hábito: modalidad de la fase vegetativa habitat Especies descriptas (Kirk et a. 2008) Del griego: = Botella o saco y =hongo

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1 63000 Especies descriptas (Kirk et a. 2008) Chytridiomycota Zygomycota Glomeromycota Ascomycota Basidiomycota Del griego: = Botella o saco y =hongo Espora de origen sexual dentro de un saco 1 3 habitat Suelo sustratos hojarasca rizósfera Hipógeos Estiércol (coprófilos) hábito: modalidad de la fase vegetativa Acuáticos (dulce y marino) sobre material vegetal filamentoso tabicado Talo filamentoso regularmente septado o unicelular n+n Cuerpos multiceluares rodeando ascos o basidios Hibbett, T. Y. James & Vilgalys 2 plantas interacciones Corteza (cortícolas) Madera (lignícolas) Hojas (folícolas) filosfera Liquenizados Endófitos Fitopatógenos Zoopatógenos ausencia de flagelos unicelular 4

2 Roles Ecológicos Saprobios Unicelulares (levaduras) Pared : B-glucanos con baja concentración de quitina Parásitos Necrótrofos Citoplasma Núcleo gemando O. Taphrinales (Torque del duraznero) O. Laboulbeniales (Ectoparásitos de Escarabajos y otros insectos) Vacuola Cuerpos de reserva Simbiosis mutualistas Líquenes Endofitos de pastos Micorrizas (Tuber) 5 7 Estructuras vegetativas Filamentosos: tabique con poro simple Nivel de Organización Unicelulares (levaduras) Filamentosos DIMORFISMO (Ej: Candida) Tabiques All text and images Regents of the University of Minnesota and David McLaughlin. All rights reserved. Tabique incompleto Cuerpos de Woronin: Organelas proteicas, rodeadas de membrana 6 8

3 Filamentosos: tabique con poro simple Los poros permiten movimientos de organelas entre células Ciclo de Vida Sexual Ascos Espora de origen sexual Ascosporas Ascosporas Núcleos haploides (1 o varios) La mayoría de los micelios son haplontes Núcleo Homotálicos Héterotálicos (plasmogamia entre micelios compatibles) Botrytis cinerea 9 produce luego de plasmogamia entre micelios de dos mating types distintos. 11 Micelio Mecanismos por los que se produce la plasmogamia Homocariótico: Los núcleos son genéticamente idénticos Heterocariótico: Presencia de núcleos genéticamente diferentes. Anastomosis de hifas (fusión de hifas vegetativas) Transferencia de organelas (núcleos) entre individuos genéticamente diferentes, generando micelio (incluso células individuales) con núcleos diferentes Micelio heterocariótico: mosaico de células, algunas homocarióticas, otras héterocarióticas. La tasa de División nuclear puede diferir generando diferentes proporciones de los núcleos Contacto Gametangial Copulación Gametangial Espermatización Somatogamia Diferenciación en Ascogonio y anteridio Gametangios iguales Ascogonio y núcleo Hifas o Células Flexibilidad Genética 10 12

4 ascosporas ascogonio anteridio Plasmogamia en Ascomycetes y Basidiomycetes está controlada por un sistema genético complejo. La incompatibilidad homogénica promueve el cruce entre organismos diferentes (heterotálicos). La RS entre organismos heterotálicos requiere de cepas genéticamente diferentes. Esto es controlado por un solo locus (MAT), que especifica para 2 grupos de apareamiento distintos (unifactorial=bipolar) MAT-1/MAT-2 o MAT A/ MAT a (Neurospora). En Saccharomyces: MAT a ó MAT. Estos genes codifican para proteínas muy diferentes por lo que no pueden ser considerados homólogos y se los denomina Idiomorfos. n conidios Cél. madre del asco ascoma Hifas ascógenas n + n Cada mating type produce feromonas específicas señalando su presencia: Las células a secretan el factor a que es reconocido por un receptor en las células y las células secretan un factor que se adhieren a un receptor en las células a. 2n Hifas ascógenas n+n apotecio 13 ascogonio Dos células haploides (de grupos de apareamiento compatible). n ascogonio tricogino anteridio ascogonio tricogino anteridio 2. Las células crecen en dirección a la fuente de producción de feromonas. n + n 3. Las células se fusionan y luego los núcleos dando como resultado un organismo diploide. Formación del dicarionte Contacto gametangial ascogonio hifas ascógenas tricogino anteridio n + n 14 16

5 ascosporas ascogonio anteridio Desarrollo del asco n Hifas ascógenas conidios n + n Cél. madre del asco ascoma 2n Hifas ascógenas n+n apotecio ascogonio Formación de la zigota y el asco Clivaje de las ascosporas - cel. madre del asco ascosporas n Pared del asco Sistema Envolvente de Membrana = EMS EMS Célula apical célula pie zigota Vesícula Membrana plasmática cel. Madre del asco Núcleo Vesícula hifas ascógenas 2n n 18 EMS= Cilindro de doble membrana que rodea a todos los núcleos 20

6 Clivaje de las ascosporas = Ascosporogénesis Ascosporas EMS= Se invagina y se separa en unidades alrededor de cada núcleo. AJ E PPE Elíades et al Darwiniana v.44 Contribution to the study of alkalophilic and alkali-tolerant Ascomycota from Argentina E= Epiplasma (porción del citoplasma del asco que no forma parte de ascosporas) AJ= Ascospora joven PPE= Pared Primaria de la espora 21 Ascosporas Fig. 1. A-B, Emericellopsis minima, A, ascomata (SEM). Scale bar = 5 µm. B, ascospores (SEM). Scale bar = 2 µm. C,ascospores of Neosartorya stramenia (SEM). Scale bar = 1 µm. D, ascospores of Talaromyces flavus var. flavus (SEM). Scale bar = 2 µm. E, ascospores of Talaromyces stipitatus (SEM). Scale bar 23 = 1 µm. F, ascospores of Talaromyces trachyspermus (SEM). Scale bar = 1 µm. Ascosporas. Surco germinativo Unicelulares Multicelulares Pared lisa Pared ornamentada: Espinas Reticulada Crestas Apéndices Variabilidad de tamaño Variabilidad de Formas Variabilidad en color 22 24

7 Ascosporas Poro germinativo Bitunicados: Las 2 capas se distinguen al MO. Durante la descarga de las ascosporas, se comportan funcionalmente como capas independientes. Común en Loculoascomycetes. Exotúnica inextensible. Endotúnica ectoascus). Rígida e endoascus). Elástica. el asco se expande, la exotúnica se rompe apical o lateralmente, y la endotúnica se estrecha. Ascospores, Germ Pores, Ultrastructure & Thermophilism of Chaetomium. Millner, Motta & Lentz. Mycologia 69, Ascos Pared Sucesión de varias capas La capa externa es la 1 que se genera y las siguientes se depositan hacia el interior del Asco. Compuesta por: Polisacáridos, quitina y porteínas. ELASTICA Unitunicados: Las capas se comportan funcionalmente como si fueran una sola capa. Generalmente 2 capas superpuestas. 26 Fig 1 Micrographs of <ce:italic> Dothideomycetes</ce:italic>, <ce:italic> Chaetothyriomycetes</ce:italic> and <ce:italic> Lecanoromycetes</ce:italic>. (A) Longitudinal section through ascoma of <ce:italic> Dothidea puccinioides</ce:italic>. B

8 Ascos Inoperculados: No presentan opérculo. La liberación de las ascosporas se da a través de un poro apical. Se observa un anillo apical, como resultado del engrosamiento interno de la pared del asco. En el momento de la descarga, se da vuelta (como 1 manga). Funcionaría como esfínter, minimizando disminución de presión hidrostática y separando las esporas entre sí. Leptosphaerulina Ascos Aparato apical Ascos Inoperculados: variabilidad El domo apical del Asco puede presentar algunas modificaciones que se relacionan con la descarga de las esporas (=AP). Ascos Operculados: Cuando apical o subapicalmente presenta un anillo de material más débil, delimitando un opérculo. Característico del O. Pezizales Pueden presentar Reacción amiloide positiva cuando presentan color azul en contacto con el Reactivo de Melzer (I 2 en solución de KI)

9 Tinción con Reactivo de Melzer, evidenciando reacción amiloide: carácter diagnóstico Himenio Ascos + Paráfisis= Himenio Descarga de las ascosporas Activa= Mayoría de Ascomycetes (presión de turgencia en el asco) Ascos y Ascomas Ascos desnudos, sin ninguna estructura que los rodee. ascomas apoteciales Byssochlamys Pasiva= Ascos prototunicados Ascos en ascomas, recubiertos por una pared. Paredes delicuescentes 34 36

10 ASCOMAS Ascos CLEISTOTECIO Estructura completamente cerrada. Sin abertura preformada. Ascos no organizados en himenio Photo Sydney E. Everhart PERITECIO Estructura con poro apical (ostiolo). A través del cual se liberan las ascosporas. Ascos organizados en himenio Apéndices Microsphaera APOTECIO Estructura con los ascos expuestos a la madurez. Ascos ascos organizados en himenio. 37 Ascosporas 39 Ascoma Cleistotecial Phyllactinia Pared del Ascoma Ascos Asco Ascosporas 38 40

11 Ascoma Peritecial Ostiolo u Opérculo ASCOMA PERITECIAL Sordaria Cuello ascoma peritecial Himenio Vientre Asco Ascospora Ascos Pared del Ascoma Ascoma Apotecial Ascos Neonectria Sordaria Himenio Pared del Ascoma Nectria 42 44

12 Sclerotinia sclerotiorum Cookeina Ascostroma Lóculo Loculoascomycetes Estructura estromática donde se producen cavidades que sirven de sostén al himenio. Sarcoscypha Caloscypha 45 Cyttaria Pseudotecio (una sóla cavidad) Ciclo de Vida Patógeno de Nothofagus 47 Asexual Anamorfo = Estado Asexual (estado Imperfecto) Mitospora = Espora formada por Reproducción Asexual (mitosis), denominada conidio o esporangiospora Teleomorfo = Estado Sexual (Estado Perfecto) Meiospora = Espora formada por reproducción Sexual. Oosfera, Ascospora, Basidiospora. Holomorfo = Es el estado completo que incluye asexual y sexual 46 48

13 Ciclo de Vida Asexual Compatibilidad Vegetativa Deuteromycetes*- Fungi Imperfecti. Grupo sin estatus taxonómico. Ascomycetes Similitudes morfológicas (estructura del micelio, capas de la pared - ME, división nuclear) y Comparaciones de secuenciación de ADN. Algunas especies sólo presentan su forma asexual: Se considera que perdieron la capacidad de reproducirse sexualmente. Técnica: Para facilitar visualización se trabaja con cepas mutantes para asimilación de fuentes de nitrógeno (nit-). 1. Medio selectivo: Con clorato. Se seleccionan sectores de crecimiento rápido. 2. Cultivo de cepas en medios con distintas fuentes de N. 3. Según crecimiento se los clasifica en diferentes tipos: Locus Función NH 4 NO 3 NO 2 HX Fisión Conidios Artrosporas Brotación Oidio Fragmentación clamidospora *Clasificación no válida 49 Nia D nira Cnx, ABC, cnxe, cnxf Gen estructural nitrato reductasa Gen de vía reguladora Producción de cofactor con molibdeno Compatibilidad Vegetativa Previne la fusión de hifas de organismos genéticamente diferentes (Anastomosis de hifas). Está controlada por genes bi o multialélicos en los loci het (= vic, VC). Sería un mecanismo para proteger integridad génica del organismo y contra invasión de elementos citoplasmáticos como plásmidos, virus o mitocondrias. Utilizado como herramienta en test de complementación: Cepas capaces de formar heterocariontes son y conforman un grupo de compatibilidad vegetativa o VCG. Utilizado para diferenciar o en fitopatología. En cepas Veg. Incompatibles se genera barrera Compatibilidad Vegetativa Técnica: 4. Se confrontan mutantes complementarios en NO 3. La aparición de franja de crecimiento salvaje evidencia Compatibilidad Vegetativa. Cepas compatibles Cepas incompatibles 50 52

14 Compatibilidad Vegetativa Control Biológico Cryphonectria parasitica En Europa muy difundida las zonas cultivadas con Castanea sativa (castaño europeo). No existía método cultural ni químico de control, ni cultivar tolerante o resistente. C. parasitica presenta dos tipos de cepas: virulentas e hipovirulentas (portadoras de un virus que atenúa su virulencia). Control Biológico: aplicación sobre castaños afectados, de cepas hipovirulentas, que pueden transmitir su virus a las virulentas. Éxito: conocimiento previo de la estructura poblacional de C. parasitica (n y distribución de los tipos de compatibilidad vegetativa y sexual) y la existencia de cepas hipovirulentas compatibles con las virulentas. Clasificación 55 Ordenes y 291 Familias Caracteres Morfológicos (ascoma, ascos), análisis filogenéticos basados en caracteres moleculares. Barr (2001); Kurtzman & Sugiyama (2001): Proponen 5 Grupos Archiascomycetes Hemiascomycetes Plectomycetes Hymenoascomycetes Loculoascomycetes Parasexualidad La RS y la parasexualidad no son mutuamente excluyentes. Ciclo de parasexualidad (recombinación genética sin meiosis). (1) Anastomosis. (2) Heterocariosis. (3) Cariogamia. (4) Recombinación mitótica y pérdida aleatoria de cromosomas (5) Haploidización. Clasificación Asco, EMS, poro simple Ascomas; hifas ascógenas; ápice del asco especializado; conidios Ascomycetes Filamentosos Sin hifas ascógenas ni ascomas, EMS modificado Los núcleos diploides son inestables aneuploides Caracterizados por secuencias de ADN ribosomal, sin hifas ascógenas ni ascomas Hemiascomycetes Archiascomycetes Haploides recombinantes 54 Basidiomycetes 56

15 Ancestral state reconstruction of ascoma shape for 12 classes of Ascomycota based on rrna secondary structure signatures. Phylum Ascomycota 3 Subphylum: Taphrinomycotina Saccharomycotina Pezizomycotina C-Dothidea i C-Pleospora L Monofilético?? Ascostroma L cleistotecio peritecio apotecio L Liquenes Zhuang WY, Liu CY (2012) What an rrna Secondary Structure Tells about Phylogeny of Fungi in Ascomycota with Emphasis on Evolution of Major Types of Ascus. PLoS ONE 7(10): e doi: /journal.pone Hibbett et al. (2007) Taphrinomycotina =Archiascomycetes Ancestral state reconstruction of ascus dehiscence mechanism based on rrna secondary structure signatures. Zhuang WY, Liu CY (2012) What an rrna Secondary Structure Tells about Phylogeny of Fungi in Ascomycota with Emphasis on Evolution of Major Types of Ascus. PLoS ONE 7(10): e doi: /journal.pone

16 Taphrinomycotina =Archiascomycetes Aproximadamente 150 sps en 10 Géneros Variabilidad dificulta determinar caracteres de grupo. Basado en Secuenciación de ADN Agrupa organismos muy diferentes entre si Se lo considera como Grupo Basal de 3 Grandes Linajes evolutivos entre los Hongos. *Ausencia de ascomas (1) *Ausencia de Hifas ascógenas (2) EMS variable (3) Descarga de las ascosporas pasiva o activa (4). En cultivos predominan los estados levuriformes (5). Las células vegetativas pueden dividirse por gemación ó fisión. En naturaleza predomina el estado de micelio. Baja concentración de quitina. Taphrinomycotina =Archiascomycetes Grupo artificial, incluye saprótrofos y parásitos. 61 Sugiyama et al vol. 98: Neolecta (parásito de raíces de plantas superiores, ascoma) Taphrinales parásitos de plantas (biótrofos) Taphrina T. deformans, torque del duraznero (Fagaceae y Rosaceae) Protomyces (Umbelliferae y Compositae) Schizosaccharomycetales Schizosaccharomyces levaduras que se dividen por fisión. Saitoella levadura de suelos (RS desconocida). Pneumocystis agente causal de neumonía (P. carinii) -No se cultiva - protozoo hasta los 80 * Excepción en Neolecta Variabilidad dificulta determinar caracteres de grupo

17 Variabilidad dentro del grupo Escoba de brujas causado por Taphrina Taphrina:Ascos en empalizadataphrina: Colonia en APG Taphrina deformans. Ciclo de vida. Micelio dicariótico K! m! P! M! Taphrina: síntoma en duraznero Protomyces: agallas en Youngia Protomycesgerminación de espora de resistencia G! Rhodosporidium: colonias m! Taphrina Saitoella Saitoella: gemación Pneumocystis: quiste conteniendo endosporas Micelio dicariótico (3) Ausencia de hifas ascógenas Ausencia de ascoma Ascos en empalizada (8) Schizosaccharomyces : fisión Neolecta: ascoma Sugiyama et al vol. 98: Taphrinales. Taphrina Fitopatógeno biótrofo de Fagaceae y Rosacea Enfermedad: del Sintomatología: Hojas recurvadas (hipertrofia e hiperplasia), manchas rojizas (metaplasia), frutos de escaso desarrollo, Restitución, necrosis. Detección de auxinas (AIA) y citoquininas en hojas de plantas infectadas. Signo: Ascos sobre las hojas Schizosaccharomycetales Schizosaccharomyces Levadura Saprobios Reproducción asexual por fisión celular Pueden producirse tabiques y entonces se fragmenta en artrosporas Reproducción sexual por conjugación de 2 células vegetativas (n) en una célula diploide, que sufre meiosis y genera ascosporas. Pared: 1-3 y 1-6 glucanos 66 68

18 Saccharomycotina =Hemiascomycetes Schizosaccharomyces octosporus Levaduras Ausencia de Ascoma Ausencia de Hifas ascógenas Ascos libres Quitina restringida a la cicatriz de gemación. Pared: 1-3 y 1-6 glucanos Tabique entre células adyacentes presentan 1 o varios poros de diámetro muy pequeño. Ausencia de Cuerpos de Woronin Saccharomycotina =Hemiascomycetes Diferencias entre Saccharomycotina y Taphrinomycotina Saccharomycotina Taphrinomycotina Crecimiento predominante en cultivo y en la naturaleza es levuriforme (puede observarse pseudomicelio). Descarga pasiva de las ascosporas Crecimiento predominante en naturaleza como micelio y en cultivo levuriforme. Descarga activa ó pasiva de las ascosporas 70 Identificación de Saccharomycotina Caracteres macro y micromorfológicos de las colonias (macro: color, textura, bordes. Microscópicos: tamaño de las células, ascosporas. Caracteres fisiológicos: Asimilación de fuentes de C, N, Fermentación, etc. Secuenciación molecular. 72

19 Roles ecológicos y hábitat Saccharomyces (Saccharomycetaceae) Saprobios: Mayormente epífitos (sobre plantas) sobre tejidos con alta concentración de azúcares (nectarios, frutos, tejidos expuestos). Suelo Agua dulce y marina Asociaciones con animales: tracto digestivo de vertebrados o sobre la piel como Candida. Raros casos de patógenos vegetales. Excepción: Eremothecium causa lesiones en cítricos, algodón y otros cultivos. Eremothecium aschbyi causando lesiones en soja: J Gen Plant Pathol (2008) 74: Roles ecológicos y hábitat Crecen en medios con baja disponibilidad de agua. Con alta proporción de azucares (50%) y solución saturada de NaCl. Por lo que pueden contaminar alimentos en conservas. Pero rara vez son peligrosos por producción de toxinas. Importancia Biotecnológica Fermentación alcohólica: Saccharomyces cerevisiae Producción de pan: S. cerevisiae Proteínas unicelulares (SCP): Conversión de sustrato de bajo costo en biomasa de microorganismos rica en proteínas. Ej: conversión de residuos de procesos industriales en productos para consumo animal o del hombre. Producción de vitaminas (Riboflavina por Eremothecium) 74 Ciclo de vida de S. cerevisiae 2n Ciclo de vida Digenético Producen hormonas peptídicas y receptores de membrana p reconoces hormona de mating type opuesto. Aglutinación. Digestión de la pared que las separa. 76 n

20 Pichia - Pseudomicelio 77 S. ludwigii Ciclo de vida Monogenético diplonte Fase vegetativa 78