Informatie

Wat zijn enkele bekende schimmels met hittebestendige sporen?


Zijn er schimmels waarvan de sporen 15 minuten 100+ graden kunnen overleven en groeien in een suikerarm medium?


Volgens Sterflinger kunnen sommige zwarte gisten in aanmerking komen: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10081587

Rotsbewonende meristeemzwammen zijn extreem tolerant tegen hoge temperaturen, uitdroging en osmotische stress. Hun temperatuurtolerantie neemt toe met toenemende uitdroging van de schimmelthallus. Luchtgedroogde mycelia van zwarte gisten zijn minimaal 0,5 uur bestand tegen temperaturen tot 120 graden C

Meer recentelijk hebben Suryanarayanan et al. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21872180) hebben de ontdekking gepubliceerd van verschillende omgevingsisolaten van schimmels die in staat zijn om droge hitte-sterilisatie gedurende 2 uur bij 100+ graden C te overleven. Groeitesten werden gedaan op Potatao Dextrose Agar (PDA).

Van de 25 soorten Ascomycota die uit bladafval werden geïsoleerd, konden er negen groeien na incubatie in een droogoven gedurende 2 uur bij 100 °C; de sporen van twee van deze soorten overleefden 2 uur incubatie bij 110 °C, en één overleefde blootstelling aan 115 °C gedurende 2 uur." (…) Craphigera en Phoma sp. overleefden 2 uur incubatie bij 110 °C; de conidia van Bartalinia sp. waren het meest resistent en overleefden blootstelling aan 115 °C gedurende 2 uur

De isolaten die ten minste 2 uur bij 100 ° C overleefden waren:

  • Bartalinia sp. (NFCCI 2307)
  • Chaetomella raphigera (NFCCI 2308)
  • Curvularia sp. isolaat 2 (NFCCI 2311)
  • Drechslera haloden (NFCCI 2312)
  • Leptosphaerulina sp.
  • Pestalotiopsis sp. isolaat 1 (NFCCI 2309)
  • Pestalotiopsis sp. isolaat 2 (NFCCI 2313)
  • Phoma sp. (NFCCI 2310)
  • Pithomyces sp. (IMTECH 9398)

Antischimmelresistentie

Schimmelinfecties die behandeling weerstaan, vormen een uitdaging voor de volksgezondheid.

Medische illustratie van candida spp., gepresenteerd in CDC&rsquos Bedreigingen voor antibioticaresistentie in de Verenigde Staten, 2019.

Het probleem

Antischimmelmiddelen behandelen schimmelinfecties door het doden of stoppen van de groei van gevaarlijke schimmels in het lichaam. Schimmels kunnen, net als bacteriën, resistentie tegen antibiotica ontwikkelen, wanneer ziektekiemen zoals bacteriën en schimmels het vermogen ontwikkelen om de medicijnen te verslaan die zijn ontworpen om ze te doden. Antischimmelresistentie treedt op wanneer schimmels niet langer reageren op antischimmelmiddelen.

Er bestaan ​​momenteel slechts drie soorten antischimmelmiddelen, dus antischimmelresistentie kan de behandelingsopties ernstig beperken. Sommige soorten schimmels, zoals Candida auris, kan resistent worden tegen alle drie de soorten geneesmiddelen. 1 Resistentie is vooral zorgwekkend voor patiënten met invasieve schimmelinfecties&mdashernstige infecties die het bloed, het hart, de hersenen, de ogen of andere delen van het lichaam aantasten&mdashomdat dit ernstige infecties zijn die moeilijker te behandelen kunnen zijn als ze resistent zijn en als de antischimmelbehandeling beperkt is . Bijvoorbeeld bloedbaaninfecties met de schimmel candida (een gist) die resistent zijn tegen behandeling, kunnen ernstige gezondheidsproblemen veroorzaken, waaronder invaliditeit en overlijden.

Wat veroorzaakt antischimmelresistentie?

Sommige soorten schimmels zijn van nature resistent tegen behandeling met bepaalde soorten antischimmelmiddelen. Het medicijn fluconazol werkt bijvoorbeeld niet tegen infecties veroorzaakt door de schimmel Aspergillus, een soort schimmel. Resistentie kan zich ook in de loop van de tijd ontwikkelen wanneer schimmels worden blootgesteld aan antischimmelmiddelen. Deze resistentie kan optreden wanneer antischimmelmiddelen onjuist worden gebruikt om zieke mensen te behandelen (bijvoorbeeld wanneer de doseringen te laag zijn of wanneer de behandelingskuren niet lang genoeg zijn), of zelfs wanneer antischimmelmiddelen op de juiste manier worden gebruikt. 2,3 Het gebruik van fungiciden in de landbouw ter voorkoming en behandeling van schimmelziekten in gewassen kan ook bijdragen aan resistentie bij mensen die aan die fungiciden worden blootgesteld.

Sommige onderzoeken hebben aangetoond dat antibiotica & mdash, waaronder antischimmelmiddelen & mdash, ook kunnen bijdragen aan antischimmelresistentie in candida. Deze weerstand kan op verschillende manieren ontstaan. Antibiotica kunnen bijvoorbeeld goede en slechte bacteriën in de darm verminderen, wat gunstige omstandigheden schept voor: candida groei. 4 Het is niet bekend of het verminderen van het gebruik van alle of bepaalde antibiotica de candida infecties, maar het juiste gebruik van antibiotica en antischimmelmiddelen is een van de belangrijkste factoren bij het bestrijden van resistentie tegen geneesmiddelen.

Soorten resistente schimmels

Schimmels die resistent zijn gebleken tegen antischimmelmiddelen zijn: Aspergillus en zeker candida soort. Candida auris is een nieuwe soort die bijzonder resistent is tegen antischimmelmiddelen en zich kan verspreiden in zorginstellingen. Kom meer te weten:


Sporenweerstandseigenschappen:

Sporen van verschillende Bacillus- en Clostridium-soorten behoren tot de meest resistente levensvormen die bekend zijn. Aangezien de sporen van sommige soorten veroorzakers zijn van veel voedselbederf, voedselvergiftiging en menselijke ziekten, en de sporen van Bacillus anthracis een belangrijk biowapen zijn, is er veel belangstelling voor de mechanismen van sporenresistentie en hoe deze sporen kunnen worden gedood. Dit artikel bespreekt de factoren die betrokken zijn bij sporenresistentie tegen agentia zoals natte en droge hitte, uitdroging, UV- en γ-straling, enzymen die bacteriële celwanden hydrolyseren en een verscheidenheid aan giftige chemicaliën, waaronder genotoxische middelen, oxidatiemiddelen, aldehyden, zuur en alkali. Deze resistentiefactoren omvatten de buitenste lagen van de sporen, zoals de dikke eiwitachtige laag die reactieve chemicaliën ontgift, het relatief ondoordringbare binnenste sporenmembraan dat de toegang van giftige chemicaliën tot de sporenkern die het DNA van de sporen bevat, en de meeste enzymen, het lage watergehalte en de hoge gehalte aan dipicolinezuur in de sporenkern dat macromoleculen in de kern beschermt tegen de effecten van hitte en uitdroging de verzadiging van sporen-DNA met een nieuwe groep eiwitten die het DNA beschermen tegen hitte, genotoxische chemicaliën en straling en het herstel van stralingsschade aan DNA wanneer sporen ontkiemen en weer tot leven komen. Ondanks hun extreme weerstand kunnen sporen worden gedood, onder meer door schade aan DNA, cruciale sporeneiwitten, het binnenmembraan van de sporen en een of meer componenten van het sporenkiemapparaat.


Levenscyclus van sporen

De levenscyclus van sporen omvat de volgende drie gebeurtenissen:

  1. sporulatie
  2. rustperiode
  3. Kieming

Sporen van sporen

Het is het fenomeen van de sporenvorming door de vegetatieve cellen. Sporulatie wordt ook wel “sporogenese”.

Sporulatie van endospore: Hierbij vormt één vegetatieve cel een enkele spore, die later ontkiemt tot een nieuwe vegetatieve cel. Het duurt ongeveer 8-9 uur voor de sporulatie van endospore. Sommige stappen zijn betrokken bij de sporulatie van endospore, die als volgt is:

  1. DNA – Replicatie in de vegetatieve cel: Ten eerste vindt replicatie plaats in de vegetatieve cel, waardoor een replica van genetisch materiaal (DNA) wordt gevormd.
  2. DNA-uitlijning: Dan vindt de uitlijning van DNA plaats langs de lange as van de cel.
  3. Invaginatie van cytoplasmatisch membraan: Daarna dringt het cytoplasmatische membraan naar binnen om een ​​voorspoor te vormen.
  4. Vegetatieve DNA-desintegratie: Cytoplasmatisch membraan groeit eerst en overspoelt vervolgens voorsporen in het tweede membraan. Dan valt het DNA van de vegetatieve cel uiteen.
  5. Cortex afzetting: Vervolgens zet een cortex van calcium en dipiclonzuur zich af tussen het membraan.
  6. Sporenvachtvorming: Daarna vormt zich een sporenlaag rond de endospore
  7. Rijping van endospore: Dan vindt de rijping van de endospore plaats.
  8. Een afgifte van endospore: Na de rijping komt de volledig ontwikkelde endospore vrij uit de vegetatieve cel en ontkiemt later tot een nieuw individu.

Sporulatie van exospore: Exospore vormt zich buiten of op het vegetatieve celoppervlak. Exospores sporuleert door de volgende stappen, die hieronder worden gegeven:

  1. Ten eerste vindt de cytoplasmatische deling plaats in de vegetatieve cel.
  2. Dan ontwikkelt zich een klein uitsteeksel naar buiten, genaamd '8220Bud'8221.
  3. Deze knop groeit dan en vormt een dubbellaags membraan buiten zichzelf.
  4. De buitenste en binnenste laag ontwikkelt zich, wat resulteert in de exosporen.
  5. Deze exosporen doorlopen vervolgens de rijpingsfase en laten zich na hun ontwikkeling los.


Kiemrust van sporen

Het is het mechanisme dat de ontkieming van de sporen in een nieuwe vegetatieve cel verhindert, tijdens de ongunstige omstandigheden. Dormancy is onderverdeeld in de volgende twee typen:

Kiemrust van sporen is over het algemeen een stadium waarin een spore in een rustende of slapende toestand blijft, waar het metabolisch inactief is. De rustperiode wordt gekenmerkt door geen cytoplasmatische beweging en afname of geen metabolische activiteit. Sommige interne en externe factoren kunnen de kiemrust beïnvloeden.

Endogene kiemrust: Dit soort kiemrust is te wijten aan interne factoren zoals:

  • Intern metabool blok
  • Verlies van kiembevorderaar
  • Productie van een bepaalde kiemremmer
  • Geen penetratie van voedingsstoffen en water in de sporen

Exogene kiemrust: Dit soort kiemrust is te wijten aan externe factoren zoals temperatuur- en pH-variatie, uitdroging, de afwezigheid van licht enz.

Ontkieming van sporen

Bij terugkeer van gunstige omstandigheden ontkiemt de spore of keert terug naar de vegetatieve toestand, en de verschijnselen die kieming worden genoemd. Het gaat om de volgende drie stappen:

Activering: Hierbij worden de sporen geactiveerd of getriggerd door bepaalde fysieke of chemische blootstelling aan de sporenlaag. De middelen die de sporen veroorzaken, zijn hitte, slijtage, lage pH en chemische verbindingen die vrije sulfhydrylradicalen of groepen bevatten.

initiatie: Het wordt gekenmerkt door:

  • Zwelling van sporen
  • Breuk van de sporenvacht
  • Verlies van weerstand tegen omgevingsinvloeden zoals temperatuur, pH, zuurstofbeschikbaarheid enz.
  • Een afgifte van sporencomponenten
  • Toename van metabolische activiteit

uitgroei: Het is de laatste fase van de kieming van de sporen, waarbij een cel zich voorbereidt op een deling. Deze fase vereist een adequate toevoer van essentiële voedingsstoffen voor celgroei.

Daarom vinden al deze gebeurtenissen zoals sporulatie, kiemrust en kieming plaats in de sporencyclus, waarbij een spore eerst sporuleert, dan enige tijd inactief blijft en vervolgens via de kiembuis ontkiemt in een nieuwe vegetatieve cel.


Hoofdstuk 31

Parasitaire schimmels nemen voedingsstoffen op uit de cellen van levende gastheren.

Schimmelhyfen hebben celwanden die voornamelijk zijn opgebouwd uit chitine, een sterk maar flexibel stikstofbevattend polysacharide dat identiek is aan dat van geleedpotigen.

De meeste schimmels zijn meercellig met hyfen die door kruiswanden of septa in cellen zijn verdeeld.

Coenocytische schimmels zonder septa bestaan ​​uit een continue cytoplasmatische massa met honderden of duizenden kernen.

In de ongeslachtelijke fase ontwikkelen zich honderden haploïde sporen in sporangia aan de toppen van rechtopstaande hyfen.
---- Binnen elk sporangium ontwikkelen zich honderden haploïde sporen die door de lucht worden verspreid.
---- Sporen die toevallig op vochtig voedsel terechtkomen, ontkiemen en groeien uit tot nieuwe mycelia.

Plasmogamie van tegengestelde paringstypen produceert een zygosporangium waarbinnen karyogamie en vervolgens meiose optreden.

Hoewel het zygosporangium het zygote (2n) stadium in de levenscyclus vertegenwoordigt, is het geen zygote in de zin van een cel met één diploïde kern.

In Neurospora kunnen conidia ook betrokken zijn bij seksuele voortplanting, waarbij ze versmelten met hyfen van een mycelium van een ander paringstype.


Hittebestendige ascosporen

INLEIDING Schimmelbederf is een oorzaak van enorme voedselverliezen tijdens de opslag van gewassen en voedingsproducten. Om voedselbederf door schimmels tegen te gaan, heeft de mensheid een scala aan methoden ontwikkeld om voedsel, dat kan worden beschouwd als een rijk en complex medium, moeilijk te koloniseren. Dit gebeurt onder meer door verlaging van de wateractiviteit door toevoeging van suikers, zout of na droging. In andere gevallen worden voedingsproducten onder verlaagde temperaturen bewaard. Een derde mogelijkheid is het doden van in de voedselmatrix aanwezige schimmels door een tijdelijke warmtebehandeling (pasteurisatie). Momenteel worden nieuwe technieken geïntroduceerd als hogedrukbehandeling of opslag van een voedingsproduct onder een gemodificeerde atmosfeer. Hoewel warmtebehandeling een betrouwbare en historische methode is, is een klasse schimmelorganismen in staat om langdurige hitteperiodes te overleven en veroorzaken deze organismen een beperkt, maar consistent verlies van voedselproducten. Dit is vooral interessant met moderne trends om minimaal verwerkt voedsel te gebruiken waarbij de warmtebehandeling wordt geminimaliseerd ten gunste van de organoleptische eigenschappen van het product en het vitaminegehalte. HITTEBESTENDIGHEID BIJ SCHIMMELS Vegetatieve (gist)cellen hebben doorgaans weinig hittebestendigheid. Bij verhitting in bier (pH 4,0, 5% ethanol) hadden Saccharomyces carlsbergensis, Hansenula anomala en Pichia membranaefaciens D49-waarden van minder dan 2 min. S. willianus, was

hittebestendiger met een D49 ongeveer 15 min (Tsang en Ingledew, 1982). Voor Zygosaccharomyces bailii, Saccharomyces bisporus, H. anomala en Z. rouxii werd decimale reductie waargenomen na 1 min verwarmen in een buffer (pH 5,5) voorzien van 400 g/l sucrose, bij 56, 55, 54 en 50°C respectievelijk (Baggerman en Samson, 1988). Gistsoorten die werden verwarmd in grapefruitserum vertoonden vergelijkbare kenmerken (Parish, 1991). De aanwezigheid van sucrose, natriumchloride of glycerol in de verhittingsmenstruum was enigszins beschermend tijdens verhitting, terwijl sorbaat en benzoaat gewoonlijk de hittebestendigheid van de gistcellen verminderden (Beuchat, 1981, Agab en Collins, 1992). Levende (en groeiende) schimmelcellen vertonen na een plotselinge temperatuurstijging van ongeveer 10 °C boven de optimale groeitemperatuur, een fenomeen dat hitteschok wordt genoemd. Temperatuurstijgingen leiden tot een aantal veranderingen, waaronder eiwitdenaturatie, stopzetting van de celcyclus en veranderingen in de vloeibaarheid van het membraan. Een van de meest schadelijke factoren in door hitte geschokte cellen is de verstoring (ontplooiing) van de eiwitstructuur die leidt tot de vorming van aggregaten van eiwitten die het functioneren van de cel dodelijk beïnvloeden (Riezman, 2004). Accumulatie van compatibele opgeloste stoffen (glycerol, trehalose, mannitol) die het celmembraan en de eiwitten beschermen (Crowe et al., 1984 Prestrelski et al., 1993) is een van de antwoorden van de cel op een hitteschok. Bovendien spelen heat shock-eiwitten een belangrijke rol in de samenwerking met compatibele opgeloste stoffen in gisten (Elliott et al., 1996), maar deze zijn nauwelijks bestudeerd in overlevingsstructuren van schimmels. Onlangs is het genoom van de

filamenteuze schimmel Aspergillus fumigatus werd gesequenced (Nierman et al., 2005) en 323 genen vertoonden een hogere expressie bij 48 ° C in vergelijking met 37 ° C. De sterkst opgereguleerde genen omvatten drie eiwitten die verband houden met compatibele synthese en afbraak van opgeloste stoffen en negen heat shock-eiwitten. Dit illustreert ook de rol van verschillende factoren tijdens de hitteschokreactie. Overlevingsstructuren van schimmels als conidia, sclerotia, chlamydosporen en ascosporen kunnen als min of meer hittebestendig worden beschouwd in vergelijking met actief groeiende schimmelcellen. Ze vertonen niet het metabolisme van de vegetatieve cellen, maar overheersen in een slapende toestand en zijn vaak omgeven door een dikkere celwand. Conidia zijn niet-beweeglijke aseksuele sporen van veel schimmelsoorten die vaak worden verspreid door lucht en water en die enige rust vertonen, namelijk dat ze alleen ontkiemen als de juiste voedingsstoffen in het medium aanwezig zijn. Conidia van de schimmelsoorten Aspergillus niger, Penicillium chrysogenum, Wallemia sebi, Eurotium rubrum en P. glabrum, vertonen een decimale reductie in buffer in het bereik van 56 en 62 ° C (Baggerman en Samson, 1988) en P. roqueforti, P. expansum, P. citrinum en A. flavus hebben D-waarden tussen 3,5 en 230 min bij 54-56 °C (Bröker et al., 1987a). De ouderdom van de sporen op het moment van oogsten evenals de samenstelling van de groei- en verwarmingsmedia beïnvloeden de hittebestendigheid. Bovendien kon conidia herstellen van een warmtebehandeling, terwijl P. expansum herstel vertoonde tijdens een 3-daagse opslag in belucht water bij 23 ° C na een warmtebehandeling bij 54 ° C in vergelijking met conidia die direct werden uitgeplateerd (Baldy et al., 1970). Het aantal kolonies was 20 keer hoger na deze behandeling, wat aangeeft dat de situatie na verhitting een effect heeft op het aantal overlevenden. Ascosporen zijn wijdverbreide seksuele sporen binnen de Ascomyceten met vaak een hoog overlevingsvermogen. In een onderzoek van 20 giststammen uit frisdranken en fruitproducten, voornamelijk Saccharomyces cerevisiae, S. bailii (nu Z. bailii) en S. chevalieri-stammen, waren de D60-waarden van ascosporen 25 tot 350 keer

hoger dan die van de overeenkomstige vegetatieve cellen (Put en de Jong, 1980). In een buffer met pH 4,5 vertoonden S. cerevisiae, S. chevalieri en S. bailii ascosporen D60-waarden van 22,5, 13 en 10 min (Put en de Jong, 1982). In het algemeen zijn ascosporen van draadschimmels hittebestendiger dan mycelia en conidia en resistenter dan gistascosporen. Een aantal waarnemingen suggereert dat dikwandige hyfenfragmenten en chlamydosporen (Paecilomyces variotii, Fusarium spp) en sclerotia (bijv. in Eupenicillium) een hoge thermische weerstand kunnen bieden (Splittstoesser en King, 1984). Maar verreweg de meest hittebestendige schimmelstructuren die tot nu toe bekend zijn, zijn ascosporen geproduceerd door sommige leden van de geslachten Byssochlamys, Neosartorya en Talaromyces. Ascosporen van deze schimmels zijn buitengewoon hittebestendig en vertonen D90-waarden van enkele minuten (Beuchat, 1986). In feite behoren deze sporen tot de meest veerkrachtige eukaryote structuren die tot nu toe zijn waargenomen. Een decimale reductietijd van 1,5-11 min wordt waargenomen bij 90 ° C bij verschillende soorten (Scholte et al., 2001, Dijksterhuis en Samson, 2006). Ascosporen van de schimmel Talaromyces macrosporus kunnen 100 minuten bij 85 °C overleven, waardoor deze schimmelsporen even veerkrachtig zijn als sommige bacteriesporen (bijv. Bacillus subtilis). Men moet zich realiseren dat het verwarmen van cellen in een vochtarme omgeving veel minder effectief is. Zelfs gistcellen vertonen zeer hoge inactiveringstijden bij lage vochtigheid. Bij verhitting op aluminiumfolie bij een relatieve vochtigheid van 33-38% vertoonden P. membranaefaciens en Rhodotorula rubra-cellen weinig overleving na 5 minuten bij 110 ° C (Scott en Bernard, 1985). Met D110-waarden van respectievelijk 1,3, 1,8, 2,9 en 3,6 min waren Debaryomyces hansenii, Kloeckera apiculata, Lodderomyces elongisporus en H. anomala-cellen resistenter. HITTEBESTENDIGE SCHIMMELS Hittebestendige schimmels kunnen pasteuriserende hittebehandelingen van vooral zuurrijke voedingsproducten overleven (bijv. fruit, zie Silva en Gibbs, 2004). Daaropvolgende ontkieming veroorzaakt bederf

van ingeblikte en gepasteuriseerde fruitproducten. Schimmels die worden geassocieerd met terugroepacties die miljoenen dollars schade veroorzaken in de vruchtensaptak zijn Byssochlamys nivea (fulva), Talaromyces flavus (macrosporus), Neosartorya fischeri, Eupenicillium brefeldianum (zoals beoordeeld door Tournas, 1994). Ondanks tientallen jaren van onderzoek vormen deze schimmels nog steeds een probleem in de voedingssector. Hittebestendige schimmels zijn in feite bodemschimmels en vruchten die zich ontwikkelen in contact met de bodem (zoals aardbeien en ananas) zijn vatbaarder voor besmetting. De schimmel Talaromyces flavus blijkt wereldwijd verspreid te zijn en werd geïsoleerd uit bodemmonsters uit 16 verschillende landen, waaronder Bermuda, Tasmanië, Pakistan en Finland (Fravel en Adams, 1986). De eerste beschrijving van de hittebestendige aard van deze schimmels in de literatuur was de isolatie van Byssochlamys nivea uit verwerkt fruit door Olliver en Rendle in de jaren dertig (Olliver en Rendle, 1934). In 1963 werd een hittebestendige Aspergillus (teleomorph, Neosartorya fischeri) geïsoleerd uit ingeblikte aardbeien (Kavanagh et al., 1963) en later werden twee hittebestendige Penicillium-achtige soorten geïsoleerd uit flash-gepasteuriseerd appelsap (van der Spuy et al., 1975 ) die later bekend werd als Talaromyces (flavus en macrosporus). Bovendien zijn nu andere schimmelsoorten geïdentificeerd als hittebestendig (bijv. Talaromyces trachyspermus, Enigl et al., 1993 Talaromyces helicus en stipitatus, Dijksterhuis en Samson, 2006 Byssochlamys spectabilis, J. Houbraken, niet-gepubliceerde resultaten). INACTIVATIE VAN HITTEBESTENDIGE SCHIMMELS Methoden De hittebestendigheid van cellen wordt uitgedrukt door middel van de D- en Z-waarden, zoals goed gedocumenteerd is, maar de exacte meting en berekening van deze waarden is niet zo vanzelfsprekend. Tijdens verschillende onderzoeken worden verschillende pogingen ondernomen om ascospore-oplossingen onmiddellijk te verwarmen, wat belangrijk is voor een nauwkeurige D-waarde-acquisitie. Deze pogingen omvatten kleine

afgedichte vaten die in water- of oliebaden worden gedompeld (King en Whitehand, 1990), of een tweefasige slug-stroomwarmtewisselaar (King, 1997) of spiraalvormige stalen capillaire buizen (Engel en Teuber, 1991). Een eenvoudigere methode is de toevoeging van een kleine hoeveelheid ascosporensuspensie aan een groter voorverwarmd vloeistofvolume. Dijksterhuis et al. (2002) gebruikten Teflon-buizen met een kleine diameter voor het nemen van monsters van de verwarmde oplossing zonder het waterbad te openen. De D-waarde, de decimale reductietijd, is de tijd (meestal in min) die nodig is om 90% van de micro-organismen bij een bepaalde temperatuur te inactiveren. Idealiter wordt een lineaire curve verkregen wanneer het aantal overlevende micro-organismen, op een logaritmische schaal, wordt uitgezet tegen de tijd. Er worden echter veel gevallen van niet-lineaire sterftecijferkinetiek waargenomen (Put en de Jong, 1982 Splittstoesser en King, 1984, King en Halbrook, 1987). Koning et al. (1979) hebben een wiskundige methode voor deze situaties verschaft. Ze gebruiken de formule: (logN0 – log Nt)α = kt + C, waarbij α een term is die de niet-lineariteit van de doodskinetiek adresseert, en k gelijk is aan een snelheidsconstante en 1/k een maat is voor de D- waarde bij de gebruikte temperatuur. Afgezien van niet-lineaire overlevingsgrafieken, is tailing een fenomeen waarbij een kleine subpopulatie van sporen extra resistent lijkt te zijn tegen hitte (Bayne en Michener, 1979 Casella et al., 1990). Een oorzaak van tailing kan zijn dat een kleine subpopulatie aan een goede verwarming ontsnapt. Fujikawa en Itoh (1996) modelleerden de niet-lineaire thermische inactivatie van A. niger conidia bij 60 °C met een schouder, een versnelde achteruitgang en een staart. Een later rapport van Fujikawa et al. (2000) gaven aan dat de conidia die aan de binnenwand van reageerbuizen hechtten de oorzaak waren van staartvorming in een reageerbuissysteem. Om warmte-inactivatiesnelheden bij verschillende temperaturen te vergelijken, wordt een tweede parameter, de z-waarde, gebruikt. Het geeft de temperatuurstijging of -daling aan die nodig is om respectievelijk de D-waarde met een factor 10 te verlagen of te verhogen. Voor A. niger conidia bijvoorbeeld betekent een D59 van 3,3 min met een z-waarde van 4,9 °C een D54 van ongeveer 33 min (Baggerman en Samson, 1988). Homogeniteit van de ascosporensuspensie is belangrijk voor hittebestendigheidsmetingen

Tabel 1. Hittebestendigheid van ascosporen bij verschillende temperaturen en mediumsamenstelling Schimmelsoorten T D-waarde Medium Referentie

Byssochlamys fulva 86° 13–14 Druivensap 1 8 Tomatensap 2 B. nivea 85° 1.3–4.5 Buffer pH 3.5 3 34,6 15° Brix Aardbeienpulp 4 88° 8–9 sec Ringer-oplossing 5 90° 1.5 Tomatensap 2 B. spectabilis 85° ca. 70 Buffer, pH 6,8 6 Eurotium herbariorum 70° 1.1–4.6 Druivensap, 65° Brix 7 Eupenicillium

javanicum 85° 3.7 15° Brix aardbeienpulp 4

Buffers (pH 3,0 pH 7,0) In pekel

Neosartorya fischeri 85° 13,2 Appelsap 9 10,1 Druivensap 9 10–60 In ACES-buffer, 10 mM, pH 6,8 10 10,4 Buffer pH 7,0 9 14,5 15° Brix aardbeienpulp 4 15,1 15° Brix appelsap 11 19,6–29,5 Gedioniseerd water , ananassap en concentraat 12 35,3 Buffer pH 7,0 13 88° 1,4 Appelsap 14 4,2–16,2 Verwarmde fruitvullingen 15 12,4–17,0 Gedioniseerd water, ananassap en concentraat 12 90° 4,4–6,6 Tomatensap 2 91° <2 Verwarmde fruitvullingen 15 N. pseudofischeri 95° 20 sec 6 Talaromyces flavus 85° 3,3 15° Brix aardbeienpulp 4 (macrosporus) 85° 39 Buffer pH 5,0, glucose, 16° 16 20–26 Buffer pH 5,0, glucose 17 88° 7,8 Appelsap 14 7,1 –22,3 Verwarmde fruitvullingen 15 90° 2-8 Buffer pH 5,0, glucose 17 6,2 Buffer pH 5,0, glucose 9 6,0 Buffer pH 5,0, glucose. Slug flow warmtewisselaar 9 2,7–4,1 Organische zuren 18 2,5–11,1 Suikergehalte (0-60° Brix) 18 5,2–7,1 PH 3,6-6,6 18 91° 2,1–11,7 Verwarmde fruitvullingen 15 T. helicus 70° Ca. 20 19 T. macrosporus 85° 30–100 In ACES-buffer, 10 mM, pH 6,8 20 T. stipitatus 72° Ca. 85 19 T. trachyspermus 85° 45 sec 16 Xeromyces bisporus 82,2° 2,3 21

Referenties: 1. Michener en King (1974). 2. Kotzekidou (1997). 3. Aragão (1989). 4. Casella et al. (1990). 5. Engel en Tueber (1991). 6. J. Houbraken, ongepubliceerde gegevens. 7. Splittstoesser et al. (1989). 8. Panagou et al. (2002). 9. Conner en Beuchat (1987b). 10. J. Dijksterhuis, ongepubliceerde gegevens, stam CBS 133.64. 11. Gumerato (1995). 12. Doornik en Traxler (1994). 13. Rajashekhara et al. (1996). 14. Scott en Bernard (1987). 15. Beuchat (1986). 16. Koning (1997). 17. Koning en Halbrook (1987). 18. Koning en Whitehand (1990). 19. J. Eleveld, niet-gepubliceerde gegevens. 20. Dijksterhuis en Teunissen (2004). 21. Pitt en Hocking (1982). Dit is een herziene tabel van: Dijksterhuis, J., en Samson, R.A. (2006). Activering van ascosporen door nieuwe conserveringstechnieken voor voedingsmiddelen. In Advances in Food Mycology (Hocking, A.D., Pitt, J.I., Samson, R.A., en Thrane, U., eds.). Vooruitgang in experimentele geneeskunde en biologie 571:247-260. Tabel 1, met vriendelijke toestemming van Springer Science en Business Media.


Discussie

Kennis van extremofiele distributies en functies kan helpen om inzicht te krijgen in hoe ecosystemen zich herstellen onder barre omstandigheden of na ernstige gebeurtenissen. Onze studie heeft een onderzoek opgeleverd naar de identiteit, prevalentie en functie van hittebestendige schimmeltaxa in recent verbrande boreale bosopstanden van het NWT van Canada, en hun bijdrage aangetoond aan sommige aspecten van poelen van boven- en ondergrondse C. De incubatiestudie toonde aan dat twee van de zeven hittebestendige schimmeltaxa konden functioneren als saprotrofen, maar alleen op berken en niet op strooisel van zwarte sparren. Onverwacht verminderden alle zeven geïsoleerde hittebestendige schimmels de groei van zaailingen van ten minste één van de berk, zwarte spar of vijgenboom, in vergelijking met de niet-geïnoculeerde controlebehandeling. Vooral de coniferen werden negatief beïnvloed in de gecontroleerde experimenten, terwijl er in het veld minder coniferenzaailingen waren met een grotere overvloed aan deze hittebestendige schimmels. Dit suggereert dat schimmels de regeneratie van bossen na branden kunnen beïnvloeden en in sommige situaties kunnen bijdragen aan een afname van de regeneratie van coniferen.

Hittebestendige schimmeltaxa

Onze reeks van F. gracilipes, de enige gekweekte basidiomyceet, kwam 100% overeen met die geïsoleerd uit de grond in een stand van Picea abies en Populus alba in Rusland bij 60°N. Dit taxon is geïsoleerd als een saprotroof uit landbouwgronden in Michigan, VS (Thorn et al., 1996). Hier vonden we F. gracilipes plaatselijk overvloedig aanwezig zijn in percelen en wijd verspreid over het perceelnetwerk, saprotroof op berk, en verminderde biomassa van coniferenzaailingen. Aan de andere kant van de schaal, Coniochaeta sp. was zeldzaam binnen percelen en over het perceelnetwerk, verminderde de biomassa van coniferenzaailingen en gekoloniseerde wortels van jack pine en berk. Van dit geslacht is bekend dat het antischimmel- en antibacteriële verbindingen produceert en is geïsoleerd uit moerassen en vennen in Ierland en de VS (Asgari et al., 2007 Thormann en Rice, 2007). Het vermogen van deze saprotrofe taxa om wortels te koloniseren maar niet noodzakelijkerwijs de biomassa van planten te veranderen, toont zowel de soortspecificiteit aan die betrokken is bij plant-schimmelinteracties als de plasticiteit van functies van een enkel schimmeltaxon (bijv. Smith et al., 2017).

Onze sequentie van Leotiomycetes kwam overeen met een soorthypothese in de UNITE-database voor: Leohumicola sp., een geslacht dat is geïsoleerd uit bodems die regelmatig te kampen hebben met branden in het oosten van Canada (Hambleton et al., 2005 Kõljalg et al., 2013). Onze resultaten ondersteunen dit als een brand-aangepaste groep die wortel-geassocieerd is, aangezien de Leotiomycetes gekoloniseerde wortels van berk en vijgenboom isoleerden maar geen strooisel koloniseerden. Het verminderde echter aanzienlijk de biomassa van coniferenzaailingen. Leohumicola spp. bevatten ericoïde mycorrhiza's die branden kunnen overleven via dikwandige, hittebestendige sporen die aleurioconidia worden genoemd (Hambleton et al., 2005 Nguyen en Seifert, 2008). Deze groep kan daarom de regeneratie van ericoïde planten in de ondergroei ondersteunen, zoals: Vaccinium vitis-idaea, die vaak terugkwam in onze percelen (White, 2018). Aangenomen wordt dat deze verschillende effecten van schimmeltaxa op de plantengroei de bovengrondse diversiteit bevorderen (Bever et al., 2010).

Penicillium spp. zijn ecologisch divers en wereldwijd alomtegenwoordig, waarvan velen bekend zijn als hittebestendig (Houbraken en Samson, 2011 Visagie et al., 2014). Leden van dit geslacht komen veel voor in veengebieden en zijn vaak geïsoleerd van bodems in Canadese boreale bossen (Summerbell, 2005 De Bellis et al., 2007 Thormann en Rice, 2007). Onze volgorde voor P. arenicola kwamen nauw overeen met die hersteld van bodems in Norman Wells, NWT, en dennenbossen in Oekraïne en Ontario (Peterson et al., 2010). Dit taxon was dun verspreid, koloniseerde strooisel en wortels van alle taxa, was saprotroof op berkenstrooisel en verminderde biomassa van zwarte sparrenzaailingen. Terwijl P. spinulosum wordt beschouwd als een saprotroof, hebben we dit effect niet waargenomen in onze studie. In plaats daarvan koloniseerde dit taxon de wortels van jack pine en verminderde de groei van zaailingen van alle drie de boomsoorten. Dit was onverwacht aangezien P. spinulosum wordt geassocieerd met ectomycorrhiza-wortels van zwarte spar in de boreale bossen van Ontario (Summerbell, 2005). Dit taxon was slechts in één kwadraat aanwezig op een van onze 47 percelen. Er is weinig bekend over P. turbatum in termen van functie, maar dit taxon had de meest negatieve effecten op zaailingen in termen van zowel overleving als biomassa tussen boomsoorten.

Het gebrek aan verband tussen de relatieve hoeveelheid hittebestendige schimmels en de ernst van brand, als het aandeel van de verbrande organische horizon, ondersteunt onze eerdere speculatie dat veel schimmels in deze bodem branden overleefden in plaats van zich na de branden te verspreiden (Day et al. al., 2019). Terwijl schimmels die zich dicht bij het bodemoppervlak verspreiden gevoelig kunnen zijn voor sterfte als gevolg van brand, overleven schimmels zonder aanpassingen aan hoge hitte waarschijnlijk dieper naar beneden (Baar et al., 1999 Certini, 2005 Cairney en Bastias, 2007). Dit kan met name belangrijk zijn in diepe organische bodems die isolatie bieden tegen hoge temperaturen. Schimmels kunnen ook hoge temperaturen overleven in hout (Carlsson et al., 2012 Kuo et al., 2015) en wortels (bijv. Hewitt et al., 2013). Toekomstige studies die onderzoeken hoe deze overlevingsmechanismen de structuur en functie van schimmelgemeenschappen na brand bemiddelen, zouden ons helpen het herstel van ecosystemen na bosbranden en de onregelmatigheid in lokale en regionale distributies beter te begrijpen. Hiervoor is informatie over schimmel vóór de brand nodig.

In deze studie waren de meeste van onze hittebestendige schimmeltaxa ofwel lokaal zeldzaam en zeldzaam in het perceelnetwerk in het landschap, of lokaal overvloedig aanwezig in percelen en wijdverspreid over het perceelnetwerk. Deze laatste taxa waren vaak ook in de onverbrande percelen. Onze op DNA gebaseerde methoden geven echter niet aan of deze taxa actief waren. Recent uitgebreid werk over relaties tussen overvloed en bezetting met behulp van vruchtlichamen van schimmels onthulde dat de meeste schimmels zeldzaam zijn, maar ook dat lokaal zeldzame schimmels overvloedig kunnen voorkomen op grotere schaal (Gange et al., 2019).

By definition, heat-resistant fungi are those that can survive 75ଌ for at least 30 min (Nguyen and Seifert, 2008 Samson et al., 2010). It is likely that there are other heat-resistant fungi in our plots but they were not detected due to isolates growing over each other on plates, media selectivity, and presence of unculturable taxa. This may contribute to why we found no significant predictors of heat-resistant fungal abundance across the plots. Our methods were not designed to isolate mycorrhizas so it was not surprising that these were not isolated. Other studies experimentally inferring effects of fire on microbial communities have used temperatures between 45 and 75ଌ (Izzo et al., 2006 Peay et al., 2009), up to 500ଌ, where temperatures above 400ଌ resulted in complete fungal mortality (Bárcenas-Moreno and Bååth, 2009). These high temperatures may reflect those at the very surface of soils (Certini, 2005). Nonetheless, our study has shed light on the distribution and ecological functions of extremophile fungi in the environment.

Post-fire Fungi Reduced Seedling Biomass and Conifer Seedling Densities

Our study suggests that functions of extremophile fungi that are present post-fire may not necessarily promote ecosystem recovery in the way we may expect. A surprising result was that all seven heat-resistant fungi significantly reduced biomass of seedlings of at least one tree species relative to the uninoculated control treatment. Many inoculated fungi were not re-isolated from roots of seedlings but still reduced biomass, suggesting indirect effects on plant growth such as nutrient turnover or via secondary metabolites. Bijvoorbeeld, P. spinulosum reduced birch growth but was not recovered from surface-disinfected roots. The conifers were particularly susceptible to negative effects of heat-resistant fungi, and this transferred to the field where there were fewer conifer seedlings with greater abundance of these fungi. Further exploration is warranted on the effect of fungi that may contribute to observed declines in conifer regeneration after wildfires in some boreal forests (Johnstone et al., 2010 Reid, 2017). Future studies could pre-inoculate seedlings with heat-resistant fungi where isolated functions have been tested under controlled conditions, such as the ones isolated in our study, and transplant them into the field to better elucidate the roles of these fungi in forest regeneration.

At this stage, we cannot consider these heat-resistant fungal taxa plant pathogens because no seedlings showed disease symptoms and Koch's postulates have not been fulfilled (tests used to verify the identity and cause of pathogenicity). Richness of OTUs considered plant pathogens in FUNGuild were positively related to seedling densities in the field, which highlights the limitations in defining plant-fungal interactions based on taxonomy alone. Our wider sequencing data show a positive relationship between fungi that are considered pathogenic and fire severity (Figure S7), a pattern similarly observed in the Alaskan tundra (Hewitt et al., 2016). This might be expected because pathogens have adaptations to survive adverse conditions or long periods of dormancy without a host (Agrios, 2005) may also confer ability to survive high heat. We need a better understanding of pathogens after fire in natural systems and their role in determining forest regeneration relative to other factors. If high fire severity promotes survival of fungi that reduce plant growth to the point that forest regeneration or plant communities are compromised, this could reduce aboveground C in terms of plant biomass and impact nutrient cycling.

In the field, the positive effect of ectomycorrhizal richness on seedling densities supports this as an important mutualism for forest regeneration (Grogan et al., 2000 Treseder et al., 2004 Peay et al., 2009). Understanding fungal functions from sequencing alone is complicated by the ability for single fungal isolates to obtain C in multiple ways and have multiple functions, which may be modified by other microbial interactions in the field (Schr et al., 1989 Shah et al., 2016 Smith et al., 2017). While we did not assess differences between isolates of single taxa in our study, our single isolate of F. gracilipes was a saprotroph on birch but also reduced growth of black spruce and jack pine. How these multifunctionalities play out in the field is unclear. Bijvoorbeeld, Neurospora crassa, a well-known and ubiquitous heat-resistant saprotroph, is also capable of endophytic and pathogenic life stages within the same host, Pinus sylvestris (Kuo et al., 2015). Ectomycorrhizas can also be saprotrophs (Shah et al., 2016), making them particularly important for C cycling by decomposing organic matter and influencing aboveground C stocks by providing nutrients for plant growth.

Implications of Fire-Induced Shifts in Vegetation

ter plaatse, birch litter decomposed faster where there was greater proportion of pre-fire black spruce. Put another way, birch decomposed better in black spruce-dominated plots relative to jack pine-dominated plots. This pattern could reflect moisture availability, a limiting factor in microbial activity, because black spruce stands have high surface moisture (Figure S8). However, if moisture was the underlying mechanism then we expect a positive relationship for both species, which was not the case (Tables S10, S11). Others suggest that poor drainage and cool conditions reduce decomposition rates in black spruce-dominated plots regardless of litter inputs (Preston et al., 2014), which contrasts with our observations in this post-fire environment. A study of mesic boreal forests suggests that litter inputs were more important than climatic differences along a latitudinal gradient for accumulation of soil organic matter (Kohl et al., 2018). This could explain the lack of significance of mean annual temperature in our study. Alternatively, mean annual temperature may not have been a good predictor of decomposition rates because the gridded data were too coarse or low variation in this variable.

Fire-induced shifts from black spruce to deciduous or jack pine dominance are being observed across the NWT (Reid, 2017 Whitman et al., 2018) and North American boreal forests (Johnstone et al., 2010 Boiffin and Munson, 2013 Hart et al., 2019). Shifts from black spruce to jack pine, the dominant shift on the Taiga Plains where our study occurred (Reid, 2017 Whitman et al., 2018), may not alter C pools very much because these conifers have similar litter quality (Preston et al., 2014). However, while shifts toward deciduous dominance may alter litter quality and lead to faster decomposition rates and potentially reduce belowground C, aboveground C can increase, resulting in overall similar net C balance but differential distribution (Alexander et al., 2012 Alexander and Mack, 2016). During decomposition, C can be retained in mineral soil (Prescott, 2010), in undecomposed mycelial networks (Clemmensen et al., 2013), or in soil fauna. Soil warming, which may be enhanced post-fire, can alter fungal communities and reduce resource allocation to decomposition activities (Asemaninejad et al., 2017 Romero-Olivares et al., 2019). Thus, the association between decomposers, CO2 or CH4 fluxes, and accumulation of soil organic matter is not always clear (Allison et al., 2010 Kyaschenko et al., 2017). Mycorrhizas can sequester large amounts of C by transferring C from photosynthate into deep soil layers (Clemmensen et al., 2013, 2015). Fire-induced plant mortality and long-term changes in mycorrhizal communities could therefore have greater relative importance for driving C dynamics than changes in saprotrophs or surface decomposition.

Black Spruce Decomposed Faster in Stands With Longer Fire-Free Intervals

The positive relationship observed between stand age and ter plaatse black spruce decomposition rates could reflect recovery or succession of microbial community function over time (Holden et al., 2013 Clemmensen et al., 2015 Sun et al., 2015). Our previous work showed detectable differences in fungal community composition in different stand ages at these plots, even after fire (Day et al., 2019). The present study showed no relationship between stand age and heat-resistant fungi, but as mentioned above we likely did not isolate all heat-resistant fungi that were present. Although none of the heat-resistant fungi were saprotrophic on black spruce in the incubation study, black spruce litter decomposed faster in the field where these fungi were more abundant. These results may seem counterintuitive but the decomposition rates encompass effects of all organisms able to enter litterbags, including fungi, bacteria, and microfauna. While we autoclaved the litter to sterilize it in the incubation study to be able to clearly assess the effect of the inoculated fungi, this increased the C:N ratio of both species (Table S12). Other sterilization techniques that have less impact on the chemical composition of litter could be considered for future studies. While it is unfortunate that we had background decomposition in the uninoculated control treatment, we can assume that all treatments experienced this background level so our experiment showed that some fungi were able to decompose above that of the background level.

Heat-resistant fungi may decline with time since fire, as has been observed in Rhizopogon olivaceotinctus in California, which fills a short-term disturbance niche after fire (Peay et al., 2009 Glassman et al., 2016). Fungal succession may be inhibited as fire frequency increases, which could lead to greater prevalence or dominance of heat-resistant fungi over the long term. Information on pre-fire fungal communities would help us better understand changes in heat-resistant fungi with changes in fire frequency, which is seldom available (Glassman et al., 2016). Pre-fire data would also facilitate being able to partition fungi that survived fire from those that dispersed in after fire.


Spore

Onze redacteuren zullen beoordelen wat je hebt ingediend en bepalen of het artikel moet worden herzien.

Spore, a reproductive cell capable of developing into a new individual without fusion with another reproductive cell. Spores thus differ from gametes, which are reproductive cells that must fuse in pairs in order to give rise to a new individual. Spores are agents of asexual reproduction, whereas gametes are agents of sexual reproduction. Spores are produced by bacteria, fungi, algae, and plants.

Bacterial spores serve largely as a resting, or dormant, stage in the bacterial life cycle, helping to preserve the bacterium through periods of unfavourable conditions. Spore production is particularly common among Bacil en Clostridium bacteria, several species of which are disease-causing. Many bacterial spores are highly durable and can germinate even after years of dormancy.

Among the fungi, spores serve a function analogous to that of seeds in plants. Produced and released by specialized fruiting bodies, such as the edible portion of the familiar mushrooms, fungal spores germinate and grow into new individuals under suitable conditions of moisture, temperature, and food availability.

Many larger algae reproduce by spores and are also capable of sexual reproduction. A number of red algae species produce monospores (walled nonflagellate spherical cells) that are carried by water currents and form a new organism upon germination. Some green algae produce nonmotile spores, called aplanospores, whereas others produce motile zoospores, which lack true cell walls and bear one or more flagella. The flagella allow zoospores to swim to a favourable environment in which to develop, whereas monospores and aplanospores must rely on passive transport by water currents.

Among plants—all of which have a life cycle characterized by alternating generations of asexually and sexually reproducing individuals—spores are the reproductive agents of the asexual generation. Produced by the sporophyte (i.e., spore-bearing) generation, plant spores give rise to the haploid gametophyte (i.e., gamete-bearing) generation. Spores are most conspicuous in the non-seed-bearing plants, including liverworts, hornworts, mosses, and ferns. In these lower plants, as in fungi, the spores function much like seeds. In general, the parent plant sheds the spores locally the spore-generating organs are frequently located on the undersides of leaves. The spores of plants that inhabit the edges of bogs or lakes are frequently shed into the water or are carried there by rain and are preserved in the sediments. Wind dispersal is a factor in plants that shed their spores explosively.

Among the seed-bearing plants—the gymnosperms and the angiosperms—the haploid spores are far less conspicuous. They are not released from the parent plant, but rather they germinate into microscopic gametophyte individuals that are entirely dependent upon the diploid sporophyte plant. Gymnosperms and angiosperms form two kinds of spores: microspores, which give rise to male gametophytes, and megaspores, which produce female gametophytes.


What are some of the known fungi with heat resistant spores - Biology

Spore Dispersal in Fungi (continued)

The production of large number of spores is only partly responsible for the abundance of fungi around us, in order for them to become widespread, there must also be mechanisms by which they can disperse their spores, over long distances. There is also a practical reason why it is important for fungi to disperse their spores. If spores germinate and grow among the parent mycelium, food will become limiting since the new mycelium must now share the food and the probability of survival will not be as great. Some of the different mechanisms by which fungi disperse their spores are quite ingenious.

The most common means, by far, that most fungi have of dispersing their spores is by riding air currents. The wind dispersed fungi often produce what are referred to as dry spores. These spores do not readily soak up water and when clusters of these spores are splattered by water, as may often occur in those fungi that produce their spores directly on their mycelium, rather than absorbing the water, the impact dislodges the spores and scatters them into the wind. Because these spores do not readily absorb water, they are said to be hydrofoob. Although this may not be very intuitive, the initial resistance of these spores to water makes a great deal of sense. The absorption of water by spores would give them extra weight, making it more difficult for them to stay afloat. The majority of the known species of fungi disperse their spores by wind.

The importance of airborne reproductive propagules, to which I am including all spore producers, e.g., algae, fungi and plants, as well as pollen and other air borne organisms, is such that there is a discipline, aerobiology, that is dedicated to their study. One aspect that has been much studied is the cause of allergies by organisms in the air. Fungal spores are the cause of a significant number of allergies each year. Unlike pollen, however, it was not until 1924 that fungal spores were thought to cause respiratory allergies. specifiek, Puccinia graminis, the wheat rust was identified to be the cause of allergies of three Canadian who were threshing wheat, but further studies indicated that the allergies were caused by mold spores of Cladosporium, Alternaria en Penicillium spores (Feinberg, 1946). Wherever spores have been monitored, an abundance of these genera may be observed. In 1937, in Minnesota and the Dakotas, it was estimated that thousands of tons of spores of Cladosporium en Penicillium were present in the air that blew eastward into the ocean and may possibly have blown across the Atlantic (Feinberg, 1946). Considering the size of spores and the fact that there was an estimated thousands of tons of spores, the number of spores present must have been astronomical. It is not any wonder then that the above two genera of fungi are significant factors in the cause of allergies.

Although simple, the efficiency dispersal of air borne spores should not be underestimated since most fungi utilize this method to disseminate their spores. An air sample may contain as many as 200,000 spores/meter 3 , but just how effective is dispersal of airborne fungal spores? Since air-borne spores cannot be seen, it is difficult to appreciate the number of spores that are in the air. However, in order to give you an idea as to the number of spores that are in the air, let us make an indirect comparison with small air-borne objects that are visible to the naked eye. The ability of any small objects to stay afloat can be readily observed. When we look at the morning or afternoon sun shining through a window, in a room, where the air is nog altijd, numerous small particulate pieces of "lint" or dusts, in the light beam can be observed to be kept afloat by the convection of heat generated by the light beam. So it should not be difficult to imagine that spores, which are far smaller and lighter, would and probably are also present in such a light beam. The extent that spores can travel indoors where the air is still was nicely demonstrated with an experiment carried out by Dr. Clyde Christensen (1975), at the University of Minnesota St. Paul Campus, in the plant pathology building.

The Preliminary Experiment

The experiment used Cladosporium resinae as a "marker fungus" whose spores are not usually found in the air. In nature this fungus is found only in resin permeated soil, and in wood that has been impregnated with coal tar creosote in order to protect them from decay, such as telephone poles and railroad ties. Because of its requirement for creosote, a "selective medium" containing this compound is not only required for growth of C. resinae, but at the same time, will prevent the growth of other common air-borne or soil fungi.

Christensen demonstrated the selectiveness of this medium by inoculating decaying plant material with known fungi, and soil samples, on campus, infested with common and uncommon fungi into creosote agar plate medium (Figure 2). Neither the fungi known to be infecting the plant material and fungi present in the soil samples were able to grow on this selective medium, nor was C. resinae recovered, indicating that this species was absent in these substrates.

Fig. 2: Experiment demonstrating selectivity of Creosote Agar medium and absence of Cladosporium resinae in soil and on plants.

Tests were also carried out by exposure of blocks of creosote impregnated wood and agar plates to the air around and inside the plant pathology building. Again, C. resinae was niet recovered from the substrate and agar, indicating that spores of this species were not air-borne in this area (Figure 3).

Afb. 3: Cladosporium resinae was not recovered from creosote agar plates and impregnated wood, from air and experiment sight, indicating its absence in experiment sight and area around sight.

De Cladosporium resinae Experiment

The four storied, plant pathology building, in which the experiment was carried out, has stairways at each end, with a hallway in the middle of each floor and does niet have a central ventilating system. In testing the extent to which the C. resinae spores could remain afloat in the still air of the plant pathology building, agar plates with coal tar creosote were exposed throughout the building. Een cultuur van C. resinae was then placed on the first floor hallway and the spores of the fungus were then brushed off the agar surface into the air of the building. Remember that Christensen had earlier exposed plates of the creosote agar voorafgaand to dispersing the spores and had not recover C. resinae. Therefore, any plates that were now discovered to have this fungus growing on it would be due to the brush dispersal of C. resinae, by Christensen, to that part of the building. Two of the several tests that were carried out are summarized in Tables 1 and 2. Table 1 summarizes the number of colonies recovered on creosote plates exposed at successive five minute intervals. In Table 2, seven sets of plates were exposed at each location for intervals of 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-60, 60-120 and 120-240 minutes. All plates were incubated and later examined for the number of colonies of the fungus formed on each plate. Colonies were recorded because it is assumed here that each colony was produced from a single spore. Plates with colonies of C. resinae were isolated throughout the buildings where the creosote plates were placed. As might be expected, there were generally more colonies on plates closest to the source, i.e. on the first floor, where the spores were dispersed and fewer occurred on those plates that were placed on the upper floors, more colonies were recovered in the hallway than in the rooms on the same floor and more colonies were recovered in those rooms with open doors than those with close doors.

Christensen's demonstration not only showed us the remarkable ability of fungal spores to disperse themselves in the still air of a building, but also serves to remind us that if you hear someone sneezing in a building, on the floor below you, they are literally sneezing their germs right in your face.

Another experiment that you can carry out to demonstrate fungal spores ability to stay afloat can be done with a mature mushroom and an elongated cardboard box approximately 10" high and a yard long (Fig 4a). The basidiospores from the mushrooms are initially "shot off" from the basidia to the area between the gills (recall from the last lecture that these structures are characteristic of the Basidiomycota) (Fig 5a-b). Under these conditions it would be expected that all of the spores would drop directly below the cap of the mushroom. Although most spores will fall directly beneath the cap of the mushroom, some will manage to stay afloat and travel the length of the box, a yard away (Fig. 4b).

Fig. 4a: Mushroom spore dispersal in a covered cardboard box without air circulation. The spores will land on the cardboard bottom where we can record the number of spores. Fig. 4b: Top view of spores on the bottom of the box. The greatest number of spores landed directly below the mushroom, as you might expect, but some spores stayed afloat until reaching the other end of the box.
Fig. 5a: A section through a mushroom gill showing the path of two spores that have been ejected between the gills and away from the mushroom. Fig. 5b: A magnified animation showing the ejection of a single spore from the basidium to an area between the gills.

The movement of spores indoors is of significance to the aerobiologist. Most of us may not suffer from any respiratory symptoms while outdoors, but once inside we may suffer from difficulty in breathing, have sniffles and perhaps even feel ill. This may occur at work in air-conditioned buildings or at home. Symptoms are more likely to occur at the latter when you are sweeping and vacuuming causing the dust in your house to shift around. It is commonly believed that it is the dust that is the sole cause of your misery, but instead it is more probable that the cause is due to fungal spores (more about this topic later).

There was one extreme case of fungi over running a house that occurred in Manoa. The owner of the house called me to ask my advise as to what he should do because of an apparent fungal allergy that had become progressively worst over time. The owner's brick planter was cracked and he was in the process of repairing it. However, each time he approached the planter his eyes became watery and he had difficulty breathing. Finally, he hired someone to demolish the old planter and rebuild it. Upon demolishing the old planter, he discovered that there was a large fungal infestation that was probably causing his illness. Having discovered this, he had the parts of the planter taken away and believed his troubles to be over. Unfortunately, they had just began. Shortly after the planter was demolished, his symptoms grew worst and soon he was unable to enter his house without having these symptoms. That was when he called me to inquire as to what happened. I explained to him that in demolishing the planter, the fungal spores became scattered throughout his house and that with the high humidity in Manoa, the fungus growth was probably now growing throughout his house instead of being restricted to his planter.


What are some of the known fungi with heat resistant spores - Biology

Alle door MDPI gepubliceerde artikelen worden direct wereldwijd beschikbaar gesteld onder een open access licentie. Er is geen speciale toestemming nodig om het door MDPI gepubliceerde artikel geheel of gedeeltelijk te hergebruiken, inclusief figuren en tabellen. Voor artikelen die zijn gepubliceerd onder een open access Creative Common CC BY-licentie, mag elk deel van het artikel zonder toestemming worden hergebruikt, op voorwaarde dat het originele artikel duidelijk wordt geciteerd.

Feature Papers vertegenwoordigen het meest geavanceerde onderzoek met een aanzienlijk potentieel voor grote impact in het veld. Feature Papers worden ingediend op individuele uitnodiging of aanbeveling door de wetenschappelijke redacteuren en ondergaan peer review voorafgaand aan publicatie.

De Feature Paper kan ofwel een origineel onderzoeksartikel zijn, een substantiële nieuwe onderzoeksstudie waarbij vaak verschillende technieken of benaderingen betrokken zijn, of een uitgebreid overzichtsdocument met beknopte en nauwkeurige updates over de laatste vooruitgang in het veld dat systematisch de meest opwindende vooruitgang in de wetenschappelijke literatuur. Dit type paper geeft een blik op toekomstige onderzoeksrichtingen of mogelijke toepassingen.

Editor's Choice-artikelen zijn gebaseerd op aanbevelingen van de wetenschappelijke redacteuren van MDPI-tijdschriften van over de hele wereld. Redacteuren selecteren een klein aantal artikelen die recentelijk in het tijdschrift zijn gepubliceerd en waarvan zij denken dat ze bijzonder interessant zijn voor auteurs, of belangrijk zijn op dit gebied. Het doel is om een ​​momentopname te geven van enkele van de meest opwindende werken die in de verschillende onderzoeksgebieden van het tijdschrift zijn gepubliceerd.


Bekijk de video: 君子兰分株一盆变三盆Clivia ramet; One pot makes three pots (Januari- 2022).