NEOCALLIMASTIGOMYCOTA: CARACTERISTICI, TAXONOMIE, NUTRIȚIE - BIOLOGIE - 2025

Neocallimastigomycotas este o diviziune a ciupercilor endosimbiont obligate în tractul digestiv al mamiferelor ierbivore și neuminoase , precum și a reptilelor erbivore. Pot fi unicelulare sau multicelulare și au spori flagelate (zoospoare).

Până de curând au fost considerate o comandă în cadrul filat Chytridiomicota, dar în 2007 grupul a fost ridicat la categoria filus. În prezent este împărțit în 8 genuri și au fost descrise aproximativ 20 de specii.

Secțiunea histologică a unei papilele cu ochelari de oaie. 1) celule corneene de tip C. 2) celule granulare. 3) Celulele parabazale. 4) Celulele bazale. 5) Foaie proprie. 6) Corpuri papilare. 7) Arteriole centrală de către utilizator: Uwe Gille, de la Wikimedia Commons

Speciile Neocallimastigomycotas se dezvoltă în condiții anaerobe pentru care posedă organele specializate numite hidrogensomi. Aceste organele îndeplinesc funcții similare cu mitocondriile în organismele care trăiesc în condiții aerobe.

În timpul ciclului lor de viață, formează zoospoare care aderă la materialul vegetal. Mai târziu aceste encyst și germinează. Pe măsură ce se dezvoltă, formează sporangii care vor da naștere la noi zoospoare.

Acest grup de ciuperci joacă un rol important în ecologia complexă a sistemului digestiv al ierbivorelor. În plus, produc enzime potențial utile în biotehnologie, care au fost utilizate ca digestive în formulele alimentare pentru animale.

Caracteristici generale

Neocalimastigomicotele sunt organisme endosimbionate obligatorii, adică nu se găsesc în viața liberă, ci sunt asociate întotdeauna cu tractul digestiv al animalelor erbivore. Sunt uniți la ciuperci multicelulare, cu un perete celular.

Acestea produc talii vegetative care dezvoltă sporangii, din care provin zoospoare cu unul sau mai multe flagelle. Aceste zoospoare localizate în rumena ierbivorelor au fost inițial clasificate ca protozoare.

Zoosporesele sunt considerate uniflagelate atunci când 90% dintre spori au un singur flagel, iar restul de 10% au doi până la patru flageli. Grupurile multiflagelate prezintă zoospoare cu mai mult de patru flageli, iar în unele specii au fost observate până la 17 flagelli.

Predatori cunoscuți de Neocallimastigomycotas, cum ar fi protozoarele, atacă zoospoare și produc enzime care degradează pereții celulari ai ciupercii.

Metabolism și impact biologic

Unele adaptări interesante pe care le prezintă aceste ciuperci este că se dezvoltă într-un mediu anaerob. Nu prezintă mitocondrii, citocromuri și unele caracteristici biochimice tipice ciclului de fosforilare oxidativă.

În schimb, au organele specializate similare cu mitocondriile numite hidrogensomi, care produc energie celulară din metabolismul glucozei, fără a fi nevoie de oxigen.

Hidrogenazele conținute în hidrogensomi produc hidrogen, CO2, format și acetat, ca deșeuri metabolice. Acești compuși, împreună cu lactatul și etanolul, sunt principalele produse finale ale fermentației.

Sunt produse din degradarea și fermentarea anaerobă fungică a polizaharidelor peretelui celular al plantei.

Aplicații biotehnologice

Abilitatea Neocallimastigomycota de a degrada fibrele vegetale le atribuie un rol biologic relevant în nutriția multor erbivore, în principal rumegătoare.

În acest sens, a fost experimentată adăugarea suplimentelor anaerobe de ciuperci în dietă, cu rezultate foarte bune.

Pentru ierbivorele care nu rumegă, cum ar fi puii, furnizarea ciupercii nu este eficientă. Acest lucru este posibil datorită incapacității sale de a supraviețui în tractul digestiv al acestor tipuri de animale.

Cu toate acestea, adăugarea enzimelor produse de Neocallimastigomycotas direct la suplimentele lor alimentare a avut succes.

Capacitățile biochimice ale Neocallimastigomicotelor le fac, de asemenea, potențial utile în biotehnologie pentru conversia lignocelulozei în produse bioenergetice.

Filogenie și taxonomie

Neocallimastigomycotas au fost clasificate inițial ca Chytridiomicotas. Ulterior, luând în considerare caracterele morfologice, ecologice și ultrastructurale, li s-a acordat rangul de margine.

Sunt cunoscute aproximativ 8 genuri și 20 de specii de Neocallimastigomycotas, deși numeroase izolate nu au fost încă clasificate.

sexe

Anaeromyces, Neocallimastix, Orpinomyces și Piromyces, au un taluz rizid ramificat fibros cu sporangii. În Anaeromyces talusul este policentric (numeroase sporangii) cu zoospoare uniflagelate.

Neocallimastix este monocentric (un singur sporangium) cu zoospoare multiflagelate. Orpinomyces are talas policentric și zoospoare multiflagelate. Piromyces are un talas monocentric cu zoospoare uniflagelate.

Două genuri au taliu compus din celule vegetative bulboase (miceliu bulbos) și sporangii: Caecomyces și Cyllamyces.

Ele diferă deoarece Caecomyces are una sau foarte puține zoosporangii, care cresc direct pe celulele bulbare sau la sfârșitul unui simplu sporangiofor. Cyllamyces produce sporangi multiple pe sporangiofore ramificate.

Două genuri noi sunt propuse (Oontomyces și Buwchfawromyces) pe baza informațiilor moleculare.

Nutriție

Acești ciuperci degradează celuloza și hemiceluloza prezente în celulele vegetale care sunt consumate de ierbivorele care le găzduiesc.

Acestea joacă un rol important în procesul digestiv al acestor specii datorită producerii de enzime celulolitice, hemicelulolitice, glicolitice și proteolitice, care descompun țesuturile plantelor.

habitat

Neocallimastigomycota nu are viață liberă. Acestea sunt localizate în mediul anaerob al rumenei, posterioarelor și fecalelor ierbivorelor rumegante sau neuminoase.

Specie gazdă

Ele pot fi găsite mai ales la mamiferele rumegătoare, atât domesticite (ovine, capre, vaci și cai), cât și sălbatice (iac, zebre, girafe, gazele, maimuțe, elefanți, rinichi, hipopotami, bizoni, lama, canguri, printre altele). De asemenea, locuiesc reptile ierbivore, cum ar fi iguana verde.

Reproducere

Colonizarea materialelor vegetale

Materialul vegetal care intră în rumen este colonizat de zoospoale flagelate care sunt eliberate de sporangii.

Zoospoarele se leagă de materialul vegetal orientat chemotactic (în urma semnalelor chimice ale zaharurilor eliberate de resturile vegetale). Apoi și-au vărsat flagelul și encizia.

Germinarea și penetrarea țesuturilor

Germinarea are loc prin emisia unui tub germinativ de la capătul opus până unde se afla flagelul.

Dezvoltarea chistului este diferită la speciile monocentrice și policentrice. La speciile monocentrice nucleele rămân în chist și sunt generate rizoizi anucleate (fără nuclee). Chistul crește și formează un singur sporangium (dezvoltare endogenă).

La speciile policentrice se produc rizoizi nucleați care generează mai multe sporangii (dezvoltare exogenă).

Chisturile produc rizomielie care cresc și pătrund adânc în țesuturile plantelor. Aceste secrete enzime care digera țesutul vegetal și substanțele nutritive necesare pentru a produce sporangia.

Când sporangiul se maturizează, eliberează până la 80 de zoospoare. Ciupercile colonizează în principal țesuturile vasculare ale plantelor și cu cât este mai fibroasă dieta, cu atât populația fungică este mai mare.

Se consideră că Neocallimastigomycotas infectează animalele gazdă prin aer, prin structuri de rezistență.

Referințe

1. Bauchop T. (1981). Ciuperci anaerobe în digestia fibrelor rumene. Agricultură și mediu 6 (2-3): 339–348.
2. Griffith GW, S Baker, K Fliegerova, A Liggenstoffer, M van der Giezen, K Voigt și G Beakes. (2010). Ciuperci anaerobe: Neocallimastigomycota. Ciuperca IMA 1 (2): 181-185.
3. Gruninger, RJ., AK Puniya, TM Callaghan, JE Edwards, N Youssef, SS Dagar, K Fliegerova, GW Griffith, R Forster, A Tsang, T McAllister și MS Elshahed. (2014) Ciuperci anaerobe (phylum Neocallimastigomycota): progrese în înțelegerea taxonomiei, ciclului de viață, ecologiei, rolului și potențialului biotehnologic. FEMS Microbiol Ecol 90: 1–17.
4. Liggenstoffer AS, NH Youssef, MB Couger și MS Elshahed. (2010). Diversitatea filogenetică și structura comunitară a ciupercilor intestinului anaerob (phylum Neocallimastigomycota) în ierbivorele rumegătoare și non-rumegante. Jurnalul ISME 1–11.
5. Powell MJ și PM Letcher. (2014). Chytridiomycota, Monoblepharidomycota și Neocallimastigomycota. Capitolul 6: 141-175. În: DJ McLaughlin și JW Spatafora (Eds . ) Sistematică și evoluție, ediția a ^II -a Mycota VII Partea A. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.429 p.
6. Wang X, X Liu și JZ Groenewald. (2016). Filogenia ciupercilor anaerobe (phylum Neocallimastigomycota), cu contribuții din iac în China. Antonie van Leeuwenhoek 110 (1): 87–103.