[科普中国]-丝状菌落

为多细胞真菌的菌落，由许多菌丝体组成。菌丝多数有隔分成多个细胞称有隔菌丝，有的菌丝无隔，称无隔菌丝。部分菌丝伸入培养基中吸收营养和水分，称营养菌丝；另一部分菌丝向空间生长称气中菌丝，能产生孢子的气中菌丝称生殖菌丝。

特点有些真菌的气中菌丝形状特殊，呈球拍状、螺旋状、鹿角状等是各种皮肤丝状菌鉴别的依据之一。丝状菌落呈棉絮状、绒球状、粉末状或石膏粉样，在下面和背面可显示各称不同色素。

菌落及形态特征的实验观察固体平板培养法将保存于查氏斜面的Mars和3.4428菌株分别接到PDA平板上活化培养后,用直径9 mm打孔器取的菌龄均一的菌丝体作为菌种分别转接于PDA,PPDA和CA培养基上,每一菌株重复3次,置培养箱培养,观察并记录Mars、3.4428菌株在不同培养基上的菌落特征。

载片观察法将圆形滤纸铺于培养皿的底部,滤纸上面放一U形玻棒,U形玻棒上放一洁净载玻片和两块盖玻片,盖上皿盖,包扎后灭菌再置烘箱内烘干。用无菌玻棒直接蘸取已融化的培养基涂于培养皿中的载玻片两端;待培养基凝固后用接种环挑取少量的孢子接种于载玻片上培养基小块的边缘,用无菌镊子将盖玻片覆盖在培养基上;然后在培养箱中培养;每隔24 h取出载玻片置显微镜下观察并照相。1

生物学原理丝状真菌的形态发育过程被认为是高度极化生长的过程, 主要表现2个方面, 即菌丝体分支形成的多极性以及尖端延伸的不对称性。

丝状真菌在极性生长的过程中, 多种细胞骨架成分、蛋白质、脂类、细胞器、信号分子以及能量分子都会参与。通常认为, 丝状真菌的细胞骨架由微丝肌动蛋白 (Actin filaments) 和微管 (Microtubules) 构成, 运输蛋白以及合成细胞壁所需物质的分泌小泡沿着微管运输至顶体 (Spitzenkörper) 。顶体是指菌丝体尖端具有丰富囊泡的细胞结构, 其内部含有各种囊泡、核糖体、不同的功能蛋白质等等。顶体在细胞的延伸与分支的形成过程中扮演着重要角色, 它决定了细胞生长的中心及方向, 同时也是组成微管和微丝肌动蛋白囊泡的转换站。研究发现, 只有在快速生长的菌丝体尖端才有顶体的存在。

在进行物质合成时, 微丝肌动蛋白会固定在顶体的中央, 然后将合成组织的囊泡运输至细胞质膜表面, 在细胞质膜表面进行物质的合成。附着于顶体上的由多种蛋白组成的极性体 (Polarisome) 在细胞核的分裂中起关键作用并控制着菌丝体的最大极性生长速率。

顶体是一个富含囊泡组织的结构, 其囊泡包括几丁体、富含钙的小泡以及其他不明成分的小泡。一种机理认为, 菌丝体分支的产生是由于大量的囊泡在菌丝体的尖端或者其他部位非正常聚集, 超过了其生长部位的容纳能力, 为了容纳这些小泡, 尖端一分为二, 分支形。

应用随着现代分子生物学的发展, 虽然在一定程度上从基因层面揭示了丝状真菌尖端延伸以及分支形成的生理学机理。但是, 由于丝状真菌形态发育受环境中多因素的影响, 单纯从基因工程角度来控制丝状真菌的宏观形态仍然难以实现。在丝状真菌形态发育研究中, 采用数学模型描述生长状态与环境及产物的关系, 极大地丰富和发展了丝状真菌形态学, 并在过程的描述、诊断与预测中发挥了重要的作用, 基于形态生理学的数学模型展现了其强大功能。丝状真菌形态学在工程中的运用则提高了发酵产物的产量、产率以及生产强度。2

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 重庆师范大学