penicillium jsou původci kazení potravin, zejména pokud jsou podmínky vlhké a teplé. Kolonie se na nich vyvíjejí a enzymy, které produkují, je rychle rozkládají. Kolonie jsou obvykle nazelenalé barvy.

Kontaminace budov spory Penicillium a dalších rodů je také častá. Uzavřená a vlhká prostředí podporují rozvoj houby. Existují lidé, kteří jsou velmi citliví na spory, které způsobují různá onemocnění dýchacích cest a alergie.

T. marneffei (dříve Penicillium marneffei) způsobuje penicilliózu, nemoc endemickou pro jihovýchodní Asii. To se týká pouze pacientů s potlačenou imunitou, zejména pacientů s HIV. Conidia infikuje hostitele inhalací a poté se vyvíjí intracelulárně, což ovlivňuje fungování některých orgánů.

Biotechnologie

Některé druhy Penicillium jsou široce používány v potravinářském a farmaceutickém průmyslu.

V mnoha masných výrobcích, které jsou podrobeny procesům zrání, je přítomnost plísňových kolonií na povrchu běžná. Tyto houby zvyšují charakteristické aroma a příchutě díky výrobě různých chemických sloučenin.

Druhy Penicillium tvoří povrchovou mikrobiální flóru v některých fermentovaných uzeninách, jako je salám. Jsou to antioxidanty a zabraňují vysychání, kromě jejich proteolytické kapacity přispívají k vytvrzení produktů a zabraňují napadení patogeny.

V případě tzv. Modrých sýrů se během zrání přidává P. roqueforti. Jeho aktivita produkuje enzymy, které rozkládají chemické sloučeniny a vytvářejí charakteristickou vůni a chuť těchto sýrů. Modré skvrny jsou kolonie houby na sýru.

Některé druhy jsou schopné produkovat přírodní antibiotika. Jedním z nich je penicilin, který se získává hlavně z P. chrysogenum. Penicilin byl první antibiotikum používané v medicíně.

Reference

1. Acosta R (2006) Výběr producentů antifungálních peptidů Penicillium pro použití v masných výrobcích. Paměť pro získání titulu doktor. Fakulta veterinárního lékařství, Univerzita Extremadura, Španělsko. 288 str.
2. Cabañes J, MR Bragulat a G Castellá (2010) Ochratoxin, produkující druh rodu Penicillium. Toxiny 2: 1111-1120.
3. Houbraken a RA Samson (2011) Phylogeny of Penicillium a segregace Trichocomaceae do tří rodin. Studies in Mycology 70: 1-51.
4. Samson RA, N. Yilmazi, J. Houbraken, H. Spierenburg, KA Seifert, SW Peterson, J. Varga a JC Frisvad (2011) Fylogeneze a nomenklatura rodu Talaromyces a taxony ubytované v Penicillium subgenus Biverticillium. Studies in Mycology 70: 159-183.
5. Visagie CM, J Houbraken, JC Frisvad, SB Hong, CGW Klaassen, G Perrone, KA Seifert, J. Varga, T Yaguchi a RA Samson (2014) Identifikace a nomenklatura rodu Penicillium. Studies in Mycology 78: 343-371.
6. Yadav A, P Verma, V Kumar, P Sangwan, S Mishra, N Panjiar, V Gupta a AK Saxena (2017) Biodiverzita rodu Penicillium na různých stanovištích. In: KV Gupta a S. Rodríguez-Canto (ed). Nové a budoucí vývoj v mikrobiální biotechnologii a bioinženýrství. Vlastnosti a aplikace systému Penicillium. Elsevier, Velká Británie.