›
›

Giáo trình môn Nấm học

pdf 64 trang vanle 3090
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình môn Nấm học", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_mon_nam_hoc.pdf

Nội dung text: Giáo trình môn Nấm học

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC GIÁO TRÌNH Môn NẤM HỌC Biên soạn: PGs. Ts. NGUYỄN VĂN BÁ PGs. Ts. CAO NGỌC ĐIỆP Ts. NGUYỄN VĂN THÀNH 2005
  2. Lời nói đầu Nhằm mục đích cung cấp thêm những kiến thức cơ bản để sinh viên học tập tốt môn Lý thuyết NẤM HỌC, Giáo trình được soạn theo thứ tự phân loại của ngành NẤM và có những ví dụ cụ thể những loài nấm tiêu biểu của từng ngành phụ (hay lớp) trong đó mô tả tương đối đầy đủ những đặc điểm sinh học của mỗi nhóm nấm thông qua những dạng khuẩn ty, cọng mang túi (bọc) bào tử, các loại bào tử, tóm tắt những vòng đời với những đặc tính sinh sản hữu tính tiêu biểu và nêu lên những khác biệt rỏ rệt giữa các ngành phụ (lớp) để sinh viên có thể so sánh và nhận biết sự khác nhau giữa các giống trong một họ hay giữa các lớp trong ngành. Giáo trình NẤM HỌC được soạn tương đối chi tiết để sinh viên Đại học và cả học viên Cao học các ngành học liên quan tham khảo những thông tin cần thiết đến ngành học. Chúng tôi mong rằng giáo trình sẽ đóng góp được những thông tin cụ thể về môn học này và chắc chắn giáo trình sẽ còn những thiếu sót, chúng tôi hy vọng các đồng nghiệp góp ý để cho giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn. Ngoài ra, có những từ được dịch từ các từ điển Sinh học Anh - Việt sẽ gây sự ngộ nhận, chúng tôi đã chú thích phần tiếng Anh. TM. Nhóm biên soạn PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp
  3. Giáo trình Nấm học: Biên soạn PGs. Ts. Nguyễn văn Bá Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ NẤM MỐC Nấm mốc (fungus, mushroom) là vi sinh vật chân hạch, ở thể tản (thalophyte), tế bào không có diệp lục tố, sống dị dưỡng (hoại sinh, ký sinh, cộng sinh), vách tế bào cấu tạo chủ yếu là chitin, có hay không có celuloz và một số thành phần khác có hàm lượng thấp. Nấm học (Mycology) được khai sinh bỡi nhà thực vật học người Ý tên là Pier Antonio Micheli (1729) qua tài liệu công bố “giống cây lạ” (Nova Plantarum Genera) nhưng theo Giáo sư Ekriksson Gunnan (1978) thì người có công nghiên cứu sâu về nấm mốc lại là Elias Fries (1794 - 1874). Theo Elizabeth Tootyll (1984) nấm mốc có khoảng 5.100 giống và 50.000 loài được mô tả, tuy nhiên, ước tính có trên 100.000 đến 250.000 loài nấm hiện diện trên trái đất. Nhiều loài nấm mốc có khả năng ký sinh trên nhiều ký chủ như động vật, thực vật, đặc biệt trên con người, cây trồng, vật nuôi, sản phẩm sau thu hoạch chưa hoặc đã qua chế biến, bảo quản. Một số là tác nhân gây bệnh, làm hư các thiết bị thủy tinh bảo quản không tốt nhưng cũng có nhiều loài có ích như tổng hợp ra acit hữu cơ, thuốc kháng sinh, vitamin, kích thích tố tăng trưởng thực vật đã được đưa vào sản xuất công nghiệp và có một số nấm được dùng làm đối tượng nghiên cứu về di truyền học. 1.Hình dạng, kích thước, cấu tạo của nấm mốc 1.1 Hình dạng và kích thước Một số ít nâm ở thể đơn bào có hình trứng (yeast=nấm men), đa số có hình sợi (filamentous fungi=nấm sợi), sợi có ngăn vách (đa bào) hay không có ngăn vách (đơn bào). Sợi nấm thường là một ống hình trụ dài có kích thước lớn nhỏ khác nhau tùy loài. Đường kính của sợi nấm thường từ 3-5µm, có khi đến 10µm, thậm chí đến 1mm. Chiều dài của sợi nấm có thể tới vài chục centimet. Các sợi nấm phát triển chiều dài theo kiểu tăng trưởng ở ngọn (Hình 1.1). Các sợi nấm có thể phân nhánh và các nhánh có thể lại phân nhánh liên tiếp tạo thành hệ sợi nấm (mycelium) khí sinh xù xì như bông. Trên môi trường đặc và trên một số cơ chất trong tự nhiên, bào tử nấm, tế bào nấm hoặc một đoạn sợi nấm có thể phát triển thành một hệ sợi nấm có hình dạng nhất định gọi là khuẩn lạc nấm (Hình 1.2) 1
  4. Giáo trình Nấm học: Biên soạn PGs. Ts. Nguyễn văn Bá Hình 1.1 Sợi nấm và cấu tạo vách tế bào sợi nấm (theo Samson và ctv., 1995) Hình 1.2. Một số dạng khuẩn lạc nấm (theo Samson và ctv., 1995) 1.2 Cấu tạo Tế bào nấm có cấu trúc tương tự như những tế bào vi sinh vật chân hạch khác được mô tả và trình bày như ở Hình 1.3 Hình 1.3 Cấu tạo tế bào đỉnh sợi nấm Fusarium (theo Howard R J & Heist J R., 1979) (Chú thích: MT: vi ống, M: ty thể, SC: bộ Golgi, V: bọng(túi) đỉnh, P: màng sinh chất 4 lớp) Vách tế bào nấm cấu tạo bởi vi sợi chitin và có hoặc không có celluloz. Chitin là thành phần chính của vách tế bào ở hầu hết các loài nấm trừ nhóm Oomycetina. Những vi sợi chitin được hình thành nhờ vào enzim chitin syntaz (Hình 1.4). 2
  5. Giáo trình Nấm học: Biên soạn PGs. Ts. Nguyễn văn Bá Hình 1.4. Con đường tổng hợp chitin Tế bào chất của tế bào nấm chứa mạng nội mạc (endoplasmic reticulum), không bào (vacuoles), ty thể (mitochondria) và hạt dự trữ (glycogen và lipid), đặc biệt cấu trúc ty thể ở tế bào nấm tương tự như cấu trúc ty thể ở tế bào thực vật. Ngoài ra, tế bào nấm còn có ribô thể (ribosomes) và những thể khác chưa rỏ chức năng. Tế bào nấm không có diệp lục tố, một vài loài nấm có rải rác trong tế bào một loại sắc tố đặc trưng mà Matsueda và ctv. (1978) đầu tiên ly trích được và gọi là neocercosporin (C29H26O10) có màu tím đỏ ở nấm Cercosporina kikuchi. 3
  6. Giáo trình Nấm học: Biên soạn PGs. Ts. Nguyễn văn Bá Tế bào nấm không nhất thiết có một nhân mà thường có nhiều nhân. Nhân của tế bào nấm có hình cầu hay bầu dục với màng đôi phospholipid và protein dầy 0,02 µm, bên trong màng nhân chứa ARN và ADN. 2. Dinh dưỡng và tăng trưởng của nấm mốc Hầu hết các loài nấm mốc không cần ánh sáng trong quá trình sinh trưởng. Tuy nhiên, có một số loài lại cần ánh sáng trong quá trình tạo bào tử (Buller, 1950). Nhiệt độ tối thiểu cần cho sự phát triển là từ 2oC đến 5oC, tối hảo từ 22oC đến 27oC và nhiệt độ tối đa mà chúng có thể chịu đựng được là 35oC đến 40oC, cá biệt có một số ít loài có thể sống sót ở OoC và ở 60oC. Nói chung, nấm mốc có thể phát triển tốt ở môi trường acit (pH=6) nhưng pH tối hảo là 5 - 6,5, một số loài phát triển tốt ở pH 9 (Ingold, 1967). Oxi cũng cần cho sự phát triển của nấm mốc vì chúng là nhóm hiếu khí bắt buộc và sự phát triển sẽ ngưng khi không có oxi và dỉ nhiên nước là yếu tố cần thiết cho sự phát triển. Theo Alexopoulos và Minns (1979) cho biết nấm mốc có thể phát triển liên tục trong 400 năm hay hơn nếu các điều kiện môi trường đều thích hợp cho sự phát triển của chúng. Nấm mốc không có diệp lục tố nên chúng cần được cung cấp dinh dưỡng từ bên ngoài (nhóm dị dưỡng), một số sống sót và phát triển nhờ khả năng ký sinh (sống ký sinh trong cơ thể động vật hay thực vật) hay hoại sinh (saprophytes) trên xác bã hữu cơ, cũng có nhóm nấm rễ hay địa y sống cộng sinh với nhóm thực vật nhất định. Theo Alexopoulos và Mims (1979) cho biết nguồn dưỡng chất cần thiết cho nấm được xếp theo thứ tự sau: C, O, H, N P, K, Mg, S, B, Mn, Cu, Zn, Fe, Mo và Ca. Các nguyên tố này hiện diện trong các nguồn thức ăn vô cơ đơn giản như glucoz, muối ammonium sẽ được nấm hấp thu dễ dàng, nếu từ nguồn thức ăn hữu cơ phức tạp nấm sẽ sản sinh và tiết ra bên ngoài các loại enzim thích hợp để cắt các đại phân tử này thành những phân tử nhỏ để dể hấp thu vào trong tế bào. 3. Sinh sản của nấm mốc Nói chung, nấm mốc sinh sản dưới 2 hình thức: vô tính và hữu tính. Trong sinh sản vô tính, nấm hình thành bào tử mà không qua việc giảm phân, trái lại trong sinh sản hữu tính nấm hình thành 2 loại giao tử đực và cái. 3.1 Sinh sản vô tính The Alexopoulos và Mims (1979), nấm mốc sinh sản vô tính thể hiện qua 2 dạng: sinh sản dinh dưỡng bằng đoạn sợi nấm phát triển dài ra hoặc phân nhánh và sinh sản bằng các loại bào tử. Một số loài nấm có những bào tử đặc trưng như sau: a. Bào tử túi (bào tử bọc)(sporangiospores): các bào tử động (zoospores) (Hình 1.5 a, b, c) có ở nấm Saprolegnia và bào tử túi (sporangiopores) ở nấm 4
  7. Giáo trình Nấm học: Biên soạn PGs. Ts. Nguyễn văn Bá Mucor, Rhizopus (Hình 1.6) chứa trong túi bào tử động (zoosporangium) và túi bào tử (sporangium) được mang bỡi cuống túi bào tử (sporangiophores). Hình 1.5 Bào tử động (theo Samson và ctv., 1995) Hình 1.6. Bào tử túi (b) ở Mucor circinelloides, a. cuống bào tử túi (theo Samson và ctv., 1995) b. Bào tử đính (conidium): các bào tử đính không có túi bao bọc ở giống nấm Aspergillus, Penicillium, Hình dạng, kích thước, màu sắc, trang trí và cách sắp xếp của bào tử đính thay đổi từ giống này sang giống khác và được dùng làm tiêu chuẩn để phân loại nấm. Cuống bào tử đính dạng bình có thể không phân nhánh như ở Aspergillus (Hình 1.7) hay dạng thẻ phân nhánh như ở Penicillium (Hình 1.8). Bào tử đính hình thành từ những cụm (cluster) trên những cuống bào tử đính ở Trichoderma (Hình 1.9). 5
  8. Giáo trình Nấm học: Biên soạn PGs. Ts. Nguyễn văn Bá Bào tử đính thể bình a thể bình (1) bọng cuống Hình 3.3. Các kiểu cuống bào tử đính của Aspergillus. a. 1 lớp, b. 2 lớp, c. phiến, d. tia, e. tể (theo Samson và ctv., 1995) Hình 1.8. Bào tử đính và cuống bào tử đính ở Penicillium chrysogenum (theo Samson và ctv. 1995) 6
  9. Giáo trình Nấm học: Biên soạn PGs. Ts. Nguyễn văn Bá Hình 1.9. Cuống bào tử phân nhánh ở Trichoderma. a. T. viride, b. T. koningii, c. T. polysporum, d. T. citrinoviride (theo Samson v à ctv. 1995) Ở giống Microsporum và Fusarium, có hai loại bào tử đính: loại nhỏ, đồng nhất gọi là tiểu bào tử đính (microconidia) (Hình 1.10 a) , loại lớn, đa dạng gọi là đại bào tử đính (macroconidia) (Hình 1.11 b) Hình 1.10 Đính bào tử của Fusarium eumartii theo Von Arx., 1995) ( a a. đại bào tử đính b. tiểu bào tử đính c. bào tử vách dày b c c. Bào tử tản (Thallospores): trong nhiều loài nấm men và nấm mốc có hình thức sinh sản đặc biệt gọi là bào tử tản. Bào tử tản có thể có những loại sau: 1. Chồi hình thành từ tế bào nấm men: Cryptococcus và Candida là những loại bào tử tản đơn giản nhất, gọi là bào tử chồi (blastospores) 2. Giống Ustilago có những sợi nấm có xuất hiện tế bào có vách dầy gọi là bào tử vách dầy còn gọi là bào tử áo (chlamydospores) (Hình 1. 11 c). Vị trí của bào tử vách dầy ở sợi nấm có thể khác nhau tùy loài. 3. Giống Geotrichum và Oospora có sợi nấm kéo thẳng, vuông hay chử nhật và tế bào vách dầy gọi là bào tử đốt (arthrospores) (Hình 1.12) 7
  10. Giáo trình Nấm học: Biên soạn PGs. Ts. Nguyễn văn Bá Hình 1.12 Bào tử đốt (theo Samson và ctv. 1995) 3. 2. Sinh sản hữu tính Sinh sản hữu tính xảy ra khi có sự kết hợp giữa hai giao tử đực và cái (gametes) có trải qua giai đoạn giảm phân. Quá trình sinh sản hữu tính trải qua 3 giai đoạn: 1) Tiếp hợp tế bào chất (plasmogamy) với sự hòa hợp 2 tế bào trần (protoplast) của 2 giao tử 2) Tiếp hợp nhân (karyogamy) với sự hòa hợp 2 nhân của 2 tế bào giao tử để tạo một nhân nhị bội (diploid) 3) Giảm phân (meiosis) giai đoạn này hình thành 4 bào tử đơn bội (haploid) qua sự giảm phân từ 2n NST (nhị bội) thành n NST (đơn bội). Theo Machlis (1966) tất cả các giai đoạn trên kể cả giai đoạn tạo cơ quan sinh dục được điều khiển bởi một số kích thích tố sinh dục (sexual hormones). Cơ quan sinh dục của nấm mốc có tên là túi giao tử (gametangia) có 2 loại: cơ quan sinh dục đực gọi là túi đực (antheridium) chứa các giao tử đực (antherozoids), còn cơ quan sinh dục cái gọi túi noãn (oogonium) chứa giao tử cái hay noãn, khi có sự kết hợp giữa giao tử đực và noãn sẽ tạo thành bào tử, bào tử di động được gọi là bào tử động (zoospores). Kiểu hai sợi nấm có giới tính đực và cái tiếp hợp nhau sinh ra bào tử có tên là tiếp hợp tử (myxospores), tiếp hợp tử là đặc trưng của nhóm nấm Myxomycetes (Hình 1.13). Bào tử sinh dục khi hình thành có dạng túi gọi là nang (ascus) và túi này chứa những bào tử gọi là bào tử nang (ascospores). Nang và bào tử nang là đặc trưng của nhóm Ascomycetes (Hình 1.14) . Trong nhóm Basidiomycetes, 4 bào tử phát triển ở phần tận cùng của cấu trúc thể quả gọi là đãm (basidium) và bào tử được gọi là bào tử đãm (basidiospores) (Hình 1.15) Nhóm Nấm bất toàn (Deuteromycetes=Deuteromycotina)) gồm những nấm cho đến nay chưa biết rõ kiểu sinh sản hữu tính của chúng. 8
  11. Giáo trình Nấm học: Biên soạn PGs. Ts. Nguyễn văn Bá Hình 3.2.1 Các kiểu hình thành tiếp hợp tử ở Mucoraceae. a-f. Rhizopus. g-h. Zygorhynchus, i. Absidia, j. Phycomyces (theo Talbot, 1995) Hình 1.13. Bào tử nang ở Saccharomyces cerevisiae (theo Samson và ctv. 1995) Hình 1.14. Các kiểu bào tử đảm. a. Astrea, b. Bovista, c. Agaricales, d. Clavulina, e. Dacrymyces, f. Sistotrema, g. Repetobasidium, h. Xenasma, i-n. bào tử đảm có vách, n. Puccinia. (theo Kreisel, 1995) 9
  12. Giáo trình Nấm học: Biên soạn PGs. Ts. Nguyễn văn Bá 4. Vị trí và vai trò của nấm mốc Nấm mốc có ảnh hưởng xấu đến cuộc sống con người một cách trực tiếp bằng cách làm hư hỏng, giảm phẩm chất lương thực, thực phẩm trước và sau thu hoạch, trongchế biến, bảo quản. Nấm mốc còn gây hư hại vật dụng, quần áo hay gây bệnh cho người, động vật khác và cây trồng. Tuy nhiên, các qui trình chế biến thực phẩm có liên quan đến lên men đều cần đến sự có mặt của vi sinh vật trong đó có nấm mốc. Nấm mốc cũng giúp tổng hợp những loại kháng sinh (penicillin, griseofulvin), acit hữu cơ (acit oxalic, citric, gluconic ), vitamin (nhóm B, riboflavin), kích thích tố (gibberellin, auxin, cytokinin), một số enzim và các hoạt chất khác dùng trong công nghiệp thực phẩm và y, dược đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Ngoài ra, nấm còn giử vai trò quan trọng trong việc phân giải chất hữu cơ trả lại độ mầu mỡ cho đất trồng. Một số loài thuộc giống Rhizopus, Mucor, Candida gây bệnh trên người, Microsporum gây bệnh trên chó, Aspergillus fumigatus gây bệnh trên chim; Saprolegnia và Achlya gây bệnh nấm ký sinh trên cá. Những loài nấm gây bệnh trên cây trồng như Phytophthora, Fusarium, Cercospora đặc biệt nấm Aspergilus flavus và Aspergillus fumigatus phát triển trên ngũ cốc trong điều kiện thuận lợi sinh ra độc tố aflatoxin. Bên cạnh tác động gây hại, một số loài nấm mốc rất hữu ích trong sản xuất và đời sống như nấm ăn, nấm dược phẩm (nấm linh chi, Penicillium notatum tổng hợp nên penicillin, Penicillium griseofulvum tổng hợp nên griseofulvin ), nấm Aspergillus niger tổng hợp các acit hữu cơ như acit citric, acit gluconic, nấm Gibberella fujikuroi tổng hợp kích thích tố gibberellin và một số loài nấm thuộc nhóm Phycomycetina hay Deuteromycetina có thể ký sinh trên côn trùng gây hại qua đó có thể dùng làm thiên địch diệt côn trùng. Ngoài ra, những loài nấm sống cộng sinh với thực vật như Nấm rễ (Mycorrhizae), giúp cho rễ cây hút được nhiều hơn lượng phân vô cơ khó tan và cung cấp cho nhu cầu phát triển của cây trồng. Nấm còn là đối tượng nghiên cứu về di truyền học như nấm Neurospora crassa, nấm Physarum polycephalum dùng để tổng hợp ADN và những nghiên cứu khác. 5. Phân loại nấm mốc Đầu tiên, nấm được sắp xếp theo tiến hóa như mô hình dưới đây: (Hình 1.15) Dayal (1975) liệt kê 7 đặc tính để phân loại nấm mốc như sau: 1) đặc điểm hình thái 2) ký chủ đặc thù 3) đặc điểm sinh lý 4) đặc điểm tế bào học và di truyền học 5) đặc điểm kháng huyết thanh 6) đặc tính sinh hóa chung 7) phân loại số học 10
  13. Giáo trình Nấm học: Biên soạn PGs. Ts. Nguyễn văn Bá Hình 1.15 Cây di truyền phát sinh ngành cho thấy nấm mốc có mối liên hệ gần với thực vật (PLANTAE) và động vật (ANIMALIA) (theo Hawkswort và ctv., 1995) Theo Gwynne-Vaughan và Barnes (1937) chia nấm thành 3 lớp chính: Phycomycetes, Ascomycetes và Basidiomycetes dựa trên khuẩn ty có vách ngăn ngang hay không và đặc điểm của bào tử. Theo Stevenson (1970) đã phân loại nấm trong ngành Mycota gồm 6 lớp: Chytridiomycetes, Oomycetes, Zygomycetes, Ascomycetes, Basidiomycetes, và Deuteromycetes. Gần đây, Kurashi (1985) nhấn mạnh đến tầm quan trọng của hệ thống ubiquinon trong phân loại nấm mốc cũng như ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử để khảo sát đa dạng di truyền và qua mối liên hệ di truyền phân loại lại cho chính xác hơn. 11
  14. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Chương 2: NẤM ROI - NẤM TRỨNG (ngành phụ Chytridiomycotina) I. Lớp Nấm Roi 1.Đại cương Ngoài ngành Mycetozoa, nhóm nấm roi là một trong hai nhóm thuộc ngành giả nấm (Pseudofungi), nấm roi có động bào tử nguyên thủy với vách bằng chitin. Có thuyết cho rằng nấm roi xuất phát từ rong (algal fungi) và đã mất lục lạp?, tản thoái hóa thành túi bào tử có rễ giả (chytridium) giống như ở tổ tiên động vật nguyên sinh? 1.1Lớp Chytridiomycetes • Đặc điểm: Nấm roi chỉ có một lớp, tản đơn bào không màu với vách chitin, động bào tử một roi phía sau. Nấm roi được xem như tách khỏi các nhóm nấm khác và là nhóm nấm cổ xưa (early paleozoic time). • Sinh thái và đa dạng sinh học: Đa số sống trong nước, có mối liên hệ di truyền thể hình với một số nhóm nấm khác (Hình 2.1) (tổ tiên nấm roi) (2 roi) (1 roi sau) (1 roi t ớ ) (hai roi (roi trước dài bằng ngắn, roi nhau) sau dài) 12
  15. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 2.1. Con đường tiến hóa giả định trong các nhóm chính của nấm nước * Tản và tính đa dạng: Lớp nhỏ, thường đơn bào, hoặc sợi, tản cộng bào (coenocytic thalli), tản cổ có giá thể là hệ thống rể giả phân nhánh hoặc tế bào đáy. Thể quả hoàn toàn (holocarpic), hoặc thể quả thật (chỉ một phần tản chuyển thành cấu tạo sinh sản). Chu kỳ sinh sản Giao tử và bào tử sinh sản vô tính chuyển động bằng một chiên mao phía sau. Tùy theo cơ chế mở của túi bào tử có thể phân biệt túi bào tử không nắp (inoperculate sporangia) và túi bào tử có nắp (operculate sporangia) (Hình 2.2.). - Sinh sản vô phái: động bào tử, túi bào tử không nắp. - Sinh sản hữu phái: rất khác biệt và ở nhiều loài chưa biềt rõ. Động giao tử (planogamete) có roi phía sau, trong hầu hết nhóm đồng giao tử hoặc dộng giao tử dị giao (anisogamous planogametes) tiếp hợp, động giao tử đực hoà với giao tử cái bất động, bào tử vách dày được hình thành. Hình 2.2. a.b. Rhizophydium sphaerotheca a. túi động bào tử (z) với bào tử động b. túi bào tử động rổng (h), túi bào tử (r), túi bào tử động trưởng thành (z) ở hạt phấn thông. c. Pleotrachelus brassicae, túi bào tử động với 1-4 ống ra và túi bào tử (theo Sparrow, 1975). 13
  16. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp 3. Phân loại 3.1 Bộ Chytridiales: Hầu hết có tản nhỏ, sống trong nước, có rễ giả, giao tử di động, đẳng giao, bào tử động hình cầu nhưng khi lội thì dài ra. Có trên 500 loài đã được biết xếp lại trong Bộ lớn nhất này theo cấu tạo chi tiết của bào tử động. Đại diện Chytridium thuộc họ Chitridiaceae có túi bào tử động có nắp, ở Rhizophydium túi bào tử động không có nắp (Hình 2.2b). Hầu hết các họ có túi bào tử động không nắp là nấm ký sinh thường gặp trong đất ngập nước. Các chủng thuộc Bộ này nuôi cấy dễ dàng trên môi trường aga có ít pepton, yeat extract và glucoz. 3.2. Bộ Monoblepharidales: Đại diện Monoblepharis polymorpha, nấm hoại sinh trên thực vật và động vật, đặc biệt ở trái cây, sợi nấm phát triển nhưng không có vách ngăn ngang, túi động bào tử ở chót hình bình hẹp. Sinh sản hũu tính bằng trứng, thụ tinh với giao tử đực hình thành từ túi thành lập bên cạnh giao tử noản (Hình 2.3) Hình 2.3 Monoblepharis polymorpha, a-e. Các giai đoạn sinh sản hữu tính f. tản mang nhiều bào tử trứng dạng nang (cyst) (theo Sparrow, 1975) 3.3. Bộ Blastocladiales: Allomyces, cấp cao của nấm roi, hợp tử hình dài thành lập từ việc bắt cặp giữa hai giao tử động được phóng thích từ hai túi giao tử đực và cái riêng, Hợp tử mọc và sản sinh bào tử động, bào tử động mọc sinh ra giao tử động, cứ thế tiếp tục (Hình 2.4) Hình 2.4 Chu trình sống của Allomyces arbuscula, a. túi bào tử, b. phóng thích động bào tử, c-e. thể giao tử từ khi bào tử mọc đến mang giao tử, f. phóng thích giao tử, g-i. thành lập hợp tử động, j-k. 14 thành lập thể bào tử, z- rtúi động bàotử,l
  17. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp II. Lớp Nấm Trứng hay Nấm Noãn (Oomycetes) Aisworth (l973) đã đặt tất cả Ngành phụ Mastigomycotina vào lóp Nấm trứng, chứa những bào tử động có hai chiên mao (roi), một nằm ở đẳng sau và một ở phía trước. Lớp Nấm trứng không có chitin trong vách tế bào của chúng. Sinh sản hữu tính là noãn giao. 1. Những đặc tính chung - Lớp Nấm trứng hiện diện nhiều nơi cư trú, phần lớn chúng là những nấm sống trong môi trường nước và sống ký sinh trên tảo, nấm mốc ở nước, những côn trùng sống trong nước và những động vật khác cũng như thực vật. Một số ở dạng cao hơn sinh trưởng trong đất, ví dụ một số trong bộ Saprolegniales và Peronosporales - Hê sợi khuẩn ty hay khuẩn ty [mycelium] phân nhánh, sợi nhỏ, có chung tế bào và sinh trưởng nhiều trong chất nền. Tuy nhiên một số nấm trong lớp Nấm trứng là đơn bào - Vách tế bào có cellulose, điều này rất hiếm thấy ở hầu hết các nấm khác. Theo Bartnicki-Garcia (1970), thì vách tế bào của Lớp Nấm trứng chủ yếu gồm cellulose β- glucan, không có chitin. Tuy nhiên, Lin và ctv (1976) đã báo cáo có chitin trong Apodochlya - Phần lớn lớp Nấm trứng có hình quả thật (ecarpic), phát triển những thể sinh sản trong một số phần của tản (thallus) và tản tiếp tục chức năng như một thể bào chất (soma) - Hầu hết lớp Nấm trứng tạo bào tử động (zoospore); Bào tử động là những thể hai roi. Một roi mao ở dạng buộc theo hướng lùi về phía sau và roi khi ớ dạng kim tuyến theo hướng về phíạ trước ; Roi được gắn ở phía trước hay phía sau. Bào tử động là những thể hình quả lê hay thể hình thận và không có vách tế bào. Theo Lange và Olson (1983 ) thì những bào tử động hai chiên mao của lớp Nấm trứng lớn hơn những bào tử động một chiên mao của lớp Chytridiomycetes. - Nhiều nấm trong lớp này tao những bào tử vô tính không di động thông thường ở đầu mút hay ớ bên của một khuẩn ty phân nhánh hay không phân nhánh. Những bào tử không di đông như thế được gọi là bào tử đính hay còn gọi là bào tử (conidia) và nhánh sinh bào 15
  18. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp tứ mang những bào tử đính này được gọi là cọng mang bào tử hay túi bào tử (conidiophore). - Sinh sản giới tính là noãn giao, xảy ra bằng cách tiếp xúc túi giao tử, và kết quả là thành lập bào tử noãn (oospore). Trong Lagenidiales, sự dung hợp xảy ra giữa hai tản thể quả hoàn chỉnh có kích cỡ khác nhau. nhưng phần lớn những thành viên của bộ Saprolegniales, Peronosporales và Leptomitales sự dung hợp xảy ra giữa một túi đực (hùng cơ) và một túi noãn (noãn phòng) dạng cầu có một trứng ; Những tế bào sinh dục có lông roi không được tạo thành trong lớp Nấm trứng. 2. Phân loại lớp Nấm trứng Ainsworth (l966) chia lớp này thành bốn bộ (order) như sau: Lagenidiales, Leptomitales, Peronosporales, Saprolegniales. Tuy nhiên, Sparrow (1976) chia lớp này thành sáu bộ như sau: Eurychasmales, Saprolegniales, Lagenidiales, Peronosporales, Thraustochytriales và Labyrinthulales Lớp Oomycetes Bộ Peronosporales Họ Pythiaceae 2.1. Giống [Chi] Pythium Đây là giống lớn nhất của họ Pythiaceae, được đại diện bởi 92 loài (Waterllouse, l968) nhưng theo Waterhouse (1973) nhiều loài chỉ hiện diện trong môi trường nước như những thực vật hoại sinh trong khi đó một số có thể sống ký sinh yếu trên thực vật hay động vật sống trong nước, phần lớn loài sống trong đất, một vài loài liên quan nấm rễ, Pythium là những loài hiếm có vật chủ đặc hiệu (Rangaswamy, 1962). 16
  19. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 2.5. A, những câỵ con bình thường; B, những cây con bị ngập úng (Sharma, 1998) Một số bệnh nghiêm trọng ở những cây giống con, như bị ngập úng, thối rễ, thối cành hoa ở cây con ở đồng bằng sông Cửu Long là do những loài của Pythium gậy ra (hình 2.5). Theo Webster (l980), Pythium hiện diện thông thường trong đất canh tác hơn là ở đất tự nhiên nhất là cây con trong vườn ươm mát hay vườn rau. 2.1.1. Cấu trúc dinh dưỡng Hê sợi khuẩn ty phát triển tốt và gồm khuẩn ty mịn, phân nhánh tốt, và không tạo giác mút [giác bào] nào (haustorium); Vách khuẩn ty gồm cellulose (Alexopoulos và Mims, 1979), vật chất bên trong tế bào chất là dạng hột và chứa những giọt dầu nhỏ và glycogen, những phần cũ hơn của hệ sợi chứa tế bào chất có hốc nhỏ, những khuẩn ty còn non là cộng bào nhưng những vách chéo phát triển trong khuẩn ty trưởng thành (Hawker; 1966; Webster, 1980). Ty thể, thể lưới, mạng lưới nội chất và các ribô-thể cũng được thấy ở dưới kính hiển vi điện tứ. 2.1.2. Sinh sản vô tính Giai đoạn vô tính được thành lập bởi túi bào tử và chúng có thể ở chót hay xen giữa và có hình dạng biến đổi, chúng có thể là hình cầu, có nhiều sợi nhỏ hay phồng lên. Túi bào tử chứa nhủ trong suốt, ớ tại thời điểm phát triển của túi bào tử, phần xen giữa hay ở chót của khuẩn ty phình to ra, trở thành hình cầu và khởi đầu chức năng như túi bào tử đầu tiên (hình 2.6); Những bào tử động mới được thành lập tiếp tục di chuyển rất nhanh bên trong túi, sự di chuyển này tiếp tục trong một vài phút. Vách của túi vỡ ra nhanh như bọt khí xà phòng và các bào tử động được phóng thích theo mọi hướng. Những bào tử động có hình quả thận và là những thể hai tiên mao và hai tiên mao được gắn ở mặt bên của chúng (hình 2.6). Sau một số lần, những bào tử động bị mất chiên mao và được bao vào nang và mỗi bào tử động trong số chúng nẩy chồi bằng một ống phôi trong khuẩn ty dinh dưỡng mới và khuẩn ty mới này nhiễm vào hạt giống. 17
  20. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 2.6. Sinh sản vô tính ở nấm Pythium (Sharma, 1998) 18
  21. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Zoospore = bào tử động Hình 2.7. Thành lập và phóng thích động bào tử ở nấm Pythium (Sharma, 1998) Tuỵ nhiên, ớ P. aphanidernatium, một ống dài phát triển từ túi bào tử (hình 2.7) và tế bào chất của túi bào tứ di chuyển vào trong túi, để tế bào chất trước vào trong tình trạng trống; Sự phân cắt tế bào chất trong những phần đơn nhân bắt đầu trong túi bào tử nhưng hoàn tất trong túi. Chiên mao (roi) bắt đầu phát triển trong túi; túi bị vỡ dẫn đến phóng thích nhũng bào tử động; Những bào tứ động lần lần rụng roi và hình thành nang hay bào tử nang (encysted zoospore). Mỗi bào tử động nảy chồi bằng một ống phôi như ở P. debaryanum, trong một số loài Pythium, khuẩn ty xen giữa có những bào tử hình cầu, vách dày được gọi là bào tử vách dày (chlamydospore), chúng nẩy chồi bằng cách tạo khuẩn ty hình ống dài. 2.1.3. Sự tiến hóa của bào tử (conidia) Pythium có những loài tạo túi bào tử và tạo bào tử và cho thấv chúng có sự chuyển tiếp rỏ ràng để hình thành túi bào tử và chứa bào tử bên trong và dỉ nhiên sẽ không tạo bào tử động. 2.1.4. Sinh sản hũu tính Sinh sản hữu tính là sự noãn giao, và xảy ra khi độ ẩm không đủ cho sinh trưởng thông thường, hai cơ quan sinh dục được gọi Ià túi giao tử đực hay hùng cơ và túi noãn hay noãn phòng và thông thường phát triển rất gần trên cùng khuẩn ty; Phần lớn các loài là đồng tản, thường thì hùng cơ phát triển dưới noãn phòng (hình 2.8). Tuy nhiên, một số loài là dị tản như P. heterothallicum và P. sylvaticum, đôi khi trong nuôi cấy những dạng dị tản, những dạng đồng tản cũng phát triển (Pratt và Green, 1973). 19
  22. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 2. 8. Sinh sản hũu tính ở nấm Pythium debarvanum (Sharma, 1998) Noãn phòng ở P. debaryanum thông thường phát triển ở tại chóp của nhánh khuẩn ty, nhưng đôi khi nó cũng xen giữa, noãn phòng có dạng hình cầu, vách trơn láng (hình 2.8) nhưng ở P. mamilatum, vách noãn phòng vẫn gấp khúc trong những nơi nhô ra dài (Drechsler, l960). 2.1.5. Thụ tinh Giống Pythium là một ví dụ điển hình của sự tiếp xúc giao tử, hùng cơ được gắn vào vách của noãn phòng và trở nên bằng phẳng, từ mỗi hùng cơ phát triển một ống thụ tinh mịn, ống này thâm nhập vào vách túi noãn và chu chất và tiếp xúc với trứng (hình 2.8). Sự giảm phân xảy ra trong hùng cơ cũng như trong noãn phòng trong thời gian trung bình, và tất cả các nhân đơn bội. Thông qua ống thụ tinh, nhân đực chức năng đi vào trong noãn cầu, tiếp xúc với nhân cái chức năng và tiếp hợp với nhau và tạo thành nhân hợp tử nhị bội, noãn cầu đơn bội thay đổi thành bào tử noãn nhị bội có cấu trúc vách dày, trơn, đơn nhân Trong quá trình này, toàn bô vật liệu của hùng cơ đi vào noãn phòng, và do đó hùng cơ trở nên trống rỗng sau quá trình thụ tinh. 20
  23. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp 2.1.6. Sự mọc mầm của bào tử noãn Ở P. debaryanum và nhiều loài khác, các bào tử noãn cần thời gian tiềm sinh nhiều tuần trước khi mọc mầm, nhiêt độ tương đối cao khoảng 28oC, bào tủ noãn nảy chồi bằng cách tạo ra một ống phôi phát triển nhanh thành một hệ sợi sinh dưỡng (hình 2.9) nhưng ở nhiệt độ thấp hơn (10 - 17oC) một ống phôi ngắn (5 - 20 µm) được đưa ra ngòi ở chóp của bào tử noãn và phát triển thành một cái túi. Theo Drechsler (1952, 1960) vật liệu của bào tử noãn ở P. ultimum đi vào túi này thông qua ống nhỏ và được khu biệt thành nhiều bào tử động (hình 2.9); Webster (l980) đã đề cập loại thứ ba, trong đó bào tử noãn trong một số loài phát triển một ống phôi ngắn chứa túi bào tử ở tại chóp của nó. Như đã đề cập ở trên, chu trình sống chỉ ra rằng hệ sợi sinh dưỡng ở P. debaryanum là nhị bội và sự phân chia giảm đi, xảy ra trong hai loại giao tử (Sansome, l96l, l963). Hình 2.9. Bào tử noãn của Pythium mọc mầm zoospore = bào tử động vesicle = túi oospore = bào tử 2.1.7. Những bệnh khác do giống Pythium a. Thối trái do bầu, bí: Cùng với Fusarium và Phytopthora, nấm Pythium gây ra bệnh trên của bầu, dưa chuột, dưa hấu . làm do rễ bị mềm đi do nước ngấm vô quá nhiều b. Thối trái hay thối cuống đu đủ: Nấm Pythium sẽ làm cuống trái đu đủ thối rửa; triệu chứng chính của nó là xuất hiện những phần xốp, ngấm nước trên cuống trực tiếp tại lớp đất. Phần đáy cúa cuống bị bóc ra do thối rửa và xâm nhlễm và có thể dẫn đến cây ngã toàn bộ; Thối cuống có thể được kiểm soát bằng cách cho cấy sinh trưởng trong đất đã rút hết nước, những cây bị nhiễm phải được loại bỏ và đốt; Phun hỗn hợp Bordeaux có hiệu quả nhất định. 21
  24. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp c. Thối thân rễ ớ củ gùng: Thối thân rễ ở củ gừng là do Pythium myriotylum, P. aphanidermatum. Phần đáy của cây trở nên bị sũng nước và mềm và lá có màu vàng lợt, cuối cùng thân rễ bắt đầu thúi và thay đổi khối thịt bên trong; Nó có thể được kiểm soát bằng cách xử lý, thân rễ và đất bằng thuốc hoá học có gốc đồng diệt nấm nên chọn những hạt giống khoẻ mạnh là một trong những biện pháp có hiệu quá. 2.2. Giống [Chi] Phytophthora Giống Phytophthora được đại diện bởi 40 loài (Waterllotlse, l973), nhưrng chỉ khoảng 40 loài được biết, theo Webster (l980), Singh (l982) thì Phytophthora chứa gần 70 loài đã được mô tả trong đó những loài thông thường nhất là P. infestans, là nguyên nhân gây cháy lá (late blight) ở khoai tây trong đó một số loài là ký sinh có hại, trong khi đó số khác sống hoại sinh. Phytophthora arecae, P. cactorum tấn công vào cây ngập nước và làm trái cây hư. Gần đây, Drenth và Guest (ACIAR, 2004) xác định Phytophthora chỉ có 60 loài. 2.2.1. Cấu trúc dinh dưỡng Hệ sợi khuẩn ty hình ống, gồ ghề, trong suốt, phân nhánh và cùng tán (hình 2.10), tuy nhiên vách ngăn có thể phát triển ở giống già (Webster, 1980), khuẩn ty nói chung là gian bào nhưng giác mút được thành lập và thâm nhập vào tế bào chủ. Nhánh khuẩn ty thông thuờng cho thấy thắc eo tại điểm gốc của nó, khuấn tỵ có bề rộng là 3 - 8 µm. Vách khuẩn ty chủ yếu cấu tạo bởi glucan và cellulose có ít hoặc không có, tế bào chất của khuẩn ty chứa ty thể, mạng lưới nội chất, ribô thể, nhiều hạt dầu, không bào lớn và nhân; Một phần khuẩn ty có gian bào phình ra trong vách tế bào chủ trong dạng mảnh, chồi bện phát triển trong một giác mút (hình 2.11), chỗ phình ra trước tiên mở to ra trong đầu có hình gậy chứa vùng eo hẹp, gọi là cuống; Nơi phình ra của khuẩn ty hoặc giác mút non cho vào ống bao màng tế bào chất của vật chủ; Giác mút vẫn được bao quanh bởi bao do một màng bên ngoài của giác mút và tế bào chất của tế bào vật chủ. Ở P. infestans (Webster, 1980) giác mút có những nơi phồng lên giống ngón tay. 2.2.2. Sinh sản vô tính Hệ khuẩn ty bên trong thông thường đi ra ngoài qua khí khổng ở dạng chùm (hình 2.10); Cọng mang túi bào tử (sporangiophore) cũng có thể đi ra ngoài bằng cách chọc thủng lớp biểu bì lá, củ, thân hay chổ có thương tích và cọng bào tử trong suốt, phân nhánh tự do và không giới hạn, sự sinh sản tùy thuộc vào độ ẩm cao hay thấp, túi bào tử (sporangium) phát triển ở đầu chóp của mỗi nhánh thể mang bọc bào tử, bọc bào tử có vách dày, trong suốt, đa nhân có hình hạt đậu hay quả lê và chứa nhủ (papilla) ở giai đoạn cuối, nhủ là lớp tế bào nối liền túi bào tử với cọng bào tử và khi mưa hay gió lớn thì lớp nhủ này phân tán để cho túi bào tử phát tán theo gió vào không khí nếu không gặp ký chủ thì chúng sẽ chết sau vài giờ tồn tại trong không khí. Sự nẩy chồi của túi bào tử hay bọc bào tử bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và đô ẩm; túi bào tử cho thấy sự mọc mầm gián tiếp ở nhiệt độ thấp và điều kiện ẩm ướt do những bào tử động tạo ra đầu tiên, chúng được phóng thích nhanh và nhiễm vào vật chú. Nhưng ở nhiệt đô cao và điều kiện khô ráo, bọc bào tử cho thấy sự mọc mầm trực tiếp ớ điều kiện 22
  25. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp này, bọc bào tử bắt đầu hoạt động như bào tử riêng lẻ và nẩy chồi nhanh bằng cách tạo ra ống phôi thâm nhập vào vật chủ. Hình 2. 10. Khuẩn ty dinh dưỡng và sinh sản vô tính ở nấm Phytophthora (Sharma, 1998) 23
  26. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 2.11. Cấu trúc của một giác mút ăn sâu vào tế bào thực vật của Phytophthora infestans (Sharma, 1998) a. Sự nẩy chồi gián tiếp của bọc bào tử: Khi điều kiện ở nhiệt độ thấp (< 15oC) và độ ẩm cao, bọc bào tử trở thành một túi bào tử động và việc phân cắt nhân bên trong thành những bào tử động đơn nhân đầu tiên sau đó phát triển thêm hai tiên mao, bào tử động và trong nhủ (papilla) và nhú được phóng thích. b. Nẩy chồi trực tiếp của bọc bào tử: Ở nhiệt độ cao và điều kiện khô ráo, bọc bào tử bắt đầu hoạt động như bào tử riêng lẻ và nẩy chồi trực tiếp bằng cách tạo ống phôi đa nhân và những bào tử động không được thành lập. Ở P. infestans, mỗi bọc bào tử cho thấy sự mọc mầm trực tiếp trong ống phôi đa nhân (hình 2.12) trên 20oC tuy nhiên nhiệt độ tối ưu để nẩy mầm trực tiếp là 24oC (Alexopoulos và Mims, 1979); Sự tái hút thấm bề mặt của tiên mao xảy ra trước sự mọc mầm trực tiếp,vách trong mới (vách nảy chồi) phát triển giữa màng tế bào chất và vách bọc bào tử. Theo Hemmes và Hohj (1969), vách mầm hiện diện như một lớp liên tục cùng với vách ống phôi, ống phôi đi ra ngoài bằng khí khổng hoặc chỗ phình lên và phát triển thành nhánh khuẩn ty tốt, gần đây, Alizadeh. và Thao (1985) báo cáo rằng sự thành lập bào tử vách dày trong một loài của của nấm Phytophthora palmivora. Hình 2.12. Sự mọc mầm trực tiếp của Phytophthora infestans Germ tube = ống mầm 3. Sinh sản hũu tính Sinh sản hữu tính ở nấm Phytophthora đều có cả hai trường hợp đồng tán và dị tán. Sự sinh sản hữu tính là sự noãn giao, Hai cơ quan sinh dục (sinh dục đực và sinh dục cái) phát triển như những chỗ phình lên được tách ra bởi vách ngăn, từ phần còn lại của khuẩn ty tương ứng của những dòng khác nhau. 24
  27. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Ở P. infestans (hình 2.13) túi noãn hay noãn phòng đâm thủng túi giao tử đực hay hùng cơ và đi xuyên qua sau đó ra ngoài trong dạng cấu trúc hình cầu trên hùng cơ. Xung quanh chân đế của noãn phòng chín, hùng cơ hiện diện ở dạng cổ hình phễu; Sự sắp xếp hùng cơ như thế được gọi là có nhụy kép (amphigynous). P. erythroseptica và P. capsici cũng cho thấy điều kiện có nhụy kép như P. infestans ở đây khuẩn ty của noãn phòng cũng thâm nhập vào hùng cơ sinh trưởng thông qua nó và đi ra ngoài ở dạng noãn phòng hình cầu. Ở P. cactorum (hình 2.13) hùng cơ không bị đâm thủng hay bị xâm nhập bởi noãn phòng, ở đây hùng cơ vẫn được gắn kết ở bên với noãn phòng. Sự sắp xếp hùng cơ được gọi là cạnh túi noãn (paragynous), ở đây những giao tử đực và cái đầu tiên (hình 2.13) được phình lên và giao tử đực được gắn ở bên với túi noãn. Theo Blackwell (1943) hùng cơ có khoảng 9 nhân và noãn phòng có khoảng 24 nhân. Vách ngăn phát triển ở tại đế cúa mỗi cơ quan sinh dục, một số nhân của cả hai cơ quan sinh dục bị thoái biến và chỉ để lại 4 - 5 trong hùng cơ và 8 - 9 trong noãn phòng, những nhân không bị thoái hóa cũng cho thấy một số phân cắt trong đó những không bào lớn phát triển trong nguyên sinh chất. 25
  28. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 2.13. Sinh sản hữu tính ở nấm Phytophthora (Sharma, 1998) 4. Sự thụ tinh Alexopoulos và Mims (1979) đã dề cập rằng sự thụ tinh không được quan sát ở P. infestans trong khi Hemmes và Bartnicki-Garcia (l975) đã quan sát ống thụ tinh đi vào trong noãn phòng ở P. capsici nhưng không quan sát được sự kiện thụ tinh trên thực tế tuy nhiên nó không cho rằng sự thụ tinh không xảy ra; Trứng thụ tinh gọi là bào tử noãn hay bào tử tiềm sinh. 5. Sự nẩy chồi chứa bào tử noãn Bào tử noãn cần thời gian trưởng thành (nhiều tuần hay nhiều tháng), mỗi bào tử noãn mọc mầm bằng cách tạo ống phôi và từ ống phôi phát triển thành một túi bào tử; Túi bào tử đa nhân tạo ra nhiều bào tử động có 2 roi đơn nhân giống như sinh sản vô tính, những bào tử động này được cho vào nang và mọc mầm sẽ cho khuẩn ty sinh dưỡng mới. 6. Những điểm khác biệt giữa giống Pythium và giống Phytophthora Đặc tính giống Pythium giống Phytophthora Chiều rộng khuẩn ty 5 đến 10 µm 6 đến 14 µm Cấu tạo vách khuẩn Có nhiều protein có ít protein ty Giác mút Không có Luôn luôn có Cọng bào tử rất khó phân biệt với khuẩn ty Túi bào tử phát triển trên cọng bào tử Túi bào tử Hình cầu (ít khi có hình trứng) Hình trứng Vị trí túi bào tử Phân cuối hoặc xen giữa Luôn luôn ở phần cuối Vị trí của động bào tử Không ở trong túi bào tử Luôn ở túi bào tử Vách túi noãn Trong suốt, trơn láng, có nhiều Màu nâu, gồ ghề, có bướu gai 26
  29. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Nguyễn văn Bá và PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Ghi chú: Tất cả hình trong chương này đều được trích từ Textbook of Fungi do Sharma (1998) biên soạn 27
  30. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Chương 3: Ngành phụ Nấm tiếp hợp (Zygomycotina = lớp Zygomycetes) Các loài nấm thuộc ngành phụ này không có bào tử động, bào tử có vách dầy, chắc chắn nên gọi là bào tử tiếp hợp (zygospores). 1. Đặc tính chung của ngành phụ Nấm tiếp hợp - Đây là nhóm nấm ký sinh trên động vật, thực vật và cả trên nấm khác - Hầu hết nấm cho khuẩn ty phát triển và phân nhánh; có màu nâu, xám, trắng - Tế bào nấm chứa đầy đủ các thành phần như ti thể, nhân, ribộ thể, hạt lipid, mạng nội mạc - Màng tế bào chủ yếu là chitosan – chitin. Chitosan có nhiều ở bộ Mucorales và Entomophthorales nhưng không có bộ Zoophagales - Nấm không có trung thể (centrioles) - Sinh sản vô tính với bào tử trong túi hay bọc (sporangiospore) còn gọi là bào tử bất động (aplanospores), chứa rất nhiều bọc hay túi bào tử (sporangia). Số ít loài nấm sinh sản với bào tử vách dầy (chlamydospore), bào tử đính (conidia) - Sinh sản hữu tính với sự phân chia giao tử (2 giao tử phát triển từ khuẩn ty khác nhau). Hai giao tử hợp nhau thành bào tử có vách dày gọi là bào tử tiếp hợp (zygospore) nên gọi là lớp nấm tiếp hợp (lớp Zygomycetes). Bào tử tiếp hợp chống chịu sự khô hạn và những yếu tố bất lợi của môi trường; vỏ bào tử có màu đặc trưng ở nhiều loài nấm nhất định. 2. Phân loại Webster (1980) phân loại ngành phụ hay lớp nấm tiếp hợp chỉ có 2 bộ Mucorales và Entomophthorales Bộ Mucorales Bộ Mucorales bao gồm những loài phổ biến trong tự nhiên như đất, không khí, xác bã thực vật trong đó có nhiều loài cũng có ích cho con nguời. Khuẩn ty phân nhánh và có vách ngăn ngang, trong tế bào chất với thành phần đã nêu ở đặc tính chung của lớp này, tế bào chất có thêm túi chứa dịch (cisternae) có nhiệm vụ giống như bộ Golgi; Sinh sản hữu tính với tiếp hợp tử (zygotes)(giao tử đa nhân hay nhiều nhân nhị bội [diploid]). Theo Martin (1961) phân chia bộ này gồm có 9 họ nhưng Hesseltine và Ellis (1973) chia bộ này thành 14 họ khác nhau trong đó họ Mucoraceae quan trọng nhất. Họ Mucoraceae 26
  31. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Những loài nấm thuộc họ này có những đặc tính chung là vỏ tế bào chứa chitin, chitosan; nấm có túi bào tử lớn (sporangia) chứa cuống hay lỏi (columella) và bào tử tiếp hợp hiện diện hầu hết các loài trong họ; Hesseltine và Ellis (1973) chia họ Mucoraceae thành 20 giống trong đó chi Rhizopus và chi Mucor là quan trọng nhất. 2.1. Giống [Chi] Rhizopus Giống này có ít nhất 120 loài và thứ được mô tả trong đó Rhizopus stolonifer (R. nigricans) là loài phổ biến trong thiên nhiên và được mô tả tương đối kỷ; Rhizopus stolonifer thường hiện diện ở bánh mì củ nên thường được gọi là mốc bánh mì, nó còn hiện diện trong đất, trong trái cây hư, củ nó còn ký sinh trong rễ khoai tây, táo, dâu, cà chua nhiều khi chúng còn gây ra bệnh trên động vật nuôi. Hầu hết những loài Rhizopus là những loài thực vật hoại sinh (saprophytes), chúng phát triển khuẩn ty bao phủ phần bên ngoài của cơ chất (ví dụ như bánh mì), khuẩn ty của Rhizopus stolonifer có màu trắng, phân nhánh, đa nhân và không có vách ngăn ngang . Hầu hết các sợi khuẩn ty có dạng như sợi bông vải khi còn non (hình 3.1), sau đó phát triển sâu vào cơ chất thì phân chia thành 3 dạng khuẩn ty Bánh mì Dĩa petri Không bào vỏ khuẩn ty nhân 27
  32. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 3.1. Nấm Rhizopus phát triển bánh mì củ (a), sợi khuẩn ty nấm với nhiều nhân cùng đỉnh tăng trưởng (b) (Sharma, 1998) : khuẩn căn (rhizoids), khuẩn ngang (stolon) và cọng mang túi (bọc) bào tử (sporangiophores)(hình 3.2). - khuẩn căn là khuẩn ty ăn sâu vào cơ chất tương tự như rễ cây ăn sâu vào đất nhưng chúng phát triển cạn hơn. - khuẩn ngang là khuẩn ty nhưng phát triển chiều ngang, bên trên mặt cơ chất, chúng nối từng nhóm nấm với nhau. - Cọng mang túi bào tử là khuẩn ty mọc thẳng lên không, chúng phát triển từ trung tâm điểm xuất phát của khuẩn ngang và khuẩn căn, mỗi cọng mang túi bào tử phát triển tận cùng là túi bào tử (sporangium), đây là giai đoạn sinh sản vô tính. 2.1.1 Cấu trúc bên trong của khuẩn ty Khuẩn ty có cấu trúc hình ống (hình 3.1b) với vách khuẩn ty cấu tạo bằng chitin, siêu cấu trúc của vách khuẩn ty cho thấy chúng cấu tạo bằng vi sợi (microfibrillar), chạy song song bên bề mặt nối với nhau bằng màng plasma mỏng; Hạt nguyên sinh (protoplast) là những hạt bao gồm nhân, hạt dự trữ, ti thể, ribô thể, mạng nội mạc và những không bào (vacuole) và những hạt này tập trung nhiều ở định tăng trưởng hay đầu khuẩn ty. 28
  33. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Túi bào tử cọng bào tử cuống,lỏi khuẩn ngang khuẩn căn Hình 3.2. Ba loại khuẩn ty của nấm Rhizopus là khuẩn căn (rhizoid), khuẩn ngang (stolon) và cọng bào tử (sporangium)(Sharma, 1998) 2.1.2. Dinh dưỡng Khuẩn căn tổng hợp và phóng thích nhiều enzym trong đó có những enzym phân hủy tinh bột thành đường đơn; môi trường với nhiều nitơ hữu cơ và vô cơ sẽ giúp Rhizopus tổng hợp nhiều protein hơn. 2.1.3 Sinh sản vô tính (Asexual reproduction) Đặc tính của giống này là hình thành những cọng mang bọc bào tử (sporangiophores) và túi (bọc) bào tử (sporangium). Bào tử không có roi, gần như tròn, đồng nhất, đa nhân nằm trong túi màu đen gọi là túi bào tử, một túi bào tử phát triển đơn độc và tận cùng của cọng mang bọc bào tử (hình 3.2) và bọc bào tử có màu đen nên còn gọi là mốc đen. 29
  34. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp 2.1.4 Sinh sản hữu tính (Sexual reproduction) Bắt đầu giai đoạn sinh sản hữu tính bằng sự tiếp hợp (conjugation) và kết quả tạo nên bào tử tiếp hợp (zygospore), quá trình sinh sản hữu tính chia ra 2 trường hợp như sau: - Dị tán (heterothallic) trong đó 2 nòi khác nhau từ 2 sợi nấm khác (tạm gọi là + và - ) kết hợp với nhau - Đồng tán (Homothallic) trong đó 2 nòi kết hợp từ một sợi nấm như trường hợp Rhizopus sexualis. Trong những loài dị tán, hai khuẩn ty khác nhau cho ra 2 bào tử khác nhau + và - sẽ kết hợp lại với nhau thành thể nhị bội (diploid) và phát triển thành túi giao tử non (progametangia) gọi là thể tiếp hợp (zygophores)(hình 3.3). thể tiếp hợp Túi giao tử non gametangia = túi giao tử Hình 3.3. Sinh sản hữu tính với trường hợp dị tán trong đó 2 bào tử + và - kết hợp với nhau từ 2 khuẩn ty nấm khác nhau tạo nên bào tử tiếp hợp (Sharma, 1998) bọcbào tử Bào tử đơn bội Bào tử mọc mầm 30
  35. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Columella = lỏi, promycelium = tiền khuẩn ty Hình 3.4. Bào tử nẩy mầm cho ra các tiền khuẩn ty và tạo ra các bào tử có nhân đơn bội (Sharma, 1998) Bào tử tiếp hợp (zygospore) mọc mầm bằng cách phá vỡ vỏ bào tử (hình 3.4) phát triển thành một khuẩn ty hình ống mọc thằng lên không gọi là tiền khuẩn ty (promycelium); Tiền khuẩn ty bắt đầu giảm phân để cho các nhân đơn bội (n nhiễm sắc thể [NST]) và hình thành túi bào tử ở tận ngọn và tuí bào tử này chứa bào tử cả hai loại + và - . Trong trường hợp đồng tán (như Rhizopus sexualis) thể thụ tinh xuất phát từ một khuẩn ty (hình 4.5) và tạo nên bào tử tiếp hợp riêng biệt kết hợp với nhau. Sự phát triển tiền khuẩn ty nấm R. sexualis tương tự như nấm R. stolonifer. Túi giao tử Bào tử tiếp hợp Hình 3.5. Sinh sản hữu tính với trường hợp đồng tán ở nấm Rhizopus sexualis (Sharma, 1998) 2.2 Chi Mucor Mucor là nhóm nấm hoại sinh trên xác bã hữu cơ đặc biệt trong dạ dày của ngựa và trâu bò (Mucor mucedo), nhiều loài phát tán trong đất như Mucor racemosus và Mucor spinosus, nấm này cũng có mặt trên bánh mì củ, thịt, phó mát, nước trái cây nhiều loài gây ra bệnh mycormycosis trên người và gia súc; Tuy nhiên nhiều loài nấm cũng có ích như Mucor rouxii phân hủy tinh bột thành đường; Đặc tính phát triển của Mucor giống như Rhizopus, ví dụ như chúng phát triển khuẩn ty trên bánh mì củ trong 24 giờ. 31
  36. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp 2.2.1Sinh sản vô tính (Asexual reproduction) Nấm Mucor sinh sản vô tính như nấm Rhizopus bằng cách thành lập cọng mang bọc bào tử và bào tử vách dày (chlamydospore). - Cọng mang bọc bào tử với những bào tử bất động hình thành trong cái bao hay bọc bào tử (sporangia); mỗi bọc bào tử phát triển tận ngọn, không phân nhánh và cọng mang bọc bào tử phát triển riêng biệt, không cùng nhóm (hình 3.6) nhiều khi có nhiều loài cá biệt có thể mang bọc bào tử phân nhánh như Mucor racemosus (hình 3.7) và Mucor plumbeus. bọc bào tử Hình 3.6. Cọng mang bọc bào tử với 1 bọc bào tử (Sharma, 1998) Trong tế bào chất chứa nhiều nhân nhưng ở bào tử chỉ có 1 nhân, tuí bào tử đổi sang màu nâu khi bào tử trưởng thành và dể dàng vở ra để phóng thích bào tử theo gió, nhiều khi bào tử dính vào chân côn trùng để phát tán tới những nguồn thức ăn khác và khi có điều kiện thuận tiện, bào tử nẩy mầm cho ra một khuẩn ty mới. Không giống như những loài khác trong giống Mucor, Mucor rouxii có bào tử nẩy mầm như nấm men trong điều kiện kỵ khí, đặc biệt khi có sự hiện diện của khí CO2; tuy nhiên , khi có đủ oxi thì bào tử nẩy mầm cho ra một khuẩn ty bình thuờng. 32
  37. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 3.7. Thể mang bọc bào tử với nhiều bọc bào tử sporangial wall = vỏ túi bào tử sporangiospores = bào tử branched sporangiophore = cọng mang bọc bào tử phân nhánh chlamydospore = bào tử vách dầy sporangium = bọc bào tử - Bào tử nang chỉ thành lập khi khuẩn ty tạo ra những tế bào có thành dầy như trường hợp Mucor racemosus (hình 3.7). Hình 3.8. Sơ đồ sinh sản hữu tính (đồng tán) ở Mucor Progametangium = tiền giao tử Gametangium = giao tử Zygospore = bào tử tiếp hợp 2.2.2. Sinh sản hữu tính (Sexual reproduction) Trong sinh sản hữu tính, Mucor có những đặc điểm chung với Rhizopus, M. genevensis và nhiều loài khác là những loài đồng tán (tất cả sinh ra từ một khuẩn ty và 33
  38. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp thành lập bào tử tiếp hợp)(Hình 3.8), tuy nhiên, M. mucedo và những loài khác lại là dị tán (hình 3.9) Hình 3.9. Sơ đồ sinhsản hữu tính (dị tán) nấm Mucor (Sharma, 1998) Hai giống Rhizopus và Mucor trong họ Mucoraceae có những điểm khác biệt cơ bản sau: 34
  39. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp giống Rhizopus giống Mucor Có khuẩn căn Không có khuẩn căn Có khuẩn ngang Không có khuẩn ngang Thức ăn được hấp thu từ khuẩn căn Thức ăn được hấp thu từ bề mặt khuẩn ty Cọng bào tử phát triển riêng biệt với Cọng bào tử phát triển riêng biệt và không khuẩn căn cùng tập hợp thành nhóm Bào tử dính trên cuống bào tử và khó Bào tử dể phát tán theo gió phân tán Tầm quan trọng của bộ Mucorales 1. Các giống trong bộ này gây ra một số bệnh trên khoai tây, dâu, táo, và nhiều loại trái cây khác 2. Hột giống luôn nhiễm các bào tử của các giống trong bộ này 3. Rhizopus là tác nhân nhiễm mốc trên bánh mì 4. Các giống nấm còn gây ra một số bệnh trên nguời và gia súc 5. Nhiều loài trong giống Rhizopus tổng hợp acit lactic và acit fumaric như Rhizopus oryzae và R. stolonifer 6. Nhiều loài trong giống Rhizopus và Mucor dùng để sản xuất rượu 7. Nhiều loài trong giống Actinomucor và Mucor dùng để sản xuất Tempeh và Sufu 8. Nhiều loài của giống Blakeslea tổng hợp nhiều β-carotene 9. Nhiều loài trong bộ này có khả năng ký sinh trên nhiều loài nấm khác 10. Rhizopus stolonifer được dùng sản xuất corticoid 35
  40. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Chương 4: Ngành phụ Nấm Nang (Ascomycotina = lớp Ascomycetes) Ngành phụ Nấm Nang chỉ gồm có những nhóm nấm có bào tử là bào tử nang (ascospore), nhóm nấm này là nhóm bậc cao hay nhóm nấm tiến hoá hơn; Webster (1980) cho rằng ngành phụ này là nhóm nấm lớn nhất với hơn 15.000 loài. Bào tử nang là bào tử nằm trong một cái túi hay còn gọi là nang (ascus) hoặc là nấm túi. 1. Đặc tính tổng quát 1. Nhóm nấm xuất hiện ở hầu hết các vùng có khí hậu khác nhau và phát triển phổ biến trong đất, trong vùng nuớc mặn hay nước ngọt, hoại sinh trên xác bã động thực vật và ký sinh trên thực vật và động vật. 2. Khuẩn ty phát triển và phân nhánh, có vách ngăn ngang; mỗi đoạn nấm chứa nhiều nhân. Tuy nhiên, nấm men là sinh vật đơn bào. 3. Trong mỗi vách ngăn có một lổ nhỏ để ty thể, nhân và những phần tử khác có thể di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác. 4. Mỗi tế bào chứa chitin trong các vi sợi, ngoài ra còn có mannose, glucose, amino đường và protein cùng với một enzim trong thành phần vỏ tế bào. 5. Đặc tính quan trọng để phân biệt với các nhóm nấm khác là nang (ascus) chứa các bào tử sinh sản. 6. Bào tử nang được tạo ra sau giai đoạn hợp nhân (caryogamy) và giảm phân, trong mỗi nang thường chứa 8 bào tử. Tuy nhiên, có một số loài có số lượng thay đổi từ 1 đến hơn 1000 bào tử trong nang. 7. Bào tử nang được xem là bào tử hoàn chỉnh 8. Nang hợp thành nhóm gọi là bào nang (ascocarp), thể quả bào tử hay thể quả túi. 9. Thể quả bào tử có dạng ly (cup) hay dạng bình (flask) 10. Bào tử không có roi trong tất cả các chu kỳ sinh truởng. 11. Sinh sản vô tính với bào tử đính (conidia), bào tử đính ở trong một cái bọc gọi là cuống bào tử đính (conidiophore). Trong một số loài, sinh sản vô tính với bào tử phấn (pycniospore), bào tử vách mỏng (oidia) hay bào tử vách dày (chlamydospore) 2. Tầm quan trọng về kinh tế Nhiều nhóm nấm trong ngành phụ này có những tác hại như sau: 1. Nhiều loài Aspergillus và Penicillium gây ra sự hư hại thực phẩm cũng như vật dụng khác như da, nhiều loài thực vật chứa cellulose bị nấm Chaetonium hủy hoại 35
  41. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp 2. Nhiều loài nấm còn tấn công cây trồng gây ra bệnh đóm phấn, thúi trái, hư rễ 3. Chúng còn gây bệnh trên gia súc, người như trường hợp bệnh Aspergillosis do nấm Aspergillus fumigatus gây ra, Aspergillus flavus và A. luteus tạo aflatoxin và Aspergillus niger gây ra triệu chứng giống như bệnh lao. 4. Đặc biệt Claviceps purpurea chứa nhiều alkaloid có thể gây chết ở động vật và cả con người nhưng nó cũng được sử dụng làm thuốc. Tuy nhiên, ngành nấm này cũng có lợi ích quan trọng khác như sau: 1. Nhiều loài nấm men được biết có khả năng lên men bia và sản xuất men bánh nổi 2. Penicillium notatum tổng hợp ra kháng sinh penicillin 3. Nhiều loài nấm sản xuất ra acid hữu cơ như acid citric, acid oxalic, acid gluconic, vitamin và glycerol 4. Aspergillus wentii được dùng để lên men đậu nành ở Nhật bản 3. Hợp nhân Đây là một trường hợp đặc biệt ở nhóm Nấm Nang gồm có những trường hợp đặc thù sau: 3.1Hợp giao tử (gametangial copulation) Hai giao tử tương đồng hợp nhau từ 2 đầu hay 2 tế bào để trở thành tế bào nhị bội và hình thành một nang (hình 4.1: A – F) 36
  42. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 4.1. Qúa trình hợp giao tử (A – F) ; Toàn giao (Hologamy)(G – J); Tiếp xúc giữa 2 giao tử (K– L); Tự giao (autogamy)(M – N)(Sharma, 1998) 3.2. Tính toàn giao (Hologamy) Ở nấm Schizosaccharomyces octosporus, hai tế bào dinh dưỡng trưởng thành sẽ trở thành hai giao tử và quá trình hợp nhân trải qua giai đoạn hợp nhân và hợp tế bào chất (hình 4.1: G – L). 3.3. Tiếp xúc giữa hai giao tử (Gametangial contact hay gametancy) Về mặt hình thái, các giao tử của ngành nấm rất khác nhau có thể do đơn nhân (uninucleate) như giống Sphaerotheca hay đa nhân (multinecleate) như giống Pyronema. Giao tử đực được gọi là hùng khí (antheridium) và giao tử cái hay trứng (noãn) thông qua lổ tiếp xúc giữa 2 giao tử, nhân của hùng khí di chuyển vào trứng, 37
  43. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp đặc biệt một vài loại nấm chứa một ống chuyên biệt gọi là ống noãn bào (trichogyne) để tiếp nhận nhân của hùng khí (hình 4.1: K – L). 3.4. Tự giao (Autogamy) Ở nấm Penicillium vermicullatum, một đầu của hùng khí tiếp xúc với noãn bào rồi tự động hai nhân bắt cặp gọi là nhân kép (dikaryon)(hình 4.1 : M – N); Như vậy, hùng khí chỉ thụ động chờ sự kết hợp của hai nhân gọi là tự giao, tuy nhiên không phải loài nào trong nấm Ascomycetes thành lập hùng khí. 3.5. Hiện tượng hợp giao tử (Spermatization) Ở nấm Neurospora sitophylla, Mycosphaerella tulipiferae và một số loài nấm khác không tạo thành hùng cơ, tế bào giao tử đực có hình bầu dục, đơn nhân gọi là tinh tử (spermatia); trong một số loài, tinh tử phát triển thành cuống sinh tinh tử (spermatiophares) nhưng trong các loài nấm phát triển hoàn chỉnh, tinh tử di chuyển từ khuẩn ty cha mẹ tới ống noãn bào, hay nhiều khi tinh tử di chuyển nhờ gió, nước hay côn trùng; Sự hợp giao giữa tinh tử và cơ quan noãn bào gọi là hiện tượng hợp giao. Nhiều khi bào tử đính (conidia) và bào tử vách mỏng (oidia) cũng trở thành tinh tử và chúng tiến vào cơ quan noãn bào để tiến hành sự hợp giao. 3.6. Sự giao phối giả hay sự tiếp hợp sinh trưởng (somatogamy) Trong một nấm tiến hoá hơn, sự hợp nhân xảy ra giữa hai khuẩn ty dinh dưỡng, nhân của khuẩn ty này tiến vào khuẩn ty kia và hợp nhân. 4. Sự tương hợp (compatibility) Đây là trường hợp kết hợp hai khuẩn ty có tính dục khác nhau, ngành phụ này chia làm hai nhóm: 1. Loài đồng tản (homothallic) là những loài nấm có thể tự thành lập nang (asci) mà không cần có sự kết hợp của tính dục của một loài khác, chúng tự kết hợp với nhau để thành thể nhị bội. 2. Loài dị tản (heterothallic) là những loài nấm kết hợp hai tính dục từ hai khuẩn ty khác nhau để thành nag và dỉ nhiên mỗi khuẩn ty chứa n NST (đơn bội). 5. Thành lập NANG Sau khi thụ tinh, nang sẽ thành lập và phát triển bằng cách trực tiếp hay gián tiếp 5.1 Sự phát triển gián tiếp 38
  44. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hai giao tử tiếp xúc với nhau, nhân đực Ω từ hùng khí thông qua ống dẩn tới túi noãn (ascogium) và kết hợp với nhân cái Εở đây nhưng không có sự hoà lẩn nhân Ωvà nhân Ε, sự bắt cặp hai nhân gọi là nhân kép (dikaryons)(hình 4.2A). Hình 4.2. Sự phát triển gián tiếp với A: hình thành nhân kép (dikaryon) và noãn phòng (ascogium), B: phát triển của khuẩn nang (ascogenous hyphae), C: bao nang (ascocarp) trong bọc, D - J: các giai đoạn phát triển của của một nang (ascus)(Sharma, 1998) 39
  45. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Đồng thời có nhiều nhân kép trong một túi noãn và vách của túi noãn ngày càng phát triển chiều dài và chiều đứng gọi là khuẩn nang (ascogenous hyphae)(hình 4.2B) và những kép di chuyển vào các khuẩn nang này, các khuẩn nang phát triển dần dần (hình 4.2C) trong đó những tế bào mang 2n NST (một từ hùng khí và một từ noãn bào), phát triển thành cuống, từ đây các nang bắt đầu tạo thành ở đầu cuống với các tế bào mang n NST hình thành từ sự tách đôi của nhân kép (hình 4.2D – J) để tạo ra các bào tử nang (ascospore) chứa trong các nang (ascus). 5.2. Sự phát triển trực tiếp Trong những nấm hạ đẳng, sự kết hợp tế bào chất (plastogamy) xảy ra ngay sau sự kết hợp nhân (karyogamy) và những tế bào nhị bội sẽ phát triển trực tiếp thành các nang, sau đó nhân sẽ giảm phân cho ra 4 hay 8 nhân đơn bội và tạo thành bào tử nang, trường hợp này thường gặp ở Schizosaccharomyces, Saccharomyces, Dipodascus, Eramascus 6. Bao nang (Ascocarp) Ngoại trừ nấm men và một số loài nấm thuộc Endomycetales, bao nang hình thành để chứa các túi noãn, nang, bào tử nang, hùng khí liên kết với nhau thành một thể quả hay bao nang. Có bốn loại bao nang thường gặp trong ngành phụ này là: 6.1 Thể quả kín Cleistithecium) Bao nang hình cầu hoạc gần tròn và mở ra bên ngoài như trường hợp trong bộ Erysiphales, Eurotiales (hình 4.3A và hình 4.3B) 6.2 Thể quả mở (Apothecium) Bao nang có dạng hình tách, ly thường gặp ở bộ Helotiales và Periales (hình 4.3C) 6.3 Thể quả dạng chai (Perithecium) Bao nang có dạng như hình tam giác, mở ra ở miệng hay lổ thường gặp ở lớp Pyrenomycetes (hình 4.3D) 6.4 Thể quả giả (Pseudothecium) Bao nang giống như thể quả dạng chai nhưng có bầu chứa nhỏ và miệng lớn (hình 4.3E) 7 Phân loại Ainsworth (1973) phân chia ngành phụ Ascomycotina thành 6 lớp: Hemiascomycetes, Loculoascomycetes, Plectomycetes, Laboulbeniomycetes, Pyrenomycetes và Discomycetes 40
  46. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp 7.1. Lớp Hemiascomycetes Lớp ngành gồm những loài nấm có dạng đơn giản (đơn bào), tiêu biểu là nhóm NẤM MEN Từ “YEAST” là từ để chỉ dạng dơn bào, phần này nẩy chồi hay phân đôi (fission), cho nên Kreger van Riz (1973) nhiều nấm men thuộc ngành phụ Ascomycotina, có khi thuộc Basidiomycotina hay nấm bất toàn như: - Ascomycetous yeasts - Basidiomycetous yeasts - Deuteromycetous yeasts 41
  47. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 4.3. Các dạng bao nang: Thể quả kín [Cleistothecium](A và B), thể quả mở [Apothecium](C), thể quả dạng chai [Perithecium](D), thể quả giả [Pseodothecium](E) (Sharma, 1998) Trong phần này, chỉ thảo luận về phần Ascomycetous Yeast. Bộ Endomycetales Họ Saccharomycetaceae Saccharomyces cerevisiae Giống [Chi] Saccharomyces có khoảng 40 loài (van der Walt, 1970) và các loài trong giống này được biết nhiều do chúng được ứng dụng trong làm nổi bánh, bia, rượu , chúng hiện diện nhiều trong sản phẩm có đường, đất, trái cây chín, phấn hoa Nấm men có hình bầu dục, gần tròn, kích thước khoảng 6 - 8 µm x 5 - 6 µm, vỏ tế bào cấu tạo bởi carbohydrat, lipid, protein dầy khoảng 0,5 µm, màng tế bào chất, tế bào chất và nhân đã được trình bày chung ở phần “Tế bào vi sinh vật chân hạch”. Nhân nấm men (hình 4.4) có phần trên là trung thể (centrosome) và centrochrometin và phần đáy của nhân có thêm không bào (vacuole), bên trong chứa 6 cặp nhiễm sắc thể (NST) và bên ngoài màng nhân có nhiều ti thể bám quanh. 42
  48. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 4.4. Nhân của nấm men với những thành phần đặc biệt (Sharma, 1998) Nấm men là nhóm dị dưỡng, nguồn thức ăn chính là đường (sucroz, glucoz, fructoz ) và các nguyên tố khác, nhiều loài đặc biệt có thể sử dụng được tinh bột. Nói chung nấm men tổng hợp một số enzim cần thiết để có thể sử dụng các nguồn carbon trên và cuối cùng là sản phẩm rượu và khí carbonic nấm men C6H12O6 2 C2H5OH + CO2 + 2 H2O + năng lượng Sinh sản vô tính ở nấm men thường gặp nhất là nẩy chồi (hình 4.5), theo Hartwell (1974) khi một chồi hoàn chỉnh sẽ phát triển ngay nơi ở đó chồi sẽ nối liền với tế bào mẹ (bud scar) và khi chồi rời ra tế bào mẹ gọi là điểm sinh sản (birth scar)(hình 4.6). Hình 4.5. Nẩy chồi ở nấm men (Sharma, 1998) 43
  49. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 4.6. Các giai đoạn phát triển chồi và chồi tách ra khỏi tế bào mẹ (Sharma, 1998) Sự phân đôi (fission) không nhận thấy ở Saccharomyces cerevisiae nhưng thường gặp ở Schizosaccharomyces. * Sinh sản hữu tính Nấm men không sinh ra các cơ quan sinh dục mà chúng sinh ra hai tế bào dinh dưỡng mà nhiệm vụ giống như các giao tử; Quá trình hợp tế bào chất (plasmogamy) và hợp nhân (karyogamy) xảy ra và thành lập tế bào nhị bội, nang và cuối cùng là bào tử nang thành lập trong nang (hình 4.7). 44
  50. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 4.7. Giai đoạn sinh sản hữu tính ở nấm men Saccharomyces cerevisiae (Sharma, 1998) Số bào tử nang tùy thuộc vào số lần phân chia nhân nhưng thường là 8, bào tử nang được giải phóng, nẩy mầm để hình thành tế bào dinh dưỡng mới từ đây chúng sinh sản vô tính bằng sự nẩy chồi hay phân đôi. Tuy nhiên, sinh sản hữu tính không phải đơn giản như mô tả ở phần trên; theo Guilliermond (1949), nấm men có 3 loại chu kỳ sinh trưởng hay vòng đời khác nhau được mô tả ở 3 loại nấm men: Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces ludwigii và Schizosaccharomyces octosporus. 7.1.1. Saccharomyces cerevisiae Đây là loài dị tản với 4 bào tử nang hình thành trong 1 nang với 2 bào tử nang mang gen α và 2 bào tử nang mang gen a, cả hai loại gen phát triển độc lập. Khi tiến hành tiếp hợp , mỗi loài α hay a sẽ tạo ra một chồi mang tính giao tử rồi hai giao tử tế bào α và a sẽ tiếp hợp thành tiếp hợp tử (zygote), sau đó tế bào tiếp hợp nẩy chồi cho ra một tế bào giống hệt như tế bào tiếp hợp nhưng mang 2n NST, tế bào tiếp hợp phát triển thành nang (tế bào tiếp hợp to hơn tế bào dinh dưỡng và có hình bầu dục) và trong điều kiện môi trường bất lợi, tế bào tiếp hợp giảm phân để hình thành tế bào 4 tế bào đơn bội với 2 tế bào đơn bội mang gen α và 2 tế bào đơn bội mang gen a. 7.1.2. Saccharomyces ludwigii Nấm men này bắt đầu với 4 bào tử nang A1, A2, A1, và A2 trong một nang mỏng vỏ; 4 bào tử nang này sẽ hoạt động như các giao tử . Sự tiếp hợp với A1 và A2 và cuối cùng thành lập 2 tế bào tiếp hợp nhị bội (hình 5.8) trong 1 nang, mỗi tế bào tiếp hợp nẩy mầm với một ống mầm (germ tube) thò ra ngoài, ống mầm là một loại tế bào đa nhân và hoạt động như một sợi khuẩn ty nhị bội và cuối cùng phát triển thành 1 tế bào nhị bội và được xem như một nang. Nhân của tế bào nhị bội với hai là A1 và hai là A2; Như vậy, Saccharomyces ludwigii có vòng đời hoàn toàn là nhị bội và tế bào đơn bội chỉ ở giai đoạn bào tử nang để hình thành một nang và tiếp hợp để tạo tế bào tiếp hợp. 7.1.3. Schizosaccharomyces octosporus Đây là loài nấm đồng tán, tế bào dinh dưỡng là đơn bội và phân đôi thành 2 tế bào con (hình 4.8), mỗi tế bào đơn bội là tế bào giao tử và sinh sản hữu tính xảy ra với hai tế bào tiến gần lại nhau và mọc ra một chối (producrance) và tiếp xúc với nhau tạo thành một đường hay một ống thông với nhau gọi là ống tiếp hợp (conjugation tube) hay kênh tiếp hợp (conjugation canal), nhân của hai tế bào giao tử di chuyển vào trong ống này và tiến hành tiếp hợp tại đây rồi hình thành nhân nhị bội, tế bào chất của hai giao tử này hợp nhau thành tế bào tiếp hợp sau đó tạo thành một nang. Nhân tế bào 45
  51. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp hợp tử phân chia lần đầu là giảm phân để thành 4 nhân đơn bội rồi tiếp đến là phân chia thành 8 nhân và 8 nhân này thành 8 bào tử nang và chu kỳ sinh trưởng hoàn tất. Như vây, nấm men Schizosaccharomyces octosporus có chu kỳ sinh trưởng đối xứng với Saccharomyces ludwigii chủ yếu là giai đoạn đơn bội. Tầm quan trọng kinh tế của nấm men Nấm men giử vai trò quan trọng trong đời sống con người và đặc biệt trong những lãnh vực sau: 46
  52. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 4.8. Chu kỳ sinh trưởng của Saccharomyces ludwigii (A - E), chu kỳ sinh trưởng của Schizosaacharomyces octosporus (F - O) (Sharma, 1998) 47
  53. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp 1. Nấm men có khả năng lên men rượu trong điều kiện kỵ khí để tạo thành rượu và khí carbonic nhờ có một hệ thống các enzim. Ngoài ra, chúng còn làm men bánh nổi, rượu nho, bia. 2. Chúng còn tạo ra những sản phẩm phụ như glycerol, acit béo, acit hữu cơ 3. Nấm men trộn với tinh bột để tạo thành bánh men và được sử dụng rộng rãi trên thế giới 4. Nấm men có thành phần vitamin cao và protein tương đương với thịt 5. Một số loài nấm men được dùng để sản xuất xirô và những sản phẩm tương tự. 6. Một số loài nấm men như Ashbya, Nematospora, Spermophthora, Eramothecium ký sinh trên da người, gia súc và những hoa màu khác. 7.2 Lớp Plectomycetes 7.2.1 Đặc tính tổng quát 1. Nấm trong lớp này có khuẩn ty phát triển, phân nhánh và có vách ngăn ngang 2. Khuẩn ty phát triển cọng bào tử (conidiophore) và tạo đính bào tử (conidia) 3. Nhiều loài trong lớp này có cơ quan sinh dục phát triển nhất là cơ quan sinh dục Γ 4. Khuẩn ty tạo nên quả thể hay bào nang 5. Nang phát triển từ khuẩn ty với 8 bào tử nang 6. Bào tử nang tạo thành túi hay bọng 7. Bào nang chủ yếu là Tử nang cầu (thể quả dạng cầu) 7.2.2 Phân loại Alexopoulos và Mim (1979) chia lớp này thành 4 lớp phụ trong đó lớp phụ Plectomycetidae có 5 bộ trong đó 2 bộ Eurotiales và bộ Erysiphales Bộ Eurotiales 1. Chủ yếu gồm các họ sống hoại sinh, nhiều khi ký sinh trên động vật, thực vật và gây ra bệnh trên da, lông, tóc, cây trồng 2. Nhiều loài chịu được nhiệt độ cao hay kháng nhiệt 3. Sinh sản chủ yếu là đồng tán, chỉ có một ít là dị tán 4. Nang không có lổ (pore) hay cửa miệng 5. Bào tử nang thường là dạng đơn bào Họ Eurotiaceae Điểm chính trong họ này là Tử nang cầu của bào nang và bào tử đính là một tế bào đặc biệt gọi là thể bình (phialide) * Giống [Chi] Aspergillus Chi này có khoảng 200 loài và phát tán khắp mọi nơi trong tự nhiên; giống này có nhiều tạo ra độc tố aflatoxin (Aspergillus flavus), gây bệnh trên da, lông, cây trồng nhưng cũng nhiều loài tổng hợp acit citric, acit gluconic, enzim, kháng sinh Khuẩn ty phân nhánh, có vách ngăn ngang hoàn chỉnh (hình 4.9), nhiều khuẩn ty phát triển trên bề mặt cơ chất để hấp thu chất dinh dưỡng; đặc biệt ở vách ngăn 48
  54. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp ngang có một lổ nhỏ để cho tế bào chất thông thương qua lại giữa hai tế bào; Khuẩn ty đứt thành khúc và mỗi khúc hay đoạn có thể phát triển cho ra một khuẩn ty mới. Hình 4.9. Nấm Aspergillus với khuẩn ty, cọng bào tử, túi và thể bình (Sharma, 1998) Sinh sản vô tính Khuẩn ty hình thành một cọng mang túi bào tử (conidiophore) và bào tử đính (conidia)(hình 4.10) với cọng mang túi bào tử không vách ngăn và không xuất phát từ tế bào chân (foot cell). Túi hay bọng (vesicle) là tế bào đa nhân và phát triển bề mặt gắn liền với thể bình (phialide hay sterigmata). Thể bình với bậc 1 hay bậc 2, mỗi thể bình là cấu trúc đa nhân và trên đầu thể bình tạo thành một chuổi bào tử đính, những bào tử non ở trong và càng xa càng già; bào tử trưởng thành sẽ phóng thích vào không khí và nẩy mầm. Sinh sản hữu tính Sinh sản hữu tính chỉ được phát hiện ở một vài loài, chúng thành lập những bộ phận sinh dục là túi đực (hùng khí)(antheridia) và túi noãn (ascogonia). a. Noãn phòng: Phát triển từ khuẩn ty (hình 4.11) ở thể có vách ngăn đồng thời tách ra một bộ phận Ε gọi là cuống túi noãn (archicarp), ống noãn bào (trichogyne) kéo dài và tạo thành noãn phòng để kết hợp với giao tử , tất cả tế bào của cuống túi noãn là đa nhân và cuống lại giống như đồng tiền hay vòng xoắn. b. Hùng cơ: 49
  55. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hùng cơ phát triển trong nhánh chung với túi noãn, sau đó nhánh này phát triển thành giao tử Γ (pollinodium), nhánh này tiến tới ống noãn bào và cắt phần ra gọi là hùng cơ, phần còn lại gọi là cuống hay thân (stalk), hùng cơ cũng là những tế bào đa nhân. 50
  56. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 4.10. Nấm Aspergillus với tế bào chân tạo cọng bào tử, túi và bào tử đính (Sharma, 1998) Hình 4.11. Chu kỳ sinh sản hữu tính ở nấm Aspergillus (Sharma, 1998) 51
  57. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp c. Phối hợp tế bào chất (plasmogamy) Đầu của hùng cơ tiếp xúc với ống noãn bào và vách tế bào của hai đầu này tan ra để hai tế bào chất này trộn với nhau d. Phát triển bao nang : Khi bắt đầu hợp nhân, nhân đơn bào trong túi noãn sẽ nhân đôi, mỗi tế bào nhị bội tạo ra sợi noãn (ascogenous hyphae), hai nhân của mỗi sợi noãn tiếp tục phân chia và tạo thành sợi noãn đa nhân, có vách ngăn ngang, cuối cùng tế bào cuống lại thành tế bào đơn nhân, như vậy trong mỗi tế bào có vách ngăn của sợi noãn có hai nhân và sẽ phát triển thành tế bào nang sau này (gồm một Γ và một Ε). Hai nhân trong nang sẽ tạo thành nhân tiếp hợp nhị bội; Nhân nhị bội trong nang giảm phân thành 4 nhân đơn bội và mỗi nhân đơn bội sẽ đẳng phân để cho 8 nhân đơn bội, mỗi nhân sẽ hình thành màng bao và phát triển thành một nang bào tử. Như vậy nang và bào tử nang phát triển từ sợi noãn và nhiều sợi noãn phát triển tạo ra một bao nang vách dầy chứa nhiều nang bên trong và nhiều bao nang nằm trong một túi lớn có vách gồm nhiều lớp tế bào gọi là túi bào tử (peridium) trông giống như một trái banh tiêu quả cho thể quả của bao nang gọi là Tử nang thể (Cleistothecium). Nang chứa 8 bào tử nang và khi bào tử nang trưởng thành thì vỏ nang vở ra và bào tử nang nằm trong Tử nang thể và khi nào Tử nang thể vở ra thì bào tử phóng thích ra bên ngoài. e. Bào tử nang: Mỗi bào tử có đường kính khoảng 5 µm, vỏ bào tử có một đai mỏng bên ngoài và mỗi bào tử nang nẩy mầm cho một khuẩn ty mới. Giống [Chi] Penicillium Có hơn 100 loài được mô tả trong giống này, Penicillium có những đặc điểm chung với Aspergillus nhưng chúng có những đặc thù đã khiến cho nhiều nhà phân loại xếp chúng riêng hay đặt tên khác như Talaromyces, Carpenteles. Penicillium đặc trưng cho giống mốc xanh, chúng thường ở trên vỏ cây có múi, phô mai và nhiều loại trái cây khác, da và nhiều loại thức ăn khác. Penicillium notatum là loài tổng hợp penicillin giúp ích cho con nguời, Penicillium griseofulvum tổng hợp griseofulvin là một loại thuốc trị nấm; nhiều loại phô-mai lên men từ Penicillium camenberi và Penicillium requeforti nhưng cũng có những loài làm hư hỏng trái cây như Penicillium digitatum, P. italicum và P. expansum. Trái cây có múi và phô-mai là 2 sản phẩm rất thu hút bào tử Penicillium trong không khí. Khuẩn ty của Penicillium phân nhánh, nhiều khuẩn ty có vách ngăn ngang và ngay chính khuẩn ty này có khả năng hấp thu chất dinh dưỡng để tạo ra cọng bào tử và đính bào tử; Mỗi tế bào thường có một nhân nhưng nhiều khi có những tế bào có nhiều nhân, mỗi đoạn khuẩn ty có thể phát triển thành sợi khuẩn ty mới (hình 4.12). Sinh sản vô tính Penicillium sinh sản vô tính với cọng bào tử và đính bào tử, cọng bào tử có thể không phân nhánh, phân nhánh bậc 1, 2 hay 3 và tận cùng của cọng bào tử là các thể bình, nếu cọng bào tử không phân nhánh thì tận cùng là các thể bình và các chuổi đính bào tử giống như cây cọ vẽ của các hoạ sĩ nên còn gọi là thể bình vẽ (metulae), cán (ramus) và cọ vẽ (penicillus). Đính bào tử có dạng tròn có vách láng hay xần xùi 52
  58. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp nhưng chỉ có đơn nhân nhưng cũng có khi chúng có đa nhân. Penicillium có đính bào tử mang màu xanh đặc trưng và phát tán dể dàng bởi gió và không khí. Hình 4. 12. Nấm Penicillium với cọng bào tử, đính bào tử, cán, thể bình vẽ, thể bình (Sharma, 1998) Sinh sản hữu tính 53
  59. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Chỉ có một vài loài trong giống này có sinh sản hữu tính như Penicillium vermiculatum, Penicillium stipitatum Khuẩn ty chứa những tế bào đơn nhân phát triển thành túi noãn đơn nhân, túi noãn kéo dài và phân chia nhiều lần để cho ra khoảng 64 nhân, đồng thời, một túi đực cũng phát triển và quấn lấy túi noãn đa nhân đó (hình 4.13). Hình 4.13. Sinh sản hữu tính ở nấm Penicillium vermiculatus (Sharma, 1998) Đầu của hùng cơ đâm xuyên vào noãn phòng, cùng lúc noãn phòng thành lập vách ngăn để chia ra từng tế bào chứa hai nhân, nhân của noãn phòng sinh sản nhiều trong hùng cơ (điều này cho thấy hùng cơ phát triển nhiều nhưng vẩn không có tác dụng); Từ những tế bào nhị bội của noãn phòng phát triển thành sợi noãn, nhân trong sợi noãn phân cắt và hình thành nhiều nang bên trong. Nhiều tác giả không quan sát quá trình thực sự hợp nhân và giảm phân nhưng hai nhân của mỗi noãn phòng phải hợp lại thành tế bào nhị bội trong các nang và nhân tiếp hợp này phải trải qua giai đoạn giảm phân 54
  60. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp để tạo thành 8 nang bào tử trong mỗi nang; Nang có hình gần tròn và vách nang sẽ vở để phóng bào tử nang nằm trong Tử nang cầu, mỗi bào tử nang nẩy mầm cho ra một khuẩn ty mới. Bảng 4.1. Sự điểm khác biệt chính giữa nấm Aspergillus và Penicillium TT Giống Aspergillus Giống Penicillium 1 Cọng bào tử không phân chia và Cọng bào tử phân chia và có vách ngăn không có vách ngăn ngang ngang 2 Cọng bào tử phát triển từ một tế bào Cọng bào tử phát triển từ một vài tế bào gọi là tế bào chân của khuẩn ty, không có tế bào chân 3 Mỗi cọng bào tử mở rộng trong một Túi không hình thành ở đầu cọng bào tử túi tận đầu và phát triển thành cọ vẽ 4 Cán không hiện diện bên dưới thể Cán hiện diện bên dưới thể bình bình 5 Đính bào tử trưởng thành có màu Đính bào tử có màu xanh lục vàng, nâu, đen 6 Vách của Tử nang cầu dầy Vách của tử nang cầu mỏng hơn 7.3. Lớp Pyrenomycetes Lớp này có 4 bộ Erysiphales, Meliocales, Coronophorales và Sphaeriales, trong đó 2 bộ Erysiphales và Sphaeriales quan trọng sẽ được mô tả dưới đây: Bộ Erysiphales Họ Erysiphaceae * Giống [chi] Erysiphe Giống này gây ra bệnh đốm phần (powdery mildews) trên nhiều loại cây trồng đặc biệt là lúa mì (Erysiphe graminis), đậu pea (Erysiphe polygoni) và dưa (Erysiphe cichoracearum); giống này có khuẩn ty phát triển trên tế bào biểu bì của cây chủ, khuẩn ty gồm những đoạn ngắn, đơn nhân (hình 4.14), từ đây chúng ăn sâu, phân nhánh vào trong nhu mô để lấy chất dinh dưỡng. Từ đây, nhiều cọng bào tử phát triển trong 2 - 3 ngày để hình thành các đính bào tử nên trông giống một lớp bụi phấn dể phát tán theo gió. Đính bào tử là sự phân đoạn khuẩn ty và đơn nhân, có hình dạng gần tròn và chứa đến > 70% lượng nước nhưng khi gặp ký chủ thích hợp thì chúng nẩy mầm dể dàng ngay trong điều kiện ẩm độ rất thấp (hình 4.15). @. Sinh sản hữu tính 55
  61. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình thức sinh sản hữu tính của nấm này thường xảy ra vào cuối mùa lủ; hầu hết các loài là đồng tản, chỉ có vài loài là dị tản. Khuẩn ty phát triển thành nhánh đặc biệt và cơ quan sinh dục (hình 4.16); Cơ quan sinh dục Γ và Ε gần như phát triển song song hay trước sau một chút nhưng luôn luôn đi đôi với nhau; hai phần đầu của cơ quan sinh dục Γ và Ε tiếp xúc với nhau thông qua một lổ, nhân và một số tế bào chất của túi đực chuyển sang túi noãn và sự tiếp hợp 2 bộ phận này xảy ra. Hình 4. 14. Sự phát triển của nấm Erysiphe trên tế bào biểu bì lá (Sharma, 1998) 56
  62. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 4.15. Sự sinh sản vô tính của nấm Erysiphe tạo ra đính bào tử như bụi phấn (Sharma, 1998) Ascogonium = noãn phòng, peridium = vỏ túi bào tử, letstothecium = tử nang thể Hình 4.16. Sinh sản hữu tính ở nấm Erysiphe aggregata (A - F); Tử nang cầu của Erysiphe polygoni (Sharma, 1998) 57
  63. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Sau đó các nang gia tăng kích thuớc và sự hoà hợp nhân để hình thành nhân hợp tử (2n NST)(synkaryon), nhân hợp tử giảm phân rồi đẳng phân để cuối cùng cho ra 8 nang bào tử chứa n NST. Số lượng bào tử thay đổi từ 2 đến 8 tùy mỗi loài; Các thể sinh dục phát triển lớn dần thành một túi, bọng dầy gọi là Tử nang cầu với 6 đến 10 lớp tế bào có màu nâu xậm đặc thú như Erysiphe graminis, nhờ đó lớp vỏ dầy Tử nang cầu có thể chịu đụng qua suốt mùa đông và khi gặp ký chủ thích hợp thì mỗi bào tử nang phóng thích từ nang cầu sẽ tạo ra một ống mầm và nhanh chóng phát triển thành một khuẩn ty non, theo Moseman và Powers (1957) bào tử nang của Erysiphe graminis có thể sống sót đến 13 năm. Bộ Sphaeriales Đặc điểm của bộ là thành lập nang bào có lổ nhỏ (ostiolate) Họ Sordariaceae Bào nang dạng chai có màu nâu sậm, lổ nhỏ ở bào nang được nối liền bởi một sợi (periphyse), bào tử nang có màu nâu xậm khi chín, có chất nhày, trong họ này có giống Neurospora là điển hình cho họ. * Giống [Chi] Neurospora Giống này không lạ gì với các nhà Nấm học, di truyền học và sinh hoá học, và nó được dùng để nghiên cứu về các qui luật di truyền rất phổ biến nay còn gọi là “Drosophila” của Thực vật, nhờ có nó mà các di truyền học tìm ra một nhánh gọi là KHOA HỌC ĐƠN BỘI (Haploid Science); Từ Neurospora mà người ta đề ra thuyết “One gene - one enzyme”. 58
  64. Giáo trình Nấm học - Biên soạn: PGs. Ts. Cao Ngọc Điệp Hình 4.17. Sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính ở nấm Neurospora crassa (Sharma, 1998) Neurospora là loài nấm hoại sinh, chúng có mặt khắp mọi nơi (rễ, lá, da , lông, đất), đặc biệt là trên bánh mì như Neurospora crassa tạo ra loại mốc xám, đỏ (N. sitophila), khuẩn ty phân nhánh, đa bào (hình 4.17), chúng tạo ra cọng bào tử phân nhánh với một số lớn đính bào tử có màu xám, hình bầu dục, đa nhân có kích thuớc lớn nên gọi là đại bào tử đính (macroconidia); Loại đính bào tử tiểu (microconidia) còn gọi là giao tử Γ (spermatia), cả hai đại và tiểu đính bào tử nẩy mầm dể dàng trên cơ chất để cho ra một số khuẩn ty mới. @. Sinh sản vô tính Nấm này sinh sản vô tính với những đoạn khuẩn ty và đính bào tử (hình 4.17) #. Sinh sản hữu tính Sinh sản hữu tính với giao tử Γ còn có cơ quan sinh dục Ε tiêu biểu với tiền bào nang (protoperithecium) hay hành (bulbil); Trong tiền bào nang, các khuẩn ty liên kết với một túi noãn đa nhân (multinucleate ascogium) tạo ra một cọng dài gọi là ống noãn bào (trichogyne), các giao tử Γ bám dính vào ống noãn bào và chỉ một giao tử Γ vào ống noãn bào ngay lập tức vách tế bào giữa giao tử Γ và ống noãn bào tan ra và nhân của giao tử Γ di chuyển vào ống noãn bào, sau đó thành lập noãn bào nhị bội và từ đây phát triển thành nang. Trong trường hợp của Neurospora crassa không hình thành thể dị nhân (heterokaryon) bởi vì hiện tượng hợp nhân giữa một ống noãn bào của một dòng này với một thể vô sinh (dính bào tử không mang gen) của dòng thứ 2, nên gọi là hiện tượng dị nhân giới hạn (restricted heterokaryosis), ngược lại ở Neurospora tetrasperma, thể dị nhân hình thành giữa hai đính bào tử và ống noãn bào của hai dòng mang gen đối xứng gọi là hiện tượng dị nhân vô hạn (unrestricted heterokaryosis). Túi noãn chứa những noãn bào và hình thành một nang dạng chai non, to dần, đổi sang màu xậm với một bào nang như dạng chai có một lổ nhỏ ở trên, bên trong chứa những nang và mỗi nang chứa 8 bào tử nang với 4 bào tử nang tiêu biểu cho 1 gen của 1 dòng và những nang bào tử dể dàng bung ra khỏi nang nhưng chúng còn tập trung bên trong bào nang và khi nào lổ miệng chai mở ra sẽ phóng thích nang bào tử này ra ngoài không khí, rồi nẩy mầm nhanh chóng trong cơ chất. Tất cả hình ảnh trong chương này đều được trích từ cuốn sách “Textbook of Fungi” do O. P. Sharma, 1989 biên soạn 59