Neocallimastigomycota egenskaper, taksonomi, ernæring

Neocallimastigomycotas er en inndeling av obligatoriske endosymbiotiske sopp i fordøyelseskanalen til drøvtyggere og ikke-drøvtyggende planteetende pattedyr, samt planteetende krypdyr. De kan være encellede eller flercellede og ha flagellate sporer (zoospores).

Inntil nylig ble de ansett som en ordre i fylket Chytridiomicota, men i 2007 ble gruppen forhøyet til kategorien fylum. Den er for tiden delt inn i 8 slekter og om lag 20 arter er beskrevet..

Neocallimastigomycotas-arter utvikler seg under anaerobe forhold som de har spesialiserte organeller kalt hydrogenomer. Disse organellene utfører funksjoner som ligner på mitokondrier i organismer som lever under aerobe forhold..

I løpet av livssyklusen danner de dyreparker som fester seg til plantemateriale. Senere blir encyst og spirer. Når de utvikler seg, danner de sporangia som vil gi opphav til nye dyreparker.

Denne soppgruppen spiller en viktig rolle i den komplekse økologien i fordøyelsessystemet til planteetere. I tillegg produserer de potensielt nyttige enzymer innen bioteknologi som har blitt brukt som fordøyelsesstoffer i matformler for dyr..

Artikkelindeks

• 1 Generelle egenskaper
• 2 Metabolisme og biologisk påvirkning
  • 2.1 Bioteknologiske anvendelser
• 3 Fylogeni og taksonomi
  • 3.1 sjangre
• 4 Ernæring
• 5 Habitat
  • 5.1 Vertsarter
• 6 Avspilling
  • 6.1 Kolonisering av plantemateriale
  • 6.2 Spiring og vevspenetrasjon
• 7 Referanser

Generelle egenskaper

Neocallimastigomycotas er obligatoriske endosymbiotiske organismer, det vil si at de ikke finnes i fritt liv, men alltid assosiert med fordøyelseskanalen til planteetende dyr. De er uni til flercellede sopp, med cellevegg.

De produserer vegetative thalli som utvikler sporangia, som dyreparker med en eller flere flageller stammer fra. Disse dyreparkene som befinner seg i vommen til planteetere, ble opprinnelig klassifisert som protozoer.

Zoosporer regnes som uniflagellate når 90% av sporene har en enkelt flagell, og de resterende 10% har to til fire flageller. Multiflagellatgruppene presenterer zoosporer med mer enn fire flageller, og i noen arter er opptil 17 flageller observert.

Kjente rovdyr av Neocallimastigomycotas, som protozoer, angriper zoosporer og produserer enzymer som nedbryter soppens cellevegger..

Metabolisme og biologisk påvirkning

Noen interessante tilpasninger som disse soppene presenterer, er at de utvikler seg i et anaerobt miljø. De presenterer ikke mitokondrier, cytokromer og noen biokjemiske egenskaper som er typiske for den oksidative fosforyleringssyklusen.

I stedet har de spesialiserte organeller som ligner på mitokondrier kalt hydrogenomer, som produserer cellulær energi fra glukosemetabolismen uten behov for oksygen..

Hydrogenasen i hydrogenosomene produserer hydrogen, CO2, formiat og acetat, som metabolsk avfall. Disse forbindelsene, sammen med laktat og etanol, er de viktigste sluttproduktene for gjæring..

De er produsert fra nedbrytning og anaerob soppgjæring av polysakkarider i plantecelleveggen.

Bioteknologiske applikasjoner

Evnen til Neocallimastigomycota til å nedbryte plantefibre gir dem en relevant biologisk rolle i ernæringen til mange planteetere, hovedsakelig drøvtyggere..

I denne forstand har det blitt eksperimentert å legge til anaerobe sopptilskudd i kostholdet, med veldig gode resultater..

For ikke-drøvtyggende planteetere, som kyllinger, er tilførselen av soppen ikke effektiv. Dette muligens på grunn av deres manglende evne til å overleve i fordøyelseskanalen til disse dyretypene..

Imidlertid har det vært vellykket å direkte tilsette enzymer produsert av Neocallimastigomycotas i kosttilskuddene..

De biokjemiske egenskapene til Neocallimastigomycotas gjør dem også potensielt nyttige innen bioteknologi for omdannelse av lignocellulose til bioenergiprodukter..

Fylogeni og taksonomi

Neocallimastigomycotas ble opprinnelig klassifisert som Chytridiomicotas. Etter å ha tatt hensyn til morfologiske, økologiske og ul infrastrukturelle karakterer, ble de gitt rang.

Omtrent 8 slekter og 20 arter av Neocallimastigomycotas er kjent, selv om mange isolater ennå ikke er klassifisert..

Kjønn

Anaeromyces, Neocallimastix, Orpinomyces Y Piromyces, de har en fibrøst forgrenet rhizoidal thallus med sporangia. På Anaeromyces thallusen er polysentrisk (mange sporangia) med uniflagellate zoosporer.

Neocallimastix er monosentrisk (et enkelt sporangium) med multiflagellate zoosporer. Orpinomyces har polysentrisk thallus og multiflagellate zoosporer. Piromyces har monosentrisk thallus med uniflagellate zoospores.

To slekter har thalli sammensatt av bulbøse vegetative celler (bulbous mycelium) og sporangia: Caecomyces Y Cyllamyces.

De skiller seg fordi Caecomyces har en eller svært få zoosporangia, vokser direkte på pære celler eller på slutten av en enkel sporangiophore. Cyllamyces produserer flere sporangier i forgrenede sporangioforer.

Det foreslås to nye sjangre (Oontomyces Y Buwchfawromyces) basert på molekylær informasjon.

Ernæring

Disse soppene nedbryter cellulose og hemicellulose som er tilstede i planteceller som konsumeres av planteetere som er vert for dem..

De spiller en viktig rolle i fordøyelsesprosessen til disse artene på grunn av produksjonen av cellulolytiske, hemicellulolytiske, glykolytiske og proteolytiske enzymer, som bryter ned plantevev.

Habitat

Neocallimastigomycota lever ikke fritt. De er lokalisert i det anaerobe miljøet til vommen, tarmen og avføringen fra drøvtyggere eller ikke-drøvtyggere..

Vertsarter

De finnes hovedsakelig hos drøvtyggende pattedyr både tamme (sauer, geiter, kyr og hester) og ville (yak, sebraer, giraffer, gaseller, aper, elefanter, neshorn, flodhester, bison, lamaer, kenguruer blant andre). De bor også planteetende krypdyr, som den grønne leguanen..

Reproduksjon

Kolonisering av plantemateriale

Plantematerialet som kommer inn i vommen er kolonisert av flagellerte zoosporer som frigjøres fra sporangia..

Zoosporene binder seg til plantematerialet kjemotaktisk orientert (etter kjemiske signaler fra sukker som frigjøres av planteavfallet). Så kaster de flagella og leksikon.

Spiring og vevspenetrasjon

Spiring skjer gjennom utslipp av et kimrør fra motsatt ende til der flagellen var..

Cysteutvikling er forskjellig i monosentriske og polysentriske arter. Hos monosentriske arter forblir kjernene i cysten, og anucliserte rhizoider (uten kjerner) genereres. Cysten vokser og danner et enkelt sporangium (endogen utvikling).

Hos polysentriske arter produseres kjerneformede rhizoider som genererer flere sporangier (eksogen utvikling).

Cysterene produserer rhizomycelia som vokser og trenger dypt inn i plantevev. Disse utskiller enzymer som fordøyer plantevev og får de næringsstoffene som kreves for å produsere sporangia..

Når sporangiet modnes, frigjøres det fra en til 80 dyreparker. Sopp koloniserer hovedsakelig vaskulært vev av planter og jo mer fiberholdig dietten er, desto større blir sopppopulasjonen..

Neocallimastigomycotas anses å infisere vertsdyr via luften, gjennom motstandsstrukturer.

Referanser

1. Bauchop T. (1981). De anaerobe soppene i fordøyelsen av vevfibrene. Landbruk og miljø 6 (2-3): 339-348.
2. Griffith GW, S Baker, K Fliegerova, A Liggenstoffer, M van der Giezen, K Voigt og G Beakes. (2010). Anaerobe sopp: Neocallimastigomycota. IMA sopp 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 og MS Elshahed. (2014) Anaerobe sopp (phylum Neocallimastigomycota): fremskritt i forståelse av deres taksonomi, livssyklus, økologi, rolle og bioteknologiske potensial. FEMS Microbiol Ecol 90: 1-17.
4. Liggenstoffer A S, NH Youssef, MB Couger og MS Elshahed. (2010). Fylogenetisk mangfold og samfunnsstruktur av anaerobe tarmsopp (fylum Neocallimastigomycota) hos drøvtyggere og ikke-drøvtyggere. ISME Journal 1-11. 
5. Powell MJ og PM Letcher. (2014). Chytridiomycota, Monoblepharidomycota og Neocallimastigomycota. Kapittel 6: 141-175. I: D.J. McLaughlin og J.W. Spatafora (red.) Systematikk og evolusjon, 2^nd Utgave Mycota VII del A. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 429 s.
6. Wang X, X Liu og JZ Groenewald. (2016). Fylogeni av anaerobe sopp (fylum Neocallimastigomycota), med bidrag fra yak i Kina. Antonie van Leeuwenhoek 110 (1): 87-103.