ลักษณะ PENICILLIUM อนุกรมวิธานสัณฐานวิทยาที่อยู่อาศัย - ชีววิทยา - 2025

Penicilliumเป็นแบคทีเรียประเภทหนึ่งที่พบในไฟลัม Ascomycota คำอธิบายนี้เป็นครั้งแรกโดย Heinrich Link นักเนื้องอกวิทยาชาวเยอรมันในปี 1809 และอนุกรมวิธานของมันก็ซับซ้อน

ตอนแรกมันอยู่ใน Deuteromycetes (เชื้อราที่ไม่สมบูรณ์) เนื่องจากทราบเฉพาะสถานะ anamorphic (asexual) เท่านั้น ต่อมาพบว่า Penicillium สอดคล้องกับสถานะ teleomorphic (ทางเพศ) ของสกุล Eupenicillium และ Talaromyces ของ Ascomycetes

Conidiophore ของ Penicillium sp. โดย AJC1 ผ่าน Wikimedia Commons

สถานะ anamorphic ของ Penicillium มีลักษณะเป็นเยื่อไฮยาลิน (ไม่มีสี) เมื่อใส่ในอาหารเลี้ยงเชื้อในห้องปฏิบัติการโคโลนีจะเปลี่ยนจากสีฟ้าสีเขียวอมฟ้าเป็นสีชมพู

นิรุกติศาสตร์ของ Penicillium มาจากแปรงเนื่องจาก conidiophores (โครงสร้างที่สร้างสปอร์ไม่แสดงเพศ) แตกแขนง

Penicillium ร่วมกับเชื้อราประเภทอื่น ๆ เรียกว่าราเนื่องจากพวกมันเติบโตบนผลิตภัณฑ์อินทรีย์ที่แตกต่างกันทำให้เป็นชั้นที่มีสีต่างกัน สกุลนี้เป็น saprophytic และสามารถเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมต่างๆ

สิ่งมีชีวิตหลายชนิดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อมนุษย์ Penicillin (ยาปฏิชีวนะตัวแรกที่ใช้ในทางการแพทย์) ได้รับจาก P. chrysogenum ในทางกลับกันชีสสีฟ้าที่เรียกว่ามีลักษณะจากการทำงานของไลโปไลติกและโปรตีโอไลติกของสายพันธุ์ Penicillium

บางชนิดเป็นอันตรายต่อสุขภาพ สิ่งเหล่านี้ก่อให้เกิดสารพิษต่างๆเช่น ochratoxins ที่ทำลายระบบไต สายพันธุ์อื่น ๆ ทำลายอาหารต่างๆเช่นขนมปังและส้ม บางชนิดเป็นเชื้อโรคของสัตว์และมนุษย์

ลักษณะทั่วไป

กลุ่มนี้มีความโดดเด่นด้วยการนำเสนอเส้นใยที่มีผนังกั้นและเส้นใยไมซีเลีย เมื่อเพาะปลูกในห้องปฏิบัติการจะสร้างอาณานิคมที่มีไมซีเลียมขนาดกะทัดรัดและระยะขอบที่กำหนดไว้อย่างดี

อาณานิคมมีการเติบโตอย่างรวดเร็วและมีลักษณะเป็นขนหรือฝ้าย เริ่มแรกจะมีสีขาวแล้วเปลี่ยนเป็นสีเขียวอมฟ้าเขียวเหลืองหรือชมพู

สปอร์เพศ (ascospores) ผลิตใน asci (เนื้อผลไม้) ซึ่งอาจมีเนื้อไม้หรือเนื้อนุ่มขึ้นอยู่กับกลุ่ม

ลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของสกุลนี้คือการพัฒนาของ conidiophores ที่มีรูปทรงคล้ายแปรง ความแตกต่างของการแตกแขนงของ conidiophore ช่วยให้สามารถแยกแยะสายพันธุ์ได้

conidiophore มีโครงสร้างที่ดีและมีแกนที่เกิดกิ่ง (metallis) Phialides (เซลล์รูปขวดที่สร้าง conidia) เกิดขึ้นบน metules นี่เป็นตัวละครที่สำคัญที่สุดในการแยกแยะสายพันธุ์ของสกุล

ประเภทของ conidiophores

ง่าย ๆ : phialides นั้นโดดเดี่ยว

monoverticylates : กลุ่มของ phialides เกิดขึ้นที่ปลายสุดของแกน conidiophore

Divicariates : methules แตกแขนงออกไปในระดับความสูงที่แตกต่างกันและเป็นกลุ่มของ phialides

Biverticylates : metallis สามตัวขึ้นไปเกิดขึ้นที่ปลายเพลาแต่ละอันมีกลุ่มของ phialides ที่ปลายยอด

Terverticylates : แสดงชุดของกิ่งกลางระหว่าง metules และ phialides

การผลิต mycotoxins

สายพันธุ์ Penicillium ผลิตสารพิษที่ปนเปื้อนในอาหารซึ่งเรียกว่า mycotoxins ที่พบบ่อย ได้แก่ โอคราทอกซินและพาทูลิน

Ochratoxins สามารถปนเปื้อนธัญพืชและชีสรวมทั้งสะสมในไขมันของสัตว์ที่มนุษย์บริโภค สารพิษเหล่านี้มีผลต่อระบบไต

Patulins พบได้ในธัญพืชและถั่ว สามารถทำให้ระบบภูมิคุ้มกันอ่อนแอลงและโจมตีระบบประสาท

อาหารการกิน

สายพันธุ์ Penicillium คือ saprophytes มีความสามารถในการย่อยสลายสารอินทรีย์ได้สูงเนื่องจากผลิตเอนไซม์ไฮโดรไลติกจำนวนมาก เอนไซม์เหล่านี้มีคุณสมบัติในการเร่งกระบวนการย่อยสลาย

เชื้อราเหล่านี้เรียกว่าราและสปอร์เป็นมลพิษทางอากาศหลักในอาคารที่ปิดล้อมหลายแห่ง นอกจากนี้พวกมันยังทำตัวเป็นเชื้อโรคของพืชที่แตกต่างกันทั้งในไร่และหลังการเก็บเกี่ยว

หลายอย่างสามารถผลิตสารพิษที่ก่อให้เกิดอันตรายต่อมนุษย์ บางคนนิยมหมักอาหารบางชนิดและยังสามารถผลิตยาปฏิชีวนะได้อีกด้วย

Phylogeny และอนุกรมวิธาน

อนุกรมวิธานของเพนิซิลเลียมค่อนข้างซับซ้อนเนื่องจากในกลุ่มของเชื้อราหลายกลุ่มมักจะถือว่าสถานะอนามอร์ฟิกและเทโลมอร์ฟิกเป็นแท็กซ่าที่แตกต่างกัน

ในตอนแรกสกุลนี้อยู่ในกลุ่ม Deuteromycetes เทียม (เชื้อราที่ไม่สมบูรณ์) เนื่องจากไม่ทราบรูปแบบทางเพศของพวกมัน Teleomorphs ตั้งอยู่บนไฟลัม Ascomycota ภายในลำดับ Eurotiales

สกุลนี้แบ่งออกเป็นสี่สกุลย่อย ได้แก่ Aspergilloides, Furcatum, Penicillium และ Biverticillium ซึ่งแตกต่างกันตามประเภทของ conidiophore ต่อมา Biverticillatum มีความเกี่ยวข้องกับประเภท teleomorphic Talaromyces และอีกสาม subgenera กับ Eupenicillium

ต่อมาในการทบทวน Penicillium senso เข้มงวด (ไม่รวม Talaromyces) teleomorph Eupenicillium ถือเป็นคำพ้องความหมายเนื่องจากชื่อ Penicillium มีอายุมากกว่า

เพศ

โดดเด่นด้วยการนำเสนอ asci ที่เกิดจากโครงข่าย hyphae ที่มีผนังเรียบ Asci โตเต็มที่ในอาหารเลี้ยงเชื้อภายในไม่กี่สัปดาห์ แอสโคสปอร์แปดตัวถูกสร้างขึ้นซึ่งเป็นเซลล์เดียว anamorph (subgenus Biverticillatum) มี phialides แคบ

การศึกษาระดับโมเลกุลระบุว่านี่เป็นกลุ่มโมโนไฟเลติกและปัจจุบันอยู่ในวงศ์ Trichocomaceae ได้รับการยอมรับประมาณ 110 ชนิดแบ่งออกเป็นเจ็ดส่วน

ในบรรดาสายพันธุ์ที่น่าสนใจ T. marneffei เป็นเชื้อโรคที่ทำให้เกิดโรคติดเชื้อในระบบในผู้ป่วยที่ติดเชื้อ HIV

เพศ

ปัจจุบันสกุลนี้รวมถึง Eupenicillium ทุกชนิดเช่นเดียวกับสกุล Eladia, Torulomyces, Chromocleista และ Hemicarpenteles

สปีชีส์นี้มี asci ด้วยเซลล์ isodiametric (ด้านเท่ากัน) โดยมีผนังแข็งมาก (sclerotized) Asci ใช้เวลาหลายเดือนในการเจริญเติบโตและในบางกรณี ascospores ไม่สามารถเจริญเติบโตเต็มที่

สถานะการไม่มีเพศสัมพันธ์มีลักษณะเป็น phialides กว้างรูปขวดหรือรูปขวด

สกุลนี้จัดอยู่ในวงศ์ Aspergillaceae และแบ่งย่อยออกเป็นสองสกุลย่อย (Aspergilloides และ Penicillium) และ 25 ส่วน

ที่อยู่อาศัย

สายพันธุ์ Penicillium สามารถเจริญเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายและมีการกระจายพันธุ์ทั่วโลก สิ่งเหล่านี้สามารถอยู่ได้ในสภาวะอุณหภูมิความเค็ม pH หรือความเครียดจากน้ำ

มีรายงานการปรากฏตัวของ Penicillium ในพืชมากกว่า 400 ชนิด พบได้ในบริเวณที่มีอากาศหนาวเย็นเช่นซับอาร์คติกและทุนดรา

ในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำเค็มการปรากฏตัวของ Penicillium ชนิดได้รับการรายงานว่าเป็นเอนโดไฟต์ของหญ้าทะเลหรือเติบโตในดินที่มีความเค็มสูง

สิ่งมีชีวิตชนิดอื่นสามารถเจริญเติบโตได้ในดินที่มีความเป็นกรดสูงตามธรรมชาติหรือโดยกิจกรรมของมนุษย์เช่นน้ำทิ้งจากเหมืองและน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม

การทำสำเนา

สายพันธุ์ Penicillium และ Talaromyces สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศและอาศัยเพศ

การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ

อาจเกิดขึ้นได้จากการแตกตัวของไมซีเลียที่แบ่งตัวในภายหลัง ในกรณีอื่น ๆ sclerotium (ไมซีเลียมที่มีผนังหนา) สามารถก่อตัวขึ้นซึ่งสามารถทนต่อสภาวะที่ไม่พึงประสงค์จากนั้นจึงเริ่มแบ่งตัว

รูปแบบที่พบบ่อยที่สุดของการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศคือการผลิตโคนิเดีย (สปอร์เพศ) จาก conidiophores สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นจากการแบ่งนิวเคลียสของไฟเลียด

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

สปอร์เพศถูกสร้างขึ้นในแอสซี มีการสร้างแอนเทอริเดียม (โครงสร้างตัวผู้) และแอสโคโกเนียม (โครงสร้างเพศหญิง) ไซโทพลาสของโครงสร้างทั้งสองหลอมรวมกัน (พลาสโมกามี) และนิวเคลียสเข้าร่วม (คาริโอกามี)

เมื่อสร้างเซลล์ซ้ำแล้วจะเกิดไมโอซิส เซลล์เดี่ยวสี่เซลล์ถูกสร้างขึ้นซึ่งผ่านการไมโทซิสจึงผลิตแอสโคสปอร์ 8 เซลล์

แอสโคสปอร์เป็นเซลล์เดี่ยวที่มีนิวเคลียสเดียว อาจมีพื้นผิวเรียบหรือมีลวดลายและถูกพัดพาไปตามลมหรือฝนตก

เชื้อโรคและโรค

Penicillium สายพันธุ์ต่าง ๆ เป็นสาเหตุของการเน่าเสียของอาหารโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออยู่ในสภาพที่ชื้นและอบอุ่น อาณานิคมพัฒนาขึ้นจากสิ่งเหล่านี้และเอนไซม์ที่ผลิตจะสลายพวกมันอย่างรวดเร็ว อาณานิคมโดยทั่วไปมีสีเขียว

การปนเปื้อนของอาคารโดยสปอร์ของ Penicillium และสกุลอื่น ๆ ก็เกิดขึ้นบ่อยเช่นกัน สภาพแวดล้อมที่ปิดและชื้นเอื้อต่อการพัฒนาของเชื้อรา มีคนที่ไวต่อสปอร์มากซึ่งเป็นสาเหตุของโรคทางเดินหายใจและโรคภูมิแพ้ต่างๆ

T. marneffei (เดิมชื่อ Penicillium marneffei) ทำให้เกิด penicilliosis ซึ่งเป็นโรคเฉพาะถิ่นในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ สิ่งนี้มีผลเฉพาะผู้ป่วยที่ได้รับภูมิคุ้มกันซึ่งส่วนใหญ่เป็นผู้ติดเชื้อเอชไอวี Conidia ติดเชื้อโฮสต์โดยการหายใจเข้าไปแล้วพัฒนาภายในเซลล์ส่งผลต่อการทำงานของอวัยวะบางส่วน

เทคโนโลยีชีวภาพ

Penicillium บางชนิดใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหารและยา

ในผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์หลายชนิดที่อยู่ภายใต้กระบวนการเจริญเติบโตมักจะมีอาณานิคมของเชื้อราอยู่บนพื้นผิว เห็ดเหล่านี้ช่วยเพิ่มกลิ่นและรสชาติที่มีลักษณะเฉพาะเนื่องจากการผลิตสารประกอบทางเคมีต่างๆ

สายพันธุ์เพนิซิลเลียมประกอบขึ้นเป็นจุลินทรีย์ที่พื้นผิวในไส้กรอกหมักบางชนิดเช่นซาลามี่ สารเหล่านี้เป็นสารต้านอนุมูลอิสระและป้องกันการผึ่งให้แห้งนอกเหนือจากความสามารถในการย่อยโปรตีนที่มีส่วนช่วยในการบ่มผลิตภัณฑ์และหลีกเลี่ยงการโจมตีของเชื้อโรค

ในกรณีของชีสสีฟ้าที่เรียกว่า P. roqueforti จะถูกเพิ่มเข้าไปในระหว่างการเจริญเติบโตเต็มที่ กิจกรรมของมันผลิตเอนไซม์ที่สลายสารประกอบทางเคมีทำให้เกิดกลิ่นหอมและรสชาติที่เป็นลักษณะเฉพาะของชีสเหล่านี้ จุดสีน้ำเงินเป็นอาณานิคมของเชื้อราบนชีส

บางชนิดมีความสามารถในการผลิตยาปฏิชีวนะตามธรรมชาติ หนึ่งในนั้นคือเพนิซิลลินซึ่งได้มาจาก P. chrysogenum เป็นหลัก Penicillin เป็นยาปฏิชีวนะตัวแรกที่ใช้ในทางการแพทย์

อ้างอิง

1. Acosta R (2006) การคัดเลือกผู้ผลิต Penicillium ของเปปไทด์ต้านเชื้อราเพื่อใช้ในผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์ หน่วยความจำที่จะมีสิทธิ์ได้รับตำแหน่งหมอ คณะสัตวแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัย Extremadura ประเทศสเปน 288 น.
2. Cabañes J, MR Bragulat และ G Castellá (2010) Ochratoxin เป็นสายพันธุ์ที่ผลิตในสกุล Penicillium สารพิษ 2: 1111-1120.
3. Houbraken และ RA Samson (2011) Phylogeny ของ Penicillium และการแยก Trichocomaceae ออกเป็นสามวงศ์ การศึกษาใน Mycology 70: 1-51
4. Samson RA, N Yilmazi, J Houbraken, H Spierenburg, KA Seifert, SW Peterson, J Varga และ JC Frisvad (2011) Phylogeny และระบบการตั้งชื่อของ Talaromyces และ Taxa ที่อยู่ใน Penicillium subgenus Biverticillium การศึกษาใน Mycology 70: 159-183
5. Visagie CM, J Houbraken, JC Frisvad, SB Hong, CGW Klaassen, G Perrone, KA Seifert, J.Varga, T Yaguchi และ RA Samson (2014) การระบุและการตั้งชื่อของสกุล Penicillium การศึกษาใน Mycology 78: 343-371
6. Yadav A, P Verma, V Kumar, P Sangwan, S Mishra, N Panjiar, V Gupta และ AK Saxena (2017) ความหลากหลายทางชีวภาพของ Penicillium สกุลในถิ่นที่อยู่ต่างกัน. ใน: KV Gupta และ S Rodríguez-Canto (ed) การพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพจุลินทรีย์และวิศวกรรมชีวภาพใหม่และในอนาคต คุณสมบัติและการใช้งานของระบบ Penicillium Elsevier, สหราชอาณาจักร