În acest articol vom discuta despre cerințele nutriționale, elementele esențiale, sursele de macroelemente, modurile și mecanismul nutriției în ciuperci.

Cerințe nutriționale:

Ciupercile utilizează atât compuși organici, cât și materiale anorganice ca sursă de aprovizionare cu nutrienți. Cu alte cuvinte, compușii organici și anorganici constituie hrana lor. Nici o ciupercă nu poate crește greutatea sa uscată în absența materialelor alimentare organice, de ce?

Lipsit de clorofilă, ciupercile nu sunt capabile să fotosintezeze sau să utilizeze dioxid de carbon pentru a construi materiale alimentare organice. Acestea sunt, astfel, heterotrofe pentru compușii alimentari carbonici (organici) pe care îi obțin în habitatele lor naturale trăind ca saprofite sau paraziți din plante, animale sau microorganisme moarte sau vii sau deșeurile lor.

Elemente esentiale:

Elementele constitutive ale substanțelor organice și anorganice pe care le folosesc ciupercile sunt C, O, H, N, P, K, Mg, S, P, Mn, Cu, Mo, Fe și Zn. Calciul este necesar de unele ciuperci, dar nu de toate. Aceste elemente pe care ciupercile le necesită ca hrană sunt denumite elemente esențiale. Unele dintre aceste elemente, ciupercile au nevoie în cantități extrem de mici, iar celelalte în cantități relativ mai mari.

Primele sunt numite oligoelemente sau microelemente, iar al doilea macroelemente. Creșterea fungică este afectată în mod negativ sau ciuperca nu reușește să crească dacă lipsește unul dintre elementele esențiale în mediul de cultură. Exemple de elemente macro sunt C, N, O, H, S, P, K și Mg. Elementele macro sunt constructori de corp și oferă energie pentru procesele metabolice.

Surse de elemente macro:

Substanțele organice utilizate de obicei de ciuperci sunt de natură foarte variată. Drojdiile, de exemplu, pot folosi acetații ca surse de carbon, dar pentru majoritatea ciupercilor principalele surse de carbon sunt carbohidrații. Carbohidrații sunt necesari pentru construirea corpului și, de asemenea, ca sursă de energie. Într-o ciupercă tipică, 50% din greutatea uscată este carbonul din sursa de carbon a carbohidraților, majoritatea ciupercilor folosesc zaharuri simple.

Glucoza, de exemplu, este potrivită pentru aproape toate ciupercile. Urmează, de preferință, fructoza. Mai puțin frecvent utilizate sunt zaharurile hexozice și unele pentoze. S-a raportat că xiloza dintre pentoze este superioară glucozei pentru unele ciuperci. Manitolul este echivalent cu glucoza pentru multe ciuperci. Maltoza care apare în natură ca produs secundar al hidrolizei amidonului este utilizată de mulți ciuperci. Zaharoza este, de asemenea, o sursă bună de carbon pentru unii.

Dintre polizaharide, amidonul și celuloza sunt utilizate de mai puțini ciuperci care pot sintetiza enzimele hidrolitice adecvate. Unele ciuperci sunt capabile să facă o creștere bună a grăsimilor ca singură sursă de carbon.

Acizii organici sunt în general surse mai slabe de carbon pentru majoritatea ciupercilor. Basidiomicetele includ majoritatea ciupercilor care utilizează lignină. Proteinele, lipidele, unii acizi organici și alcoolii superiori sunt folosiți de unele ciuperci ca singură sursă de energie. Cu toate acestea, creșterea este întotdeauna mai bună pe o substanță care conține un carbohidrat adecvat.

Pe lângă carbon, ciupercile necesită azot. Pentru a obține azot, utilizează atât surse materiale organice, cât și anorganice. Principalele surse organice de azot sunt proteinele, peptidele sau un aminoacid, anumite grupuri de ciuperci prezintă specializări în ceea ce privește anumite surse de azot. De exemplu, Saprolegniaceae și Blastocladiales includ un număr de specii care cresc numai cu azot organic, cum ar fi aminoacizii.

În natură, ciupercile descompun proteinele și alte materiale pentru a obține aportul lor de azot. În culturile pure aminoacizii, peptidele sau peptonele gelatină, cazeina și albumina de ou pot servi ca surse de azot organic pentru construirea protoplasmei. Ureea este, de asemenea, considerată ca o sursă de azot utilizabilă pentru unele ciuperci.

Cu toate acestea, multe ciuperci obțin azot din surse anorganice. Sunt cunoscute o serie de ciuperci care utilizează atât săruri de azotat, cât și săruri de amoniu. Robbin (1939) și Lindberg (1944) au raportat că Absidia sp., Mucor hiemalis, Lenzites trabea și Marasmius sp. utilizează amoniac, dar sunt incapabili să utilizeze săruri de nitrați. Mai puține ciuperci sunt capabile să utilizeze săruri de nitrați.

Nitrații pot fi toxici. Sursele organice de azot pot servi și ca surse de carbon. Nu există prea multe dovezi care să susțină fixarea azotului în ciupercile saprofite. Metcalfe și Chayen (1954) au raportat că solul care locuiește în Rhodotorula și Pullularia pullans asemănătoare drojdiilor fixează azotul atmosferic. Este cert; cu toate acestea, fixarea azotului nu este o capacitate larg răspândită la ciuperci.

toate acestea

Hidrogenul și oxigenul sunt furnizate sub formă de apă, care este principalul constituent al miceliei fungice, formând aproximativ 85-90% din întreaga greutate.

Principalul nutrient anorganic pe care ciupercile îl necesită în cantități destul de mari pentru nutriția minerală este sulful, fosforul, potasiul și macronutrienții ciupercilor obținute din săruri anorganice simple sau surse cum ar fi sufați pentru sulf și fosfați pentru fosfor.

Acestea trebuie furnizate în orice mediu de cultură. Nu se știe că calciul are nevoie de ciuperci în general. Unii, cu toate acestea, îl necesită ca micronutrient. Unele ciuperci necesită doar urme minuscule de fier, zinc, cupru, mangan și cobalt și molibden.

Aceste oligoelemente sau micronutrienți sunt considerați esențiali pentru creștere. Forma în care sunt utilizate cerințele elementelor metalice majore și minore este anionul. Ciupercile depozitează excesul de alimente sub formă de glicogen sau lipide.

Ciupercile, ca toate celelalte organisme, necesită cantități mici de compuși organici specifici, relativ complexi, pentru creștere. Acestea sunt vitaminele sau factorii de creștere. Multe ciuperci își sintetizează propriul aport de factori de creștere corespunzători dintr-o simplă soluție nutritivă cu compoziție definită. Astfel de ciuperci sunt astfel autotrofe pentru vitamine și sunt numite fără necesitate de aprovizionare exogenă.

Există altele care depind în totalitate sau parțial de o sursă externă, deoarece sunt incapabile să sintetizeze una sau mai multe dintre substanțele esențiale de creștere. Ciupercile heterotofice pentru nevoile lor de factori de creștere sunt denumite auxo-trofice. Există diferențe semnificative între necesitățile de vitamine ale diferitelor specii ale unui gen sau chiar tulpinile unei singure specii.

Vitaminele fungice importante, care pot funcționa în sistemele enzimatice, includ tiamina (B1), biotina, piroxina (B6) și riboflavina (B2). Câțiva ciuperci au nevoie și de acid nicotinic și acid pantotenic. Marea majoritate necesită totuși tiamină (B1). Factorii de creștere sunt catalitici în acțiunile lor.

Pe scurt, nevoile nutriționale de bază ale ciupercilor sunt:

(i) Un compus organic adecvat ca sursă de carbon și energie.

(ii) O sursă adecvată de azot.

(iii) Ioni anorganici de sulf, fosfor, potasiu și magneziu în cantități semnificative.

(iv) Ioni anorganici de fier, zinc, cupru, mangan și molibden numai în urme minuscule,

(v) Anumite vitamine sau factori organici de creștere în urme.

În afară de cerințele nutriționale enumerate mai sus, creșterea ciupercilor include factori de habitat, cum ar fi temperatura, aportul de oxigen, umiditatea, valoarea pH-ului și subprodusele metabolismului.

Moduri de nutriție:

Ciupercilor le lipsește clorofila. Prin urmare, sunt incapabili să sintetizeze alimentele cu carbohidrați din materiale anorganice și să le facă gata de la sine. Aceste heteromorfe conform metodei lor de obținere a hranei sunt împărțite în două categorii, și anume, saprofite sau saprobi și paraziți.

Nutrienții organici direct prin membrana celulară din substrat care abundă în materie organică moartă, atât de origine animală, cât și vegetală. Saprofitele nu pot ingera alimente solide. Drojdia și mucegaiurile sunt exemplele obișnuite de ciuperci saprofite.

Parazitul trăiește în corpul viu al unei plante sau animale și absoarbe moleculele organice ca substanțe nutritive prin pereții celulari din țesuturile gazdei. Rugina și smuts sunt paraziții obișnuiți.

Mecanismul nutriției (Fig. 1.15):

Întregul miceliu poate avea puterea de a absorbi acești nutrienți sau această sarcină poate fi atribuită unor porțiuni speciale din miceliu. În ciupercile saprofite, hifele (Mucor mucedo) sau hifele rizodiale (Rhizopus stolonifer) intră în contact intim cu substanțele nutritive din substrat (A) și absorb molecule solubile mai mici, cum ar fi zaharurile și aminoacizii.

Substanțele complexe insolubile, cum ar fi proteinele, lipidele și poli sunt mai întâi divizate în monomeri solubili (digerați) prin secretarea enzimelor extracelulare și apoi absorbite.

Hifele fungice secretă enzime care transformă materialele alimentare complexe insolubile din substrat în altele solubile. Acestea din urmă sunt apoi absorbite prin difuzie directă fie prin pereții hifali ai hifelor care pătrund în substrat, fie prin hifele rizoidale.

Miceliul paraziților este rareori ectofitic, dar crește frecvent în interiorul gazdei. Hifele se ramifică fie în spațiul intercelular dintre celulele gazdă (D), fie pătrund în celulele gazdă (G). Primele se numesc hife intercelulare și cele din urmă hife intracelulare.

Hifele intercelulare obțin nutriție prin pereții celulari sau membranele celulelor gazdă. Acest lucru o fac secretând o enzimă pe membrana plasmatică a celulei gazdă.

Face membrana mai permeabilă la substanțele dizolvate conținute. Acestea din urmă se difuzează și sunt absorbite de pereții hifali. Pereții hifali ai hifelor intracelulare vin în contact direct cu protoplasma gazdă (G) și obțin hrană prin difuzie directă.

Hifele intercelulare ale unor paraziți ai plantelor extrem de specializați (obligatorii) produc aflorări laterale subțiri. Creșterea hifală străpunge peretele celulei gazdă făcând un por de minut prin care intră în celula gazdă. În celula gazdă, se mărește pentru a forma un organ absorbant globos (D), lobat (B) sau ramificat (F).

Acest tip de organ de hrănire a ciupercilor parazite se numește haustorium. Este marcat specializat în structură pentru a absorbi nutriția din țesuturile gazdă. Hustonul este intracelular și, prin urmare, îi jefuiește gazda de mâncarea sa, fără a o ucide. Haustoria este caracteristică paraziților obligați.

Ele variază în formă și dimensiune în diferite ciuperci. În Albugo haustoriul este o structură asemănătoare unui buton (D) sau sferică. Peronospora parasitica are haustoria în formă de sac (E) în celulele frunzelor Capsella. Peronospora calotheca produce haustori cu filamente ramificate în celulele stem din Galium (F). Erysiphe graminis formează un haustori ramificat alungit în interiorul celulei gazdă (B).

Fiecare haustorium (Fig. 1.16) constă de obicei din două părți, o regiune restrânsă care se prezintă sub forma unui tub îngust de penetrare și regiunea expandată sau ramificată de pe celula gazdă. Tubul de penetrare este de obicei strâns de un „guler” din materialul peretelui gazdă. Regiunea mărită sau extinsă a haustoriului provoacă invaginarea membranei citoplasmatice a celulei gazdă.

Acesta din urmă rămâne îndeaproape recunoscut pentru peretele haustoriului. Există o zonă de apoziție care închide haustoriul între peretele fungic și membrana citoplasmatică neîntreruptă a gazdei. Originea sa este în dispută.

Secreția din haustorium asupra membranei plasmatice a gazdei o face permeabilă la substanțele dizolvate conținute în cavitatea sevei. Se difuzează și sunt apoi absorbite de haustorium ciupercile parastice nu produc haustorie în culturile artificiale. De asemenea, haustona nu este produsă de ciuperci care trăiesc ca paraziți la animale.

Ciupercile, așa cum s-a menționat mai sus, sunt incapabile să sintetizeze zaharuri din dioxid de carbon și apă. Cu toate acestea, aceștia pot sintetiza din zaharurile solubile carbohidrații mai complecși, care sunt principalele componente ale pereților lor celulari.

De asemenea, sunt capabili să sintetizeze proteine ​​și, eventual, protoplasmă dacă sunt furnizate cu carbohidrați și compuși simpli de azot, cum ar fi sărurile de amoniu. Pe lângă sărurile de amoniu, ele pot absorbi și utiliza mulți compuși organici azotați complecși, dar solubili.

Mulți ciuperci obțin nutriție trăind în asociații reciproc avantajoase cu alte furnici. Asociația nu este cauzală, ci permanentă și se înființează pe parcursul unui lung proces de evoluție. Cele mai cunoscute două exemple de asocieri mutualisitc de ciuperci cu alte plante sunt Simbioza și Micoriza.

(a) Simbioză:

Exemplul obișnuit de simbioză este o asociere a unei ciuperci și a unei alge într-un talen lichen. Cele două organisme din această asociație sunt atât de interconectate încât formează o singură plantă compusă din talus, care diferă de oricare dintre parteneri prin formă și obicei.

Datoria algelor în acest parteneriat este de a sintetiza alimentele cu ajutorul cloroplastelor verzi și de a le împărtăși partenerului său fungic. Ciuperca absoarbe mineralele în soluție și apa din substrat și se apasă pe alge. Hifele fungice care formează grosul talenului lichen oferă adăpost algelor, în plus.

(b) Micoriza. (pl. Micorize sau micorize):

Este definit ca asocierea simbiotică dintre hifa anumitor ciuperci și rădăcinile plantelor.

Este de trei tipuri:

(ii) Endomicoriza și

(i) Ectomicoriza:

Hifele fungice în acest caz formează un anvelopă completă în jurul vârfului rădăcinii și, de asemenea, pătrund și se extind în primele câteva straturi corticale pentru a forma o rețea intercelulară de hife cunoscute sub numele de Hartignet.

Șuvițele hifale care se extind în substrat din plic absorb apa și substanțele nutritive din sol și le transmit rădăcinilor plantei prin plasa Hartig. Prezența ciupercii crește astfel absorbția radiculară. În schimb, ciuperca primește hrană și adăpost.

(ii) Endomicoriza:

Hifele fungice, în acest caz, pătrund în firele de rădăcină, epiderma și ajung în cortex unde cresc intracelular formând noduri fungice în celulele corticale. O porțiune de miceliu trăiește în sol, dar nu formează o creștere densă a hifului (învelișul de pe suprafața rădăcinii).

(iii) Ectoendomicoriza:

Este o combinație a celor două. Hifele fungice formează o teacă la suprafața rădăcinii. În rădăcină, acestea cresc intercelular și intracelular.