Лекция № 10 биологически активные вещества грибов (токсины, ауксины и гиббереллины, витамины)

План

1. Токсины грибов и их роль в заболеваниях человека, животных, растений.

2. Стимуляторы роста растений (ауксины и гибберелины).

3. Витаминное питание и роль витаминов в обмене грибов.

1. Токсины грибов и их роль в заболеваниях человека, животных, растений

К этой группе веществ относятся различной химической природы метаболиты – кислоты, производные стеролов, ароматических соединений и др. Токсины, образуемые разными видами грибов, действуют специфически на организм человека, животных, растений.

Токсические вещества многих видов шляпочных грибов были известны еще в глубокой древности. В XVII в.установлены ядовитые вещества «рожков» (склероциев) спорыньи, развивающейся на ржи и других злаках. Га протяжении многих столетий вследствие массового характера поражения злаков грибом возникали эпидемии эрготизма.

В конце XIX в. – начале XX в. русские ученые исследовали токсический гриб Fusarium graminearum, вызывавший на Дальнем Востоке заболевание людей, употреблявших хлеб из зерна, пораженного этим грибом («пьяный хлеб»).

Изучением токсических свойств грибов занимается новая область науки- микотоксикология.

Ниже представлена характеристика некоторых видов токсинообразующих грибов.

Стахиботриотоксины. Это комплекс токсинов, образуемых грибом Stachybotrys alternans, который является почвенным гифомицетом. Он развивается как сапротроф на мертвых частях растений (стерне, соломе). Принимает участие в разложении растительной клетчатки.

Заболевание носит название стахиботриотоксикоза и вызывается токсином гриба при скармливании животным пораженного им корма (соломы, меньше сена). Заболевание сельскохозяйственных животных обнаружено в 1931 г. При поражении лошадей токсин гриба вызывает образование некрозов в слизистых носоглотки, точечных и пятнистых кровоизлияний в разных органах.

Человек заражается при соприкосновении с пораженным кормом или промышленным сырьем. Симптомы – появление зудящей сыпи, мелких гноящихся очажков.

Токсинообразование является относительно стабильным физиологическим признаком St. alternans.

Спорофузариотоксины образуются грибом Fusarium sporotrichiella и его разновидностями. Этиологическое значение этого гриба в заболевании людей алиментарно-токсической алейкией установлено в 1941-45гг. советскими учеными.

Токсичны зерно и корма во время вегетации растений, уборки и хранения при неблагоприятных условиях. При употреблении зерна, пораженного слаботоксичными штаммами гриба, отмечаются заболевания пищеварительного канала, сопровождаемые рвотой, поносом.

Афлатоксины образуются грибами группы Aspergillys flavus-oryzae. Изучение токсических веществ A. flavus связано с заболевание утят и индюшат. Токсин обнаружен в арахисовой муке, которую добавляли в корм птицам.

Афлатоксины являются производными дегидрофурана (кумаринов) и состоят из нескольких компонентов – В₁, В₂, G₁, G₂, М₁, М₂ и др. Афлатоксин В₁ наиболее токсичен, он нарушает функции печени. Он ингибирует многие ферменты клеток и клеточных структур.

Различные микроорганизмы – дрожжи, мицелиальные грибы, их споры, актиномицеты, водоросли и бактерии способны разрушать афлатоксины В₁, G₁, они хорошо растут на содержащих его средах. Афлатоксины разрушаются большим числом штаммов видов Pseudomonans, некоторыми представителями серии Aspergillum niger.

Aspergillum fumigatus кроме токсических веществ – фумигацина, фумагаллина, гельвеловой кислоты, глиотоксина образует токсины типа эрготоксинов и токсические вещества белковой природы.

Исландиотоксин выделен из Penicillium islandicum. Обладает как общетоксичным, так и специфическим гепатотоксическим действием на организм. Гриб поражает рис и при употреблении его в пищу вызывает острые и хронические токсикозы у человека.

Цитреовиридин образуется Penicillium citreo-viridae. Обладает нейтротоксическими свойствами. Гриб выделен из заплесневелого риса и вызывает заболевание под названием сердечной бери-бери, которое сопровождается поражением центральной нервной системы, двигательных нервов спинного и костного мозга, что приводит к параличу и парезу дыхательных путей; поражается сердце и сердечно-сосудистая система.

Эрготоксины образуются грибами Claviceps purpurea, Cl. paspalum при паразитировании на хлебных и кормовых злаках, а также некоторыми видами гифальных грибов - Aspergillus fumigatus, Penicillium sp. и др.

Отравления человека и животных, известные под названием эрготизма, наблюдаются при употреблении злаков, зараженных этими грибами. У человека проявляется вначале общая слабость, потеря аппетита, ломота в теле, озноб, особенно в конечностях, рвота, расстройство пищеварительного тракта. Затем наступают приступы контрактуры сгибаемых сухожилий конечностей.

У лошадей – гангрена копыт, их отпадение, отторжение концов ушей, хвоста, угнетение сердечной деятельности и дыхания, паралич и смерть.

Токсины спорыньи и их производные обладают высокой биологической активностью и применяются в медицине.

Токсины фитопатогенных грибов.

Токсины многих видов грибов, поражающих продукты и корма, при употреблении которых вызываются микотоксикозы человека и животных, проявляют и фитотоксические свойства. Изучен ряд токсинов, образуемых фитопатогенными грибами. Всего токсины образуют свыше 400 видов грибов.

Фитотоксины определяют по действию на семена различных растений (ингибиция прорастания, рост проростков, их корешков), листовую и стеблевую ткани проростков и вегетирующих растений (появление некрозов, обесцвечивание ткани, скручивание листьев и т.д.).

Фитотоксины грибов в зависимости от их химической природы, концентрации, свойств растения оказывают общетоксическое и в различной степени выраженное специфическое действие на органы и клетки растений. Они могут ингибировать движение протоплазмы клеток, изменять проницаемость цитоплазматических мембран, ингибировать деление и рост клеток и др.

Значительное число исследований посвящено изучению токсических свойств Fusarium oxysporum – возбудителю трахеомикозного увядания растений.

Как при культивировании, так и при определенных условиях в больном растении гриб и другие биологические формы этого вида, а также некоторые другие виды фузариев образуют комплекс токсических веществ, различных по химической природе: ликомаразмин, фузариевая кислота, виктотоксин, викторин, коллетотин.

Ликомаразмин

Обладает узкоспецифическим действием. Токсичен для тканей листьев растений томатов, вызывая некрозы ткани между главными жилками. Токсин разрушает полупроницаемость плазматических мембран, что уменьшает способность клеток удерживать воду и нарушает водный баланс растения.

Фузариевая кислота.

Образуется в мицелии и, главным образом, в культуральной жидкости при выращивании на синтетической среде.

Фузариевая кислота задерживает рост бактерий (Bac.subtilis, E.coli, St.aureus, Candida vulgaris и др.).К фузариевой кислоте чувствительны зеленые водоросли – Spirogira nitride, Haematococcus sp. и др.

Образование фузариевой кислоты в большей степени характерно для Fusarium oxysporum и его многочисленных специализированных форм, чем для культур F.moniliforme.

Фузариевая кислота, образуемая грибом при поражении растения и вовлекаемая в транспирационные токи, оказывает патологическое действие многими путями. В зависимости от условий и степени токсичности продуцента, концентрации в тканях растения фузариевая кислота влияет по-разному на водный обмен растения и симптомы увядания.

Виктотоксин и викторин.

Выделен комплекс токсинов, образуемых Helminthosporium victoriae- возбудителя пятнистости листьев овса. Один из них – виктотоксин- обладает узкой специфичностью действия, оказывая токсическое действие на растения чувствительного сорта овса «Виктория», другой – викторин – проявляет токсическое действие как на чувствительные к грибу сорта овса, так и на устойчивые. В больших разведениях токсин вызывает быстрое образование хлорозов, увядание, некрозы у чувствительных к поражению грибом сортов овса, снижает транспирацию.

Коллетотин.

Коллетотин – токсин полисахаридной природы, выделенный из Colletotrichum fuscum, вызывающего пятнистость листьев.

Токсины образуются в культуральной жидкости Phytophthora infestans – возбудителе заболевания картофеля и других растений.

Токсин выделен из изолята Rhizoctonia solani, патогенного для семян и проростков люцерны, который подавляет прорастание семян этих растений.

Таким образом, многие виды фитопатогенных грибов как при культивирвании, так и нередко при поражении растений и заселении органических субстратов в почве образуют токсины, которые относятся к различным по химической природе соединениям и играют определенную роль в патогенезе вызываемых ими заболеваний, экологии грибов.