-
真菌
(一種真核生物)
鎖定
- 中文名
- 真菌
- 拉丁學名
- Fungi
- 界
- 真菌界
- 門
- 真菌門
- 物種數量
- 1萬屬12萬餘種
- 形態結構
- 營養體、繁殖體
- 繁殖方式
- 有性和無性繁殖
- 拼 音
- zhēn jūn
真菌定義
真菌起源和演化
真菌的起源、演化和系統發育的研究,最初是根據比較形態學和細胞學的資料。20世紀80年代後,隨着科學技術的發展和新技術的廣泛應用,例如G-C含量、胞壁的多糖組分和結構的研究、各類真菌色氨酸生物合成途徑的酶沉降圖型、賴氨酸的兩種不同合成途徑以及rRNA序列的研究等,都推動了真菌起源和演化的研究。
[1]
真菌起源
真菌在地球上存在了多長時間還不清楚,對真菌的起源也沒有確切的結論。真菌的有些特點和植物相似,然而在某些方面又和動物有相似之處。二十世紀80~90年代,根據營養方式的比較研究,真菌不是植物也不是動物,而是一個獨立的生物類羣——真菌界。
[1]
①起源多元論:根據性器官的形態及交配方式,認為真菌來自藻類。壺菌目自原藻演化而來,水黴目演自無隔藻,毛黴演自接合藻,子囊菌和擔子菌由紅藻演化而來,這些藻類因喪失色素而從自養變成異養,生理的變化引起了形態的改變。這就是真菌起源的多元論觀點。
[1]
②鞭毛生物起源論:認為絕大多數真菌是起源於一種原始水生生物——鞭毛生物,單細胞,具一至數根鞭毛,有的有葉綠素和其他色素,有的無色素,具色素的演化為藻類,無色素的演化為菌類。真菌和藻類都起源於鞭毛生物。
[1]
真菌演化
真菌形態結構
真菌營養體結構
真菌營養生長階段的結構稱為營養體結構。絕大多數真菌的營養體都是可分枝的絲狀體,單根絲狀體稱為菌絲(hypha)。許多菌絲在一起統稱菌絲體(mycelium)。菌絲體在基質上生長的形態稱為菌落(colony)。菌絲在顯微鏡下觀察時呈管狀,具有細胞壁和細胞質,無色或有色。菌絲可無限生長,但直徑是有限的,一般為2-30微米,最大的可達100微米。低等真菌的菌絲沒有隔膜(septum)稱為無隔菌絲,而高等真菌的菌絲有許多隔膜,稱為有隔菌絲。此外,少數真菌的營養體不是絲狀體。而是無細胞壁且形狀可變的原質團(plasmodium)或具細胞壁的、卵圓形的單細胞。寄生在植物上的真菌往往以菌絲體在寄主的細胞間或穿過細胞擴展蔓延。
[1]
當菌絲體與寄主細胞壁或原生質接觸後,營養物質因滲透壓的關係進入菌絲體內。有些真菌如活體營養生物侵入寄主後,菌絲體在寄主細胞內形成吸收養分的特殊機構稱為吸器(haustorium)。吸器的形狀不一,因種類不同而異,如白粉菌吸器為掌狀,霜黴菌為絲狀,鏽菌為指狀,白鏽菌為小球狀。有些真菌的菌絲體生長到一定階段,可形成疏鬆或緊密的組織體。菌絲組織體主要有菌核(sclerotium)、子座(stroma)和菌索(rhizomorph)等。菌核是由菌絲緊密交織而成的休眠體,內層是疏絲組織,外層是擬薄壁組織,表皮細胞壁厚、色深、較堅硬。菌核的功能主要是抵抗不良環境。但當條件適宜時,菌核能萌發產生新的營養菌絲或從上面形成新的繁殖體。菌核的形狀和大小差異較大,通常似綠豆、鼠糞或不規則狀。子座是由菌絲在寄主表面或表皮下交織形成的一種墊狀結構,有時與寄主組織結合而成。子座的主要功能是形成產生孢子的機構,但也有度過不良環境的作用。菌索是由菌絲體平行組成的長條形繩索狀結構,外形與植物的根有些相似,所以也稱根狀菌索。菌索可抵抗不良環境,也有助於菌體在基質上蔓延。
[1]
有些真菌菌絲或孢子中的某些細胞膨大變圓、原生質濃縮、細胞壁加厚而形成厚垣孢子(chlamydospore)。它能抵抗不良環境,待條件適宜時,再萌發成菌絲。當很多菌絲聚集在一起時,會組成真菌的營養體,即菌絲體。菌絲一般分為兩類,一為無隔菌絲,即菌絲沒有橫隔壁,可視為一個單細胞,具有多個細胞核,如低等真菌中的根黴、毛黴、水黴等的菌絲。另一類是有隔菌絲,即菌絲具很多橫隔壁,將其分隔成多個細胞,每個細胞中有1個、2個或多個細胞核。
[1]
真菌繁殖體結構
當營養生活進行到一定時期時,真菌就開始轉入繁殖階段,形成各種繁殖體即子實體(fruitingbody)。真菌的繁殖體包括無性繁殖(asexual reproduction)形成的無性孢子和有性繁殖(sexual reproduction)產生的有性孢子。
[1]
真菌異同比較
真菌繁殖方式
真菌無性繁殖
(3)分生孢子(conidium)產生於由菌絲分化而形成的分生孢子梗(conidiophore)上,頂生、側生或串生,形狀、大小多種多樣,單胞或多胞,無色或有色,成熟後從孢子梗上脱落。有些真菌的分生孢子和分生孢子梗還着生在分生孢子果內。孢子果主要有兩種類型,即近球形的具孔口的分生孢子器(pycnidium)和杯狀或盤狀的分生孢子盤(acervulus)。
[1]
真菌有性繁殖
真菌生長髮育到一定時期(一般到後期)就進行有性生殖(sexual reproduction)。有性生殖是經過兩個性細胞結合後細胞核產生減數分裂產生孢子的繁殖方式。多數真菌由菌絲分化產生性器官即配子囊(gametangium),通過雌、雄配子囊結合形成有性孢子。其整個過程可分為質配(plasmogamy)、核配(karyogamy)和減數分裂(meiosis)三個階段。
[1]
(3)子囊孢子(ascospore):子囊菌的有性孢子。通常是由兩個異型配子囊——雄器和產囊體相結合,經質配、核配和減數分裂而形成的單倍體孢子。子囊孢子着生在無色透明、棒狀或卵圓形的囊狀結構即子囊(ascus)內。每個子囊中一般形成8個子囊孢子。子囊通常產生在具包被的子囊果內。子囊果一般有四種類型,即球狀而無孔口的閉囊殼(cletothecium),瓶狀或球狀且有真正殼壁和固定孔口的子囊殼(perithecium),由於座溶解而成的、無真正殼壁和固定孔口的子囊腔(locule),以及盤狀或杯狀的子囊盤(apothecium)。
[1]
(4)擔孢子(basidiospore):擔子菌的有性孢子。通常是直接由“+”、“-”菌絲結合形成雙核菌絲,以後雙核菌絲的頂端細胞膨大成棒狀的擔子(basidium)。在擔子內的雙核經過核配和減數分裂,最後在擔子上產生4個外生的單倍體的擔孢子。
[1]
真菌分類
真菌較高層級的分類系統仍有很大爭議,新理論不斷被提出,各個分類階層的名稱均常有變動。且同一種真菌還可能在生活史的不同階段,例如無性與有性世代擁有數種不同的學名,使真菌分類更加複雜。《安貝氏菌物詞典》第9版中,將真菌界分為4門和1類。
[3]
真菌壺菌門
壺菌門(Chytridiomycota)壺菌門是遊動細胞具有“9+2”結構的鞭毛,並能在水中游動的一類真菌,遊動孢子具有一根後生尾鞭式鞭毛。
[3]
真菌接合菌門
接合菌門(Zygomycota)是由低等的水生真菌發展到陸生種類,由遊動的帶鞭毛的孢囊孢子發展為不遊動的孢囊孢子——靜孢子或單孢孢子囊的分生孢子。
[3]
真菌子囊菌門
子囊菌門(Ascomycota)是真菌中最大的類羣他與擔子菌被稱為高等真菌,生殖菌絲細胞出現較短雙核階段,其區別於其他真菌的一個特徵是產生子囊。
[3]
真菌擔子菌門
擔子菌門(Basidiomycota)是一類高等真菌,構成雙核亞界,包含2萬多種,包括蘑菇、木耳等主要食用菌。更具體地説,擔子菌門包括以下組:蘑菇,馬勃,stinkhorns(鬼筆科),支架真菌,和人體致病酵母隱球菌屬等等。
[3]
真菌半知菌類
半知菌類(Deuteromycota)是一種已廢止的生物分類,指在子囊菌、擔子菌的同伴之中,還未發現有性繁殖階段而在分類學上位置不明的一種臨時分類。只進行無性繁殖的菌類被稱作不完全型,這一階段被稱為無性階段。進行有性繁殖的被稱為完全型,該階段被稱作有性階段,通常有性階段的菌類也是同時進行無性生殖的。
[3]
真菌各類真菌特徵
真菌酵母菌
酵母菌體呈圓形、卵形或橢圓形,內有細胞核、液泡和顆粒體物質。通常以出芽繁殖;有的能進行二等分分裂;有的種類能產生子囊孢子。廣泛分佈於自然界,尤其在葡萄及其他各種果品和蔬菜上更多。是重要的發酵素,能分解碳水化合物產生酒精和二氧化碳等。生產上常用的有面包酵母、飼料酵母、酒精酵母和葡萄酒酵母等。有些能合成纖維素供醫藥使用,也有用於石油發酵的。
[1]
真菌假絲酵母
假絲酵母能形成假菌絲、不產生子囊孢子的酵母。不少的假絲酵母能利用正烷烴為碳源進行石油發酵脱蠟,併產生有價值的產品。其中氧化正烷烴能力較強的假絲酵母多是解脂假絲酵母(C. lipolytica)或熱帶假絲酵母(C. tropicalis)。有些種類可用作飼料酵母,個別種類能引起人或動物的疾病。
[1]
真菌黃麴黴
黃麴黴屬於半知菌類,黃麴黴羣的一種常見腐生真菌。多見於發黴的糧食、糧食製品或其他黴腐的有機物上。菌落生長較快,結構疏鬆,表面黃綠色,背面無色或略呈褐色,菌體由許多複雜的分枝菌絲構成。營養菌絲具有分隔,氣生菌絲的一部分形成長而粗糙的分生孢子梗,梗的頂端產生燒瓶形或近球形的頂囊,囊的表面產生許多小梗(一般為雙層),小梗上着生成串的表面粗糙的球形分生孢子。分生孢子梗、頂囊、小梗和分生孢於合成孢子穗。可用於生產澱粉酶、蛋白酶和磷酸二酯酶等,也是釀造工業中的常見菌種。早在六世紀時,《齊民要術》中就有用“黃衣”、“黃蒸”兩種麥曲來制醬的記載,這兩種黃色的麥曲,主要由黃麴黴一類微生物產生的大量孢子和蛋白酶、澱粉酶所組成。
[1]
真菌白地黴
白地黴菌落平面擴散,組織輕軟,乳白色。菌絲生長到一定階段時,斷裂成圓柱狀的裂生抱子。菌體生長最適宜的温度為28℃。常見於牛奶和各種乳製品(如酸牛奶和乳酪)中,在泡菜和醬上,也常有白地黴。可用來製造核苦酸、酵母片等。
[1]
真菌抗生菌
真菌培養基
常見真菌培養基有:
①沙保氏(Sabouraud’s)培養基:
②馬鈴薯瓊脂培養基:
馬鈴薯:200克;瓊脂:10克;糖:20克;水:1000毫升。
把馬鈴薯洗淨去皮,取200克切成小塊,加水1000毫升,煮沸半小時後,補足水分。在濾液中加入10克瓊脂,煮沸溶解後加糖20克(用於培養黴菌的加入蔗糖,用於培養酵母菌的加入葡萄糖),補足水分,分裝,滅菌,備用。把這培養基的pH調到7.2~7.4,配方中的糖,如用葡萄糖還可用來培養放線菌和芽孢桿菌。
[5]
③黃豆芽汁培養基:
黃豆芽:100克;瓊脂:15克;葡萄糖:20克;水:1000毫升。
洗淨黃豆芽,加水煮沸30分鐘。用紗布過濾,濾液中加入瓊脂,加熱溶解後放入糖,攪拌使它溶解,補足水分到1000毫升,分裝,滅菌,備用。把這培養基的pH值調到7.2~7.4,可用來培養細菌和放線菌。
[4]
④豌豆瓊脂培養基:
豌豆:80粒;瓊脂:5克;水:200毫升。
取80粒幹豌豆加水,煮沸1小時,用紗布過濾後,在濾液中加入瓊脂,煮沸到溶解,分裝,滅菌,備用。
[6]
真菌共生關係
真菌真菌與生活
真菌環境的再循環
真菌食物與真菌
還有些真菌也成為重要的食物來源。可食用的蕈菌有200多種,如冬菇、草菇、木耳、雲耳等。以及真菌所侵入後的生(動,植物)物空殼,如冬蟲夏草。還有的真菌用於食物加工,例如酵母菌用於麪包等加工,釀酒也需要真菌。
[1]
[9]
真菌致病的真菌
在農業、林業和畜牧業中,真菌又有有害的一面。真菌能引起植物多種病害,從而造成巨大的經濟損失。例如,1845年歐洲由於馬鈴薯晚疫病的流行摧毀了5/6的馬鈴薯,中國由於1950年的小麥鏽病和1974年的稻瘟病而使小麥和水稻各減產60億千克。
[10]
真菌青黴素的發現
青黴素是一種高效、低毒、臨牀應用廣泛的重要抗生素。它的發現大大增強了人類抵抗細菌性感染的能力,帶動了抗生素家族的誕生。1928年,英國科學家Fleming在實驗研究中最早發現了青黴素。1929年,弗萊明發表了他的研究成果,他用顯微鏡觀察培養皿時發現,黴菌周圍的葡萄球菌菌落已被溶解,這意味着黴菌的某種分泌物能抑制葡萄球菌。此後的鑑定表明,上述黴菌為點青黴菌,因此弗萊明將其分泌的抑菌物質稱為青黴素。
[1]
通過數十年的完善,青黴素針劑和口服青黴素已能分別治療肺炎、腦膜炎、心內膜炎、白喉、炭疽等病。繼青黴素之後,鏈黴素、氯黴素、土黴素、四環素等抗生素不斷產生,增強了人類治療傳染性疾病的能力。
[13-15]
真菌世界紀錄
最古老的真菌:來自剛果民主共和國白雲岩頁岩微化石真菌樣本的年 齡 為 7.15 億 ~8.10 億 歲。它們由直徑小於5微米的碳質細絲組成。這一發現在2020 年 2 月公佈。(吉尼斯世界紀錄)
[16]
真菌科學研究
2022年,重慶醫科大學附屬第一醫院醫學檢驗科曹炬研究員團隊最新研究發現,顆粒蛋白酶前體(PGRN)在促進真菌失控性炎症反應和抑制固有免疫細胞抗真菌功能中發揮雙重作用,為真菌性膿毒症的免疫輔助治療找到了一個潛在干預靶點
[17]
。
- 參考資料
-
- 1. 阿歷索保羅(美),明斯(美),餘永年.真菌學概論:農業出版社,1983:1-38
- 2. Shoji JY, Arioka M, Kitamoto K. Possible involvement of pleiomorphic vacuolar metworks in nutrient recycling in filamentous fungi. Autophagy. 2006, 2(3): 226-227. .Tandfonline.2006-05-30[引用日期2020-03-02]
- 3. 徐德強, 肖義平. 真菌的分類與命名. 中國真菌學雜誌. 2006, 1(1): 54-56. .中國知網.2006-02-28[引用日期2020-03-02]
- 4. 高穎, 李田春, 徐曉宇. 不同培養基對猴頭菇菌絲體生長量及多糖含量的影響. 遼寧科技學院學報,2016, 4: 22-23. .中國知網.2016-08-15[引用日期2020-03-02]
- 5. 蒲相君. 糖及其熱解產物對稻曲病菌生長髮育的影響. 2018, 廣西大學. .中國知網.2018-06-01[引用日期2020-03-02]
- 6. 中監所培養基室. 豌豆汁培養基的製造方法及對幾種細菌的生長情況. 中國獸藥雜誌, 1957,1: 53-57. .中國知網.1957-04-02[引用日期2020-03-02]
- 7. 祝英, 熊俊蘭, 呂廣超, 等. 叢枝菌根真菌與植物共生對植物水分關係的影響及機理. 生態學報, 2015, 8: 2419-2427. .中國知網.2014-05-16[引用日期2020-03-02]
- 8. 畢銀麗, 張延旭, 江彬, 等. 水分脅迫下AM真菌與解磷細菌協同對玉米生長及土壤肥力的影響. 煤炭學報. 2019, 12: 3655-3661. .中國知網.2019-12-15[引用日期2020-03-02]
- 9. 詹藝舒,李婕,褚秀丹,蔡志英,紀鵬偉,陳炳智,江玉姬. 一株真菌拮抗細菌Z21的篩選與鑑定及其發酵條件優化[J]. 微生物學通報,1-13. .中國知網.2020-01-06[引用日期2020-03-01]
- 10. 李依韋. 植物抗真菌病基因工程的主要對策[J]. 內蒙古民族大學學報(自然科學版), 2010, 25(04): 417-418. .中國知網.2010-07-15[引用日期2020-03-02]
- 11. 桑紅. 真菌病的診治概況[J]. 醫學研究生學報, 2013, 26(08): 785-788. .中國知網.2013-08-15[引用日期2020-03-02]
- 12. 侵襲性真菌病臨牀實驗室診斷操作指南 .國家衞生健康委員會官網.2017-01-15[引用日期2020-03-02]
- 13. 白潔,馬燕,杜文齊. 頭孢克肟聯合青黴素治療新生兒感染性肺炎的療效觀察. 中國性科學, 2019,4:146-149. .中國知網.2019-03-01[引用日期2020-03-02]
- 14. 衞生部關於印發《炭疽病診斷治療與處置方案(2005年版)》的通知 .國家衞生健康委員會官網.2006-01-04[引用日期2020-03-03]
- 15. 抗菌藥物臨牀應用指導原則(2015版) .國家衞生健康委員會官網.2015-07-24[引用日期2020-03-03]
- 16. 吉尼斯世界紀錄有限公司[著],遲文成[譯].吉尼斯世界紀錄大全2021[M].瀋陽:遼寧少年兒童出版社,2021年:第44頁
- 17. 最新研究發現真菌性膿毒症潛在治療靶點-中國科技網 .中國科技網[引用日期2022-10-22]
- 18. 我國科研團隊發現真菌新物種並以“綿陽”命名 .科技日報.2022-11-12[引用日期2022-11-12]
- 收起