Neocallimastigomycota-kenmerken, taxonomie, voeding, habitat

Neocallimastigomycotas Het is een onderdeel van gebonden in het spijsverteringskanaal van plantenetende herkauwende zoogdieren en niet-herkauwers endosymbionten schimmels en herbivore reptielen. Ze kunnen eencellig of meercellig zijn en hebben gelaagde sporen (zoösporen).

Tot voor kort werden ze beschouwd als een orde binnen de phylum Chytridiomicota, maar in 2007 werd de groep verheven tot de randcategorie. Het is momenteel verdeeld in 8 geslachten en er zijn ongeveer 20 soorten beschreven.

Neocallimastigomycota-soorten ontwikkelen zich onder anaërobe omstandigheden waarvoor ze gespecialiseerde organellen bezitten die hydrogenosomen worden genoemd. Deze organellen hebben vergelijkbare functies als mitochondria in organismen die in aerobe omstandigheden leven.

Tijdens hun levenscyclus vormen ze zoösporen die zich hechten aan het plantenmateriaal. Later zijn deze encyst en ontkiemen. Terwijl ze zich ontwikkelen, vormen ze sporangia die aanleiding zullen geven tot nieuwe zoösporen.

Deze groep schimmels speelt een belangrijke rol in de complexe ecologie van het spijsverteringsstelsel van herbivoren. Bovendien produceren ze potentieel bruikbare enzymen in de biotechnologie die zijn gebruikt als digestieven in diervoederformules.

index

• 1 Algemene kenmerken
• 2 Metabolisme en biologische impact
  • 2.1 Biotechnologische toepassingen
• 3 Fylogenie en taxonomie
  • 3.1 Genres
• 4 Voeding
• 5 Habitat
  • 5.1 Gastheersoorten
• 6 Reproductie
  • 6.1 Kolonisatie van plantenmateriaal
  • 6.2 Kieming en weefselpenetratie
• 7 Referenties

Algemene kenmerken

De Neocallimastigomycotas zijn obligate endosymbiotische organismen, dat wil zeggen ze worden niet gevonden in het vrije leven, maar worden altijd geassocieerd met het spijsverteringskanaal van plantenetende dieren. Ze zijn uni voor multicellulaire schimmels, met celwand.

Ze produceren vegetatieve thalli die sporangia ontwikkelen, waaruit zoösporen met een of meerdere flagellen ontstaan. Deze zoösporen gelegen in de pens van herbivoren werden aanvankelijk geclassificeerd als protozoën.

Zoösporen worden beschouwd als uniflagellaat wanneer 90% van de sporen een enkele flagellum hebben en de resterende 10% van twee tot vier flagella. De multiflagellated groepen hebben zoösporen met meer dan vier flagella, en bij sommige soorten zijn tot 17 flagella waargenomen.

Bekende roofdieren van Neocallimastigomycotas, zoals protozoa, vallen zoösporen aan en produceren enzymen die celwanden van de schimmel afbreken.

Metabolisme en biologische impact

Enkele interessante aanpassingen die deze schimmels presenteren, zijn dat ze zich ontwikkelen in een anaerobe omgeving. Ze presenteren geen mitochondriën, cytochromen en sommige biochemische kenmerken van de oxidatieve fosforyleringscyclus.

In plaats daarvan hebben ze gespecialiseerde organellen die lijken op mitochondria, genaamd hydrogenosomen, die cellulaire energie produceren uit het metabolisme van glucose zonder zuurstof nodig te hebben.

Het hydrogenase dat zich in de hydrogenosomen bevindt, produceert waterstof, CO2, formiaat en acetaat, als metabolisch afval. Deze verbindingen vormen samen met lactaat en ethanol de belangrijkste eindproducten van de fermentatie.

Ze worden geproduceerd uit de anaërobe afbraak en fermentatie van plantencelwandpolysacchariden.

Biotechnologische toepassingen

Het vermogen van Neocallimastigomycota om plantenvezels af te breken, geeft hen een relevante biologische rol in de voeding van veel herbivoren, voornamelijk herkauwers.

In deze zin is het ervaren om supplementen van anaerobe schimmels in het dieet toe te voegen, met zeer goede resultaten.

Voor niet-herkauwende herbivoren, zoals kippen, is de toevoer van de schimmel niet effectief. Dit is mogelijk te wijten aan hun onvermogen om te overleven in het spijsverteringskanaal van dit type dieren.

Het was echter een goed resultaat om de enzymen geproduceerd door Neocallimastigomycotas direct toe te voegen aan hun voedingssupplementen..

De biochemische mogelijkheden van Neocallimastigomycotas maken ze ook potentieel bruikbaar in de biotechnologie voor de omzetting van lignocellulose in bio-energieproducten.

Fylogenie en taxonomie

De Neocallimastigomycotas werden oorspronkelijk geclassificeerd als Chytridiomicotas. Vervolgens werd rekening gehouden met het randbereik, rekening houdend met morfologische, ecologische en ultrastructurele karakters.

Er zijn ongeveer 8 geslachten en 20 soorten Neocallimastigomycotas bekend, hoewel er nog niet veel verschillende isolaten zijn gerapporteerd..

goederen

anaeromyces, Neocallimastix, orpinomyces en Piromyces, Ze bezitten een vezelachtige vertakte rhizoidale talus met sporangia. in anaeromyces de thallus is polycentrisch (talrijke sporangia) met uniflagellate zoösporen.

Neocallimastix het is monocentrisch (een enkele sporangium) met multiflagellerende zoösporen. orpinomyces Het heeft polycentrische talus en multiflagellerende zoösporen. Piromyces heeft monocentrische talus met uniflageladas zoosporas.

Twee geslachten thalli bestaande uit bolvormige vegetatieve klemincellen (bolvormig mycelium) en sporangia: caecomyces en cyllamyces.

Ze verschillen omdat caecomyces heeft een of heel weinig zoosporangia, groeit direct op de bolvormige cellen of aan het einde van een eenvoudige sporangiofoor. cyllamyces produceert meerdere sporangia in vertakte sporangioforen.

Er worden twee nieuwe genres voorgesteld (Oontomyces en Buwchfawromyces) met moleculaire informatiebasis.

voeding

Deze schimmels degraderen de cellulose en hemicellulose die aanwezig zijn in de cellen van de planten die de herbivoren die ze huisvesten consumeren.

Spelen een belangrijke rol in de spijsvertering van deze soorten te wijten aan de productie van cellulolytische enzymen, hemicellulolytische, glycolytische en proteolytische enzymen, die naar beneden plantenweefsels breken.

leefgebied

De Neocallimastigomycota zijn niet vrij in leven. Ze bevinden zich in de anaerobe omgeving van de pens, de hinde en de ontlasting van herkauwers of niet-herkauwende herbivoren..

Gastheersoorten

Ze kunnen vooral worden gevonden in zowel zoogdieren gedomesticeerde herkauwers (schapen, geiten, koeien en paarden) en wilde (yak, zebra's, giraffen, gazellen, apen, olifanten, rinoceros, nijlpaard, bizons, lama's, kangoeroes onder anderen). Ze bewonen ook herbivore reptielen, zoals de groene leguaan.

reproduktie

Kolonisatie van plantenmateriaal

Het plantenmateriaal dat de pens binnengaat, wordt gekoloniseerd door van een flagel voorziene zoösporen die worden afgegeven door sporangia.

De zoösporen zijn gehecht aan het plantmateriaal dat chemotactisch georiënteerd is (volgens de chemische signalen van suikers die vrijkomen door plantenresten). Dan geven ze hun flagella en encyst vrij.

Kieming en weefselpenetratie

De ontkieming vindt plaats door de emissie van een kiemende buis aan het tegenovergestelde einde van de plek waar de flagellum was.

De ontwikkeling van de cyste is anders in monocentrische en polycentrische soorten. Bij monocentrische soorten blijven de kernen in de cyste en genereren ze kernachtige rhizoïden (zonder kernen). De cyste groeit en vormt een enkele sporangium (endogene ontwikkeling).

In de polycentrische soorten worden nucleated rhizoids geproduceerd die verschillende sporangia genereren (exogene ontwikkeling).

De cysten produceren rizomicellio's die groeien en dieper doordringen in de weefsels van de planten. Deze scheiden enzymen af ​​die plantenweefsel verteren en de voedingsstoffen verkrijgen die nodig zijn om de sporangia te produceren.

Wanneer het sporangium volwassen wordt, laat het één tot 80 zoösporen vrij. Schimmels koloniseren voornamelijk vasculaire weefsels van planten en hoe feller het dieet, hoe groter de populatie schimmels.

Er wordt van uitgegaan dat de Neocallimastigomycotas gastheerdieren via de lucht infecteren via weerstandsstructuren.

referenties

1. Bauchop T. (1981). De anaerobe schimmels in de spijsvertering van de pens. Landbouw en Milieu 6 (2-3): 339-348.
2. Griffith GW, S Baker, K Fliegerova, A Liggenstoffer, M van der Giezen, K Voigt en G Beakes. (2010). Anaerobe schimmels: Neocallimastigomycota. IMA Fungus 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 en MS Elshahed. (2014) Anaerobe schimmels (phylum Neocallimastigomycota): vooruitgang bij het begrijpen van hun taxonomie, levenscyclus, ecologie, rol en biotechnologisch potentieel. FEMS Microbiol Ecol 90: 1-17.
4. Liggenstoffer A S, NH Youssef, MB Couger en MS Elshahed. (2010). Fylogenetische diversiteit en gemeenschapstructuur anaërobe schimmels darm (phylum neocallimastigomycota) in herkauwers en herkauwers herbivoren niet. The ISME Journal 1-11. 
5. Powell MJ en PM Letcher. (2014). Chytridiomycota, Monoblepharidomycota en Neocallimastigomycota. Hoofdstuk 6: 141-175. in: D.J. McLaughlin en J.W. Spatafora (red.) Systematiek en evolutie, 2^nd Uitgave The Mycota VII Deel A. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.429 p.
6. Wang X, X Liu en JZ Groenewald. (2016). Fylogenie van anaerobe schimmels (phylum Neocallimastigomycota), met bijdragen van yak in China. Antonie van Leeuwenhoek 110 (1): 87-103.