Vi sinh vật - Vi nấm (Microfungi)

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

149
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Người ta đã biết đến nấm và sử dụng nấm từ thời cổ xưa. Theo Quách Mạt Nhược, tác giả Bộ Trung quốc sử cảo thì người Trung Quốc đã biết ăn nấm từ cách đây 6000-7000 năm . Nghề nấu rượu có sử dụng nấm men và nấm sợi đã xuất hiện ở Trung Quốc từ cách đây 7000-8000 năm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Vi sinh vật - Vi nấm (Microfungi)

Vi sinh vat Vi nấm (Microfungi) ĐẠI CƯƠNG VỀ VI NẤM Nấm (Fungi, số ít là Fungus) là một giới riêng- Giới nấm (Fungi), khoa học nghiên cứu về nấm được gọi là Nấm học (Mycology). Người ta đã biết đến nấm và sử dụng nấm từ thời cổ xưa. Theo Quách Mạt Nhược, tác giả Bộ Trung quốc sử cảo thì người Trung Quốc đã biết ăn nấm từ cách đây 6000-7000 năm . Nghề nấu rượu có sử dụng nấm men và nấm sợi đã xuất hiện ở Trung Quốc từ cách đây 7000-8000 năm. Việc sử dụng nấm làm dược liệu (Thần khúc) đã có ở Trung Quốc từ cách đây 2550 năm. Các nấm dùng làm thuốc như Phục linh, Chư linh, Linh chi , Tử linh, Lôi hoàn, Mã bột, Thiền hoa, Trùng thảo,
Vi sinh vat Mộc nhĩ…đã được ghi trong sáchThần nông bản thảo kinh trong thời gian khoảng năm 100-200 sau Công nguyên. Ở phương Tây , Ray ( 1684-1704) người Anh, đã căn cứ vào đặc điểm sinh thái là chính để phân 94 loại nấm thành 4 nhóm khác nhau trong sách Lịch sử thực vật. Sau đó là các nghiên cứu phân loại nấm lớn căn cứ vào hình thái của Magnol (1689), Tournefort (1694). Khi Leewenhoek (1632-1723) làm ra chiếc kính hiển vi phóng đại được 200-300 lần thì người ta bắt đầu chú ý đến các nấm nhỏ hay gọi là vi nấm.Nhà khoa học Italia P.A.Micheli (1679-1737) là người đầu tiên dùng kính hiển vi để nghiên cứu nấm. trong tác phẩm Các chi thực vật mới (Nova Plantarum Genera) xuất bản năm 1729 ông đã nêu lên các bảng phân loại các chi nấm như Mucor, Tuber, Aspergillus…. Học giả Hà Lan D.C.H. Persoon (1761-1836) trong các sách Synopsis Methodica Fungarum và Mycologia Europeae đã đặt cơ sở cho phương pháp và hệ thống phân loại nấm . Học giả Thụy Điển E.M. Fries (1794 -1878) đã có nhiều cống hiến trong việc phân loại các nấm lớn. Khoảng 100 năm sau đó việc phân loại đa số nấm lớn đều dựa trên nghiên cứu của Fries. Người đầu tiên vận dụng thuyết tiến hóa của Darwin vao việc phân loại nấm l à nhà khoa học Đức H.A.De Bary (1831-1888). Ông đã xuất bản sách Hình thái học và sinh lý học nấm vào năm 1866 với cơ sở phân loại dựa trên trật tự tiến hóa. Ông còn nghiên cứu nguồn gốc và tiến hóa của nấm, sáng tạo nên giả thuyết Đơn nguyên luận. Về sinh lý học, năm 1869 J.Raulin phát hiện nguyên tố vi lượng Zn rất cần cho sự sinh trưởng của Asperrgillus niger; năm 1901 E.Wilders cho biết để sinh trưởng nấm còn cần các nhân tố như Biotin, Thiamin, Inositol… Về Di truyền học Blakeslee (1904) phát hiện ra sự phối hợp của các sợi nấm khác giới tính ở nấm Mucor. Sau đó là các phát hiện tương tự của Kniep (1920 với
Vi sinh vat nhiều loài nấm Đảm, Dodge (1928) với nấm Neurospora. Về sau với nấm Neurosporra người ta đã nghiên cứu sâu về di truyền học và trên cơ sở các nghiên cứu này mà Beadles (1945) mới đề xuất được học thuyết Một gen-một enzym. Nhà nấm học Italia P. A. Saccardo (1845-1920) đã chỉnh lý các nghiên cứu về nấm và biên soạn bằng tiếng La Tinh 25 tập Kỷ yếu Nấm. Tiến bộ của Sinh học phân tử và kỹ thuật kính hiển vi điện tử đã đem lại một diện mạo mới cho việc nghiên cứu phân loại học và sinh lý học nấm. Các thành tựu nghiên cứu đã được tổng kết khá đầy đủ trong 5 tập sách Giới Nấm (The Fungi) của G. C. Ainsworth và cộng sự (Vol 1, 2.3.4A.4B. New York and London: Academic Press, 1963-1973). Năm 1995 đã tái bản lần thứ 8 cuốn Từ điển về nấm (Dictionary of the Fungi) của Ainsworth và Bisby. Nấm được chia thành 4 ngành (Division, Phylum): - Ngành Chytridiomycota - Ngành Zygomycota - Ngành Ascomycota - Ngành Basidiomycota Theo thuật ngữ Latinh tên các taxon trong phân loại nấm là như sau: Ngành- mycota; Ngành phụ-mycotina; Lớp- mycetes; Lớp phụ- mycetidae; Bộ-ales; Bộ phụ- ineae;Họ-aceae; Họ phụ- oideae. Hiện nay tồn tại các hệ thống phân loại nấm không thống nhất với nhau, chủ yếu là các hệ thống phân loại theo Ainsworth và cộng sự (1973), V.Arx (1981), Ainsworth & Bisby (1983), Kendrick (1992), Ainsworth & Bisby (1995), Alexopoulos & Mins (1996).
Vi sinh vat Chúng tôi sử dụng hệ thống phân loại theo Giáo trình nấm học CBS. ( CBS Course of Mycology ), lần xuất bản thứ 4, Baarn, Delft, 1998: Ngành Lớp Lớp phụ hoặc nhóm Labyrinthulea Labyrinthomorpha Thraustochytriacea Hyphochytriomycetes Pseudofungi Oomycetes Chytridiomycetes Chytridiomycota Zygomycetes Zygomycota Trichomycetes Archiascomycetes Saccharomycetes Ascomycota Ascomycetes discomycetes Major licheneized orders
Vi sinh vat plectomycetes pyrenomycetes loculoascomycetes powdery mildews Laboulbeniomycetes conidial ascomycetes (Hyphomycetes, Coelomycetes) Urediniomycetes Platyglomycetidae Basidiomycota Urediniomycetidae Ustilaginomycetes Tremellomycetidae Dacrymycetidae Hymenomycetes Auriculariomycetidae Hymenomycetidae
Vi sinh vat Các loài nấm không tìm thấy (đúng ra là chưa tìm thấy) dạng sinh sản hữu tính được xếp chung vào nhóm Nấm bất toàn – Fungi imperfecti. Theo hệ thống phân loại của Saccardo (1880,1886) thì các nấm này được xếp thành một lớp- Lớp Deuteromycetes. Khi phát hiện thấy cơ quan sinh sản hữu tính thì người ta đổi tên loài và xếp sang các lớp khác. Ví dụ nấm lúa von tr ước kia được gọi là Fusarium moniliforme, nhưng sau khi tìm thấy cơ quan sinh sản hữu tính thì lại chuyển thành loài Gibberella fujikuroi. Các nấm bất toàn hiện được xếp trong các nhóm conidial Ascomycetes hay conidial Basidiomycetes. Hiện nay người ta cho rằng trong tự nhiên có khoảng 1 triệu đến 1,5 triệu loài nấm nhưng mới định tên được khoảng 10 000 chi và 70 000 loài, Trung Qu ốc đã điều tra được 40 000 loài. Riêng các loài nấm thuộc Nấm bất toàn ở nước ta hiện mới chỉ phát hiện được 338 loài thuộc 306 chi khác nhau (Bùi Xuân Đồng, 2004). Bảo tàng giống chuẩn vi sinh vật (VTCC) thuộc Trung tâm Công nghệ sinh học Đại học Quốc gia Hà Nội đang hợp tác với Viện NITE của Nhật Bản điều tra nghiên cứu khu hệ vi nấm ở Việt Nam và có nhiều khả năng tìm thấy những loài mới trong khoa học. Vậy những loài nấm nào là Vi nấm (Microfungi)? Đó là tất cả các nấm không có mũ nấm (quả thể, fruit-body) có thể thấy rõ bằng mắt thường. Người ta gọi những nấm có mũ nấm là các nấm bậc cao. Tuy nhiên khi nuôi cấy sợi nấm của các nấm bậc cao để nghiên cứu hoặc để sản xuất sinh khối thì chúng cũng được coi như vi nấm và là đối tượng nghiên cứu của ngành Vi sinh vật ( giống như các loài vi nấm khác). Để nghiên cứu vi nấm bắt buộc phải quan sát dưới kính hiển vi và phải nuôi cấy trong các điều kiện vô khuẩn như đối với vi khuẩn. Căn cứ vào hình thái người ta chia vi nấm thành hai nhóm khác nhau: nhóm Nấm men ( Yeast ) và nhóm Nấm sợi (Filamentous fungi). Chúng chỉ khác nhau về hình thái chứ không phải là những taxon phân loại riêng biệt. Nhiều nấm men cũng có dạng sợi và rất khó phân biệt với nấm sợi.
Vi sinh vat I- CẤU TẠO CHUNG CỦA SỢI NẤM 1. Hình thái và cấu tạo của sợi nấm Sợi nấm (hypha) có dạng hình ống phân nhánh bên trong chứa chất nguyên sinh có thể lưu động. Về chiều dài chúng có sự sinh trưởng vô hạn nhưng về đường kính thì thưopừng chỉ thay đổi trong phạm vi 1-30µm (thông thường là 5- 10 µm). Đầu sợi nấm có hình viên trụ, phần đầu gọi là vùng kéo dài (extension zone). Lúc sợi nấm sinh trưởng mạnh mẽ đây là vùng thành tế bào phát triển nhanh chóng, vùng này có thể dài đến 30 µm. Dưới phần này thành tế bào dày lên và không sinh trưởng thêm được nữa. Màng nguyên sinh chất thường bám sát vào thành tế bào. Trên màng nguyên sinh chất có một số phần có kế cấu gấo nếp hay xoặ lại, người ta gọi là biên thể màng (plasmalemmasome) hay biên th ể (lomasome). Nhiều khi chúng có tác dụng tiết xuất các chất nào đó. Thành tế bào (cell wall) của nấm có thành phần hóa học khác nhau. Đây là một tiêu chí quan trọng khi định loại nấm. sau đây là các thành phần chính của thành tế bào ở một số nấm: Chi nấm: 1 2 3 4 5 6 Thành phần thành tế bào: Glucan 16 54 0 43 29 6
Vi sinh vat Cellulose - 36 0 0 0 0 Chitine 58 0 9 19 1 10 Chitosan - 10 33 - 0 - Mannan -
Vi sinh vat Oomycetes Cellulose, Glucan Hyphochytriomycetes Cellulose. Chitine Zygomycetes Chitin, Chitosan Chytridiomycetes, Ascomycota (dạng sợi), Basidiomycota (dạng sợi), Fungi Imperfecti Chitine, Glucane Riêng với Saccharomycetales và Cryptomycocolacales là Glucan, mannan Với Rhodotorula và Sporobolomycetales là Chitine, mannan Với màng nguyên sinh chất (protoplasmic membrane) thì thành phần ít thay đổi ở các loài nấm sợi, có khác nhau với dạng nấm men. Sau đây là một số ví dụ: Loài nấm 1 2 3 4 5 Thành phần màng NSC Protein 52,0 38,5 46,5 45,5 25,5 Lipid 43,0 40,4 41,5 31,0 40,0 Polysaccharide 9,0 5,2 3,2 25,0 30,0
Vi sinh vat Acid nucleic 0,3 1,1 7,5 0,5 - 1- Candida albicans (dạng nấm men) Chú thích: 2- Candida utilis 3- Saccharomyces cerevisiae 4- Candida albicans (dạng nấm sợi) 5- Fusarium culmorum Nhân tế bào được bao bọc bởi màng nhân, trên màng nhân có nhiều lỗ thủng, trong nhân có hạch nhân (nucleolus). Thường có nhiều nhân tập trung ở phần ngọn của sợi nấm. Trong các tế bào phía sau ngọn thường chỉ có 1-2 nhân. Nhân của nấm thường nhỏ, khó thấy rõ dưới kính hiển vi quang học. Nhiễ m sắc thể trong nhân th ường không dễ nhuộm màu, số lượng tương đối nhỏ. Số lượng này là 6 ở các nấm Magnaporthe grisea, Paecilomyces fumosoroseus, Trichoderma reesei; là 7 ở các nấm Histoplasma capsulatum, Neurospora crassa, Phenaerchateae chrysosporium, Podospora anserina, là 8 ở các nấm Aspergillus nidulans. Aspergillus niger,Acremonium chrysogenum, Beauveria basiana, Lentinus edodes, là 10 ở nấm Penicillium janthinellum,là 11 ở nấm Schizophyllum commune, là 12 ở nấm Curvularia lunata, là 13 ở nấm Agaricus bisporus, là 15 ở nấm Cyanidioschyzon merolae, là 20 ở nấm Ustilago maydis….
Vi sinh vat Trong tế bào nấm còn có các cơ quan giống như trong tế bào các sinh vật có nhân thực (Eukaryote) khác. Đó là ty thể (mitochondrion), mạng nội chất (endoplasmic reticulum), dịch bào hay không bào (vacuolus), thể ribô (ribosome), bào nang (vesicle) , thể Golgi sinh bào nang (Golgi body, Golgi apparatus, dictyosome), các giọt lipid (lipid droplet), các tinh thể (chrystal) và các vi thể đường kính 0,5-1,5 nm (microbody), các thể Vôrônin đường kính 0,2µm (Woronin body), thể Chitô đường kính 40-70nm(chitosome)… Ngoài ra trong tế bào chất còn có các vi quản rỗng ruột, đường kính 25nm (microtubule), các vi sợi đường kính 5-8nm( microfilament), các thể màng biên ( plasmalemmasome) Ribosome của nấm thuộc loại 80S ( S là đơn vị hệ số lắng Svedberg) có đường kính khoảng 20-25nm, gồm có 2 bán đơn vị ( subunit); bán đơn vị lớn (large subunit ) 60S (gồm 3 loại ARN- 25S; 5,8S và 5S cùng với 30-40 loại protein). Bán đơn vị nhỏ (small subunit) 40S (gồm loại ARN 18S và 21-24 loại protein) Phần ngọn có thể tách với phần bên dưới bằng một không bào, lúc đầu nhỏ nhưng về sau kết hợp lại với nhau để lớn dần, tạo nế áp lực dồn tế b ào chất về phía đỉnh ngọn sợi nấm. Tại phần già nhất của sợi nấm thường xảy ra hiện tượng tự tan (autolysis) hoặc bị tan rã dưới tác dụng của các men phân cắt (lytic enzyme) do các vi sinh vật khác sinh ra. Cũng có những phần sợi nấm già phần lipid tích tụ nhiều và kết hợp với thành tế bào tạo nên một màng dày, tạo thành những bào tử áo (chlamydospore). Loại bào tử này có thể giúp sợi nấm tồn tại được qua những điều kiện môi trường khắc nghiệt. Trường hợp này rất giống với các bào tử nội sinh (endospore). Sợi nấm không ngừng phân nhánh và vì vậy khi một bào tử nẩy mầm trên một môi trường đặc sẽ phát triển thành một hệ sợi nấm (mycelium, số nhiều- mycelia), sau 3-5 ngày có thể tạo thành một đám nhìn thấy được gọi là khuẩn lạc
Vi sinh vat (colony). Vào giai đoạn cuối của sự phát triển khuẩn lạc sẽ xảy ra sự kết mangh (anastomosis) giữa các khuẩn ty với nhau, làm cho cả khuẩn lạc là một hệ thống liên thông mật thiết với nhau, thuận tiện cho việc vận chuyển chất dinh dưỡng đến toàn bộ hệ sợi nấm. Hiện tượng kết mạng thường gặp ở nấm bậc cao nhưng lại ít gặp ở các sợi nấm dinh dưỡng của nấm bậc thấp. Hình thái, kích thước màu sắc, bề mặt của khuẩn lạc…có ý nghĩa nhất định trong việc định t ên nấm. Phần lớn sợi nấm có dạng trong suốt, ở một số nấm sợi nấm mang sắc tố tạo nên màu tối hay màu sặc sỡ. Sắc tố của mọt số nấm c òn tiết ra ngoài moi trường và làm đổi màu khu vực có nấm phát triển. Một số nấm còn tiết ra các chất hữu cơ tạo nên các tinh thể trên bề mặt khuẩn lạc. Vì bào tử của nấm thường cũng có màu nên cả khuẩn lạc thường có màu 2-Vách ngăn ở sợi nấm: Sợi nấm ở một số nấm có vách ngăn ngang (septa, cross wall), đó l à các sợi nấm có vách ngăn (septate hyphae). Cũng có nhiều nấm sợi nấm không có vách ngăn ngang- sợi nấm không vách ngăn (aseptate hyphae). Các nấm bặc thấp thường có sợi nấm không vách ngăn, ngược lại các nấm bậc cao thường mang sợi nấm có vách ngăn. Sợi nấm không vách ngăn mang nhiều nhân nhưng vẫn có thể gọi là đơn bào. Ở các nấm không vách ngăn thì vách ngăn vẫn có thể hình thành khi sản sinh thể sinh sản hay cơ quan sinh sản. tại các bộ phận bị thương tổno sựi nám cũng có thể hình thành vách ngăn. Đó là loại vách ngăn liên, không có lỗ thủng, có tác dụng bảo vệ cơ thể. Sợi nấm có vách ngăn là cơ thể đa bào. Mỗi tế bào có 1 nhân hoặc nhiều nhân. Tuy nhiên sợi nấm vẫn không phải do nhiều tế bào hợp thành mà là do các vách ngăn tách sợi nấm ra thành nhiều tế bào.
Vi sinh vat Vách ngăn ngang được hình thành từ thành tế bào. Lúc đầu là một gờ nhỏ hình khuyên sao đó tiến dần vào trong và lấp kín lại. Tuy nhiên vách ngăn thươbf có 1 hay nhiều lỗ thửng. các lỗ có kích thước bằng nhau hay có 1 lỗ lớn nhất ở giữa và nhiều lỗ nhỏ ở xung quanh. Vách ngăn điển hình ở Nấm túi (Ascomycota) và Nấm bất toàn (Deuteromycetes) là loại có một lỗ ở chính giữa, đường kính khoảng 0,05-0,5µm. Ở nấm Geotrichum candidum và nấm Fusarium vách ngăn thường có nhiều lỗ nhỏ. Ở nấm Fusarium lỗ ở chính giữa vách ngăn lớn hơn so với các lỗ khác. Một số Nấm đảm (Basidiomycota) có lỗ hình thùng trên vách ngăn ngang, bọc bên ngoài bởi một cấu trúc màng gọi là màng lỗ thùng (perenthesome). Trong điều kiện khô hạn việc hình thành vách ngăn có thể giúp sợi nấm đề kháng được tốt hơn đối với môi trường. Ờ Nấm túi và Nấm bất toàn nhiều khi trong tế bào còn thấy có các thể Vôrônin (Woronin body) và các tinh thể protein. Cấu tạo của phần ngọn sợi nấm
Vi sinh vat Cấu trúc của sợi nấm Sợi nấm có vách ngăn Sợi nấm không vách ngăn
Vi sinh vat Hệ sợi nấm Sự phát triển của hệ sợi nấm Khuẩn lạc nấm Một ví dụ về cấu trúc của Ribosome ở Eukaryote
Vi sinh vat Thể Golgi và Mạng lưới nội chất Thể Woronin tụ tập ở lỗ thông của vách ngăn (nấm Penicillium)
Vi sinh vat Ty thể (mitochondrion) 3-Mô (tissue) của hệ sợi nấm: Mô hay tổ chức của hệ sợi nấm thường gặp ở các nấm bậc cao. Chúng xuất hiện trong một giai đoạn của vòng đời nấm. Loại mô này được gọi là tổ chức sợi dày (plectenchyma). Tổ chức này lại chia ra thành hai loại: loại tổ chức sợi xốp hay tổ chức tế bào hình thoi (prosenchyma) và tổ chức màng mỏng hay tổ chức nhu mô giả ( pseudoparenchyma). Tổ chức sợi dày gặp ở thân nấm và mũ nấm ở các nấm bậc cao, nhất là ở ngành Nấm túi và Nấm đảm. Hạch nấm (scleorotium) xuất hiện khi nuôi cấy nấm sợi (nấm bậc thấp) trên các môi trường già (nuôi cấy lâu ngày). Hạch nấm là hình thức bảo vệ nấm qua giai đoạn bất lợi. Đó còn là nơi dự trữ các chất dinh dưỡng cho nấm. Kết cấu tổ chức của hạch nấm gòm lóp ngoài cùng có thành tế bào màu đen. Dưới đó là một lớp biểu bì rỗng. Bên trong là tổ chức sợi dày với các sợi nấm có màng dày. Trong cùng là khối tổ chức sợi xốp. Thể đệm hay đệm nấm (stroma) cũng là khối tổ chức sợi nấm dính nhau theo nhiều hướng. Trên hoặc trong thể đệm có các cơ quan sinh sản của nấm.Thể đệm chỉ gặp ở Nấm túi và Nấm đảm. Thừng nấm hay khuẩn sách (rhizomorph) cúng có tổ chức sợi nấm bện lại theo kiểu tổ chức sợi dày.
Vi sinh vat Hạch nấm (Sclerotium) Tổ chức sợi xốp (prosenchyma)
Vi sinh vat Tổ chức màng mỏng (Pseudoparenchyma)-hình phía trong Thể đệm ( Stroma ) Thừng nấm (Rhizomorph) 4-Các dạng biến đổi của hệ sợi nấm: 4.1-Bào tử áo, bào tử, tế bào phình lớn: Đôi khi gặp những tế bào sợi nấm phình lớn một cách vô quy tắc. Nói chung khi gặp điều kiện ngoại cảnh bất lợi nguyên sinh chất co lại, vo tròn lại,
Vi sinh vat phía ngoài tạo thành lớp màng dày, bên ngoài thường có gai hay các mấu lồi. Kết cấu này được gọi là bào tử áo hay bào tử màng dày (Chlamydospore). Loại bào tử này không phải loại bào tử sinh sản (vô tính hoặc hữu tính) giúp phát tán nấm ra môi trường xung quanh. Các loại bào tử này ta sẽ xem xét tới ở phần dưới. 4.2-Sợi hút (haustorium): Sợi nấm ký sinh trên bề mặt tế bào cây chủ rồi mọc ra sợi nấm đâm sâu vào phía trong và tạo nên các sợi hút đâm vào các tế bào để hút chất dinh dưỡng của cây chủ. Sợi hút có thể có các hình dạng khác nhau : hình sợi, hình ngón tay, hình cầu…Nói chung các nấm ký sinh bắt buộc đều là những loài có sợi hút. Khi xuyên vào tế bào cây chủ một số sợi hút không làm rách được màng nguyên sinh chất mà chỉ làm cho màng này lõm vào. Nhiều khi sợi hút phân ra khá nhiều nhánh bên trong tế bào để tăng diện tích hấp thu chất dinh dưỡng. Sợi hút 4.3- Sợi áp (appressorium) và đệm xâm nhiễm (infection cushion): Từ một bào tử nấm nẩy mầm trên bề mặt vật chủ (thường là lá cây) sẽ mọc ra một sợi nấm và tiết ra chất nhầy để áp sát bề mặt này. Đầu sợi nấm phình to lên như chiếc đĩa và tạo thành sợi áp. Từ sợi áp mọc ra sợi hút đâm sâu vào tế bào vật chủ để hút chất dinh dưỡng. Mô ở vật chủ bị tiêu hủy dần dưới tác dụng của các