Blakeslea trispora
|
|
| Blakeslea trispora | |
|---|---|
| Vetenskaplig klassificering | |
| Rike: | |
| Division: | |
| Klass: | |
| Beställa: | |
| Familj: | |
| Släkte: |
Blakeselea
|
| Arter: |
trispora
|
| Binomialt namn | |
|
Blakeslea trispora
Thaxter (1914)
|
|
| Synonymer | |
|
|
Blakeslea trispora är en mögel och medlem av divisionen Zygomycota . Denna art har studerats väl för sin förmåga att producera karotenoider, särskilt β-karoten och lykopen . β-karoten är ett vitamin A-prekursor och både β-karoten och lykopen spelar en betydande roll i hämningen av oxidativ stress . Blakeslea trispora isoleras vanligtvis från jordprover i hela södra USA och södra Asien. B. trispora är en patogen hos tropiska växter. In vivo patogenicitetstester med användning av djurmodeller tyder på att denna svamp inte är en orsak till djur- eller mänskliga sjukdomar.
Historia
Släktet Blakeslea namngavs för att hedra den amerikanske botanikern Albert Francis Blakeslee baserat på B. trispora . Medan AF Blakeslee studerade en annan svamp som heter Botrytis rileyi , samarbetade han med Roland Thaxter för att ytterligare studera denna svamp. 1914, medan Thaxter gjorde ytterligare forskning om Botrytis rileyi, isolerades Blakeslea trispora av misstag från en förorenad larv infekterad med Botrytis rileyi . Blakeslea trispora identifierades först från larverna från larven, som växte på cowpea -plantan. Larven var infekterad av svampen Botrytis rileyi; Blakeslea trispora ansågs emellertid av en händelse överföras till den sjuka larven som livnärde sig på en cowpea-blomma. När Thaxter först identifierade B. trispora , ansåg han B. trispora vara mycket nära besläktad med släktet Choanephora på grund av mycket liknande sporangiosporemorfologi. Båda har en distinkt brun färg med svaga, längsgående ränder på sporangiolväggen. Formen på de stora sfäriska huvudena på deras sporangiola är också liknande. Choanephora och Blakeslea anses dock vara distinkta släkten och kan särskiljas genom sporväggen och dess separation från sporangiolväggen. Arter av Choanephora har en mycket vidhäftande sporangiolvägg i motsats till Blakeslea -arter där sporangiolväggen lätt kan separeras från den underliggande sporen vid mognad.
Tillväxt och morfologi
Blakeslea trispora genomgår både sexuell och asexuell reproduktion. Den asexuella reproduktiva fasen av Blakeslea trispora involverar produktion av sporangiosporer som produceras i sporangier . När de väl har släppts kan de gro i närvaro av fritt vatten. Kolonier av B. trispora växer snabbt på agartillväxtmediet vid 25 °C. De är vita till en början men blir gula till ljusbruna och mycket mörkbruna när de mognar. Hyfer av B. trispora är aseptat, mycket täta och mycket grenade. Sexuell reproduktion sker genom bildandet av zygosporer , som innehåller höga koncentrationer av triglycerolrika lipider och fosfatidylkolin . Zygosporer kan bestå under långa tidsperioder, och deras groning är beroende av ett cytoplasmatiskt reglerande system som upprätthåller viloläge och förhindrar groning i närvaro av ogynnsamma tillväxtförhållanden. Zygosporer varierar i storlek från 40-80μm. De är sfäriska eller något tillplattade till formen. Blakeslea trispora har ett heterotalliskt parningssystem, med (+) och (-) parningstyper. Kontakt och utbyte mellan de motsatta parningstyperna är en nödvändig prekursor för att inducera sexuell reproduktion och utveckling av zygosporer. Förlängningar som kallas gametangia bildas från var och en av de kompatibla haploida mycelerna. Efter anastomos bildas ett fertilt heterokaryot zygosporangium inom vilket zygosporerna utvecklas. Under sexuell reproduktion produceras karotenoidpigment av båda av parningstyp. Karotenoider är prekursorer till många apokarotenoider som innehåller mycket viktiga könsspecifika prekursorer, trisporinsyra (TSA) för sexuell reproduktion av Blakeslea trispora . Karotener framställda av karotenoider bearbetas vidare av karotenoxygenas för att syntetisera trisporinsyra (TSA). TSA producerat av karoten stimulerar båda sexuellt komplementära celler att ta kontakt med varandra. TSA anses vara en viktig signalmolekyl för initiering och kontroll av sexuell reproduktion.
Fysiologi
I början av den sexuella reproduktionscykeln av B. trispora är det första steget produktionen av karotener från karotenoider. Karotener bearbetas vidare av karotenoxygenas, som kodas i tsp3-genen från B. trispora , för att producera TSA. TSA produceras av båda parningstyperna: (+) och (-) stammar, och det produceras rikligt, särskilt när kompatibla mycelier odlas tillsammans. Eftersom dessa två olika könstyper producerar TSA känner de av sexuellt komplementära celler och bildar gametangia. Så småningom går dessa gametangier samman och zygosporangia bildas. Eftersom dessa två olika parningstyper möter varandra överför varje parningstyp den könsspecifika prekursorn till trisporoid TSA och fungerar som en signal för syntesen av ytproteinet agglutinin . Agglutinin gör att de två TSA:erna kan känna igen varandra. Det orsakar sedan snabb kontakt och effektiv interaktion mellan dessa två olika parningstyper. Dessutom främjar stimulering av båda parningstyperna av TSA syntesen av β-karoten . När β-karoten produceras blir det en prekursor till trisporoid, som är ett feromon för B. trispora . Produktion av β-karoten främjar en positiv återkopplingsprocess som ytterligare stimulerar karotenogenes och produktionen av trisporoid som fungerar som en β-karotenökande substans. Dessutom fungerar det som en hormonstimulator av dess biosyntes . Blakeslea trispora kräver således vissa koncentrationer av TSA för att aktivera karotenogenes och producera fler karotenoider (cirka 0,5 % av dess torrvikt ) som kan ackumuleras i zygosporerna av B. trispora . Därför fungerar både TSA och trisporoid som könshormoner i Blakeslea trispora , vilket utlöser den sexuella reproduktionen och kontrollerar intim kontakt mellan heterotaliska stammar, vilket ytterligare styr bildandet av könsstrukturer, zygosporer. Karotenoider är absolut nödvändiga inte bara för produktionen av trisporinsyra, utan också för processen för zygotbildning, som viktiga faktorer för produktionen av sporopollenin , en strukturell komponent i zygosporens cellvägg. Det är nödvändigt att reglera denna syntes av feedback-typ med karotenoider och ytterligare syntes av TSA. Därför kan bildningen av zygosporerna förhindras genom hämning av karotenogenes i Blakeslea trispora .
Ansökningar
| Bifunktionella lykopencyklas/ | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| fytoensyntasidentifierare | |||||||
| Organism | |||||||
| Symbol | carRA | ||||||
| UniProt | Q67GH9 | ||||||
| |||||||
Blakeslea trispora är användbar som källor för β-karoten och dess prekursormolekyl, lykopen, i industriell produktion. Dessa molekyler är användbara livsmedelsfärgämnen och kan ha positiva effekter för människors hälsa som antioxidanter .
Framställningen av lykopen kräver i första hand viss interaktion mellan de parande stammarna. Blakeslea trispora behöver båda parningstyperna för att syntetisera lykopen i en kommersiellt användbar skala. (-)-stammen är dubbelt så viktig som (+)-stammen för att bestämma produktiviteten för syntesen av lykopen. För att producera en optimal mängd lykopen är överskott av (-) parningstyp i ett 1:2 (+/-) förhållande med inokulatålder 36 respektive 48 timmar gynnsamt.
Lykopen
Blakeslea trispora är känt för att vara den mest effektiva tillverkaren av lykopen. Lykopen bearbetas av lykopencyklas som leder till produktion av β-karoten. För industriell produktion av lykopen Blakeslea trispora med en lykopencyklashämmare som kan införas i fermenteringsprocessen . Blakeslea trisporas zygosporer tenderar att innehålla en maximal mängd lykopen. Lykopen är en mellanprodukt i biosyntesen av alla dicykliska karotenoider inklusive β-karoten.
Lykopen är en av de viktigaste karotenmolekylerna eftersom det kan producera både β-karoten och andra karotenoider, välkända för sina potenta antioxidantaktiviteter . Som sådan spelar β-karoten och andra karotenoider avgörande roller för oxidativ stress och kardiovaskulärt skydd. Karotenoider har mycket effektiva antioxidantfångande aktiviteter mot ROS ( reactive oxygen species ), såsom singlet-syre och fria radikaler . Därför har de förmågan att förebygga kroniska sjukdomar som cancer, cerebrovaskulära och hjärt-kärlsjukdomar och hjärtinfarkt . Lykopen anses vara en mycket viktig och relevant källa för människors hälsa. En fallstudie av Weilian Hu och hans kollegor 2013 visade att administrering av lykopen hos vuxna möss verkade förbättra aktiviteten hos antioxidantenzym. De har rapporterat att administrering av Blakeslea trispora -pulver, som innehåller höga mängder lykopen, har potential att skydda levern, hjärnan, njurarna och huden mot oxidativ stress. Detta görs genom att minska koncentrationen av ROS och genom att förbättra aktiviteten hos antioxidantenzymet. Dessutom undersöker de ytterligare om svampen Blakeslea trispora kan vara en potent effektor av anti-aging på grund av dess förmåga att effektivt massproducera mängder lykopen.
β-karoten
β-karoten är en molekyl som uppvisar ett röd-orange pigment. Därför används det som färgämne för livsmedelsprodukter. β-karoten är en medlem av karotener som är mycket omättade isoprenderivat . Eftersom Blakeslea trispora har en effektiv förmåga att producera stora mängder β-karoten från lykopen, är Blakeslea trispora den huvudsakliga organismen som används för dess produktion i industriell skala.
β-karotener är kända för att vara ett kraftfullt stimulerande medel för det mänskliga immunsystemet och spelar betydande roller i förebyggandet av degenerativa sjukdomar och cancer. Alla celler är kapabla att producera och reglera ROS. Emellertid kan dysreglering av ROS leda till DNA- skada, inaktivering av enzymer och proteiner, störningar av membran. Detta orsakar i slutändan celldöd och blir mycket giftigt för individerna. Ytterligare undersökningar av β-karotenanvändning som samlats in från Blakeslea trispora kan leda till stora förbättringar av människors hälsa vid behandling och förebyggande av vissa kroniska sjukdomar som cancer.