Main menu

Pages

الفطريات : التوزيع - التنوع - المحاليل - فطر Aspergillus oryzae - تأثير النباتات

 


الفطريات

     فُطْر وجمعه فُطْريات أو فطور من مملكة الكائنات الحية ضمن نطاق حقيقية النوى، وتشكل أنواعه العديدة مملكة الفطريات. تتميز بأنها تهضم طعامها خارجيا (وليس داخليا ضمن جوف هضمي) وتمتص الجزيئات المغذية إلى ضمن خلاياه بعد إتمام عملية الهضم؛ وهذه تتم بإفراز هيدرولازات تذيب خلايا الأنسجة النباتية أو الحيوانية أو المواد العضوية التي تتغذى عليها. الفطريات هي كائنات حية ثالوسية تنتشر انتشاراً واسعاً في الأوساط المختلفة فهي توجد في التربة الرطبة والجافة، وفي المياه العذبة والمالحة وفي الهواء حتى ارتفاعات شاهقة منه. يهاجم الكثير منها النباتات والحيوانات والإنسان ممرضة له. كما تشاهد هذه الفطريات في كثير من الأغذية مسببة فساد الكثير منها، كما قد تساهم في تسوية وانضاج بعضها مثل الجبن الركفور. ومن الفطريات ما يعمل كغذاء مثل أنواع من فطر عيش الغراب، كما أن منها مايختلط على الآكل فتكون له سماً قاتلاً. الفطور بالغة الأهمية اقتصاديا فالخمائر مسؤولة عن التخمر في معظم الصناعات الغذائية من إنتاج منتجات الحليب من ألبان وأجبان وصناعة الخبز إلى صناعة المشروبات الكحولية. كما تشكل زراعة فطر عيش الغراب مصدر غذائي مهم في العديد من البلدان. للفطور أيضا أهمية بيئية فهي المفككات الأولية لجثث الحيوانات والنباتات الميتة في العديد من الأنظمة البيئية. كما تظهر على سطوح الخبز القديم بشكل عفن.بدأ باستخدام بعض أنواع الفطور في بدايات القرن الماضي كمصدر أساسي للمضادات الحيوية مثل البنسيلين. (Rocio و آخرون، 2010)

 

 

توزع و انتشار الفطريات في الطبيعة

     تنتشر الفطريات في الطبيعة بشكل واسع، حيث تكون لها القدرة على النمو في مناطق بيئية مختلفة. إذ تتكاثر العديد من الفطريات بشكل رئيسي عن طريق تكوين الأبواغ اللاجنسية (الكونيديا Conidia أو الأبواغ الحافظية Sporongiospores)، والتي تنتقل عبر الهواء إلى مسافات طويلة مما يسمح لها بالبقاء في بيئات يمكن أن تكون مختلفة عن بيئاتها الأصلية. و بناء على هذا تكون لها القدرة على التأقلم السريع لأي بيئة خاصة تجد نفسها فيها ، لذلك فهي تنتشر في كل الأوساط سواء في التربة أو الهواء أو الماء ( Rocio و آخرون، 2010).

 

 

توزيع الفطريات في التربة

التربة هي وسط معقد، يتكون من معادن غير عضوية ومخلفات عضوية تعمل کروابط القنوات وثقوب تحتوي على الماء و الهواء. فجذور النباتات تتخلص من أنسجتها الخارجية و تفرز موادا عضوية (خاصة الكربوهيدرات، الأحماض الأمينية، الفيتامينات، و الأحماض العضوية)، كما يسقط النبات أوراقه و فروعه الميتة فوق التربة (محمد ،.2003)

تقل أعداد الفطريات و تنوعها بصفة عامة كلما تعمقنا في التربة، حيث ينتج ذلك عن التغيرات الطبيعية و الكيميائية في صفات التربة. ويرتبط توزيع الفطريات في الطبيعة على وجود المادة العضوية ، حيث تزداد في التنوع والعدد على المخلفات النباتية المتحللة في الطبقة العليا من التربة، بينما تقل في الطبقات السفلي مثل الأنواع التابعة للأجناس : Fusarium Mucor Penecillium Trichoderma و غيرها. أما في عمق التربة يقل عدد و نوع الفطريات بدرجة كبيرة ، وقد يرجع ذلك إلى قلة التهوية (علي ، 1998).

 

1- نشاط الفطريات في التربة

تعتبر الفطريات عنصرا هاما من ضمن میکروفلورا التربة ، إذ تتواجد بنسبة أكبر مقارنة مع البكتيريا ، وتمثل الفطريات المترجمة النسبة الأكبر من مجموع فطريات التربة                   (Barratt و آخرون، 2003). ويزداد نشاط هذه الفطريات كلما ازدادت خصوبة البيئة التي تنمو فيها. و حيث إنها كائنات حية غير ذاتية التغذية، فإنها تعتمد في نموها على مصادر کربونية عضوية لذلك يرتبط نشاطها بتوزيع المادة العضوية على اليابسة ( محمد، 2003).

تشكل الفطريات عوامل أساسية لتحليل المادة العضوية في التربة الجافة، و هي تلعب دورا ضعيفا خلال دورة الآزوت. حيث يكمن دورها الأساسي في معدنة الكربون العضوي، إذ تملك قدرة عالية جدا على تحليل كميات كبيرة من المادة العضوية، التي تحتوي على كمية ضعيفة من الآزوت، حيث تكون النسبة NC عالية ( Roger و Garcia، 2001). ترجع هذه القدرة على التحليل لامتلاك الفطريات أنظمة أنزيمية خاصة (Deacon، 2006) .

يتداخل نشاط الفطريات في التربة مع نشاط غيرها من الأحياء الدقيقة الأخرى ، كالبكتيريا و الطحالب و البروتوزوا، وأيضا مع جذور النباتات. وعليه يمكن تمييز مجموعتين: فطريات التربة و فطريات الجذور (Mycorhizae)، حيث تتميز فطريات التربة بقدرتها على النمو اعتمادا على البقايا العضوية دون المرور بمرحلة التعايش أو التطفل. هذه المرحلة تكون ضرورية للفطريات الجذرية .

لقد وجد أن بعض الفطريات غير قادرة على تحليل المركبات المعقدة مثل : السيليلوز واللجنين واستعمالها کم صادر کربونية ، لذلك فهي تعتمد في نموها على النباتات. هذه الفائدة تعتبر في نفس الوقت مشكلة بالنسبة للنبات العائل ، ومع ذلك فقد أثبت أنه في التربة الفقيرة من حيث الآزوت و المعادن ، تعمل الفطريات على تزويد النبات بهذه الأساسيات (Smith، 1969).

 

 

 

تنوع الفطريات في الظروف الفسيولوجية

تتأثر الفطريات كغيرها من الكائنات الحية الأخرى، بالتغيرات البيئية المحيطة بها، إذ تؤدي هذه التغيرات إلى خلق ظروف قاسية لنمو الفطريات، حيث لا يقتصر التأثير على معدل النمو فقط بل يؤدي إلى اختلافات في نمط النمو، وتحدث التغيرات غالبا في درجة الحرارة، pH أو الملوحة (Kumar و آخرون، 2009).

 

1- تعريف الضغط الأسموزي:

يحدث الضغط الأسموزي عن طريق إجراء تغيرات في تراكيز الجزيئات المنحلة في الوسط المحيط بالخلية و التي تسمى "Osmotica"، و بالتالي التغيير في المحتوى المائي المتوفر. تؤدي الزيادة في تراكيز الجزيئات المنحلة إلى ارتفاع الضغط الأسموزي (الأسمولارية Osmolarity)، مما يؤدي إلى انخفاض النشاطية المائية (2) و الجهد المائي. و العكس صحيح إذ يؤدي انخفاض تراكيز الجزيئات الذائبة في الوسط إلى انخفاض الأسمولارية، و بالتالي ارتفاع النشاطية المائية (aq)، و ذلك راجع لانتقال الماء دائما عبر غشاء نصف منفذ، من الوسط الأقل تركيز إلى الوسط الأعلى تركيز. يتكون الضغط الأسموزي مخبريا عن طريق إضافة NaCl أو KCl أو Sorbitol إلى وسط النمو( Hohmann و Mager، 2003).

 

2 - تأثير الضغط الأسموزي على نمو و استقلاب الفطريات

تعتبر الأغشية البيولوجية أغشية نفاذة للماء أكثر منها للجزيئات الأخرى المنحلة في الوسط. وعليه فإن زيادة تراكيز هذه الجزيئات في الوسط الخارجي للخلية الحية (hyperosmotic Stress) يسمح بخروج الماء من الخلية، في حين أن انخفاض الأسمولارية في الوسط (hypoosmotic Stress) يسمح بانتقال الماء إلى داخل الخلية (شکل 2-1) (Hohmann و Mager، 2003). تعمل هذه التغيرات في المحتوى المائي و كذلك في حجم الخلية، والمتسببة من طرف تدفق و انتقال الماء من و إلى الخلية على إحداث تغيرات في البنية (Hohmann وMager، 2003).

كما يعمل الضغط الملحي على إحداث خلل في الجهد الأسموزي عند الفطريات مما يحدث عجز مائي، كما يؤدي تدفق الصوديوم إلى استقلابات سمية (Tang و آخرون، 2006). فعلى سبيل المثال يكون الهيكل الخلوي لخيوط الأكتين (Actine مستقطبا خلال مراحل نمو الخميرة، و التي تعتبر الميزة الأساسية للتبرعم المباشرأثناء الانقسام ( الانشطار) الخلوي و تشکيل نتوءات أثناء التزاوج، ويؤدي الضغط الأسموزي كغيره من الضغوط الأخرى إلى فقدان سريع لخيوط الأكتين من الخلايا الأم ، و بالتالي كبح و إيقاف النمو. كما يحدث الضغط الأسموزي خلل في الغشاء البلازمي على مستوى تركيبته، و نفاذيته و كذلك خصائصه الميكانيكية ( Hohmann و Mager، 2003).

أثبتت الدراسات أن للضغط الأسموزي تأثير كبير على مستوى التعبير الجيني للأنزيمات التي تلعب دورا في استقلاب الدهون. بالإضافة إلى ذلك، يؤثر في زيادة التعبير الجيني للمورثات التي تدخل في بناء PEA و PC، في حين ينخفض تعبير المورثات المشفرة للأنزيمات التي تدخل في البناء الحيوي ل Ergosterol (Hohmamn و Mager، 2003). يمكن أن تؤدي هذه التغيرات إلى تغيير في ميوعة الغشاء و/ أو نفاذيته، كما تؤثر على نشاطية بروتينات النقل الموجودة في الغشاء (Osmosensors و Transporters). كما أظهرت الدراسات بأن زيادة الضغط الأسموزي في الوسط أثناء التخمرات الصناعية، بإضافة NaCl، يؤدي إلى زيادة إفراز و إنتاج إنزيم glucose oxidase من طرف Aspergillus niger، في حين وجد ارتفاع نشاطية إنزيم glucoamylase المفرز من طرف Aspergillus oryzae بحوالي 20 مرة عند انخفاض الضغط الأسموزي، أي ارتفاع المحتوى المائي لمادة نخالة القمح ( Rocio و آخرون، 2010).

 

شکل 2-1: المميزات الأساسية لتأثير الضغط الأسموزي العالي والمنخفض عند خميرة S.cerevisiae

شکل 2-1: المميزات الأساسية لتأثير الضغط الأسموزي العالي والمنخفض عند خميرة S.cerevisiae

, 2003)  Mager و (Hohmann

 

 

3 - الفطريات المتحملة للجفاف و الضغط الأسموزي العالي:

على الرغم من أن هناك أسباب بيئية للتفرقة بين هاتين المجموعتين من الفطريات ، إلا أن الفروق الفسيولوجية بينهما ليست كبيرة. كما أن بعض الفطريات تظهر تحملا لكل من ظروف الجفاف وارتفاع الضغط الأسموزي في آن واحد، وتشترك في قابليتها على النمو في البيئات ذات النشاط المائي المنخفض (علي ، 1998). ويمكن تعريف الفطريات المتحملة للجفاف و تلك المتحملة للضغوط الأسموزية العالية، بأنها تلك القادرة على النمو في البيئة ذات النشاط المائي (aq) يقل عن 3 0.85 ( Pitt و Hocking، 1985). إلا أن بعضها ينمو عند aw 0.75 مثل فطر Aspergillus candidus و A. flavus ، أما فطر Penecillium chrysogenum فينمو عند ac 0.78.

كما أن بعض الخمائر تنمو جيدا في البيئات الملحية و السكرية على حد سواء ، وهي تلعب دورا هاما في الصناعات الغذائية ، كما أن بعضها تسبب خسائر فادحة في الأغذية السكرية خلال تخزينها   (علي ، 1998). بينما تملك الفطريات المتحملة للملوحة القدرة على النمو في وسط خالي من NaCl ، وكذلك في وجود NaCl بتراكيز عالية تصل إلى 4,5M مثل الفطر الخيطي Cladosporium glycolicum و خميرة Debaryomyces hanseni (Arora، 2001 ؛ Echigo، 2005) .

 

 

4- فسيولوجيا تأقلم الفطريات للنمو في وجود ضغط أسموزي عالي

يعتبر التأقلم الخلوي للظروف البيئية القاسية كالأوساط عالية الملوحة عملية بيولوجية أساسية لحياة الكائنات و نموها( Park و Cander ، 1998). وللكائنات الحية الدقيقة ومن بينها الفطريات القدرة على التأقلم للظروف عالية الضغط الأسموزي باتباع استراتجيات مختلفة (Gunde-Cimerman و آخرون، 2007) (شکل 2-2).

 

 

 

توازن الأيونات

يؤدي تراكم الأيونات و الجزيئات غير المتأينة في سيتوبلازم الهيفات الفطرية نتيجة دخولها من الوسط الخارجي المرتفع الأسموزية، إلى خفض الضغط المائي الداخلي ، وتعتبر هذه الوسيلة طريقة سريعة لتعديل الضغط المائي الداخلي، بحيث يستطيع الفطر ضبط الأسموزية داخل هیفاته دون أن يقوم بتخليق كميات إضافية من الكحولات عديدة الهيدروكسيل (Polyoles) (علي ، 1998).

تعتبر خميرة Debaryomyces hansenii أكثر الفطريات دراسة من حيث هذه الآلية ، حيث أثبتت الدراسات على خميرة D. hanseni المعزولة من مياه البحر ، أنها تتأثر بشكل ضعيف للتراكيز العالية من الملح NaCl. كما وجد أن معامل تدفق "Na'/K يلعب دورا في هذه العملية. بعد ذلك أظهرت الأبحاث أن أيون الصوديوم "Na غير سام بالنسبة للخميرة ، وفي وجود تراكيز عالية من NaCl تبدي الخميرة نموا مثاليا ، وتكدس أيونات *Na بشكل أكبر مقارنة مع خميرة Saccharomyces cerevisieae ، علاوة على ذلك وجود Na في الوسط يحمي الخلايا من عوامل ضغط إضافية (Gunde-Cimerman و آخرون، 2009)، كما يظهر أن كلا من D.hansenii و Wellemia ichthyophaga ، قادرة على تكديس كميات كبيرة من أيونات Na ، مقارنة مع الخميرة Hortae werencki الأكثر تحملا للملوحة العالية (Kogej و آخرون، 2005).

  

شکل 2-2 : مخطط لمختلف المركبات التي تدخل في آليات الاستجابة للضغط الأسموزي لدي حقيقيات النواة

شکل 2-2 : مخطط لمختلف المركبات التي تدخل في آليات الاستجابة للضغط الأسموزي لدي حقيقيات النواة

(2000 ،Roberts)

 

 

ميوعة الغشاء البلازمي

يعتبر التغير في خصائص الغشاء البلازمي من بين أهم الآليات التي تتبعها الفطريات، نظرا للوظائف الحيوية المهمة التي يقوم بها (Turk وآخرون، 2004). تلعب الليبيدات الغشائية دورا مهما في التحكم في ميوعة الغشاء ، حيث يمكن أن ترجع القدرة على تحمل الملوحة العالية إلى التغيرات في أنماط هذه الليبيدات وبالتالي التركيب الجزيئي للغشاء ، و المحفزة بواسطة تراكيز الملح العالية . تتدخل عدة عوامل في المحافظة على ميوعة الغشاء : نوع سلاسل الأحماض الدهنية (طولها و درجة تشبعها)، كمية الستيرولات و طبيعة مجاميع الرأس القطبية للفوسفولیبید (Turk وآخرون، 2004). حيث أظهرت الدراسات العلمية أن كلا من خميرتي D.hanasonii و H. werencki تحافظ على ميوعة غشائها السيتوبلازمي بشكل أكبر، مقارنة مع الخميرة S.cerevisiae الأكثر حساسية للملح. كما وجد أن نسبة الستيرولات إلى الفوسفوليبيدات عند كلتا الحميرتين تكون أقل بكثير مقارنة مع خميرة cereviseae.. هذه النتائج تبين أن الحفاظ على هذه النسبة منخفضة تحت ضغط أسموزي عالي يسمح بالتأقلم و النمو. بالإضافة إلى ذلك تعمل الأحماض الدهنية الغشائية في التأثير على خصائصه إذ تستطيع خلايا خميرة H.werenckii أن ترفع مستويات الأحماض الدهنية الفوسفوليبيدية غير المشبعة ، وذلك بتشفير ثلاث أنزيمات خاصة هي : D12-Desaturase ، D9 – Saturase و Elongase. في حين يعتبر حمض الأولييك Oleic acid، turase : esaturase الحمض الدهني الفعال في الغشاء البلازمي لخميرة D.hansenii ، حيث يصاحب وجود التراكيز العالية للملح ارتفاع في نسبة الحمض الدهني غير المشبع ( Gunde-Cimerman و آخرون، 2009). بالإضافة إلى ذلك فإن بعض أيونات الصوديوم و الكلور تجد طريقها إلى داخل الخلية ، وهذا بدوره يرفع من الضغط الأسموزي لهذه الخلايا، ويساعد على استمرار تدفق الماء من خارج الخلية إلى داخلها. و لقد وجد أن تركيز هذه الأيونات محدودا ولا يصل إلى درجة تضر ببروتوبلازم الخلية. و من الواضح أن هذا التركيز المحدود من الأيونات يتم التحكم فيه عن طريق كفاءة الغشاء السيتوبلازمي ، حيث تمر هذه الأيونات - و غيرها – من خلال هذا الغشاء. و مازالت كيفية التحكم في حركتها مجهولة (علي ، 1998).

 

 

 

استشعار التراكيز العالية للملح و الاستجابة لها بتعبير جيني مميز

تعتبر القدرة على التحسس للتغيرات في تراكيز *Na في الوسط ضرورة بيولوجية لحياة الخلية (-Gunde Cimerman و آخرون، 2009). تستشعر الفطريات للتغيرات الخارجية، و خاصة الضغط الأسموزي عن طريق مسارات تأشيرية (Signaling pathway). حيث بينت الدراسات الأولى على المورثات التي تشترك في التنظيم الجزيئي للإستجابة الخلوية للضغط الأسموزي، أن المسار الرئيسي الذي يدخل في العملية و الاستجابة لها يسمى : « High osmolarity glycerol signaling pathway) « HOG)، والذي تمت دراسته عند الخمائر H. werenckii و S.cerevisiae). حيث يتحكم هذا المسار في المورثات الخاصة بالاستجابة للضغوط الأسموزية وهي: gdp1 و gdp2 التي تشفر لأنزيمات البناء الحيوي للغليسيرول glycerol-3-phosphate dehydrogenase و glycerol-3-phosphatase على الترتيب (Roberts، 2000؛Gunde-Cimerman و آخرون، 2009؛ Rocio و آخرون، 2010) .

بالإضافة إلى مسار Mitogen Activated Protein) MAP kinase)، الذي يدخل كوسيط في المسار HOG ، حيث تعمل MAPKs المنشطة بفسفرة عدد من المواد، من ضمنها بروتينات تحفيز عملية استنساخ المورثات، و بالتالي البروتينات التي تشترك في عملية الاستجابة. كما يظهر أن ل c-AMP، الذي يعتمد على Kinases، تأثيرا على التعبير الجيني تحت الضغط الأسموزي ، إلا أن هذه الاستجابة لا تنحصر فقط على الضغط الأسموزي، وإنما بصفة عامة هي استجابة لمختلف الضغوط الأخرى مثل : العوز الغذائي ، الصدمة الحرارية والضغط التأكسدي وغيرها. كما وجد أن الضغط الأسموزي يمكن أن يحفز إنتاج مركبات مثل: Phosphatidylinositol-3,5-biphosphate ، الذي يساهم کمرسول ثانوي في تنشيط الاستجابة للضغط الأسموزي (Rocio و آخرون، 2010). ومن جهة أخرى أظهرت الدراسة على خميرة Scerevisiae أنغا تستجيب للضغط الأسموزي العالي بتحفيز التعبير الجيني للمورثتين msn2p و msn4p. حيث يتدخل في هذه العملية عوامل استنساخ أساسية هي: High osmolarity induced transcription) Hot1p) وMsnip و التي تساهم في رفع قوة ارتباط العوامل المنظمة للنسخ، (منشطات النسخ Msn2/4p)، أثناء الاستجابة للأسمولارية العالية (Roberts، 2000).

 

 

 

إستراتيجية المحاليل المتوافقة

تطور الفطريات العديد من آليات التأقلم للضغط الأسموزي العالي (Vargas وآخرون، 2005). من بين هذه الآليات تكديس و تخليق جزيئات معقدة ، هذه المركبات لا تسبب أي ضرر لحيوية الخلايا الفطرية حتى عند زيادة تركيزها ، و لذلك يطلق عليها اسم " المحاليل المتوافقة compatible solutes" (علي ، 1998؛ Yancey 2005 ؛ Dyksterluis و Vries ، 2006).

تشمل المحاليل المتوافقة العديد من المركبات مثل : الكحولات عديدة الهيدروكسيل (polyols)، الأحماض الأمينية (glutamate و proline)، مشتقات الأحماض الأمينية (glycine betaine و ectoine)، سکریات (Trehalose و Sucrose)، بالإضافة إلى مركبات Dagmar ) methylsulfonium و آخرون، 2005 ؛ Davis وآخرون، 2000). ويتضح أن بعض هذه الجزيئات لا تملك نشاط إستقلابي و إنما تدخل في إحدى التفاعلات التي لها القدرة على حماية الخلايا (Yancey، 2005). تتأقلم الفطريات المتحملة للملوحة بشكل رئيسي عن طريق الإنتاج و التكديس المتزايد للغليسيرول، و أنواع أخرى من المحاليل المتوافقة التي تتضمن : الكحولات متعددة الهيدروکسیل (Polyols) مثل: Xylitol ، Arabitol Inositol ، Erythritol و Mannitol، بالإضافة إلى المركبات الآزوتية مثل : Glycine betaine و الأحماض الأمينية (Kogej و آخرون، 2007).

1- الكحولات المتعددة الهيدروكسيل Polyols و السكريات:

تعرف الفطريات ومن ضمنها الخمائر بقدرتها على النمو و التأقلم في البيئات عالية الضغط الأسموزي بواسطة التكديس الداخلي لأنواع من المركبات المعتدلة و ذات وزن جزيئي صغير، والتي تحمي الخلايا من ضغط الانفجار (Turgor pressur). تنتج الخلايا الفطرية الكحولات عديدة الهيدروكسيل (Polyols) حتى في غياب الضغط الأسموزي ، وتستجيب للضغط الأسموزي عن طريق تكديس الكحولات الأساسية و الأكثر فعالية (Yong و آخرون، 1998).

تعمل هذه المحاليل المتوافقة بطريقتين مختلفتين آليا : الأولى هي "التعديل الأسموزي" حيث تسهل احتجاز الماء في السيتوبلازم إذ تسمح لأيونات الصوديوم بالدخول إلى الفجوات الخلوية، بعكس الطريقة الثانية وهي " الحماية من الضغط الأسموزي"، حيث تتفاعل الكحولات متعددة الهيدروكسيل فيما بينها لحماية التركيبة الخلوية، و الأنزيمات وكذلك المركبات الخلوية الأخرى من التراكيز العالية للملح (Hans و آخرون، 1995؛ Park و Gander، 1998). حيث يعتقد أنها تقوم بحماية الأنزيمات من التأثيرات المثبطة الناتجة عن زيادة تركيز أيونات الصوديوم و الماغنيسيوم (علي ، 1998).

يعتبر الغليسيرول المحلول الأكثر أهمية و استعمالا من طرف الفطريات النامية في الأوساط المالحة ( Park و Gander، 1998؛ Aharon، 2002). إذ يتميز بقلة ارتباطه بالبروتينات، وبالتالي فهو لا يسبب تثبيطا للأنزيمات. ففي خميرة Saccharomyces roxi ، توجد نسبة عالية من الغليسيرول تقدر بحوالي 9-15% من الوزن الجاف للخلايا (علي ، 1998). كما أثبت أنه في وجود تراكيز عالية من الملح ( 3M-2 M) تكون نسبة تكديس الغليسيرول عند كل من H. werenckii و S.cerevisiae و D.hansenii ، أكبر من نسبة تندیس Trehalose. إلا أنه تحت ضغط ملحي متوسط ، فإن الخلايا تكدس نسبة أكبر من Trehalose مقارنة مع الغليسيرول. قد ترجع هذه الأهمية للغليسيرول بشكل رئيسي لكون بنائه الحيوي يحفز في وجود تراكيز عالية من أيونات *Na، و جزئيا إلى ارتفاع التعبير الجيني للمورثات المسؤولة عن ذلك (-Gunde Cimerman و آخرون، 2009).

بالإضافة إلى الغليسيرول وجد أن بعض الفطريات مثل خميرة H. werencki تكدس مجموعة متنوعة من المركبات العضوية تتضمن : arabitol erythrital و mannitol ، والتي تتغير كمياتها حسب تركيز الملح في الوسط ، وكذلك حسب مرحلة نمو الفطر . ومع ذلك ترجع كمية الكحولات المتعددة الهيدروكسيل إلى الغليسيرول خلال كل مراحل النمو، حيث يتراكم بالدرجة الأولى خلال المرحلة اللوغاريتمية ثم يقل بشكل حاد خلال مرحلة الاستقرار. من جهة أخرى، تزداد كمية erythritol تدريجيا خلال المرحلة اللوغاريتمية، لتصل إلى أعلى مستوى خلال مرحلة الاستقرار (Gunde-Cimerman و آخرون، 2009).

2- الأحماض الأمينية و مشتقاقا:

لم تظهر الأحماض الأمينية أي دور في الوقاية الأسموزية عند الفطريات الأسكية، إلا أنه وجد أن Proline يلعب دور في التنظيم الأسموزي بالنسبة لبعض الفطريات البيضية و الزيقية ( Beever و Laracy، 1986). وتعتبر الأحماض الأمينية المشحونة مثل: B-glutamate glutamate و glutamate betaine من المحاليل المتوافقة التي لا تتراكم بكميات عالية في التراكيز الملحية التي تفوق Oren, 0.4M ، 2002. وقد بينت دراسة أجريت على خميرة D.hansenii أن نشاط glutamate في وجود تركيز ملحي عالي، يقتصر على كونه عاملا إضافيا في الحماية من الضغط ( Gunde-Cimeman و آخرون، 2009). بالإضافة إلى ذلك وجد أن فطر Gander , Park ) choline-O-sulfate 9 glycine betaine is 05 Jul Penicillium fellutanum .(1998 يدخل Choline في تركيب الأغشية لدي حقيقيات النواة على شكل Phosphatidylcholine (Boncompagni وآخرون، 1999). وهو يعتبر مادة أولية أساسية في البناء الحيوي ل glycine betaine والذي يعتبر محلولا متوافقا مهما عند حقيقيات النواة، لكونه يحمي الخلايا من الضغط الأسموزي (Humming و آخرون، 2010).

 

 

 

فطر Aspergillus oryzae

1 - التصنيف

يصنف نوع Aspergillus oryzae حسب Webster و Weber (2007) .

المملكة: Eucomycota

الشعبة: Ascomycota

الصف: Plectomycetes

الرتبة: Eurotiales

العائلة: comaceae

الجنس: Aspergillus

النوع: A. oryzae

 

 

2 - الأهمية الاقتصادية و الصناعية لفطر A.oryzae

يعتبر فطر Aspergilus من أكثر الفطريات شيوعا، حيث يتواجد على عدد كبير جدا من الأوساط الطبيعية. تعيش أغلب أنواعه مترممة ، وعليه فهي محط اهتمام العديد من الباحثين، نظرا لدورها الإيجابي كعوامل مخمرة ، حيث تستعمل تحاريا في إنتاج بعض الأحماض العضوية، و الكحولات و بعض المركبات المحتوية على الكبريت . و من ناحية أخرى، فإن بعضها تسبب مرض Aspergillosis عند الإنسان و الحيوان ، بالإضافة إلى ذلك لها دور في تحليل المنتوجات الزراعية و المنتوجات المخزنة وسميتها (Klish، 2002 ).

يعتبر النوع A.Oryzae من الفطريات الخيطية. و هو يتواجد بصفة واسعة في التربة ، حيث يستعمل في آسيا في صناعة الأغذية المخمرة مثل: الصويا و غيرها. على مدى 2000 سنة ، على مطلع القرن العشرين، استعمل A.oryzae لأول مرة كمصدر لإنزيم amylase-، أول إنزيم منتج على السلم الصناعي من أجل الاستعمال الغذائي، و منذ ذلك الحين أصبح يستعمل في إنتاج العديد من الإنزيمات الأصلية و المصنعة ( Heterologous enzymes) للإنتاج الغذائي. و إلى حد الآن لم يعرف بأن A.Oryzae ممرض، إلا أن بعض عزلاته قد تكون قادرة على إنتاج كميات ضئيلة من المستقلبات الثانوية ذات سمية منخفضة إلى متوسطة مثل: Kojic acid Cyclopiazonic acid - 3- 3 - nitro propionic acid، و المركبات و الحد منها عن طريق استعمال ظروف مناسبة (Olempska، 2007) ، و بالرغم من كون A.oryzae و flavus.A ينتميان لنفس المجموعة Flavi و تحت الجنس Circumdati، فإن A.oryzae يختلف عن A.flavus من حيث عدم إنتاجه لسموم Aflatoxines. إلا أن الدراسات الحديثة أظهرت أن بعض عزلات هذا الفطر تملك مورثات بنيوية و تنظيمية تدخل في تصنيع Aflatoxines، إلا أن ذلك يتم تحت ظروف تحفيزية    (Machida و آخرون، 2005؛ Olempska ، 2007) .

ترجع هذه المميزات إلى الطاقم الجيني للفطر، الذي وجد بأنه أكبر، مقارنة مع الطاقم الجيني لكل من A. fumigatus و A. midulans بحوالي 34% و 29 % على الترتيب. وهو يحتوي على تتابعات خاصة غنية بالمورثات المسؤولة عن الاستقلاب (metabolisme) ، وخاصة التي تدخل في بناء المستقلبات الثانوية (أنزيمات الإمامة ، استقلاب الأحماض الأمينية و نواقل الأحماض الأمينية / سكريات) (Machida و آخرون، 2005).

حديثا يستعمل A.Oryzae كحامل (عائل) للتعبير الجيني لإنتاج البروتينات المعدلة وراثيا  Recombinant Lui  (proteines و آخرون، 2009) ، إذ تسمح هذه الآليات الجزيئية بتطوير استعمال فطر A.oryzae في إنتاج إنزيمات تجارية (Kitamoto و آخرون، 2005).

بالإضافة إلى ذلك يتميز A.Oryzae بخصائص بيولوجية أساسية كالنمو الخيطي، وتشابك الميسيليوم، و البنيات اللاجنسية التكاثرية ، وتعدد الخلايا و التي لم تدرس في الأحياء الدقيقة وحيدة الخلية مثل : S.cerevisiae (Kitamoto و آخرون، 2005) .

تعتبر أنزيمات Cutinases مسؤولة عن إماهة و تحليل الحشوة الدهنية متعددة الأستر في النباتات (Cutin lipid polyester matrix)، و بالتالي يمكن استغلالها في إماهة الجزيئات متعددة الأستر الصغيرة مثل المواد البلاستيكية. وقد تم استخلاص هذه الإنزيمات من فطر A.oryzae ، وأثبتت قدرتها على تحمل الدرجات العالية للحرارة التي تصل إلى 259م مقارنة مع نفس الإنزيم المستخلص من فطر Fusarium solani و التي كانت 36°م (Lui و آخرون، 2009). كما يستعمل كعامل بروبيوتيك في تغذية الدواجن (Kyungwoo و آخرون، 2006).  و من جهة أخرى فإن لفطر A.oryzae أهمية طبية و صيدلانية كبيرة ، نظرا لقدرته على انتاج مواد مضادة للفطريات مثل : Asperfuran و Oryzachlorm بالإضافة إلى مضادات حيوية مثل : Suzuki) Penicilline و آخرون، 1969 ؛ Anke و آخرون، 1990 Junichiro و آخرون، 2010) . وهذه المميزات تدعم فكرة أن فطر A.oryzae هو الكائن الحي الدقيق المناسب لعمليات التخمر و الاستعمال في البيوتكنولوجيا الحديثة (Masayuki و آخرون، 2005).

 

 

 

بعض انواع النباتات

1- القرفة (الدارسين)

    القرفة شجرة معمرة، دائمة الخضرة، أوراقها قلبية الشكل داكنة عطرية، وإزهارها كثيرة وصغيرة ذات لون اصفر، ثمرتها عنبية سمراء اللون. ويوجد من القرفة نوعان هما القرفة السيلانية والمعروفة علمياً باسم Cinnamomum zeylanicum  والنوع الثاني يعرف علمياً باسم Cinnamomum cassia وهي المشهورة باسم القرفة الصينية أو الدار الصيني. تشابه كلا النوعين بالمحتوى الكيميائي، حيث تحتوي القرفة على زيت طيار بنسبة 4% واهم مركبات هذا الزيت هو الدهايد القرفة Cinnamaldehyde ومركب Eugenol الذي يعزى له التأثير المهدئ ومركب Cinnamylacetate الذي يعزى له اكثر التأثيرات الدوائية وCinnamylachohol وحمض القرفة Cinnamic acid، كما انها تحتوي على تربينات ثنائية واهم مركبات هذه المجموعة هي Cinnzelanol وCinnazeylanin، اضافة الى احتوائها على مواد هلامية Mucilage (السعدي، 2006).

 

 

2- الرمان  

يصنف الرمان ضمن العائلة الرمانية Punicaceae  وهذه العائلة تحتوي على جنس واحد هو Punica L. الذي يضم نوعان السائد في العراق هو P. granatum  ( Lawrence, 1951 ). تحتوي جميع اجزاء شجرة الرمان على التانين Tannin والتي تستعمل كمادة قابضة فضلا عن المواد البروتينية والمواد السكرية والمعادن والفسفور والحديد والكبريت والبوتاسيوم ( زمزم ، 1985 ) كما ان قلف السيقان والجذور غنية بالقلويدات منها Isopelletierine ( Heinrich et al., 1992 ). اشار مجيد ومحمود ( 1988 ) والمياح (2001 ) على احتواء الرمان على القلويدات pelletierine  والذي يدعى ايضا ( punicine ) وال pseudopelletierine وال isopelletierine ومثيل ايزوبليترين Methyl Isopelletierine  والكرناتين Granatin والتانين  Tannin  والراتنجات والسكريات والنشا كما يحتوي على حامض المالك والستريك.يعد الذبول الفيوزارمي من الأمراض النباتية الخطيرة التي تسبب خسائر كبيرة في المحاصيل الاقتصادية كالطماطة والبطاطا والفلفل والباذنجان والباقلاء والباميا فهو يصيب البادرات وهي صغيرة في ارض المشتل ويسبب موتها. ينتج الفطر المسبب ( Fusarium ) عدة إنزيمات تعمل على تحطيم المواد البكتية والسليلوزية الموجودة في جدران الخلايا النباتية . و تشير الدراسات إلى إن لإنزيم أو لمجموعة إنزيمات السليليز لها علاقة بأمراضية بعض الكائنات المجهرية ومنها على وجه الخصوص الفطر Fusarium oxysporum  ( Gonsalves,1994; Ramanathan et al.,2010 ).

 

 

 

 

المصادر العربية

1.    الخفاجي, صابرين عبد الأمير كمال. (2009 ). مسح الإصابة بالأخماج الفطرية الجلدية وتقويم كفاءة مستخلصات الشاي الأخضر والدارسيبن في نمو الفطر Trichophyton mentagrophytes في محافظة بابل. رسالة ماجستير. كلية العلوم , جامعة بابل.

2.    السعدي، محمد. (2006 ). خفايا وأسرار النباتات الطبية والعقاقير في الطب القديم والحديث. عمان. الأردن.

3.    القباني، صبري. (1971 ). الغذاء.....لا الدواء. الطبعة الخامسة.دار العلم للملايين.

4.    المياح , عبد الرضا اكبر علوان. (2001).النباتات الطبية والتداوي بالأعشاب. ط1 , مركز عبادي للدراسات والنشر, صنعاء ,291 صفحة.

5.    حسين ، فوزي طه قطب . (1981) .النباتات الطبية ، زراعتها ومكوناتها . دار المريخ للنشر ، الرياض.

6.    زمزم, حمدي . (1985). عجائب الطب الشعبي في الأغذية. دار الهجرة للطباعة والنشر والتوزيع , بيروت.

7.    ستاري ، فرانشسيك و جيراسيك ، فاكلاف. (1986). الأعشاب الطبية. ترجمة: سعد الدين ، شروق محمد كاظم، الطبعة الأولى، دار الشؤون الثقافية العامة , وزارة الثقافة والإعلام، بغداد.

8.    طه، خالد حسن؛ نبيل عزيز قاسم ونضال يونس محمد، (1988). المقاومة الكيميائية لمرض موت بادرات واعفان جذور الطماطة. مجلة زراعة الرافدين، 20:ص. 275-387.

9.    علي ، أ. م. 1998. عالم الفطريات. الدار العربية للنشر و التوزيع. القاهرة. ص. 194-294.

10. مجيد, سامي هاشم ومحمود , مهند جميل (1988). النباتات والأعشاب العراقية بين الطب الشعبي والبحث العلمي. ط 1, مطابع دار الثورة, بغداد.

11. محمد ، ع. م. 2003. الفطريات الفسيولوجي، التكاثر و علاقتها بالبيئة و الإنسان ( الجزء الثاني) . الطبعة الأولى. الدار العربية للنشر و التوزيع. القاهرة. ص. 267-282.

 

 

 

 

المصادر الانكليزية

1.    Anke, H., Pfefferle, W., Bross, M., Steffan, B., Vianden, R., Steglich, R. 1990. Aspefuran, a novel antifungal metabolite from Aspergillus oryzae. J. Antibio. 43: 648- 654.

2.    Arora, P. and S. DasSarma. 2001. Halophiles. Nature Publishing Group. Attrassi, K., Benkiran, R., Attarassi, B., Badoc, A. and Douira, A. 2007. Effet de la source de carbone et d’azote sur la croissance et la sporulation de moisissures des pommes en conservation. Bull. Soc. Pharm. Bordeaux. 146 : 211-224.

3.    Barratt, S. R., Ennos, A. R., Greenhalgh, M., Robson, G. D., Handley, P. S. 2003. Fungi are the predominant micro-organisms responsible for degradation of soil-buried polyester polyurethane over a range of soil water holding capacities. J. Appl. Microbiol. 95: 78-85.

4.    Beever, R. E. and Laracy, E. P. 1986. Osmotic adjustment in the filamentous fungus Aspergillus nidulans. J. Bacteriol. 168: 1358-1365.

5.    Boncompagni, E., Osteras, M., M-C. Poggi and D. L. Rudulier. 1999. Occurrence of choline and glycine betaine uptake and metabolism in the family Rhizobiaceae and their roles in osmoprotection. Appl. Environ. Microbiol.65: 2072- 2077.

6.    Booth, C. (1971). The Genus Fusarium. Commonw. Mycol. Inst. (CMI ) Kew, Surrey England.

7.    Dagmar, K., Karatan, E., Pflughoeft, K. J. 2005. Role of glycine betaine transport in Vibrio cholerae osmoadaptation and biofilm formation within microbial communities. Appl. Environ. Microbiol. 71: 3840- 3847.

8.    Davis, D. J., Burlak, C. and Money, N. P. 2000. Osmotic pressure of fungal compatible osmolytes. Mycol. Res. 104: 800-804.

9.    Deacon, J. W. 2006. Fungal biology. Fourth ed. Blackwell publishing Ltd. Australia. pp : 142- 158.

10. Duraipandiyan, V., Ayyanar, M. and Ignacimthu, S. (2006). Antimicrobial activity of some ethnomedicinal plants used by Paliyar tribe from Tamil Nadu, India. BMC Complementary and Alternative Medicine, vol. 6, no. 35, p. 1-7.

11. Echigo, A., Hino, M., Fukushima, T., Mizuki,T., Kamekura, M. and Usami, R. 2005. Endospores of halophilic bacteria of the family Bacillaceae isolated from non- salin Japanese soil may be transported by Kosa event (Asian duststrom). Sal. Sys. 1: 1-8.

12. Ghorbany M., Salary M. (2005): Application of plant products to control some soil-borne fungal pathogens. In: Proceedings 4th World Congress on Allelopathy, Establishing the Scientific Base, Wagga Wagga, New South Wales, Australia, August 21–26, 2005.

13. Gonsalves C., Xue B., Pang S.Z., Provvidenti R., Slightom J.L., Gonsalves D. (1996). Breeding transgenic tomatoes for resistance to tomato spotted wilt virus and cucumber mosaic virus. Acta Horticulturae, 431: 442–448.

14. Gunde-Cimerman, N., J. Ramos, A. Plemenitas. 2009. Halotolerant and halophilic fungi. Mycol. Res. 113: 1231-1241.

15. Gunde-Cimerman, N., Kogej, T., M. Stein, M. Volkmann, Anna A. Gorbushina, Erwin A. Galinski. 2007. Osmotic adaptation of the halophilic fungus Hortaea werneckii: role of osmolytes and melanisation. Microbiol. 153: 4261-4273.

16. Han, K.-H., Lee,D.- B., Kim,J.- H., Kim, M.- S., Han, K.- Y., Kim, W.- S., Park, Y.- S., Kim, H.- B. and Han, D.- M. 2003. Environmental factors affecting development of Aspergillus nidulans. J. Microbiol. 41: 34-40.

17. Heinrich, M.;Rimpler, H. and Antoni Barrera, N.,(1992). Indigenous, phytotherapy of gastrointestinal disorders in alow 1 and , mix community coaxaca, Mexico: Ethnopharmacologic ., Evaluation. J. Ethnopharmacol., 36: 63 – 80 .

18. Hohmann, S. and Mager, W.H. 2003. Yeast stress responses. Springer. New York. pp: 122-124.

19. Honda, G. and Tabata, M. (1998). Antidermatophytic substance from Sophoraangustifolia. Planta medica., 46: 122-123.

20. Junichiro, M., Sumiko, O.-K., Tomohiro, A., Nishimura, M., Koike, H., Masayuki, M. 2010. Penicillin biosynthesis in Aspergillus oryzae and its overproduction by genetic engineering. J. Biosc. Bioeng. 110: 8-11.

21. Kitamoto, K., Arioka, M. and Ohneda, M. 2005. Isolation and characterization of Aspergillus oryzae vacuolar protein sorting mutants. Appl. Environ. Microbiol. 71 : 4856 - 4861.

22. Kogej, T., Ramos, J., Plemenitas, A. and Gunde-Cimerman, N. 2005. The halophilic fungus Hortaea werneckii and the halotolerant fungus Aureobasidium pullulans maintain low intracellular cation concentrations in hypersaline envirenments. Appl. Environ. Microbiol. 71: 6600-6605.

23. Kumar, S. and S. N. Gummadi. 2009. Osmotic adaptation in halotolerant yeast, Debaryomyces nepalensis NCYC 3413: role of osmolytes and cation transport. Extremoph. 13: 793-805.

24. KyungWoo, L., Soo Kee, L., Bong, D. L. 2006. Aspergillus oryzae as probiotic in poultry. Inter. J. Poult. Sci. 5: 1-3.

25. Lawrence, G.H.M.,(1951). Toxonomy of vascular plants. Macmillant, New York, 823 PP.

26. Machida, M., Asai, K., Nierman, W. C., Archer, B. D., Bennett, J. W., Kato, M., Sawano, T., Komori, T., Kuhara, S., Kikuchi, H. 2005. Genome sequencing and analysis of Aspergillus oryzae. Nature. 438 : 22-29.

27. Nor Azah, M.A. Mastura, M. Mawardi ,R., Abdul Munaf ,A. and Khoziran ,S. (2002).The essential oil and antimicrobial properties of some Cinnamomum species.

28. Olempska-Beer, Z.S., Merker, R.I., Ditto, M.D., DiNovi, M.J., 2006. Food-processing enzymes from recombinant microorganisms – a review. Regul. Toxicol. Pharmacol. 45 : 144-158.

29. Oren, A. 2002. Extreme habitats halophilic microorganisms and their environments. Kluwer Academic Publisher. Netherlands. pp: 56-294.

30. Park, S., Smith, L. T. and Smith, G. M. 1995. Role of glycine betaine and related osmolytes in osmotic stress adaptation in Yersinia enterolitica ATCC 9610. Appl. Environ. Microbiol. 61: 4378- 4381.

31. Park, Y-I. and Gander, E. J. 1998. Choline derivatives involved in osmotolerance of Penicillium fellutanum. Appl. Environ. Microbiol. 64: 273-278.

32. Pitt, J. I., and Hocking, A. D. 1985. Fungi and food spoilage. Academic press Inc. Sydney. Orlando, San Diego, New York, London, Tonroto, Montréal, Tokyo. 414 p.

33. Ramanathan, G.;Banupriya,S. and Abirami, D. (2010).Production and optimization of cellulase from Fusarium oxysporum by submerged fermentation .J. of Scientific and Industrial Research, vol.69, pp.454-459.

34. Rani, S.A. and Murty, S. U.(2006). Antifungal potential of flower head extract of Spilanthes acmella linn.

35. Roberts, M. F. 2000. Osmoadaptation and osmoregulation in Archaea. Frontiers in Bioscience . 5 : 796-812

36. Rocio, D., Jeffrey, W. C. and Calvo, A.M. 2010. Role of the osmotic stress regulatory pathway in morphogenesi and secondary metabolism in filamentous fungi. Toxi. 2: 367-381.

37. Roger, P. and J.L. Garcia. 2001. Intoduction à la microbiologie du sol. Laboratoire de microbiologie IRD institut de recherche pour le developpement IFR-BAIM institut fédératif de recherche en biotechnologie agro-industrielle de Marseille. 190 p.

38. Segura, J.J.; Morales-Romos, L. H.; Verde-Star, J. and Guerra, D.( 1990 ). Growth inhibition of Entamoeba histolytica and E. invadens produced by pomegranate root (Punica granatum L.)]. Arch Invest Med (Mex).21(3): p. 235-9.

39. Smith, G. 1969. An introduction to industrial mycology . Sixth ed. London. pp: 328- 329.

40. Suzuki, S., Kato, A., Saeki, T., Ando, K., Tamura, G. and Arima, K. 1969. Oryzachlorin, a new antifungal antibiotic ( Studies on antiviral and antitumor antibiotics. XVIII). J. Antibio. 22: 322-326.

41. Tang, J., Thangavelu, V., Ryan , D. and Valix, M. 2006. Effect of saline stress on fungi metabolism and biological leaching of weathered saprolite ores. Mineral Engine. 19: 1266-1273.

42. Turk, M., Méjanelle, L., Sentjure, M., Grimalt, J. O., Gunde-Cimerman, N., Plemenitas, A. 2004. Salt-induced changes in lipid composotion and membrane fluidity of halophilic yeast- like melanized fungi. Extrem. 8: 53-61.

43. Vargas, C., Jebbar, M., Carrasco, R., Blanco, C., Calderon, M. I., Iglesias-Guerra, F. and Nieto, J. J. 2006. Ectoines as compatible solutes and carbon and energy sources for the halophilic bacterium Chromohalobacter salexigens. J. Appl. Microbiol. 100: 98- 107.

44. Webster, J. and Weber, R. W. S. 2007. Introduction to fungi. Third ed. Combridge University Press. New York. 696 p.

45. Yancey, P. H. 2005. Organic osmolytes as compatible, metabolic and counteracting cytoprotectants in high osmolarity and other stresses. J. Experim. Biol. 208 : 2819-2830.


Comments

contents title