Claviceps purpurea - Claviceps purpurea

Claviceps purpurea
Claviceps purpurea.JPG
Научная классификация редактировать
Королевство:Грибы
Разделение:Аскомикота
Класс:Сордариомицеты
Заказ:Hypocreales
Семья:Clavicipitaceae
Род:Ключицы
Разновидность:
С. пурпурная
Биномиальное имя
Claviceps purpurea
Экологические гонки
  • G1 - наземные травы открытых лугов и полей;
  • G2 - травы влажных, лесных и горных местообитаний;
  • G3 (С. пурпурная var. spartinae) - травы солончака (Спартина, Distichlis).

Claviceps purpurea является спорынья грибок что растет на уши из рожь и связанные крупа и корм растения. Потребление зерна или семена, зараженные структурой выживания этого гриба, спорыньи склероций, может вызвать эрготизм у человека и других млекопитающих.[1][2] С. пурпурная чаще всего влияет ауткроссинг такие виды, как рожь (его наиболее распространенный хост), а также тритикале, пшеница и ячмень. Это влияет овес очень редко.

Жизненный цикл

Различные этапы жизненного цикла Claviceps purpurea
плодовые тела с головкой и ножкой на ножке Склероций

An ядро спорыньи называется Sclerotium clavus развивается при заражении цветков цветущей травы или злаков аскоспора из С. пурпурная. Процесс заражения имитирует пыльца зерно превращается в яичник в течение оплодотворение. Поскольку инфекция требует доступа спор грибка к клеймо, растения, зараженные С. пурпурная в основном ауткроссинг виды с открытые цветы, например рожь (Secale cereale ) и Алопекур.

Разрастающийся грибок мицелий затем разрушает завязь растения и соединяется с сосудистый пучок изначально предназначался для кормления развивающихся семя. Первая стадия инфекции спорыньи проявляется в виде белой мягкой ткани (известной как Sphacelia segetum) производство сахара нектар, который часто выпадает из зараженных соцветий травы. Эта падь содержит миллионы бесполый споры (конидии ), которые распространяются на другие соцветия насекомые или дождь. Позже Sphacelia segetum преобразовать в твердую сухую Sclerotium clavus внутри шелухи цветочка. На данном этапе, алкалоиды и липиды (например. рицинолевая кислота ) накапливаются в склероции.

Когда зрелый Склероций падает на землю, гриб остается в состоянии покоя до тех пор, пока надлежащие условия не запустят его фазу плодоношения (наступление весны, период дождей, потребность в свежей температуре зимой и т. д.). Прорастает, образуя один или несколько плодовые тела с головой и ножка разноцветные (напоминающие крошечный гриб ). В голове нитевидная сексуальный споры (аскоспоры) образуются в перитеция, которые выбрасываются одновременно с цветением подходящих травяных хозяев. Инфекция спорыньи вызывает снижение урожайности и качества производимого зерна и сена, а если зараженное зерно или сено скармливать домашнему скоту, это может вызвать заболевание, называемое эрготизм.

Polistes dorsalis, вид социальных ос, был зарегистрирован как вектор распространения этого конкретного гриба. Во время кормления частицы грибных конидий связываются с частями тела этой осы. В качестве П. дорсалис путешествует от источника к источнику, оставив после себя грибковую инфекцию.[3] Насекомые, в том числе мухи и бабочки, также переносят конидии Ключицы видов, но неизвестно, играют ли насекомые роль в распространении грибка от зараженных растений к здоровым.[4]

Внутривидовые вариации

Модель Claviceps purpurea, Ботанический музей Грайфсвальда

Ранние ученые наблюдали Claviceps purpurea на другом Poaceae так как Secale cereale. 1855, Грандклеман[5] описал спорынью на Triticum aestivum. На протяжении более чем столетия ученые стремились описать специализированные виды или специализированные разновидности внутри вида. Claviceps purpurea.

  • Claviceps microcephala Tul. (1853)
  • Claviceps wilsonii Кук (1884)

Позже ученые попытались определить разновидности хозяев как

  • Claviceps purpurea var. агропири
  • Claviceps purpurea var. пурпурная
  • Claviceps purpurea var. spartinae
  • Claviceps purpurea var. Wilsonii.

Молекулярная биология не подтвердила эту гипотезу, но выделила три группы, различающиеся экологической спецификой.[6]

  • G1 - наземные травы открытых лугов и полей;
  • G2 - травы влажных, лесных и горных местообитаний;
  • G3 (С. пурпурная var. spartinae) - соленые болотные травы (Spartina, Distichlis).

Морфологические критерии для различения разных групп: Форма и размер склероций не являются хорошими показателями, потому что они сильно зависят от размера и формы цветков хозяина. Размер конидий может быть показателем, но он слабый, и необходимо обратить внимание на то, что из-за осмотического давления оно значительно варьируется, если споры наблюдаются в пади или в воде. Склероциальная плотность может использоваться, поскольку группы G2 и G3 плавают в воде.

Соединение алкалоидов также используется для дифференциации штаммов.

Диапазон хостов

Склероций из Claviceps purpurea на Alopecurus myosuroides

Pooideae

Agrostis canina, Alopecurus myosuroides (G2), Алопекур обыкновенный (G2), Алопекур луговой, Bromus arvensis, Bromus commutatus, Bromus Hordeaceus (G2), Bromus inermis,[7] Bromus marginatus, Elymus tsukushiense, Festuca arundinacea,[8] Elytrigia repens (G1), Nardus stricta, Мятлик однолетний (G2), Phleum pratense, Phalaris arundinacea (G2), Мятлик луговой (G1), Стипа.

Arundinoideae

Дантония, Молиния каерулеа.

Chloridoideae

Спартина, Distichlis (G3)

Panicoideae

Setaria

Эпидемиология

Claviceps purpurea известен человечеству с давних пор, и его появление связано с очень холодными зимами, сменяемыми дождливыми источниками.[нужна цитата ]

Склероциальная стадия С. пурпурная Заметное место на коже ржи и других таких злаков известно как спорынья. Склероции прорастают весной после периода низких температур. Требуется температура 0-5 ° C не менее 25 дней. Также необходима вода перед холодным периодом.[9] Благоприятные температуры для производства стромы находятся в диапазоне 10-25 ° C.[10] Благоприятные температуры для роста мицелия находятся в диапазоне 20-30 ° C с оптимальной 25 ° C.[10]

Солнечный свет оказывает хромогенное действие на мицелий с интенсивной окраской.[11]

Последствия

Основная статья: Эрготизм
Препарат на основе спорыньи для остановки послеродового кровотечения

Цикл болезни спорыньи был впервые описан в 1853 г.[12] но связь со спорыньей и эпидемиями среди людей и животных была описана уже в научном тексте в 1676 году.[13]Склероций спорыньи содержит высокие концентрации (до 2% от сухой массы) алкалоид эрготамин, сложная молекула, состоящая из производного трипептида циклол-лактамного кольца, соединенного через амид связь с лизергиновая кислота (эрголиновый) фрагмент и другие алкалоиды эрголин группа, которая биосинтезированный грибком.[14] Алкалоиды спорыньи имеют широкий спектр биологическая активность включая влияние на обращение и нейротрансмиссия.[15]

Эрготизм - это название иногда тяжелых патологических синдромов, поражающих людей или животных, которые проглотили растительный материал, содержащий алкалоиды спорыньи, например, зараженные зерном спорыньи. Монахи ордена св. Антоний Великий специализируется на лечении жертв эрготизма[16] с бальзамами, содержащими успокаивающие и стимулирующие кровообращение экстракты растений; они также умели делать ампутации.[нужна цитата ] Обычное название эрготизма - «Огонь Святого Антония»,[16] в отношении монахов, которые заботились о жертвах, а также о симптомах, таких как сильное жжение в конечностях.[17] Это вызвано воздействием алкалоидов спорыньи на сосудистая система из-за вазоконстрикция кровеносных сосудов, что иногда приводит к гангрена и потеря конечностей из-за сильно ограниченного кровообращения.

Нейротропная активность алкалоидов спорыньи также может вызывать галлюцинации и сопутствующее иррациональное поведение, судороги и даже смерть.[14][15] Другие симптомы включают сильное матка схватки, тошнота, припадки, и бессознательное состояние. Начиная со средневековья, контролируемые дозы спорыньи использовались, чтобы вызвать аборты и остановить материнское кровотечение после родов.[18] Алкалоиды спорыньи также используются в таких продуктах, как Cafergot (содержащий кофеин и эрготамин[18] или эрголин ) для лечения мигрени. Экстракт спорыньи больше не используется в качестве фармацевтический подготовка.[нужна цитата ]

Спорынья не содержит диэтиламид лизергиновой кислоты (ЛСД), а скорее эрготамин, который используется для синтеза лизергиновая кислота, аналог и прекурсор для синтеза LSD. Кроме того, склероции спорыньи естественным образом содержат некоторое количество лизергиновой кислоты.[19]

Культура

Sphacelia segetum на картофельный агар с декстрозой

Картофельный агар с декстрозой семена пшеницы или овсяная мука являются подходящими субстратами для роста грибка в лаборатории.[20]

Сельскохозяйственное производство Claviceps purpurea на ржи используется для производства алкалоидов спорыньи.[нужна цитата ] Биологическое производство алкалоидов спорыньи также осуществляется путем культивирования сапрофитов.

Предположения

В течение Средний возраст, отравление людей из-за употребления ржаного хлеба из зараженного спорыньей зерна было обычным явлением в Европе. Эти эпидемии были известны как Огонь святого Антония,[16] или ignis sacer.

Гордон Уоссон предположил, что психоделические эффекты были объяснением фестиваля Деметра на Элевсинские мистерии, где посвященные пили кикеон.[21]

Линда Р. Капораэль постулировали в 1976 году, что истерические симптомы молодых женщин, которые стимулировали Суд над салемскими ведьмами был результатом употребления ржи, зараженной спорыньей.[22] Однако ее выводы позже были оспорены Николасом П. Спаносом и Джеком Готлибом после обзора исторических и медицинских свидетельств.[23] Другие авторы также ставят под сомнение то, что эрготизм был причиной судебных процессов над салемскими ведьмами.[24]

В Великий страх во Франции во время Революция Некоторые историки также связывают с влиянием спорыньи.[нужна цитата ]

Британский писатель Джон Григсби утверждает, что наличие спорыньи в желудках некоторых так называемых «болотных тел» (Железный век человеческие останки из торфяных болот Северо-Востока Европы, такие как Толлунд ), показывает, что спорынья когда-то была ритуальным напитком в доисторическом культе плодородия, похожем на Элевсинские мистерии культ древнего Греция. В своей книге «Беовульф и Грендель» он утверждает, что Англосаксонский стих Беовульф основан на воспоминании об подавлении этого культа плодородия последователями Один. Он утверждает, что Беовульф, что он переводит как ячменный волк, предполагает связь со спорыньей, которая на немецком языке была известна как «зуб волка».[нужна цитата ]

Вспышка жестоких галлюцинаций среди сотен жителей г. Мост Сен-Эспри в 1951 году на юге Франции также приписывают эрготизму.[25] Семь человек погибли.[нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "определение спорыньи". мондофакто. Архивировано из оригинал на 03.03.2016.
  2. ^ "спорынья". Медицинский словарь Дорланда. Архивировано из оригинал 10 сентября 2009 г.. Получено 9 августа, 2017 - через Merck Source.
  3. ^ Харди, Тэд Н. (сентябрь 1988 г.). «Сбор грибковой медвяной росы видами Polistes (Hymenoptera: Vespidae) и возможность передачи возбудителя спорыньи». Флоридский энтомолог. 71 (3): 374–376. Дои:10.2307/3495447. JSTOR  3495447.
  4. ^ Батлер, доктор медицины; Alderman, S.C .; Hammond, P.C .; Берри, Р. Э. (2001). «Ассоциация насекомых и спорыньи (Claviceps purpurea) на полях выращивания семян мятлика Кентукки». J. Econ. Энтомол. 94 (6): 1471–1476. Дои:10.1603/0022-0493-94.6.1471. PMID  11777051.
  5. ^ Г-н Гонод д'Артемар (1860 г.). "Note sur l'ergot du froment". Bulletin de la Société botanique de France: 771.
  6. ^ Pažoutová S .; Olšovská J .; Линка М .; Kolínská R .; Флигер М. (2000). «Chemoraces и специализация среды обитания популяций Claviceps purpurea». Прикладная и экологическая микробиология. 66 (12): 5419–5425. Дои:10.1128 / aem.66.12.5419-5425.2000. ЧВК  92477. PMID  11097923.
  7. ^ Eken C .; Pažoutová S .; Honzátko A .; Йылдыз С. (2006). «Первое сообщение об Alopecurus arundinaceus, A. myosuroides, Hordeum violaceum и Phleum pratense как хозяевах популяции Claviceps purpurea G2 в Турции». Дж. Плант Патол. 88: 121.
  8. ^ Douhan G. W .; Smith M. E .; Huyrn, K. L .; Йылдыз С. (2008). «Мультигенный анализ предполагает экологическое видообразование грибкового патогена Claviceps purpurea». Молекулярная экология. 17 (9): 2276–2286. Дои:10.1111 / j.1365-294X.2008.03753.x. ЧВК  2443689. PMID  18373531.
  9. ^ Кичхофф Х (1929). "Beiträge zur Biologie und Physiologie des Mutterkornpilzes". Centralblat. Бактериол. Паразитенк. Abt. II. 77: 310–369.
  10. ^ а б Митчелл Д.Т. (1968). «Некоторые эффекты температуры на прорастание склероций в Claviceps purpurea». Пер. Br. Mycol. Soc. 51 (5): 721–729. Дои:10.1016 / с0007-1536 (68) 80092-0.
  11. ^ МакКри А. (1931). «Реакции Claviceps purpurea на изменения окружающей среды» (PDF). Являюсь. Дж. Бот. 18 (1): 50–78. Дои:10.2307/2435724. HDL:2027.42/141053. JSTOR  2435724.
  12. ^ Туласне, Л.-Р. (1853) Mémoire sur l'ergot des glumacéses Анна. Sci. Nat. (Parie Botanique), 20 5-56
  13. ^ Додар Д. (1676) Le journal des savans, Т. IV, стр. 79
  14. ^ а б Тудзинский П., Коррейя Т., Келлер Ю. (2001). «Биотехнология и генетика алкалоидов спорыньи». Appl Microbiol Biotechnol. 57 (5–6): 4593–4605. Дои:10.1007 / s002530100801. PMID  11778866.
  15. ^ а б Иди MJ (2003). «Судорожный эрготизм: эпидемии серотонинового синдрома?». Ланцет Нейрол. 2 (7): 429–434. Дои:10.1016 / S1474-4422 (03) 00439-3. PMID  12849122.
  16. ^ а б c J. Heritage; Эмлин Глин Вон Эванс; Р. А. Киллингтон (1999). Микробиология в действии. Издательство Кембриджского университета. п.115.
  17. ^ Огонь Святого Антония - Эрготизм
  18. ^ а б Untersuchungen über das Verhalten der Secalealkaloide bei der Herstellung von Mutterkornextrakten. Лабиб Фарид Нуар. Universität Wien - 1946 - (Венский университет)
  19. ^ Коррейя Т., Граммель Н., Ортель И., Келлер Ю., Тудзинский П. (2001). «Молекулярное клонирование и анализ системы сборки эргопептина у гриба спорыньи Claviceps purpurea». Chem. Биол. 10 (12): 1281–1292. Дои:10.1016 / j.chembiol.2003.11.013. PMID  14700635.
  20. ^ Мирдита, Вилсон (2006). Genetische Variation für Resistenz gegen Mutterkorn (Claviceps purpurea [Fr.] Tul.) Bei selbstinkompatiblen und selbstfertilen Roggenpopulationen (Тезис). Архивировано из оригинал на 2009-09-09. Получено 2009-04-25.
  21. ^ Гордон Уоссон, Дорога в Элевсин: раскрытие тайны тайн (Нью-Йорк: Харкорт Брейс Йованович, 1977) ISBN  0151778728
  22. ^ Капораэль Л.Р. (апрель 1976 г.). "Эрготизм: сатана развязан в Салеме?". Наука. 192 (4234): 21–6. Дои:10.1126 / science.769159. PMID  769159. Архивировано из оригинал на 2008-05-11. Получено 2009-04-25.
  23. ^ Спанос Н.П., Готтлиб Дж. (Декабрь 1976 г.). "Эрготизм и суд над ведьмами Салемской деревни". Наука. 194 (4272): 1390–4. Дои:10.1126 / science.795029. PMID  795029.
  24. ^ Вульф А (2000). «Колдовство или микотоксин? Суд над салемскими ведьмами». J Toxicol Clin Toxicol. 38 (4): 457–460. Дои:10.1081 / CLT-100100958. PMID  10930065.
  25. ^ Gabbai, J .; Лиссабон, Л. и Пуркье, Ф. (сентябрь 1951 г.). «Отравление спорыньей в Пон-Сент-Эспри». Br Med J. 15 (4732): 2276–2286. Дои:10.1136 / bmj.2.4732.650. ЧВК  2069953. PMID  14869677.

внешняя ссылка