PENICILLIUM: EGENSKAPER, TAXONOMI, MORFOLOGI, LIVSMILJÖ - BIOLOGI - 2025

Penicillium är ett släkt av bakterier som finns i Ascomycota phyllum. Det beskrevs först av den tyska mykologen Heinrich Link 1809 och dess taxonomi har varit komplex.

Till en början låg den i Deuteromycetes (ofullkomliga svampar), eftersom endast dess anamorfiska (asexuella) tillstånd var känt. Senare konstaterades att Penicillium motsvarade de teleomorfa (sexuella) tillstånden i Eupenicillium och Talaromyces släkten i Ascomycetes.

Conidiophore of Penicillium sp. Av AJC1, via Wikimedia Commons.

Det anamorfiska tillståndet Penicillium kännetecknas av septat hyaliska (färglösa) hyfer. När de placeras i laboratoriekulturmedier förvandlas kolonier från blå, blågrön till rosa.

Penicilliums etymologi kommer från borste, eftersom conidiofores (strukturer som producerar asexuella sporer) är grenade.

Penicillium, tillsammans med andra typer av svampar, är kända som mögel, eftersom de växer på olika organiska produkter och bildar ett lager i olika färger. Denna släkt är saprofytisk och kan växa i olika miljöer.

Många arter av släktet är av stor betydelse för människor. Penicillin (det första antibiotikumet som användes i medicinen) erhölls från P. chrysogenum. Å andra sidan erhåller de så kallade blåostarna sina egenskaper från den lipolytiska och proteolytiska aktiviteten hos Penicillium-arter.

Vissa arter är hälsoskadliga. Dessa producerar olika toxiner, såsom ochratoxiner som skadar njursystemet. Andra arter skadar olika livsmedel som bröd och citrus. Vissa är patogener av djur och människor.

Generella egenskaper

Gruppen kännetecknas av att presentera septathyfer och mycelier bildar filament. När den odlas i laboratoriet producerar den kolonier med ett kompakt mycel och väl definierade marginaler.

Kolonierna växer snabbt och har ett ylligt eller bomullsutseende. De är ursprungligen vita och blir sedan blågröna, gröngula eller rosa.

Sexsporer (ascosporer) produceras i asci (fruktkroppar) som kan vara träiga eller mjukare i textur beroende på grupp.

Det mest utmärkta kännetecknet för släktet är utvecklingen av grenade, borstformade conidiophores. De olika typerna av förgrening av conidiophore gör det möjligt att differentiera arten.

Konidioforen är välstrukturerad och har en axel från vilken grenar (metallis) bildas. Fialider (flaskformade celler som producerar conidia) bildas på metylerna. Detta är den viktigaste karaktären för att differentiera släkten.

Typer av conidiophores

Enkelt : Fialiderna är ensamma.

Monoverticylater : en grupp av fialider förekommer vid toppen av conidiofororexeln.

Divicariates : metylerna grenar ut i olika höjder och på dessa är grupper av fialider.

Biverticylater : tre eller flera metallier bildas vid spetsen av axeln, var och en med en grupp fialider vid spetsen.

Terverticylater : de presenterar en serie mellangrenar mellan metylerna och fialiderna.

Produktion av mykotoxiner

Penicillium-arter producerar giftiga ämnen som förorenar mat, som kallas mykotoxiner. De vanligaste är ochratoxiner och patuliner.

Ochratoxiner kan förorena spannmål och ostar, samt samlas i fettet från djur som konsumeras av människor. Dessa gifter påverkar njursystemet.

Patuliner finns i spannmål och nötter. Det kan försvaga immunsystemet och attackera nervsystemet.

Näring

Penicilliumarter är saprofyter. De har en hög kapacitet att bryta ned organiskt material på grund av att de producerar en stor mängd hydrolytiska enzymer. Dessa enzymer har förmågan att påskynda nedbrytningsprocessen.

Dessa svampar är kända som mögel och deras sporer är de viktigaste luftföroreningarna i många slutna byggnader. Dessutom uppför sig de som patogener av olika grödor både i fältet och efter skörden.

Många kan producera toxiner som orsakar skada på människor. Andra föredrar jäsning av vissa livsmedel och kan också producera antibiotika.

Filogeni och taxonomi

Taxiconomin för Penicillium är ganska komplex, eftersom det i många grupper av svampar var ofta att de anamorfiska och teleomorfiska tillstånden betraktades som olika taxa.

Först låg släktet i den konstgjorda gruppen Deuteromycetes (ofullkomliga svampar) eftersom deras sexuella former inte var kända. Teleomorfer finns på Ascomycota-filylen inom ordningen Eurotiales

Släktet separerades i fyra subgenera: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium och Biverticillium, som skiljer sig efter typ av conidiophore. Senare förknippades Biverticillatum med den teleomorfa släkten Talaromyces och de tre andra subgenerana med Eupenicillium.

Senare, i en översyn av Penicillium senso stricto (inte inklusive Talaromyces), kom teleomorfen Eupenicillium att betraktas som ett synonym, eftersom namnet Penicillium är äldre.

Kön

Det kännetecknas av att presentera asci bildat av ett nätverk av hyfer med släta väggar. Asci mognar på några veckor i kulturmedium. Åtta ascosporer bildas som är encelliga. Anamorfen (subgenus Biverticillatum) har smala fialider.

Molekylära studier bestämde att detta är en monofyletisk grupp och för närvarande finns i familjen Trichocomaceae. Cirka 110 arter erkänns, grupperade i sju delar.

Bland arterna av intresse skiljer sig T. marneffei ut, en patogen som orsakar systemisk mykos hos patienter med HIV.

Kön

För närvarande inkluderar släktet alla arter av Eupenicillium, samt släkten Eladia, Torulomyces, Chromocleista och Hemicarpenteles.

Arten förekommer asci med isodiametriska celler (lika sidor), med mycket hårda väggar (sklerotiserade). Asci tar månader att mogna, och i vissa fall misslyckas ascosporerna.

Det asexuella tillståndet kännetecknas av fantastiska eller flaskformade breda fialider.

Släktet finns i familjen Aspergillaceae och har delats upp i två under-släkter (Aspergilloides och Penicillium) och 25 sektioner.

Livsmiljö

Penicilliumarter kan trivas i olika miljöer och ha en kosmopolitisk distribution. Dessa kan leva under extrema förhållanden temperatur, salthalt, pH eller vattenspänning.

Förekomsten av Penicillium har rapporterats på mer än 400 växter. De har hittats i mycket kalla områden som subarktis och tundra.

I saltvattenmiljöer har förekomsten av Penicillium-arter rapporterats som endofyter av sjögräs eller växer i mark med hög salthalt.

Andra arter kan växa i mycket surgjord jord naturligt eller genom mänsklig verksamhet, såsom gruvavlopp och industriellt avloppsvatten.

Fortplantning

Penicillium- och Talaromyces-arter reproducerar asexuellt och sexuellt.

Asexuell fortplantning

Det kan uppstå genom fragmentering av mycelier som senare fortsätter att delas. I andra fall kan det bildas ett sklerotium (tjockväggigt mycel) som tål negativa förhållanden och sedan börjar delas.

Den vanligaste formen av asexuell reproduktion är produktion av conidia (könsporer) från conidiophores. Dessa bildas från uppdelningen av kärnan i fialiderna.

Sexuell fortplantning

Sexsporer produceras i asci. Ett antheridium (manlig struktur) och ascogonium (kvinnlig struktur) genereras. Cytoplasmerna i båda strukturerna smälter samman (plasmogamy) och sedan sammanfogas kärnorna (karyogamy).

När den diploida cellen har bildats inträffar meios. Fyra haploida celler bildas som genomgår mitos, vilket ger åtta ascosporer.

Ascosporer är haploida med en enda kärna. De kan ha en slät eller dekorerad yta och blåses bort av vind eller släppas ut av regn.

Patogener och sjukdomar

Olika arter av Penicillium är orsakssubstanser för matskämning, särskilt när förhållandena är fuktiga och varma. Kolonier utvecklas på dessa och enzymerna som producerar bryter dem snabbt. Kolonier är i allmänhet grönaktig i färgen.

Föroreningar av byggnader med sporerna av Penicillium och andra släkter är också ofta. Stängda och fuktiga miljöer gynnar svampens utveckling. Det finns människor som är mycket känsliga för sporer, vilket orsakar olika luftvägssjukdomar och allergier.

T. marneffei (tidigare Penicillium marneffei) orsakar penicillios, en sjukdom som är endemisk i Sydostasien. Detta drabbar endast immunsupprimerade patienter, främst de med HIV. Conidia infekterar värden genom inandning och utvecklas sedan intracellulärt, vilket påverkar funktionen hos vissa organ.

Bioteknik

Vissa Penicillium-arter används ofta i livsmedels- och läkemedelsindustrin.

I många köttprodukter som utsätts för mognadsprocesser är förekomsten av svampkolonier på ytan vanlig. Dessa svampar förbättrar de karakteristiska aromerna och smakerna på grund av produktionen av olika kemiska föreningar.

Penicillium-arter utgör ytan av mikrobiell flora i vissa jästkorvar som salami. Dessa är antioxidanter och förhindrar uttorkning, utöver deras proteolytiska förmåga som bidrar till härdningen av produkterna och undviker attacken av patogener.

När det gäller de så kallade blåostarna, tillsätts P. roqueforti under deras mognad. Dess aktivitet producerar enzymer som bryter ned kemiska föreningar som producerar den karakteristiska arom och smak hos dessa ostar. De blå fläckarna är svampens kolonier på osten.

Vissa arter kan producera naturliga antibiotika. En av dessa är penicillin, som framställs främst från P. chrysogenum. Penicillin var det första antibiotikumet som användes inom medicinen.

referenser

1. Acosta R (2006) Urval av Penicillium-producenter av svampdödande peptider för användning i köttprodukter. Minne för att kvalificera sig till doktorn. Fakulteten för veterinärmedicin, University of Extremadura, Spanien. 288 s.
2. Cabañes J, MR Bragulat och G Castellá (2010) Ochratoxin en producerande art i släktet Penicillium. Toxiner 2: 1111-1120.
3. Houbraken och RA Samson (2011) Phylogeny of Penicillium och segregationen av Trichocomaceae i tre familjer. Studier i mykologi 70: 1-51.
4. Samson RA, N Yilmazi, J Houbraken, H Spierenburg, KA Seifert, SW Peterson, J Varga och JC Frisvad (2011) Filogeni och nomenklatur av släktet Talaromyces och taxa inrymt i Penicillium subgenus Biverticillium. Studier i mykologi 70: 159-183.
5. Visagie CM, J Houbraken, JC Frisvad, SB Hong, CGW Klaassen, G Perrone, KA Seifert, J. Varga, T Yaguchi och RA Samson (2014) Identifiering och nomenklatur av släktet Penicillium. Studies in Mycology 78: 343-371.
6. Yadav A, P Verma, V Kumar, P Sangwan, S Mishra, N Panjiar, V Gupta och AK Saxena (2017) Biodiversitet i släktet Penicillium i olika livsmiljöer. I: KV Gupta och S Rodríguez-Canto (red). Ny och framtida utveckling inom mikrobiell bioteknik och bioingenjör. Penicillium-systemegenskaper och applikationer. Elsevier, Storbritannien.