Грибы широко используются в народном хозяйстве для получения кормового белка, лимонной кислоты, ферментов, витаминов, антибиотиков, ростовых веществ.
Однако велика и отрицательная роль грибов. Паразитируя на растениях и животных, а также развиваясь сапротрофно на пищевых продуктах, промышленных материалах и изделиях из кожи, дерева, бумаги, пластмассы, произведениях искусства, грибы вызывают их порчу и наносят большой ущерб народному хозяйству.
1.Хищные и паразитические грибы в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур
Хищные грибы - наиболее специализированные представители царства грибов. К ним относятся, например, представители родов Stylopage и Arthrobotris из порядка гифомицетов. Одним из первых изучением хищных грибов занимался И.И. Мечников. В процессе эволюции у хищных грибов развился целый ряд приспособлений для захвата мелких животных, которых они используют в пищу. По механизму действия эти приспособления могут быть трех типов: в виде липких сетей гифов, маленьких головок или петель гифов. Хищные грибы способны поймать и использовать в пищу нематод, коловраток, простейших или мелких насекомых. Хищные грибы обитают в почве, где их мицелий развивается на растительных остатках и других органических субстратах, но часть питания они получают из тканей своих жертв. Тело жертвы является для них, как и для хищных животных, только пищей, а не средой обитания, как для паразитов. Захват жертвы хищником (в данном случае грибом) представляет собой единичный акт, а не процесс совместного существования, как при паразитизме.
Артроботрис - первый описанный в литературе хищный гриб. Жертвы гриба - обычные сапрозойные нематоды или свободноживущие личинки нематод, патогенные для растений, животных и человека. Реже грибы ловят амеб или других мелких корненожек, а некоторые - мелких насекомых, причем могут удерживать животных, значительно превосходящих их по размерам.
Активное улавливание хищными грибами нематод, способность их существовать в почве, возможность выращивания в культуре в больших количествах давно привлекали внимание исследователей к этим грибам как к возможным средствам в биологической борьбе с нематодами. Однако обнадеживающие результаты, полученные при проведении испытаний в теплицах, при более широкой апробации не подтвердились. Причина мoжeт крыться в недостаточном знании экологии хищных грибов, что не позволило предвидеть их поведение в почве и регулировать его.
Род септобазидиум насчитывает более 180 видов. Эти грибы растут на живых растениях, пораженных щитовкой. Их плодовые тела - широкораспростертые, пленчатые, - встречаются на ветвях и листьях растений, а под ними всегда можно найти щитовок, на которых гриб паразитирует, хотя некторые насекомые остаются непораженными.
Первые описания септобазидиума относятся к концу XVIII в. Но лишь в 1907 г. Генел и Литшауер обнаружили, что эти грибы всегда связаны со щитовками. Дальнейшие исследования показали, что гриб и насекомое связаны между собой сложными мутуалистическими отношениями. Особенности биологии этого рода были подробно изучены американским микологом Коучем на септобазидиуме Бурта (Septobasidium burtii).
Под защищающей пленкой гриба, в его сложном лабиринте, живут щитовки. Некоторые из них остаются здоровыми на протяжении всей жизни, другие заражаются грибом. Здоровые и зараженные насекомые хорошо различаются: больные меньше, у них отсутствует восковой щит и они никогда не размножаются. В мае наблюдается наиболее обильное спороношение гриба. В это же время от перезимовавших самок рождаются личинки щитовок первого поколения. Одни личинки остаются жить под грибом, где они родились, другие передвигаются в соседнюю колонию, а третьи выбирают себе место на коре, где нет гриба.
Именно эти личинки и обеспечивают размножение гриба, т.к., перемещаясь по растению, они уносят на себе споры гриба, которые в дальнейшем прорастают в полость тела насекомого. Через некоторое время гифы гриба образуют над телом насекомого покрывало. Для дальнейшего роста гриба необходимо, чтобы под ним нашли убежище новые личинки, зараженные спорами. Гриб привлекает их запахом, на который ползут насекомые (положительный хемотаксис). Пораженные грибом насекомые живут дольше, чем не пораженные. Таким образом, распространение и рост септобазидиума зависят исключительно от щитовок, но совместная жизнь выгодна и насекомому. Здоровые щитовки никогда не заражаются гифами гриба и находят под ним защиту от неблагоприятных климатических условий, а также от своих врагов - птиц и перепончатокрылых насекомых-паразитов.
Попытки использовать септобазидиум и другие хищные грибы для борьбы с вредителями иногда увенчивались успехом. Значительные трудности в расширенном использовании этого способа обусловлены особенностями роста патогена. Лишь в некоторых случаях удается получить достаточное количество хищных грибов для заражения популяции вредителей, т.к. для размножения грибов, как правило, требуется вначале массово размножить насекомых-вредителей.
2.Дрожжи как наиболее изученный объект биотехнологических
исследований
Дрожжи - сборная группа грибов, не имеющих типичного мицелия и существующих в виде отдельных почкующихся или делящихся клеток.Известно около 500 видов дрожжей. Все дрожжи - гетеротрофы с окислительным (дыхание) или бродильным (брожение) типом обмена веществ. Дрожжи синтезируют белки, липиды, внеклеточные полисахариды, витамины группы В. Вызывают болезни: молочницу (криптококкоз, кандидоз) и другие микозы.Использование человеком: пивоварение, виноделие, спиртовая промышленность, хлебопечение, микробиологическая промышленность (кормовой белок, ферменты), а также как объект исследований в биоэнергетике, радиобиологии, генетике.Большинство из используемых человеком видов относятся к роду сахаромицеты (Saccharomyces) из класса аскомицетов (Ascomycota), которые активно сбраживают простые углеводы до этилового спирта. Спиртовое брожение впервые было подробно изучено Луи Пастером.
Схема окисления углеводов до этанола:
сахар ---> пируват ---> СO2 + ацетальдегид ---> этанол.
Наиболее детально изучена генетика пекарских дрожжей S.cerevisiae. Методами генной инженерии в хромосомы клеток дрожжей встраивают и клонируют («размножают» при репликации хромосомальной ДНК) гены, ответственные за синтез гормонов и других ценных соединений.Свойства дрожжей, ценные для биотехнологии: быстро растут, безопасны для человека, растут на дешевой среде (парафин, меласса, метиловый спирт). Недостаток - сложно получать внутриклеточные продукты, т.к. клетки покрыты очень прочной оболочкой. Наиболее часто применяемый способ получения внутриклеточных соединений - автолиз, т.е. разрушение клетки под действием ее собственных ферментов.
Хлебопечение. Раньше в хлебопечении повсеместно использовалось дрожжевое опарное тесто. Его и сейчас широко используют для выпечки ржаного хлеба, а также в домашнем хозяйстве. Для получения такого теста используют опару - небольшую порцию теста, оставленную от предыдущего замеса или замешанную заранее, до основного замеса. В опаре содержатся и размножаются дрожжи и молочнокислые бактерии, придающие черному хлебу приятную кислинку и аромат. Дрожжевой белый хлеб выпекают безопарным способом - дрожжи помещают вместе с мукой и др. компонентами сразу в основной замес. Непосредственно перед выпечкой содержащаяся в опаре смешанная популяция стимулируется к размножению добавлением молока, воды, сахара, муки. Полученное тесто «подходит», увеличиваясь в объеме за счет интенсивного выделения СО2 при быстром размножении дрожжей, сбраживающих углеводы.
Виноделие. На поверхности и внутри ягод живут разнообразные микроорганизмы, среди которых много дрожжей. Поэтому отжатый сок - сусло - начинает бродить без дополнительного добавления дрожжей. На этом основано кустарное виноделие.
Процессу брожения могут помешать прежде всего уксусно- и молочнокислые бактерии, нежелательные дрожжи, дрожжеподобные грибы. Чтобы исключить риск порчи виноматериала при промышленном производстве вина в виноградное сусло вводят заранее выращенные и активированные винные дрожжи. Применяемые расы дрожжей, чаще всего относящиеся к сахаромицетам, и ход процесса брожения определяют тип вина. Так, например, при изготовлении хереса используют специальные хересные дрожжи и бочки с вином не заполняют доверху (что недопустимо при изготовлении других вин).Процессы, используемые в виноделии, подробно изучил Луи Пастер. Дрожжи сбраживают сахара, содержащиеся в виноградном соке (см. схему выше). Брожение продолжается до тех пор, пока дрожжи не израсходуют весь сахар. Дрожжи образуют спирт лишь в отсутствие кислорода или при его недостатке. Если кислорода много, дрожжи окисляют сахар полностью до углекислого газа и воды. Пока брожение протекает бурно, выделяющийся углекислый газ предохраняет поверхность сусла от взаимодействия с кислородом воздуха. Когда брожение прекращается, бочку с молодым вином надо запечатать. Если этого не сделать, уксуснокислые бактерии, используя кислород, превратят спирт в уксусную кислоту. Именно таким образом получают винный (или яблочный) уксус. На основании результатов своих исследований Пастер рекомендовал виноделам Франции соблюдать микробиологическую чистоту при приготовлении вина: тщательно мыть бочки и окуривать вино сернистым ангидридом.
Пивоварение. Пивоварение, как и винокурение, - традиционное производство во многих странах мира. Как правило, оно индустриализировано сильнее, чем виноделие, и дрожжевой компонент имеет здесь еще большее значение. Применяемые штаммы - специальные виды сахаромицетов. Сбраживающие ячменное сусло дрожжевые клетки за короткий срок доводят содержание в нем спирта до 3-5%. Чтобы замедлить слишком интенсивное размножение дрожжей и накопить продукты, придающие пиву его вкус (альдегиды, кетоны, многоатомные спирты), ферментацию проводят при низких температурах - 2-8 °С. В этих условиях дальнейшее окисление альдегидов и спиртов почти не происходит.Многие пивоварни и сейчас оснащены открытыми бродильными чанами, и лишь крупные заводы имеют гepмeтичные емкости. Крупные дрожжевые клетки в готовом пиве отмирают и оседают, небольшая их доля остается во взвеси, и продолжающееся брожение пива в емкостях для хранения обуславливает насыщение его углекислым газом.
3.Пенициллы
Род Пенициллиум (Penicillium) относится к порядку гифомицетов (Hyphomycetales) из класса несовершенных грибов (Deuteromycota). Естественное местообитание этих грибов - почва, они часто обнаруживаются на самых разных субстратах, главным образом растительного происхождения.
Еще в XV-XVI вв. в народной медицине при лечении гнойных ран использовалась зеленая плесень. В 1928 г. английский микробиолог Александр Флеминг заметил, что пеницилиум, случайно попавший в культуру стафилококка, полностью подавил рост бактерий. Эти наблюдения Флеминга легли в основу учения об антибиозе (антагонизме между отдельными видами микроорганизмов). В развитии исследований микробного антагонизма значительную роль сыграли Л.Пастер, И.И. Мечников.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
