Information

Danner grønne alger obligatoriske symbioser med svampe?

Danner grønne alger obligatoriske symbioser med svampe?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Jeg forstår, at obligatoriske symbioser betyder, at de to organismer ikke kan leve uden hinanden og er i et symbiotisk forhold, men gør grønalger fra dette med svampe?


Ja, lav er sammensatte organismer af grønne alger (eller cyanobakterier), der lever sammen med svampe.

I de fleste tilfælde er svampedelen fuldstændig afhængig af den symbios og er fuldstændig afhængig af symbiosen. For algerne ser det ud til, at nogle arter kan overleve alene, men ikke nødvendigvis i samme miljø som laven, mens andre arter igen kan være helt afhængige af symbiosen (se også kommentarerne).


Trebouxia

Fra Trebouxia, den mest almindelige phycobiont, følgende seks isolater er blevet undersøgt: Trebouxia albulescens fra Buellia punctata, T. anticipata fra Parmelia rudecta, T. decolorans fra Xanthoria parietina, T. erici fra Cladonia cristatella, T. gelatinosa fra Parmelia caperata, og T. impressa fra Physcia stellaris (Laudi et al., 1969 Jacobs og Ahmadjian, 1971a Fisher og Lang, 1971b). Disse alger blev dyrket enten i organiske eller uorganiske medier og enten under belysning eller i mørke. Alle Trebouxia celler viste en pyrenoid i midten af ​​en stor kloroplast. Arrangementet af thylakoiderne viste den samme variation som allerede beskrevet for licheniserede celler. Trebouxia erici dyrket under 1075 og 3600 lux i stedet for 215 lux viste et fald i stablede thylakoider (Fisher og Lang, 1971b). Trebouxia decolorans og T. albulescens var mere følsomme over for stærkt lys (3000 lux) i deres dyrkede tilstand sammenlignet med deres licheniserede form.

Mens lichenized Trebouxia normalt har en enkelt pyrenoid, flere kan forekomme i de dyrkede celler (Fisher og Lang, 1971b Jacobs og Ahmadjian, 1971a). Pyrenoiderne gennemløbes af thylakoider, hvis udseende kan være forskelligt selv hos én art, et faktum, der også blev bemærket i licheniserede Trebouxia (Peveling, 1969a). Pyrenoglobuli, som er rettet langs de intrapyrenoide thylakoider, målte 100 nm i diameter i celler af T. erici der blev dyrket i uorganisk kultur. Celler dyrket i organiske medier havde pyrenoglobuli, der kun var 30-50 nm i diameter, og de var færre i antal (Fisher og Lang, 1971b Jacobs og Ahmadjian, 1971a). I øvrigt, T. erici dyrket i organiske medier ved 215 lux viste mere pyrenoglobuli end celler dyrket ved 1075 eller 3600 lux. Efter overførsel af T. erici fra organisk til uorganisk kultur var der en markant stigning af pyrenoglobuli (Jacobs og Ahmadjian, 1971a). Ophobning af stivelse varierer i licheniserede og isolerede phycobionts i henhold til forskelle i dyrkningsbetingelserne. Fisher og Lang (1971b) fandt, at unge celler dyrket ved 215 lux indeholdt større mængder stivelse end celler dyrket ved 1075 eller 3600 lux.

Cytoplasmaet danner en tynd rand omkring kloroplasten og afslører endoplasmatisk retikulum, mitokondrier og ribosomer. I det isolerede T. erici flere diktyosomer blev observeret end i den licheniserede form (Fisher og Lang, 1971b). Dette skyldes sandsynligvis den højere delingsrate i kulturen. To typer lagringsprodukter er tydelige i de dyrkede cellers cytoplasma. Et produkt er et elektrontæt sfærisk legeme, alveolat eller plettet i udseende, som almindeligvis er til stede i vakuoler. Sådanne legemer er fraværende i celler dyrket i medium med lavt fosfatindhold. Ifølge Fisher blev der påvist ophobninger af polyphosphat i disse kroppe. Den anden type lagringslegeme er elektrontransparente lagringsdråber svarende til dem i licheniserede phycobionts.

Ud over at give mulighed for observationer af de vegetative celler, præsenterer kulturer en chance for at analysere strukturen i delende celler.

Opbygningen af ​​aplanosporer og zoosporer ved T. erici beskrives som meget ens (Jacobs og Ahmadjian, 1971a). Opdelingen starter med en udvidelse af pyrenoiden og dens fragmentering i mindre dele. Pyrenoglobuli og de osmiofile globuli uden for pyrenoiden smelter sammen. På dette stadium er mindst et diktyosom tydeligt i hver celle. To datterkloroplaster flytter til en parietal position mod cellevæggen, og flere mitokondrier bliver justeret langs kanten af ​​hver kloroplast. Disse mitokondrier deler sig derefter i mange mindre. På dette stadium har kernen indtaget en central position i cellen og bliver omgivet af elektrontransparente lagerdråber. Samtidig er mange diktyosomer til stede og ser ud til at producere et stort antal elektrontransparente vesikler, nogle med elektrontætte kerner. Datterkloroplasterne deler sig derefter successivt mange gange. Nuklear deling sker før cytokinese. Dattercellerne som aplanosporer eller zoosporer frigives gennem en udgangspore i zoosporangiets væg. En meget typisk struktur af zoosporerne er øjenpletten. Men denne differentiering findes kun i zoosporer, som stammer fra celler i uorganisk medium. Øjepletten, når den ses i længdesnit, består af en række med ti elektrontætte dråber.

Cellevæggene af isolerede Trebouxia celler dyrket i organiske eller uorganiske medier har en fibrillær overflade, som bliver tydelig ved kulstofreplikaer eller efter fryseætsning. Denne fibrillære komponent af cellevæggen blev ikke påvist i licheniseret Trebouxia (Jacobs og Ahmadjian, 1971a).


Hvad er laver?

Har du nogensinde set en lav og vidst, at det var en lav? Ikke mange mennesker ved, hvad lav er, og hvem ville? De virker som om de er fra en anden planet! Lav er bizarre organismer, og ingen er ens.

Lav er en kompleks livsform, der er et symbiotisk partnerskab mellem to separate organismer, en svamp og en alge. Den dominerende partner er svampen, som giver laven størstedelen af ​​dens karakteristika, fra dens thallusform til dens frugtlegemer. Algen kan enten være en grønalge eller en blågrønalge, også kendt som cyanobakterier. Mange lav vil have begge typer alger.

Hvad er svampe?

Svampe er en forskelligartet gruppe af organismer, der er i deres eget rige (Svampe), adskilt fra planter. Svampe indeholder ikke klorofyl eller andre måder at producere deres egen mad på, så de er afhængige af andre organismer til ernæring. Svampe er kendt for deres rolle i nedbrydningen af ​​organisk stof. De er også nødvendige for overlevelsen af ​​økosystemet omkring dem, såsom partnerskab med planter og træer for næringsstoffer og overlevelse.

Lav er et andet sådant partnerskab for svampe for at få næringsstoffer fra en anden organisme. Algepartneren fotosyntetiserer og giver føde til svampen, så den kan vokse og sprede sig.

Sclerotia veratri, en kop svamp. Disse typer svampe er den mest almindelige svampepartner i lavbiologien. Foto af Chris Wagner, U.S. Forest Service.

Hvad er alger?

Alger er i et andet kongerige (Protista) adskilt fra planter og svampe. Der er flere typer alger: grøn, brun, rød, guld. De kan overleve i saltvand og ferskvand på egen hånd og i ethvert miljø, når de er en del af et lavforhold.

Selvom cyanobakterier kaldes blågrønalger, er de faktisk bakterier og er en del af bakterieriget Monera. Den "blå" i det almindelige navn henviser til, at de skal leve i vand, og "grønalger" henviser til deres fotosyntetiske evner, som grønne alger.

Peltigera britannica, hundeskindslav. Læg mærke til den lyse grønne overflade, som grønne alger viser igennem. Se godt efter, og du vil se mørke pletter. Disse pletter er lommer af cyanobakterier. Foto af Karen Dillman, U.S. Forest Service.


Åndedræt og ernæring

På cellulært niveau er de metaboliske veje kendt for protister i det væsentlige ikke forskellige fra dem, der findes blandt celler og væv fra andre eukaryoter. Således fungerer algeprotisters plastider som planters kloroplaster med hensyn til fotosyntese, og, når de er til stede, fungerer mitokondrierne som det sted, hvor molekyler nedbrydes for at frigive kemisk energi, kuldioxid og vand. Den grundlæggende forskel mellem de encellede protister og de vævs- og organafhængige celler fra andre eukaryoter ligger i, at førstnævnte på én gang er celler og komplette organismer. Sådanne mikroorganismer skal altså udføre de livsopretholdende funktioner, som generelt betjenes af organsystemer i de komplekse flercellede eller multivævede legemer af de andre eukaryoter. Mange sådanne funktioner i protisterne er afhængige af relativt omfattende arkitektoniske tilpasninger i cellen. Fagotrofisk fodring kræver for eksempel mere komplicerede processer på protistens cellulære niveau, hvor ingen kombination af væv og celler er tilgængelig til at udføre indtagelse, fordøjelse og indtagelse af partikelformigt fødemateriale. På den anden side er opnåelse af ilt i tilfælde af fritlevende, fritsvømmende protozoiske protister enklere end for flercellede eukaryoter, fordi processen kun kræver direkte diffusion af ilt fra det omgivende medium.

Selvom de fleste protister kræver ilt (obligat aerobe), er der nogle, der kan eller skal være afhængige af anaerob metabolisme - for eksempel parasitiske former, der bor på steder uden fri ilt og nogle bundlevende (bunde) ciliater, der lever i sulfidzonen i visse marine hav og ferskvandssedimenter. Mitokondrier findes typisk ikke i cytoplasmaet af disse anaerobe, snarere mikrolegemer kaldet hydrogenosomer eller specialiserede symbiotiske bakterier fungerer som respiratoriske organeller.

De vigtigste ernæringsformer blandt protister er autotrofi (der involverer plastider, fotosyntese og organismens fremstilling af sine egne næringsstoffer fra miljøet) og heterotrofi (indtagelse af næringsstoffer). Obligat autotrofi, som kun kræver nogle få uorganiske materialer og lysenergi for overlevelse og vækst, er karakteristisk for algeprotister (f.eks. Chlamydomonas). Heterotrofi kan forekomme som en af ​​mindst to typer: fagotrofi, som i det væsentlige er opslugning af partikelformig mad, og osmotrofi, indtagelse af opløste næringsstoffer fra mediet, ofte ved pinocytosemetoden. Fagotrofisk heterotrofi ses i mange ciliater, der ser ud til at kræve levende bytte som organiske kilder til energi, kulstof, nitrogen, vitaminer og vækstfaktorer. Føden til fritlevende fagotrofiske protister spænder fra andre protister til bakterier til plante- og dyremateriale, levende eller døde. Ådselædere er talrige, især blandt de cilierede protozoer, faktisk foretrækker arter af nogle grupper døende bytte. Organismer, der kan bruge enten eller både autotrofi og heterotrofi, siges at udvise mixotrofi. Mange dinoflagellater udviser for eksempel mixotrofi.

Fodringsmekanismer og deres anvendelse er forskellig blandt protister. De omfatter indfangning af levende bytte ved brug af omsluttende pseudopodiale forlængelser (i visse amøboider), indfangning af fødepartikler i vandstrømme ved hjælp af filtre dannet af specialiserede sammensatte bukkale organeller (i ciliater) og simpel diffusion af opløst organisk materiale gennem cellemembranen, samt udsugning af visse værtscellers cytoplasma (som hos mange parasitære protister). I tilfældet med mange symbiotiske protister er metoder til overlevelse, såsom invasion af værten og overførsel til friske værter, udviklet gennem lange associationer og ofte co-evolution af begge partnere.


Reproduktion og livshistorier

Alger regenereres ved seksuel reproduktion, involverer mandlige og kvindelige kønsceller (kønsceller), ved aseksuel reproduktion eller på begge måder.

Aseksuel reproduktion er produktion af afkom uden forening af celler eller nukleart materiale. Mange små alger formerer sig ukønnet ved almindelig celledeling eller ved fragmentering, hvorimod større alger formerer sig ved sporer. Nogle røde alger producerer monosporer (væggede, ikke-flagellate, sfæriske celler), som bæres af vandstrømme og ved spiring producerer en ny organisme. Nogle grønne alger producerer ikke-bevægelige sporer kaldet aplanosporer, mens andre producerer zoosporer, som mangler ægte cellevægge og bærer en eller flere flageller. Disse flageller tillader zoosporer at svømme til et gunstigt miljø, hvorimod monosporer og aplanosporer er nødt til at stole på passiv transport med vandstrømme.

Seksuel reproduktion er karakteriseret ved processen med meiose, hvor afkomsceller modtager halvdelen af ​​deres genetiske information fra hver modercelle. Seksuel reproduktion er normalt reguleret af miljømæssige begivenheder. Hos mange arter, når temperatur, saltholdighed, uorganiske næringsstoffer (f.eks. fosfor, nitrogen og magnesium) eller dagslængde bliver ugunstig, induceres seksuel reproduktion. En seksuelt reproducerende organisme har typisk to faser i sin livscyklus. I første fase har hver celle et enkelt sæt kromosomer og kaldes haploide, hvorimod hver celle i anden fase har to sæt kromosomer og kaldes diploide. Når en haploid kønscelle fusionerer med en anden haploid kønscelle under befrugtning, kaldes den resulterende kombination med to sæt kromosomer en zygote. Enten umiddelbart eller på et senere tidspunkt gennemgår en diploid celle direkte eller indirekte en særlig reduktiv celledelingsproces (meiose). Diploide celler i dette stadium kaldes sporofytter, fordi de producerer sporer. Under meiose halveres kromosomtallet for en diploid sporofyt, og de resulterende datterceller er haploide. På et tidspunkt, umiddelbart eller senere, virker haploide celler direkte som gameter. Hos alger, som i planter, kaldes haploide celler i dette stadium gametofytter, fordi de producerer kønsceller.

Livscyklusserne for seksuelt reproducerende alger varierer hos nogle, det dominerende stadie er sporofytten, i andre er det gametofytten. For eksempel, Sargassum (klasse Phaeophyceae) har en diploid (sporophyt) krop, og den haploide fase er repræsenteret af gameter. Ectocarpus (klasse Phaeophyceae) har skiftende diploide og haploide vegetative stadier, hvorimod Spirogyra (klasse Charophyceae) har et haploid vegetativt stadium, og zygoten er den eneste diploide celle.

Især hos ferskvandsarter går det befrugtede æg eller zygote ofte over i en hvilende tilstand kaldet en zygospore. Zygosporer har generelt et stort lager af fødereserver og en tyk, modstandsdygtig cellevæg. Efter en passende miljøstimulus, såsom en ændring i lys, temperatur eller næringsstoffer, induceres zygosporerne til at spire og starte endnu en vækstperiode.

De fleste alger kan leve i dage, uger eller måneder. Små alger findes nogle gange i overflod i en kort periode af året og forbliver i dvale resten af ​​året. Hos nogle arter er den sovende form en resistent cyste, hvorimod andre arter forbliver i den vegetative tilstand, men med meget lave bestandstal. Nogle store, vedhæftede arter er ægte stauder. De kan miste hovedlegemet i slutningen af ​​vækstsæsonen, men vedhæftningsdelen, fastholdelsen, frembringer først ny vækst i begyndelsen af ​​den næste vækstsæson.

De røde alger, som eksemplificeret ved Polysifoni, har nogle af de mest komplekse livscyklusser kendt for levende organismer. Efter meiose produceres fire haploide tetrasporer, som spirer for at producere enten en mandlig eller hunlig gametofyt. Når den er moden, producerer den mandlige gametofyt særlige spermatangiale grene, der bærer strukturer, kaldet spermatangia, som indeholder spermatia, de mandlige kønsceller. Den kvindelige gametofyt producerer særlige carpogoniale grene, der bærer carpogonia, de kvindelige gameter. Befrugtning sker, når en mandlig spermatium, båret af vandstrømme, kolliderer med den forlængede del af en kvindelig carpogonium, og de to kønsceller smelter sammen. Det befrugtede carpogonium (zygoten) og det kvindelige gametofytvæv omkring det udvikler sig til en kurvlignende eller pustulelignende struktur kaldet en carposporophyte. Carposporofyten producerer og frigiver til sidst diploide carposporer, der udvikler sig til tetrasporofytter. Visse celler i tetrasporofytten gennemgår meiose for at producere tetrasporer, og cyklussen gentages. I livscyklussen af Polysifoni, og mange andre røde alger, er der separate han- og hun-gametofytter, carposporofytter, der udvikler sig på hun-gametofytter, og separate tetrasporofytter.

Livscyklusserne for kiselalger, som er diploide, er også unikke. Kiselalgevægge, eller frustler, er sammensat af to overlappende dele (ventilerne). Under celledeling dannes to nye ventiler i midten af ​​cellen og deler protoplasmaet i to dele. Følgelig er de nye ventiler generelt noget mindre end de originale, så efter mange på hinanden følgende generationer er de fleste celler i den voksende befolkning mindre end deres forældre. Når sådanne kiselalger når en kritisk lille størrelse, kan seksuel reproduktion stimuleres. De små diploide celler gennemgår meiose, og blandt pennate (tynde, elliptiske) kiselalger smelter de resulterende haploide kønsceller sammen til en zygote, som vokser sig ret stor og danner en særlig slags celle kaldet en auxospore. Auxosporen deler sig og danner to store, vegetative celler, og på denne måde fornyes den større størrelse. I centriske kiselalger er der markant differentiering mellem ikke-bevægelige kvindelige kønsceller, der fungerer som ægceller, og bevægelige (typisk uniflagellate) mandlige kønsceller.


Miljøbioteknologi og sikkerhed

6.48.2.3 Brintproduktion ved fotofermenteringer

Fotosyntetiske bakterier er længe blevet undersøgt for deres evne til at producere betydelige mængder H 2. Fotosyntetiske bakterier udvikler molekylært H2 katalyseret af nitrogenase under nitrogenmangelfulde forhold ved brug af lysenergi og reducerede forbindelser. Den overordnede reaktion af brintproduktion er givet som

Disse organismers alsidige metaboliske evner og manglen på PSII, som automatisk eliminerer vanskelighederne forbundet med O2 hæmning af H2 produktion, giver en fordel i forhold til biofotolyse. En anden fordel ved brugen af ​​fotosyntetiske bakterier er, at disse organismer er i stand til at udnytte en lang række billige organiske forbindelser til H2 produktion.

Fotoheterotrofe bakterier, der er i stand til at omdanne organiske syrer (eddikesyre, mælkesyre og smørsyre) til H2 og CO2 under anaerobe forhold i nærvær af lys omfatter Rhodobacter sphaeroides, Rhodobacter capsulatus, Rhodovulum sulfidophilum W-1S, og Rhodopseudomonas palustris. Den højeste omdannelseseffektivitet rapporteret i litteraturen blev opnået, når mælkesyre blev anvendt som den eneste kulstofkilde. R. rubrum og R. palustris P4, som udtrykker et CO-afhængigt dehydrogenase (CODH) enzym, er også blevet rapporteret at være i stand til at producere H2 fra CO eller andre organiske syrer [11] . Den optimale væksttemperatur og pH for de fotosyntetiske bakterier blev rapporteret til at være i intervallet henholdsvis 30-35 °C og pH 7,0. Brintproduktion af disse bakterier kræver anaerobe forhold under belysning [12]. Selvom disse organismer foretrækker organiske syrer som kulstofkilde, er andre industrielle spildevand modtagelige for H2 produktion [13] .

De vigtigste faktorer, der påvirker H2 produktionshastigheder af fotoheterotrofe bakterier er lysintensitet, kulstofkilde og typen af ​​mikrobiel kultur. Nitrogenase er imidlertid nøgleenzymet, der katalyserer H2 produktion af disse bakterier. Tilstedeværelsen af ​​oxygen, ammoniak og høje N/C-forhold er kendt for at hæmme aktiviteten af ​​nitrogenase. For eksempel H2 produktion af R. sphaeroides er fuldstændig hæmmet ved ammoniakkoncentrationer over 2 mM [13] .

Tilstedeværelsen af ​​højt nitrogen inducerer metaboliske skift til udnyttelsen af ​​organiske substrater til cellesyntese snarere end H2 produktion, hvilket resulterer i overskydende vækst af biomasse og reduktion af lysindtrængning. Derfor kræves ammoniumbegrænsede og iltfrie forhold. Proteiner såsom albumin, glutamat og gærekstrakt kan bruges som nitrogenkilder. Optagelse af hydrogenase-enzymer i fotofermentative bakterier oxiderer H2 og er antagonistiske over for nitrogenaseaktivitet, derfor bør optagelseshydrogenaseaktivitet elimineres for øget H2 produktion. To til tre gange mere H2 produktion blev opnået ved at bruge hydrogenase-deficiente mutantkulturer af fotofermentative bakterier [14].

Lysintensitet er en anden vigtig parameter, der påvirker ydeevnen af ​​fotofermenteringer. Stigende lysintensitet har en stimulerende effekt på H2 udbytter og produktionshastigheder, men har en negativ effekt på lyskonverteringseffektiviteten. Det blev rapporteret, at den reducerede antennemutant af R. sphaeroides MTP4 producerer H2 mere effektivt under høj lysintensitet sammenlignet med vildtype-stammen. Reducerede antennemutanter er blevet undersøgt til mange bioteknologiske anvendelser, da fordelene afledt af en reduceret absorption af lys kan påvirke en række fysiologiske veje i forskellige mikroorganismer. Torzillo et al. [15] rapporterede om grønne alger, at der faktisk kan opnås en stor fordel af sådanne mutanter.

Lysintensiteten påvirker også forbruget af organiske syrer. For eksempel kræver butyratforbrug højere lysintensiteter (4000 lux) sammenlignet med acetat og propionat. Eksponeringstid for lys påvirker også H2 produktion. Skiftende 14 timers lys/10 timers mørke cyklusser gav lidt højere H2 produktionshastigheder og cellekoncentrationer sammenlignet med kontinuerlig belysning. Hyppigere eksponering for mørke/lys cyklus har en bedre effekt på H2 produktion [16] .

Industrielt spildevand er modtageligt for H2 produktion af fotosyntetiske organismer, så længe spildevandets farve ikke hæmmer lysgennemtrængning. Industrielt spildevand bør også have en rimelig eller acceptabel mængde ammoniak, som hæmmer nitrogenaseenzymet og reducerer H2 produktivitet. Derfor kan fjernelse af ammoniak og giftige forbindelser (tungmetaller, phenoler osv.) og fortynding af højt indhold af organisk stof (COD) i industrielt spildevand kræve forbehandling før brug til biobrintgasproduktion.

Et omfattende resumé af H2 produktionsundersøgelser fra nogle fødevareindustriens spildevand er givet af Kapdan og Kargi [16]. Glukose, saccharose, stivelse, hvedestivelse, laktose, madaffald, kartoffelaffald, æble, husholdningsslam, melasse, risvingård, biosolider, filtrat, søde kartoffelstivelsesrester og den organiske del af kommunalt fast affald er blevet brugt som substrater for H2 produktion. Derudover er acetat, butyrat, lactat, malat og succinat også blevet undersøgt. Biobrintproduktion fra forbehandlet sukkerraffinaderispildevand (SRWW) i en søjlefotobioreaktor vha. R. sphaeroides OU 001 opnåede en H2 produktionshastighed på 3,8 ml l −1 h −1 ved 32 °C i batchdrift med 20 % fortyndet SRWW [17] . Tilsætning af æblesyre (20 g l −1 ) til SRWW øgede produktionshastigheden og resulterede i en H2 produktionshastighed på 5 ml l −1 h −1 . Betydelig fortynding (3-4%) af højt koncentreret spildevand fra olivenmøller (OME) var nødvendig for at eliminere de hæmmende virkninger af højt organisk indhold og mørk farve af OME før en rimelig mængde H2 produktion blev observeret [18] . To procents fortynding blev rapporteret at være den bedste for H2 produktionspotentiale på 13,9 l H2 l −1 spildevand ved 32 °C med R. sphaeroides OU 001, og ~35% COD-reduktion blev opnået [19].

Tofu-spildevand, som er et kulhydrat- og proteinrigt spildevand, blev også brugt til H2 produktion. Brintudbytte fra tofu-spildevand (1,9 l H2 l −1 spildevand ved 30 °C) blev rapporteret at være sammenlignelig med H2 udbytte fra glucose (3,6 l H2 l −1 spildevand) vha R. sphaeroides RV immobiliseret i agargel [20]. Der blev ikke observeret nogen ammoniakinhibering (2 mM), og 41 % af totalt organisk kulstof (TOC) blev fjernet. Tilsvarende resulterede fortyndingen af ​​spildevandet i et forhold på 50 % i en stigning i H2 udbytte på op til 4,32 l H2 l −1 spildevand og 66 % TOC-fjernelse [20] .

Andre agrobaserede affaldsmaterialer såsom kartoffelstivelse, sukkerrørsjuice og valle blev også undersøgt i forhold til H.2 produktion vha Rhodopseudomonas sp. Sukkerrørjuice gav det maksimale niveau af H2 produktion (45 ml (mg DW h) -1 ) sammenlignet med kartoffelaffald (30 ml (mg DW h) -1 ) og valle (25 ml (mg DW h) -1 ). Der var ingen H2 produktion af den fotosyntetiske bakterie, Rhodobium marinumunder anvendelse af råstivelse som substrat [21].

Udvikling af effektive fotobioreaktorer er en anden kritisk faktor for fotobiologisk H2 produktion. De vigtigste typer fotobioreaktorer rapporteret for H2 produktionen er rørformede, fladskærms- og boblesøjlereaktorer. Forsøg på at intensivere processen under laboratorieforhold ved at øge koncentrationen af ​​celler i fotobioreaktoren var mislykkede på grund af det eksponentielle fald i lysintensiteten med stigende tæthed af cellekulturen. Dette faktum nødvendiggør stive krav til bioreaktorer med alle fotosyntetiserende mikroorganismer. De mest almindelige eksperimentelle fotobioreaktorer har suspensionslagtykkelser på 1-5 cm. Derfor er satserne for H2 evolution er ifølge forskellige forfattere 0,08-0,26 l H2 l −1 suspension h −1 . Koncentrationen af ​​celler inde i reaktoren kan også øges ved immobilisering på lystransmitterende matricer med høje overfladeareal/volumenforhold. I dette tilfælde kan op til 12 g celler (tørvægt) immobiliseres i 1 l matrix. Derfor er satserne for H2 evolution pr. volumen stigning betydeligt. Dermed, R. sphaeroides immobiliseret på et porøst glas udviklede sig støt H2 med en hastighed på 1,1 l l −1 matrix h −1 i > 1000 timer. Den maksimale volumetriske H2 opnået hastighed var 3,8 l l −1 matrix h 1 , med en 80 % omdannelse af det organiske syresubstrat [22] .

Mutante fotosyntetiske bakterier er blevet brugt af mange forskere til at forbedre lyskonverteringseffektiviteten, og dermed H2 produktionshastighed. Selvom der blev observeret en forbedring af mutanttype, var lyskonverteringseffektiviteten ~6% [23], hvilket stadig er mindre end den teoretiske effektivitet. En maksimal lyskonverteringseffektivitet på 9,23% blev opnået ved at bruge en lysinduceret og diffus fotobioreaktor ved 300 W m -2 lysintensitet. Lysgennemtrængningslængden (dvs. bredden af ​​bioreaktoren) er vigtig for brintproduktiviteten. I forhold til solenergi-drevet H2 produktion, blev lyskonverteringseffektiviteten rapporteret at være mindre midt på dagen på grund af høj lysintensitet (1,0 kW m -2). Derudover blev der observeret en forsinkelse på 2-4 timer i maksimal brintproduktionshastighed (3,4 l H2 (m 2 h) −1 ) efter den højeste lysintensitet ved middagstid med en gennemsnitlig lyskonverteringseffektivitet på 1,4 % [23] . En lyskonverteringseffektivitet på 3,5 % med en lysintensitet på over 0,8 kW m -2 ved middagstid blev opnået ved anvendelse af et fotobioreaktorsystem med lyse skyggebånd, hvorimod fotoinhibering blev observeret ved 0,4 kW m -2 i fotobioreaktorer uden skyggebånd [24] .

Den anden vigtige parameter, der har en effekt på H2 produktionen i fotobioreaktorer blander sig. Gasinjektion ved hjælp af argongas er almindeligt anvendt til blanding, selvom det ikke er omkostningseffektivt. På den anden side hæmmer kontinuerlig argon sparging væksten af Rhodopseudomonas i en pneumatisk agiteret fotobioreaktor på grund af CO2 tab, hvorimod recirkulation gav bedre vækst af kulturen. En ny fladskærms-luftliftfotobioreaktor med bafler gav en betydelig stigning i biomasseproduktiviteten, og derfor kunne den også bruges til H2 produktion [25] .

Et andet almindeligt anvendt reaktorsystem er multitubulær fotobioreaktor, som generelt bruges til dyrkning af Spirulina. Rørformede reaktorer består af parallelle gennemsigtige rør fyldt med vand. Systemet er skråtstillet med en hældning på 10–30 % for at tillade gasbobler at stige. Brintproduktionshastigheden fra laktat ved brug af en modificeret rørreaktor nåede 2 l m −2 h −1 med lyskonverteringseffektivitet på 2 % i udendørs eksperimenter [26].


SVAMPE I FERSKVANDSVILDER

CAROL A. SHEARER,. JOYCE E. LONGCORE, i Biodiversity of Fungi, 2004

RESUMÉ AF EKSISTERENDE VIDEN

Chytridiomycetes, som er ægte svampe (Förster et al. 1990 Bowman et al. 1992), og Hyphochytriomycetes, som er allieret med straminipiles (Barr 1992 Van der Auwera et al. 1995), behandles sammen, fordi arter fra begge grupper er udadtil ens, optager de samme levesteder og studeres med de samme teknikker. Hyphochytriderne består af en enkelt orden med tre familier og fire slægter (Karling 1977 Fuller 1990). Medlemmer producerer karakteristisk zoosporer med en enkelt, forreste, tinselated flagelum. De fem ordener, der omfatter klassen Chytridiomycetes, er defineret på basis af forskelle i ultrastrukturelle karakterer af zoosporer (D. J. S. Barr 1990, 2001). Medlemmer af alle ordener undtagen nogle arter i de specialiserede Neocallimastigales har zoosporer med en enkelt, bagudrettet flagel. Chytridiales, Monoblepharidales og Blastocladiales findes i vand og i jord. Spizellomycetales bebor primært jord, men kan findes i kanten af ​​lentiske og lotiske akvatiske levesteder. Repræsentanter for Neocallimastigales er obligatoriske anaerober og er indtil videre kun blevet isoleret fra fordøjelsessystemerne og afføringen fra planteædende dyr, med undtagelse af en enkelt isolation fra en gårddam (Wubah og Kim 1995).

Blastocladiales indeholder fem familier og 13 slægter. Nogle taxa, herunder de velkendte, eksperimentelle organismer, Allomyces og Blastokladiella, er saprotrofe, men mange andre er specialiserede parasitter af hvirvelløse dyr (f.eks. Coelomomyces arter i myggelarver). Fysiodermi, en slægt, hvis medlemmer snylter vand- og halvakvatiske planter, hører også til denne orden. Monoblepharidales indeholder fire familier og seks slægter, alle saprotrofe (Forget et al. 2002). Medlemmer af Chytridiales blev først beskrevet i 1850'erne, i øjeblikket er fire familier og omkring 80 slægter, der indeholder mere end 500 arter, anerkendt. I 1980 blev Spizellomycetales, som indeholder fire familier og 10 slægter, adskilt fra Chytridiales på basis af ultrastrukturelle karakterer af zoosporer (Barr 1980).

Det meste af mangfoldigheden af ​​Chytridiomycetes ligger inden for Chytridiales, men desværre er undersøgelser af denne gruppe stærkt begrænset af manglen på tilstrækkelige artsbeskrivelser, mentorer, der kan hjælpe med identifikation, og nyere identifikationsvejledninger. Den seneste monografi, der inkluderer Chytridiomycetes og Hyphochytriomycetes, er Sparrow's Aquatic Phycomycetes (1960), som han senere fulgte med en nøgle til slægter (Sparrow 1973). Mere end 23 slægter og 300 arter er blevet beskrevet siden Sparrow's monografi og er opført sammen med andre ændringer i taksonomi i en bibliografi af Longcore (1996). Taxa beskrevet siden 1960 er dog ikke blevet inkorporeret i taksonomiske nøgler. Zarys hydromikologii (Batko 1975) er udelukkende dedikeret til akvatiske svampe, men dens anvendelighed er begrænset i mange lande, fordi nøglerne er skrevet på polsk og ikke er dækkende i deres dækning af arter. Chytridiomycetarum Iconographica (Karling 1977) indeholder kommentarer til slægter af chytrider og hyphochytrider og mange tegninger. Fordi det er fristende at bruge Karlings tegninger til at "picture-key" akvatiske svampe, understreger vi, at hans bog kun skildrer en brøkdel af de beskrevne arter. Investigators who wish to identify chytrids and hyphochytrids, particularly those described since 1960, need to refer to original descriptions.

Reviews of the ecology of freshwater fungi ( Sparrow 1968 Dick 1976 Powell 1993 ) provide an overview of what is known about the diversity of zoosporic fungi. Knowledge of the diversity of zoosporic fungi in several geographic areas has accrued as a consequence of the career research of mycologists who specialize in those groups. Notable in this regard with respect to aquatic habitats are the papers of H. M. Canter and colleagues, which document chytrids associated with algae in the Lake District of England (see references in Karling 1977 ). Knowledge of the aquatic mycota of the Lake District was broadened further by L. G. Willoughby's studies of the saprotrophic chytrids of the margins and muds of several lakes in that area (see references in Karling 1977 ).

Similarly, a general knowledge of the diversity of chytrids and other aquatic fungi found in northern Michigan, in the United States, exists as a result of the research of F. K. Sparrow and colleagues. Over a span of about 20 years, those researchers published papers on zoosporic fungi from aquatic sites and soils throughout the northern counties of the lower peninsula of Michigan. Their studies emphasized the fungi, not the habitat.

The Chytridiomycetes and Hyphochytriomycetes are denoted as “aquatic” fungi because they disperse through water with motile spores. After rain or snow melt, most soils are transformed into an “aquatic” habitat in which chytrids and hyphochytrids are widespread. Consequently, many aquatic fungi have been studied from soil samples, which contain resting spores of zoosporic fungi, because they are relatively easy to collect and transport. For example, Karling based his reports of zoosporic fungi from India, Africa, New Zealand, Oceania, and various South American countries mostly on his studies of soil samples, although some of the soil samples came from dried aquatic habitats. Willoughby (1962a , 1962b ) reported differences between the species found in lakes and those usually found in soils, but many species have been reported from both aquatic habitats and soils.

Chytrids associated with discrete, countable substrata such as algae have been quantified for reviews see Masters (1976 ) and Powell (1993 ). In northern North America, conifers produce an annual shower of pollen, which falls in such abundance that yellow pollen lines surround lake shores. Ulken and Sparrow (1968 ) used a modification of the most probable number (MPN) method used by bacteriologists and found that the number of chytrid zoospores that attack pollen grains per liter of lake water peaked during the 2 weeks following the height of the pollen shower.

Endemism has not been known among chytrids and hyphochytrids however, recent molecular evidence (Morehouse et al. 2000) suggests that Batrachochytrium dendrobatidis, a chytridialean pathogen of amphibians, may have recently spread to several continents. Sparrow's experience with Michigan fungi allowed him to observe that several of the fungi he found in a bog in the Hawaiian Islands belong to the same species that occur in bogs in northern Michigan ( Sparrow 1965 ). Chytrid species with morphologies so distinctive as to preclude misidentification have been reported from different continents. The prevailing hypothesis is that chytrid species are distributed worldwide, with occurrence determined by local conditions rather than geography ( Sparrow 1968 ).


Abstrakt

For over 140 years, lichens have been regarded as a symbiosis between a single fungus, usually an ascomycete, and a photosynthesizing partner. Other fungi have long been known to occur as occasional parasites or endophytes, but the one lichen–one fungus paradigm has seldom been questioned. Here we show that many common lichens are composed of the known ascomycete, the photosynthesizing partner, and, unexpectedly, specific basidiomycete yeasts. These yeasts are embedded in the cortex, and their abundance correlates with previously unexplained variations in phenotype. Basidiomycete lineages maintain close associations with specific lichen species over large geographical distances and have been found on six continents. The structurally important lichen cortex, long treated as a zone of differentiated ascomycete cells, appears to consistently contain two unrelated fungi.

Video. Studies of gene activity have now revealed that many lichens are not a twosome but instead a threesome, with two fungi in the mix (Courtesy Science Magazine).


Of baobabs, bats and elephants - a relationship of epic proportions

This is not a garden example of a symbiotic relationship The mighty baobab begins with a fruit bat. The large white nocturnal flowers of the baobab attract large fruit eating bats that act as the baobab's pollinator. In exchange the baobab provides food and shelter for the bats.

The fruits encasing the fertilised seeds are then eaten by elephants and carried miles away. The gastric juices of the elephant weaken the shell of the seeds necessary for successful germination. The seed is then dumped, encased in its unique blend of potting soil, ripe for growing into the largest tree in the savannah. Both the elephant and baobab are keystone species and play important ecological roles in nature. Although it should be said when the pachyderms meet pachycauls the baobab comes off second best as elephant strip the tree to get water in times of drought.


Nutrition in Fungi (With Diagrams)| Botanik

The fungi utilise both organic compounds and inorganic materials as the source of their nutrient supply. In other words, organic and inorganic compounds constitute their food. No fungus is able to make any increase in its dry weight in the absence of organic food materials, why?

Lacking chlorophyll the fungi are unable to photosynthesize or use carbon dioxide to build up organic food materials. They are, thus heterotrophic for carbon (organic) food compounds which they in their natural habitats obtain by living as saprophytes or parasites from dead or living plants, animals or micro-organisms or their wastes.

Essential Elements:

The constituent elements of the organic and inorganic substances which fungi make use of are C, O, H, N, P, K, Mg, S, P, Mn, Cu, Mo, Fe and Zn. Calcium is required by some fungi but not all. These elements which fungi require as food are termed the essential elements. Some of these elements, the fungi need in extremely small trace amounts and the others in comparatively larger amounts.

The former are called the trace or micro elements and the latter macro elements. The fungal growth is adversely affected or the fungus fails to grow if any one of the essential elements is lacking in the culture medium. Examples of the macro elements are C, N, O, H, S, P, K and Mg. The macro elements are body builders and provide energy for metabolic processes.

Sources of Macro Elements:

The organic substances usually utilized by fungi are very varied in nature. Yeasts, for example, can use acetates as sources of carbon but for most fungi the chief sources of carbon are the carbohydrates. The carbohydrates are needed for building up the body and also as a source of energy. In a typical fungus, 50% of the dry weight is carbon of the carbohydrate source of carbon, most fungi use simple sugars.

Glucose, for instance, is suitable for almost all fungi. Next in preference are the fructose. Less commonly used are the hexose sugars and some pentoses. Xylose among the pentoses has been reported to be superior to glucose for some fungi. Mannitol is equivalent to glucose for many fungi. Maltose which occurs in nature as a byproduct of starch hydrolysis is utilized by many fungi. Sucrose is also a good source of carbon for some.

From among the polysaccharides, starch and cellulose are utilised by a fewer fungi which can synthesize the appropriate hydrolytic enzymes. Some fungi are able to make good growth on fats as the only source of carbon.

Organic acids are generally poorer sources of carbon for most fungi. Basidiomycetes include most of the lignin-utilizing fungi. Proteins, lipids some organic acids and higher alcohols are utilised by some fungi as a sole energy source’ Growth, however, is always better on a substance containing a suitable carbohydrate.

Besides carbon, fungi require nitrogen. To obtain nitrogen, they utilise both organic and inorganic materials as the source. The chief organic sources of nitrogen are protein, peptide or an amino acid certain groups of fungi show specializations in respect of certain nitrogen sources For example, the Saprolegniaceae and Blastocladiales include a number of species which grow only with organic nitrogen such as amino acid.

In nature, fungi decompose proteins and other materials to obtain their supply of nitrogen. In pure cultures amino acids, peptides, or peptones gelatin, casein and egg albumin can serve as sources of organic nitrogen for building up protoplasm. Urea is also considered as a utilisable nitrogen source for some fungi.

Many fungi, however, obtain nitrogen from inorganic sources. A number of fungi are known which use both nitrate and ammonium salts. Robbin (1939) and Lindberg (1944) reported that Absidia sp., Mucor hiemalis, Lenzites trabea and Marasmius sp. use ammonia but are incapable of utilizing nitrate salts. Fewer fungi are able to utilize nitrate salts.

Nitrites can be toxic. Organic sources of nitrogen can also serve as sources of carbon. There is not much evidence to support nitrogen fixation in saprophytic fungi. Metcalfe and Chayen (1954) reported that soil inhabiting Rhodotorula and yeast-like Pullularia pullans fix atmospheric nitrogen. It is certain however that nitrogen fixation is not a widespread ability in fungi.

Hydrogen and oxygen are supplied in the form of water which is the major constituent of fungus mycelium forming about 85-90% of the entire weight.

The chief among the inorganic nutrients which the fungi require in fairly large amounts for their mineral nutrition are sulphur, phosphorus, potassium and macronutrients the fungi obtain from simple inorganic salts or sources such as suIphates for sulphur, and phosphates for phosphorus.

These must be supplied in any culture medium. Calcium is not known to be needed by the fungi in general. Some, however, require it as a micronutrient. Some fungi are reported to require only minute traces of iron, zinc, copper, manganese and cobalt and molybdenum.

These trace elements or micronutrients are considered essential of growth. The form in which the major and the minor metallic element requirements are utilised is the anion. Fungi store excess food in the form of glycogen or lipids.

The fungi like all other organisms require minute amounts of specific, relatively complex organic compounds for growth. These are the vitamins or growth factors. Many fungi synthesize their own supply of appropriate growth factors from a simple nutrient solution of defined composition. Such fungi are thus autotrophic for vitamins and are called need no exogenous supply.

There are others which depend in whole or in part on an external source because they are unable to synthesize one or more of the essential growth substances. The fungi heterotophic for their needs of growth factors are termed auxo-trophic. There are marked difference between the vitamin demands of the different species of a genus or even the strains of a single species.

The important fungal vitamins, which may function in enzyme systems include thiamine (B1), biotin, pyredoxine (B6) and riboflavin (B2). A few fungi also need nicotinic acid and pantothenic acid. The vast majority, however, require thiamine (B1). The growth factors are catalytic in their actions.

To sum up, the basic nutritional needs of fungi are:

(i) A suitable organic compound as a source of carbon and energy.

(ii) A suitable source of nitrogen.

(iii) Inorganic ions of sulphur, phosphorus, potassium and magnesium in significant amounts.

(iv) Inorganic ions of iron, zinc, copper, manganese and molybdenum only in minute traces,

(v) Certain vitamins or organic growth factors in trace amounts.

Besides the nutritional requirements listed above the growth of fungi is habitat factors such as temperature, oxygen supply, moisture, pH value and by-products of metabolism.

Modes of Nutrition:

The fungi lack chlorophyll. They are, therefore, unable to synthesize carbohydrate food from inorganic materials and get it readymade from themselves. These heteromorphs according to their method of obtaining food are divided into two categories, namely, the saprophytes or saprobes and parasites.

The organic nutrients directly through the cell membrane from the substratum which abounds in dead organic matter of both animal and plant origin. The saprophytes cannot ingest solid food. Yeast and molds are the common examples of saprophytic fungi.

The parasite lives in or the Living body of a plant or animal and absorbs organic molecules as nutrients through the cell walls from the tissues of the host. Rusts and smuts are the common parasites.

Mechanism of Nutrition (Fig. 1.15):

The whole mycelium may have the power to absorb these nutrients or this task may be assigned to special portions of the mycelium. In saprophytic fungi the hyphae (Mucor mucedo) or rhizodial hyphae (Rhizopus stolonifer) come in intimate contact with nutrients in the substratum (A) and absorb soluble smaller molecules such sugars and amino acids.

Insoluble complex substances such as proteins, lipids and Poly are first broken into soluble monomeres (digested) by secreting extra-cellular enzymes and then absorbed.

The fungal hyphae secrete enzymes which convert insoluble complex food materials in the substratum to soluble ones. The latter are then absorbed by direct diffusion either through the hyphal walls of the hyphae that penetrate the substratum or by the rhizoidal hyphae.

The mycelium of the parasites is rarely ectophytic but frequently it grows inside the host. The hyphae either ramify in the intercellular space between the host cells (D) or penetrate into the host cells (G). The former are called intercellular hyphae and the latter intracellular hyphae.

The intercellular hyphae obtain nutrition through the cell walls or membranes of the host cells. This they do by secreting an enzyme upon the plasma membrane of the host cell.

It makes the membrane more permeable to the contained solutes. The latter diffuse out and are absorbed by the hyphal walls. The hyphal walls of the intracellular hyphae come in direct contact with the host protoplasm (G) and obtain food by direct diffusion.

The intercellular hyphae of some highly specialised (obligate) plant parasites give out slender lateral outgrowths. The hyphal outgrowth punctures the host cell wall making a minute pore through which it enters the host cell. Within the host cell, it enlarges to form a globose (D), lobed (B), or branched (F) absorptive organ.

This type of feeding organ of the parasitic fungi is called a haustorium. It is markedly specialised in structure to absorb nutrition from the host tissues. The haustonum is intracellular and thus robs the host of its food without killing it. Haustoria are characteristic of obligate parasites.

They vary in shape and size in different fungi. In Albugo the haustorium is a button-like (D) or spherical structure. Peronospora parasitica has sac-like haustoria (E) in the leaf cells of Capsella. Peronospora calotheca produces branched filamentous haustorium in the stem cells of Galium (F). Erysiphe graminis forms an elongated branched haustorium inside the host cell (B).

Each haustorium (Fig. 1.16) usually consists of two parts, a constricted region which is in the form of a narrow penetration tube and the expanded or branched region on the host cell. The penetration tube is usually clasped by a ‘collar’ of host wall material. The enlarged or expanded region of the haustorium causes Invagination of the cytoplasmic membrane of the host cell.

The latter remains closely appressed to the wall of the haustorium. There is a zone of apposition enclosing the haustorium between the fungal wall and the unbroken cytoplasmic membrane of the host. Its origin is in dispute.

The secretion from the haustorium upon the plasma membrane of the host makes it permeable to solutes contained in the sap cavity. They diffuse out and are then absorbed by the haustorium parastic fungi do not produce haustoria in artificial cultures. The haustona are also not produced by fungi which live as parasites on animals.

The fungi, as mentioned above, are unable to synthesize sugars from carbon dioxide and water. They, however, can synthesize from soluble sugars the more complex carbohydrates which I the chief components of their cell walls.

They are also able to synthesize proteins and eventually protoplasm if supplied with carbohydrates and simple nitrogen compounds such as ammonium salts. Besides ammonium salts, they can absorb and utilize many complex but soluble organic nitrogenous compounds.

Many fungi obtain nutrition by living in mutually beneficial associations with other p ants. The Association is not causal but permanent and is established during long process of evolution. The two best known examples of mutualisitc associations of fungi with other plants are Symbiosis and Mycorrhiza.

The common example of symbiosis is an association of a fungus and an alga in a lichen thallus. The two organisms in this association are so intertwined as to form a single composite thallus plant which different from either of the partners in form and habit.

The duty of alga in this partnership is to synthesize food with the help of green chloroplasts and share it with its fungal partner. The fungus absorbs minerals in solution and water from the substratum and press on to the alga. The fungal hyphae which form the bulk of the lichen thallus provide shelter to the alga, in addition.

(b) Mycorrhiza. (pl. Mycorrhizae or mycorrhizas):

It is defined as the symbiotic association between the hypha of certain fungi and roots of plants.

The fungal hyphae in this case form a complete envelope around the root tip and also penetrate and extend into the first few cortical layers to form an intercellular network of hyphae known as the Hartignet.

The hyphal strands that extend into the substrate from the envelope absorb water and nutrients from the soil and pass them on to the roots of the plant through the Hartig’s net. The presence of the fungus thus increases root absorption. In return the fungus receives food and shelter.

The fungal hyphae, in this case, penetrate root hairs, epidermis and reach the cortex where they grow intracellularly forming fungal knots in the cortical cells. A portion of the mycelium lives in the soil but it forms no dense hyphal growth (envelope on the surface of the root).

(iii) Ectoendomycorrhiza:

It is a combination of the two. The fungal hyphae form a sheath at the surface of the root. Within the root, they grow intercellularly and intracellulary.


Se videoen: Hvad er formålet med Joachim Hämmerlings forsøg med grønalger kaldet acetabular? (Juli 2022).


Kommentarer:

  1. Artur

    In my opinion it is very interesting theme. Give with you we will communicate in PM.

  2. Tutaxe

    Forår!!!

  3. Bannruod

    Agree, a useful idea



Skriv en besked