PENICILLIUM: KJENNETEGN, TAKSONOMI, MORFOLOGI, HABITAT - BIOLOGI - 2025

Penicillium er en slekt av bakterier som finnes i Ascomycota phyllum. Det ble først beskrevet av den tyske mykologen Heinrich Link i 1809, og dens taksonomi har vært sammensatt.

Først lå den i Deuteromycetes (ufullkomne sopp), siden bare dens anamorfiske (aseksuelle) tilstand var kjent. Senere ble det funnet at Penicillium tilsvarte de teleomorfe (seksuelle) tilstandene i Eupenicillium og Talaromyces slekter fra Ascomycetes.

Conidiophore of Penicillium sp. Av AJC1, via Wikimedia Commons.

Den anamorfe tilstanden Penicillium er preget av septat hyaline (fargeløse) hyfer. Når de plasseres i laboratoriekulturmedier, blir kolonier fra blå, blågrønn til rosa.

Etymologien til Penicillium kommer fra børste, siden conidiophores (strukturer som produserer aseksuelle sporer) er forgrenede.

Penicillium, sammen med andre typer sopp, er kjent som muggsopp, fordi de vokser på forskjellige organiske produkter og danner et lag med forskjellige farger. Denne slekten er saprofytisk og kan vokse i forskjellige miljøer.

Mange arter av slekten er av stor betydning for mennesker. Penicillin (det første antibiotikumet brukt i medisin) ble oppnådd fra P. chrysogenum. På den annen side oppnår de såkalte blå ostene sine egenskaper fra den lipolytiske og proteolytiske aktiviteten til Penicillium-arter.

Noen arter er helseskadelige. Disse produserer forskjellige giftstoffer som ochratoksiner som skader nyresystemet. Andre arter skader forskjellige matvarer som brød og sitrus. Noen er patogener av dyr og mennesker.

Generelle egenskaper

Gruppen er preget av å presentere septathyfer og mycelier danner filamenter. Når det dyrkes i laboratoriet produserer det kolonier med et kompakt mycel og veldefinerte marginer.

Koloniene vokser raskt og har et ull- eller bomullsutseende. De er opprinnelig hvite og blir deretter blågrønne, grønngule eller rosa.

Sexsporer (ascospores) produseres i asci (fruktkropper) som kan være treholdige eller mykere i tekstur avhengig av gruppe.

Det mest fremragende kjennetegn ved slekten er utviklingen av forgrenede, børsteformede conidiophores. De forskjellige typene forgreninger av conidiophore gjør det mulig å differensiere arten.

Konidioforen er godt strukturert og har en akse fra hvilken grener (metallis) dannes. Fialider (flaskeformede celler som produserer conidia) dannes på metulene. Dette er den viktigste karakteren for å differensiere arten av slekten.

Typer conidiophores

Enkelt : Fialidene er ensomme.

Monoverticylater : en gruppe fialider forekommer ved toppen av conidiophore-aksen.

Divikariater : metodene forgrener seg i forskjellige høyder og på disse er grupper av fialider.

Biverticylater : Tre eller flere metallier dannes i spissen av skaftet, hver med en gruppe av fialider ved spissen.

Terverticylater : de presenterer en serie mellomgrener mellom metulene og fialidene.

Produksjon av mykotoksiner

Penicillium-arter produserer giftige stoffer som forurenser mat, som er kjent som mykotoksiner. De vanligste er ochratoksiner og patuliner.

Ochratoksiner kan forurense korn og ost, i tillegg til å samle seg opp i fettet til dyr som konsumeres av mennesker. Disse giftstoffene påvirker nyresystemet.

Patuliner finnes i korn og nøtter. Det kan svekke immunforsvaret og angripe nervesystemet.

Ernæring

Penicillium-arter er saprofytter. De har en høy kapasitet til å nedbryte organisk materiale på grunn av det faktum at de produserer en stor mengde hydrolytiske enzymer. Disse enzymene har muligheten til å fremskynde dekomponeringsprosessen.

Disse soppene er kjent som muggsopp, og sporene deres er de viktigste luftforurensningene i mange lukkede bygninger. I tillegg oppfører de seg som patogener av forskjellige avlinger både i åkeren og etter høstingen.

Mange kan produsere giftstoffer som forårsaker skade på mennesker. Andre favoriserer gjæring av noen matvarer og er også i stand til å produsere antibiotika.

Filogeni og taksonomi

Taksonomien til Penicillium er ganske sammensatt, fordi det i mange grupper av sopp var ofte at de anamorfiske og teleomorfe tilstandene ble ansett som forskjellige taxaer.

Først lå slekten i den kunstige gruppen Deuteromycetes (ufullkomne sopp) fordi deres seksuelle former ikke var kjent. Teleomorfene er lokalisert på Ascomycota-filylen innenfor ordren Eurotiales

Slekten ble separert i fire subgenera: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium og Biverticillium, som avviker etter type conidiophore. Senere ble Biverticillatum assosiert med den teleomorfe slekten Talaromyces og de tre andre subgeneraene med Eupenicillium.

Senere, i en gjennomgang av Penicillium senso stricto (ikke Talaromyces inkludert), ble teleomorfen Eupenicillium betraktet som et synonym, siden navnet Penicillium er eldre.

Kjønn

Det er preget av presentasjon av asci dannet av et nettverk av hyfer med glatte vegger. Asci modnes om noen uker i kulturmedium. Åtte ascosporer dannes som er encellede. Anamorfen (subgenus Biverticillatum) har smale fialider.

Molekylære studier slo fast at dette er en monofyletisk gruppe og for tiden er lokalisert i Trichocomaceae-familien. Omtrent 110 arter er anerkjent, gruppert i syv seksjoner.

Blant artene av interesse skiller T. marneffei seg ut, et patogen som forårsaker systemisk mykose hos pasienter med HIV.

Kjønn

For tiden inkluderer slekten alle arter av Eupenicillium, samt slektene Eladia, Torulomyces, Chromocleista og Hemicarpenteles.

Arten presenterer asci med isodiametriske celler (like sider), med veldig harde vegger (sklerotisert). Asci tar måneder å modnes, og i noen tilfeller mislykkes ascosporer.

Den aseksuelle tilstanden er preget av fabelaktige eller flaskeformede brede fialider.

Slekten er lokalisert i familien Aspergillaceae og har blitt delt inn i to under-slekt (Aspergilloides og Penicillium) og 25 seksjoner.

habitat

Penicillium-arter kan trives i forskjellige miljøer og ha en kosmopolitisk fordeling. Disse er i stand til å leve under ekstreme forhold med temperatur, saltholdighet, pH eller vannspenning.

Tilstedeværelsen av Penicillium er rapportert på mer enn 400 arter av planter. De er funnet i veldig kalde områder som subarktis og tundraen.

I saltvannsmiljøer er tilstedeværelsen av Penicillium-arter rapportert som endofytter av sjøgresser eller vokser i jord med høy saltholdighet.

Andre arter er i stand til å vokse i sterkt forsuret jordsmonn naturlig eller ved menneskelige aktiviteter, for eksempel gruvedrift og avløpsvann.

reproduksjon

Penicillium- og Talaromyces-arter formerer seg aseksuelt og seksuelt.

Aseksuell reproduksjon

Det kan oppstå ved fragmentering av mycelia som senere fortsetter å dele seg. I andre tilfeller kan det dannes et sklerotium (tykkvegget mycel) som tåler ugunstige forhold og deretter begynner å dele seg.

Den vanligste formen for aseksuell reproduksjon er produksjonen av conidia (sexsporer) fra conidiophores. Disse dannes fra inndelingen av kjernen til fialidene.

Seksuell reproduksjon

Sexsporer produseres i asci. Et antheridium (hannstruktur) og ascogonium (kvinnelig struktur) genereres. Cytoplasmaene til begge strukturer smelter sammen (plasmogamy) og deretter blir kjernene sammen (karyogamy).

Når den diploide cellen er dannet, oppstår meiose. Fire haploide celler dannes som gjennomgår mitose, og produserer dermed åtte ascosporer.

Ascospores er haploide med en enkelt kjerne. De kan ha en glatt eller pyntet overflate og blåses bort av vind eller slippes ut av regn.

Patogener og sykdommer

Forskjellige arter av Penicillium er årsaksmidler til matskjemning, spesielt når forholdene er fuktige og varme. Kolonier utvikler seg på disse og enzymene som produserer bryter dem raskt ned. Kolonier har generelt grønnaktig farge.

Forurensning av bygninger med sporer av Penicillium og andre slekter er også hyppig. Lukkede og fuktige miljøer favoriserer utviklingen av soppen. Det er mennesker som er veldig følsomme for sporer, noe som forårsaker forskjellige luftveissykdommer og allergier.

T. marneffei (tidligere Penicillium marneffei) forårsaker penicilliose, en sykdom endemisk i Sørøst-Asia. Dette berører kun immunsupprimerte pasienter, hovedsakelig de med HIV. Conidia smitter verten ved innånding og utvikles deretter intracellulært, noe som påvirker funksjonen til noen organer.

bioteknologi

Noen Penicillium-arter er mye brukt i mat- og farmasøytisk industri.

I mange kjøttprodukter som blir utsatt for modningsprosesser, er tilstedeværelsen av soppkolonier på overflaten vanlig. Disse soppene forbedrer de karakteristiske aromaene og smakene på grunn av produksjonen av forskjellige kjemiske forbindelser.

Penicillium-arter utgjør overflatens mikrobielle flora i noen fermenterte pølser som salami. Dette er antioksidanter og forhindrer uttørking, i tillegg til at deres proteolytiske kapasitet bidrar til herding av produktene og unngå angrep av patogener.

Når det gjelder de såkalte blå ostene, tilsettes P. roqueforti under modningen. Dets aktivitet produserer enzymer som bryter ned kjemiske forbindelser som produserer den karakteristiske aromaen og smaken av disse ostene. De blå flekkene er koloniene til soppen på osten.

Noen arter er i stand til å produsere naturlige antibiotika. En av disse er penicillin, som hovedsakelig er oppnådd fra P. chrysogenum. Penicillin var det første antibiotikumet som ble brukt i medisin.

referanser

1. Acosta R (2006) Valg av Penicillium-produsenter av soppdrepende peptider for bruk i kjøttprodukter. Minne for å kvalifisere seg til tittelen doktor. Fakultet for veterinærmedisin, University of Extremadura, Spania. 288 s.
2. Cabañes J, MR Bragulat og G Castellá (2010) Ochratoxin en produserende art i slekten Penicillium. Giftstoffer 2: 1111-1120.
3. Houbraken og RA Samson (2011) Phylogeny of Penicillium og segregeringen av Trichocomaceae i tre familier. Studier i mykologi 70: 1-51.
4. Samson RA, N Yilmazi, J Houbraken, H Spierenburg, KA Seifert, SW Peterson, J Varga og JC Frisvad (2011) Filogeni og nomenklatur av slekten Talaromyces og taxa innkvartert i 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 og RA Samson (2014) Identifikasjon og nomenklatur av slekten Penicillium. Studies in Mycology 78: 343-371.
6. Yadav A, P Verma, V Kumar, P Sangwan, S Mishra, N Panjiar, V Gupta og AK Saxena (2017) Biodiversitet i slekten Penicillium i forskjellige naturtyper. I: KV Gupta og S Rodríguez-Canto (red). Ny og fremtidig utvikling innen mikrobiell bioteknologi og bioingeniør. Penicillium-systemegenskaper og applikasjoner. Elsevier, Storbritannia.