课件：第五章真菌的生长普通真菌学.ppt

第五章 真菌的生长,第一节 丝状真菌的生长 1 顶端生长 2 分枝生长 第二节 单细胞真菌的生长 1 酵母的生长方式 2 酵母的生活史 3 酵母的细胞循环 第三节 真菌的两型现象 第四节 环境对真菌生长的影响,2019,-,1,本章解决的问题,真菌顶端生长的过程是什么？ 泡囊在真菌生长过程中起什么作用 真菌怎样由一个孢子生长成为菌落？ 什么是两型生长，举例说明。,2019,-,2,丝状真菌的生长主要指营养性菌体体积的加大和数量的增多。丝状真菌的生长是以顶端延长和分枝生长的方式进行。 单细胞真菌菌体的生长，主要是经过细胞膨大、细胞核分裂、细胞质合成，最后达到细胞的芽殖或裂殖，进入无性繁殖。,2019,-,3,顶端生长 无限生长、不断分枝 各部分都有潜在的生长能力,第一节 丝状真菌的生长,2019,-,4,菌丝生长与植物病害症状关系（圆形）,豇豆的煤霉病 病原菌：豇豆假尾孢(Pseudocercospora cruenta ）,2019,-,5,一、丝状真菌的顶端生长 （一）菌丝顶端生长的泡囊学说 1、对真菌生长活跃区的观察 顶端1-2um处存在大量泡囊，没有其他细胞器；但亚顶端存在各种细胞器和内含物，泡囊较少。 泡囊的内含物含有细胞壁、细胞膜的前体物和水解酶，多糖合成酶。 菌丝顶端的细胞壁较薄，弹性较大。 生长停止时泡囊从顶端消失。 泡囊起源于内质网或高尔基体。,2019,-,6,2、顶端生长的泡囊模式 1970年由Groove提出的顶端生长的泡囊模式： 泡囊以水泡状形式从内质网转移到高尔基器，在那里浓缩、加工，并把它们的类内质网膜转化为类质膜，然后从分散高尔基器分泌释放，移至菌丝顶部，与质膜融合，使菌丝顶部的质膜增加。同时，顶部泡囊的内含物也被运到附近细胞壁，这些内含物含有壁的溶解酶类、壁的合成酶类、以及一些合成细胞壁的前体物，合成细胞壁，引起细胞壁的眼神。同时泡囊的膜也并入原生质膜从而引起顶端生长。,2019,-,7,泡囊,线粒体,2019,-,8,2019,-,9,2019,-,10,顶体 (spitzenkorper） ：在许多子囊菌、担子菌和半知菌的菌丝顶端区域有一个小的、易染色的或有折射的小球称为顶体。它是一个动态的多形结构，能对不同的刺激因素做出反应。它仅存在于生长的菌丝中，而且总是向菌丝的前边移动。现已明确，顶体结构由一群泡囊组成，周围有网状纤丝，这些纤丝可控制顶体在顶端细胞的移动。 壳质体（chitosomes)：一种微型泡囊，包含了真菌匀浆中大多数的几丁质合成酶。他在培养基上能形成几丁质微纤丝。来源尚不能确定。,2019,-,11,（二）菌丝顶端生长的机制 泡囊具3种作用： 运输细胞壁溶解酶去破坏原来壁组成之间的键； 运输新的壁物质，在壁合成酶的作用下，将它并入细胞壁中； 在生长期间增加质膜的表面积。 壳质体是比泡囊小得多的微泡 囊结构，是运输甲壳质合成酶的容器，为菌丝的伸长创造条件。 （三）顶端生长的驱动力 细胞质流动 顶端与亚顶端区域水的电位势梯度 微管的作用,2019,-,12,细胞壁生长 示意图,2019,-,13,2019,-,14,二、丝状真菌的分枝生长,2019,-,15,（一）分枝生长的特点,1、分枝发生在顶端之后的某一段距离 2、菌丝顶端彼此分离，使菌丝间充满间隙 3、菌丝密度和分枝数目及菌落的大小与营养水平相关。 4、丝状真菌的生长有一个重复循环。,蛙粪霉分枝生长模式,隔膜,2019,-,16,菌丝片段的再生原理,菌丝上任何一含有完整细胞的片段都有生长的能力，生出新的顶端 菌丝片段的隔膜孔被伏鲁宁体会或固醇及其他蛋白结晶堵塞。 大量泡囊聚集在隔膜旁边 当细胞体积达到一定临界水平时，新顶端从侧壁或隔膜上产生。,2019,-,17,2019,-,18,真菌的分枝,2019,-,19,（二）真菌的生长曲线,1、酵母菌的生长曲线：分为五个时期延迟期、指数期、减速期、稳定期和衰亡期（图） 2、丝状真菌的生长曲线,三个时期 各期特征 生长停滞期 孢子萌发前的时期 迅速生长期 菌丝伸长及分枝 衰退期 菌丝体干重下降 伴随自溶,2019,-,20,代谢活跃，V增大，合成分裂所需ATP、酶等,长短与菌种、培养条件有关,快速分裂，呈等比数列递增,特点：代谢旺盛，形态和生理特性稳定,应用：作菌种缩短生产周期,数目最多达K值， 种内斗争最剧烈,大量积累代谢产物，尤其是次级代谢产物,“连续培养”延长稳定期，提高产量，缩短生产周期,死亡速率繁殖速率 活菌数目急剧下降,畸形分化以及解体并释放代谢产物,2019,-,21,菌丝生长,生长时向四周呈辐射状延伸，所以真菌在培养基上通常形成圆形的菌落。,2019,-,22,一端芽殖，路德类酵母菌 无性 芽殖： 两端芽殖， 多端芽殖，啤酒酵母 裂殖： 裂殖酵母 繁 节孢子：地霉属 殖 产无性孢子 掷孢子：掷孢酵母属 厚垣孢子： 有性（产子囊孢子）：接合酵母属、 Saccharomyces（酵母属）等。 有的把无性繁殖的叫“假酵母”或拟酵母，具有性繁殖的叫“真酵母”。,第二节 单细胞真菌的生长,2019,-,23,一、酵母的生长方式,2019,-,24,连续出芽而不脱离母体而形成成段菌丝,2019,-,25,（一）芽殖（budding） 芽体又叫芽孢子（budding spore） 形成：母细胞在形成芽体的部位产生水解酶使细胞变薄，新生成的细胞物质堆积芽体位置，长大后与母细胞交界处形成葡聚糖、甘露聚糖和几丁质构成的隔壁。芽痕和蒂痕,2019,-,26,（二）裂殖（fission）,裂殖的过程与细菌的二分裂不同，母体先拉长，并进行有丝分裂；接近母体中央产生 一个隔膜，分成两相等的子细胞,2019,-,27,（三）出芽生长的机制 具备的条件： 酵母细胞达到一定大小 出芽部位聚集大量的含有水 解 酶和合成酶泡囊 微管排列在出芽区域 过程 细胞壁中的甘露糖在出芽部位及泡囊中均一沉积，建立顶端生长，导致芽体扩张。 泡囊束向外扩张，泡囊中的甘露糖有顶部向两边展开 芽体生长完成后，母体和芽体相连的部位形成隔膜 初生隔膜（原生隔膜和几丁质糖隔膜）残留于母体形成芽痕，次生隔膜（甘露糖隔膜）残留于芽体形成胎痕,2019,-,28,隔膜形成原理,2019,-,29,（一）营养体可单倍体或二倍体存在 以酿酒酵母为例，一般是芽殖，营养体既能n，也可 以2n存在，特定情况下有性繁殖。 生活史： 子囊孢子发育为n营养细胞 接合，质配后 立即核配，形成2n 芽殖 缺乏营养时形成n 子囊孢子释放,2019,-,30,2019,-,31,（二）营养体只以n存在 八孢裂殖酵母为例，其特点： 1）营养细胞n 2）无性繁殖为裂殖 3）2n不能独立生活，故较短 生活史： 1）n营养细胞裂殖 2) 两营养细胞接合，质配立即核配 3）2n减数分裂 4）形成n的子囊孢子 5）子囊破裂释放子囊孢子,2019,-,32,2019,-,33,（三）营养细胞只能以2n存在 路德类酵母为例，特点： 1）营养体为2n，不断进行芽殖 2) 子囊孢子在子囊内发生接合 3）n倍体只能以子囊孢子存在，不能独立生活 生活史： 1）n倍体子囊孢子在孢子囊接合，质配核配 2）接合后2n细胞萌发 3）2n独立生活，可芽殖 4）2n营养细胞核发生减数分裂，形成子囊孢子,2019,-,34,2019,-,35,固体培养基上菌落与细菌类似，湿润、较透明、光滑 质地均匀，但是比细菌菌落大而厚、菌落颜色较为单 调。会有酒香。,菌落,2019,-,36,第三节 丝状真菌的两型生长,（一）什么叫两型生长？ 许多真菌依赖环境条件的改变而改变其生长形式，可以从菌丝型转化为酵母型，这种生活习性就叫两型现象。 （二）两型生长的原因：环境（酶的活性改变生理代谢），自身进化（孢子传播）。,2019,-,37,（三）两型生长的类型 1、温度依赖型两型现象：巴西拟球孢子菌 2、营养依赖型两型现象：白假丝酵母(半胱氨酸，zn浓度），毛霉（己糖，二氧化碳） 3、温度和营养依赖型两型现象：荚膜组织孢浆菌（半胱氨酸、胱氨酸）,2019,-,38,第四节 真菌生长测定,一、直线生长的测定 （一）菌丝生长的测定,2019,-,39,（二）菌落生长速度的测定 测定菌落的半径或直径来表示生长的快慢是比较简便的方法。定期测量一个菌落，能够看出真菌生长的过程和变化。因为它不是一种很准确的方法，目前常用来作为初步测定。 常用的方法是将待测菌株点种于培养基平板上，每隔一定时间测量菌落的半径或直径。如以时间和生长量作曲线，在一定限度内生长量与时间成直线关系。,2019,-,40,（三）直线生长速率的测定 “”形培养管中进行的。培养管长40厘米，内径约1.3厘米，在两端5厘米处弯成45角，如图所示。,2019,-,41,二、测定菌丝干重法 菌体干重法：液体培养真菌的生长期完成后，过滤菌丝、洗涤、离心、烘干、称量干重。这种测定法比较直接而可靠，但仅适用于菌体浓度较高的样品，而且要求样品中不含有菌体以外的其它干物质。 菌体湿重法：也可以采用测定菌丝湿重法，把烘干步骤省去。但无论测定干重或湿重，大都用于工业发酵过程的检测。 真菌的生长还可用间接的方法测定，如全氮量和核糖核酸的分析，一般干的菌丝体含氮量是4.5-8.5%，核糖核酸是2.0-4.0%。另外，还可以分析培养基中糖的消耗量、氧的吸收量等作为测定生长量的指标。这些方法大都是工业生产中所采用的方法。,2019,-,42,第四节 环境因子对生长的影响与极端环境的耐受性,湿度 高湿促生长，多数在相对湿度95%100%最易，80%85%中生长不良或停滞；65%以下很少生长 少数真菌可在高渗透压物质上生长繁殖（高糖或高盐）。,2019,-,43,温度 多数真菌生长范围为1040，最适温度为2535。 寄生在哺乳动物体的真菌在37时生长温度为最好，多数真菌在室温下生长旺盛，少数嗜热真菌生长温度为2050，适宜温度为4042。少数为嗜冷真菌，在0以下也能生长繁殖。 霉菌的菌丝及酵母菌对热耐受力与不产生芽孢的细菌相同，在60中10min即被杀死。而酵母与霉菌的孢子较菌体耐热力高出510。,2019,-,44,氢离子浓度 真菌在pH1.511范围内可生长，最适pH410。 PH浓度可影响某些金属离子的溶解，如在酸性条件下，Mg2+及Fe 2+呈游离状态，当pH升高时，形成真菌不能利用的不溶复合物。 外界pH能影响真菌细胞内pH，从而影响酶的活性。但某些真菌可借助自身的活性改变环境的pH，使其在不同的pH 生长繁殖。如动物胃中的酵母菌可耐受pH2环境，而在体外最适pH为5.56.0。,2019,-,45,光线 380750nm波长的可见光对孢子的形成和释放有重要作用，因为孢子及产孢结构具有绝对的向光性。紫外光可使真菌发生变异和损伤，妨碍DNA的复制。菌丝是否带有色素对紫外光的敏感性有明显差别，暗色色素有保护作用，具有暗色色素的孢子可不受紫外光的影响。 气体 多数真菌为需氧菌，少数为兼性厌氧菌，个别为严格厌氧菌。环境中二氧化碳的浓度对真菌的生长有明显的影响，在pH值高的环境中，二氧化碳对真的菌呈现毒性作用。,2019,-,46,不同培养基、温度、含水量等环境条件对菌丝生长和菌核形成的影响,结果表明：Inonotus obliguus为好气性真菌,菌丝在30时生长最快,菌丝生长的最适pH值为6.156.86,强光照不利于菌丝的生长,需要一定的散射光菌核形成的温度范围为2030 ,较密闭的条件可促进菌核的形成; 对太白山自然保护区真菌分布进行了调查,分析了生境对真菌群落结构的影响。结果表明,食用、药用真菌中,林内数量较多,林外较少, 病原真菌中,林内数量较少,林外数量较多,分别占总数的20.0%和80.0%。食用、药用真菌中,海拔2 9003 200 m范围内,林内数量最多,占林内总数的40.4%。林外在海拔1 6001 900 m范围内数量最多,占林外总量的43.8%。各测点林内气温较林外低1.2,林内日最低