Грибы – возбудители микозов беспозвоночных: структурные и

Грибы – возбудители микозов
беспозвоночных:
структурные и функциональные
особенности в паразитарную и
непаразитарную фазы развития
Б. А. Б О Р И С О В
ЦЕНТР ПАРАЗИТОЛОГИИ ИНСТИТУТА
ПРОБЛЕМ ЭКОЛОГИИ И ЭВОЛЮЦИИ
ИМ. А. Н. СЕВЕРЦОВА РАН,
МОСКВА
b o r b o r i s o v @ m a i l. r u
Грибы, паразитирующие в беспозвоночных животных,
есть во всех отделах царства грибов.
Их известно более 1000 видов.
В настоящем докладе речь пойдёт только об одной
группе из отдела сумчатых грибов.
Царство FUNGI
Отделы:
1.
2.
3.
4.
(5).
CHYTRIDIOMYCOTA
ZYGOMYCOTA
ASCOMYCOTA
BASIDIOMYCOTA
Формальный отдел
DEUTEROMYCOTA
(= MITOSPORIC FUNGI,
ANAMORPHIC FUNGI)
Сумчатые грибы (Ascomycota)
порядка Clavicipitales
Claviceps purpurea –
спорынья злаков
Epichloe typhina –
чехловидная
болезнь злаков
Cordyceps
militaris
Фото В. В. Глупова
1984
2003
ПОРЯДОК
CLAVICIPITALES
Сем. Clavicipitaceae
Сем. Cordycipitaceae
Фото В. В. Глупова
Torrubiella pulchra
Анаморфа
(конидии)
Телеоморфа
(перитеции)
Фото из Интернета
Hypocrella libera / Aschersonia aleyrodis
на личинках цитрусовой белокрылки
Фото из Интернета
Sung G.-H., Hywel-Jones N., Sung J.-M.,
Luangsa-ard J., Shrestha B., Spatafora J.
Phylogenetic classification of Cordyceps
and the clavicipitaceous fungi
Stud. Mycol., 2007, Vol. 57, р. 5 - 59.
Chaverri P., Liu M., Hodge K. T.
A monograph of the entomopathogenic genera Hypocrella,
Moelleriella, and Samuelsia gen. nov. (Ascomycota,
Hypocreales, Clavicipitaceae), and their aschersonia-like
anamorphs in the Neotropics
Stud. Mycol., 2008, Vol. 60, р. 1 - 65.
Johnson D., Sung G.-H., Hywel-Jones N.,
Luangsa-ard J., Bischoff J., Kepler R., Spatafora J.
Systematics and evolution of the genus Torrubiella
(Hypocreales, Ascomycota)
Mycol. Res., 2009, Vol. 113, р. 279 - 289.
Царство Fungi
Отдел Ascomycota
Подотдел Ascomycotina
Класс Sordariomycetes
Подкласс Hypocreomycetidae
Порядок Hypocreales
Семейства:
Clavicipitaceae (Claviceps, Aciculosporium,
Atkinsonella, Balansia, Epichloe, Myriogenospora,
Neoclaviceps, Periglandula, Hypocrella, Samuelsia,
Metacordyceps, Moelleriella, Conoideocrella,
Orbiocrella и др.)
Ophiocordycipitaceae
(Elaphocordyceps, Ophiocordyceps)
Cordycipitaceae (Cordyceps, Torrubiella,
Ascopolyporus, Hyperdermium)
CLAVICIPITACEAE
OPHICORDYCIPITACEAE
CORDYCIPITACAEA
Metacordyceps
Elaphocordyceps
Cordyceps
(←Cordyceps)
(← некоторые виды Torrubiella)
E. ophioglossoides –
Анам. Verticillium-like
E. subsessilis –
Анам. Tolypocladium inflatum
Анаморфные роды:
Verticillium-like: Lecanicillium,
Simplicillium;
Paecilomyces-like: Isaria;
Mariannaea-like: Evlachovaea;
Akanthomyces,
Beauveria,
Engyodontium,
Microhilum
(←Cordyceps)
M. brittlebankisoides –
Анам. Metarhizium anisopliaea
M. chlamydosporia –
Анам. Pochonia
chlamydosporia (←
Verticillium chlamydosporium)
Conoideocrella
(←Torrubiella)
C. luteorostrata
(← T. luteorostrata) –
Анам. ’Paecilomyces‘
cinnamomeus
Orbiocrella (←Torrubiella)
O. petchii (← T. petchii)
Hypocrella
Анам. Aschersonia spp.
Moelleriella (←Hypocrella)
Анам. Aschersonia-like
Samuelsia
Анам. Aschersonia-like
Ophiocordyceps
(← Cordyceps, Torrubiella)
O. sinensis (← C. sinensis) –
Анам. Hirsutella sinensis
O. pruinosa (← T. pruinosa) –
Анам.: Hirsutella pruinosa
Анаморфные роды:
Hirsutella,
Hymenostilbe, Paraisaria,
Syngliocladium
Род? (’Cordyceps‘ gunnii)
Анам.’Paecilomyces‘ gunnii
Род?
Анам. Purpureocillium
lilacinum
Torrubiella
Анаморфный род Gibellula
Фото из Интернета
Cordyceps staphylinidicola
= C. bassiana
Телеоморфа известна по нескольким
образцам из стран юго-вост. Азии.
Анаморфа
Beauveria bassiana
Самый обычный гриб во многих
регионах мира.
Cordyceps memorabilis
Телеоморфа встречается крайне редко.
Несколько экземпляров были найдены
автором в 2006 г. в Белоруссии в нац.
парке «Беловежская Пуща».
Анаморфа
Isaria farinosa
Самый обычный гриб во многих
регионах мира.
Фото из Интернета
Cordyceps takaomontana
Телеоморфа встречается крайне
редко. В России известна только из
Приморского края (Лазовский
заповедник, кордон «Америка»).
Несколько экземпляров были найдены
автором в 1991 г. также в югозападной Грузии, в Аджарии
(Батумский ботанический сад и
Кинтришский заповедник).
Анаморфа
Isaria tenuipes
Весьма обычный гриб на юге
Приморского края, на Черноморском
побережье Кавказа (окрестности
Сочи); отмечался в Украине
(Херсонская обл.). За многие годы
исследований 1 экз. найден автором
в Московской обл.
Фото из Интернета
Cordyceps
brittlebankisoides
Телеоморфа известна по нескольким
образцам из стран юго-вост. Азии.
Анаморфа
Metarhizium anisopliae
Широко распространённый гриб.
Ophicordyceps
entomorrhiza
Телеоморфа широко встречается во
многих уголках мира, но образуется
на трупах погибших жужелиц или их
личинок гораздо реже, чем анаморфа.
Анаморфа
Hirsutella eleutheratorum
Довольно обычный гриб, который можно
найти на жужелицах в лесной
подстилке или в трухлявой
древесине.
Фото из Интернета
Elaphocordyceps
subsessilis
Телеоморфа известна по нескольким
образцам из стран юго-вост. Азии.
Анаморфа
Tolypocladium inflatum
Весьма нередко выделяется из почв
многих регионов, иногда встречается
на трупах насекомых.
Elaphocordyceps
ophioglossoides
на подземных плодовых
телах гриба Elaphomyces
sp.
В последние годы гриб
изучается в ряде зарубежных
лабораторий
в связи с обнаружением
у него ценных
фармакологических свойств
Фото из Интернета
ОБЛОМОК СУХОЙ
ВЕТКИ
ЦВЕТОНОС
КИСЛИЦЫ
МОХ КУКУШКИН ЛЁН
НЕКОТОРЫЕ ВИДЫ КОРДИЦИПИТОИДНЫХ ГРИБОВ НА НАСЕКОМЫХ
Ophiocordyceps
tricentrus
на цикадках
(Homoptera,
Aphrophoridae)
Распространение:
Япония, Корея,
Китай;
Россия:
Приморский край,
Курильские о-ва
Фото В. В. Глупова
Фото В. В. Глупова
Cordyceps larvarum
на гусенице Lepidoptera
Крупный гриб – длина стром
достигает 30 - 35 см, но
найти его в подстилке среди
веточек, засохших травинок
очень трудно.
Распространение:
Новая Зеландия, Австралия,
о. Тасмания, Ю. Америка и…
заповедник «Кедровая
Падь» (Приморский край)
Ophiordyceps sp.,
поражающий в почве личинок певчих цикад
Стромы гриба, достигающие порой длины 30 см,
пробиваются сквозь толщу почву, над поверхностью
которой возвышается лишь плодущая часть (3-6 см)
о. Кунашир, июль 2003 г.
Фото В. В. Глупова
Фото из Интернета
Строма гриба ’Cordyceps‘ gunnii
Распространение:
страны Юго-Восточной Азии
Фото из Интернета
Cordyceps sp. на пауке-птицееде
Бразилия
Ophiordyceps nutans
на имаго «лесного» клопа Pentatoma sp.
Распространение: Китай, Корея, Таиланд, Вьетнам, Индия,
Непал, Ю. Америка (Аргентина), Африка (Гана, Конго, Гвинея);
Россия: юг Приморского края
Фото из Интернета
Cordyceps locustiphila
Бразилия
Ophiocordyceps
purpureostromata
и
O. cuboides
Фото В. В. Глупова
на личинках
жуков-щелкунов
в трухлявой древесине.
Длина их стром около 2 см.
Приморский край
Фото В. В. Глупова
В Краснодарском крае по берегам
горных рек можно найти на
ветках свидины ореховую
ложнощитовку, поражённую
Ophiocordyceps clavulata
Длина стром гриба 4 - 7 мм
Анаморфа
1 см
Телеоморфа
Cordyceps confragosa
(Torrubiella confragosa)
на ложнощитовке на
листе падуба
колхидского,
ущелье р. Сочи, ноябрь
2008 г.
Анаморфа
Lecanicillium lecanii
(Cephalosporium lecanii,
Verticillium lecanii)
на колонии
ложнощитовок на
ветке олеандра,
г. Сочи, ноябрь 2008 г.
Анаморфа
Телеоморфа
Cordyceps sp.
и анаморфа Lecanicillium cf. muscarium
на медяницах (Psyllidae)
Краснодарский край, Мостовской р-н,
берег р. Ходзь, на листьях клёна. Сентябрь 2010 г.
1
2
3
4
Cordyceps militaris
1 – Верхняя часть стромы с множеством
перитециев;
2 – Изолированный перитеций;
3 – Внутри перитециев находятся аски (сумки),
заполненные длинными нитевидными
много клеточными половыми спорами;
4 – Многоклеточная аскоспора, распавшаяся на
отдельные членики.
Cordyceps militaris
слева – телеоморфа на куколке и в культуре
(на стерильном рисе), образуется через несколько месяцев;
справа – анаморфа (Lecanicillium- и Evlachovaea-тип),
созревание конидий происходит через 10 – 14 дней
Фото из Интернета
Фото из Интернета
Фото из Интернета
Ophiocordyceps sinensis
Китайское название этого гриба «Дун чун ся цао» «Зимой - червяк, летом - трава»
строма гриба пробивается сквозь почву;
аккуратно раскопав её, можно увидеть, что гриб растёт
из тела мёртвой гусеницы бабочки-тонкопряда (сем.
Hepialidae)
справа - места сбора гриба в высокогорьях Тибета
слева -
Ophiocordyceps sinensis
Lecanicillium
muscarium
на личинках белокрылки
Aleurodes lonicerae
Московская обл., август 2008 г.
4×106
конидий
Массовое поражение
крапивного червеца грибом
Lecanicillium lecanii
Раменский р-н Московской обл., 2006
Lecanicillium tenuipes
(Engyodontium aranearum)
на пауках
Известен по единичным находкам в Великобритании, Голландии,
Испании, Н. Зеландии.
В России найден в Московской, Калужской, Ленинградской,
Орловской обл., Краснодарском крае (Мостовской район).
Его ниша – сырые подвалы, погреба и т. п.
Metarhizium anisopliae
на личинке жука – носорога
Московская область
109
конидий
Beauveria bassiana на различных насекомых
Типичная стация
обитания гриба
Московская область
Nomuraea rileyi
на гусеницах совок
Гриб продуцирует пылящие
конидии, легко
подхватываемые ветром
Gibellula pulchra
на пауках
Московская обл.
Isaria tenuipes
Краснодарский край, Мостовской район,
конец сентября 2010 г.
на куколке совки
Гриб обычно образует синнемы, достигающие в
длину порой 7-8 см
Вид нередко вызывает массовые эпизоотии, паразитируя на
гусеницах и куколках чешуекрылых.
Представляет интерес как продуцент ценных метаболитов для
разработки фармакологических препаратов.
Isaria coleopterorum
Паразитирует в личинках жуков сем. Lampyridae
По литературным данным, был известен по
нескольким экземплярам из Африки (Гана),
с юга Франции и из Германии (Бавария).
Автором найден в Аджарии (1991 г.),
в окрестностях Сочи (2004) и в Московской обл. (2006)
Evlachovaea sp.
на куколке
Lepidoptera
Украина, Херсонская обл.,
лесополоса, 1982, 2003 гг.
Hirsutella sp.
на жужелице
Московская обл., Нац. парк «Лосиный Остров», 1995 г.
Hirsutella dipterigena на мухе
Заповедник «Калужские засеки»,
август 2008 г.
1 см
Hirsutella sp.
на жуке-листоеде
Карачаево-Черкессия, верховья р. Б. Лабы, 2001 г.
1 см
Фото Ф. Исангалина
Hirsutella guignardii
на имаго двукрылых
Вид энтомопатогенных грибов,
известный только из карстовых
пещер. Развивается при
температуре +6…+10 °С.
Длина синнем может
достигать 15 см
1 см
Конидии
и/или
аскоспоры
гифы
бластоспоры
После проникновения ростковых гиф
в тело насекомых через кутикулу
происходит интенсивное развитие мицелия
в жировом теле и гемолимфе.
Важную роль в патогенезе играют токсины.
Beauveria bassiana
слева – КОНИДИИ ГРИБА, ОБРАЗУЮЩИЕСЯ НА ТЕЛЕ
ПОГИБШИХ НАСЕКОМЫХ, РАЗНОСЯТСЯ В
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ И ВЫЗЫВАЮТ ОЧЕРЕДНОЕ
ЗАРАЖЕНИЕ ХОЗЯЕВ;
справа – МИЦЕЛИЙ И БЛАСТОСПОРЫ В ГЕМОЛИМФЕ
ПОРАЖЁННОГО НАСЕКОМОГО
1
2
3
1 - В местах проникновения грибов через мягкие
покровы личинок насекомых часто образуются
характерные пятна меланизации.
2 - Начальная стадия образования мицелия на
погибшей личинке.
3 - Завершающий этап образования синнем у гриба
Isaria farinosa с конидиеносцами и новым
поколением инфекционных спор – конидий.
Слева –
Личинка жука-усача под корой
сосны, погибшая от гриба
Metarhizium anisopliae
(на теле видны тёмные пятна меланизации в местах
проникновения инфекции)
Справа – Массовое образование конидий
гриба на погибшем насекомом
Beauveria bassiana
Слева - меланизация покровов погибшей от
микоза гусеницы
Справа - обрастание тела хозяина мицелием
со спороношением
Образование дочерней инфекции на поверхности
погибших насекомых происходит лишь при наличии
высокой влажности
Анаморфа
Хламидоспоры
Sorosporella uvella синаноморфа Syngliocladium sp.
Паразит долгоносиков, личинок
пластинчатоусых, гусениц совок.
Распространение: С. Америка, З. Европа;
Россия: Татария, ЦЧО, С. Кавказ; многие области Украины
В настоящее время весьма редок
СОХРАНЕНИЕ ИНФЕКЦИОННОГО
«НАЧАЛА» – ВОЗДУШНЫХ КОНИДИЙ ВО ВНЕШНЕЙ СРЕДЕ (В ПОЧВЕ, ЛИСТОВОМ ОПАДЕ, НА РАСТЕНИЯХ И ДР.) ПОД ДЕЙСТВИЕМ
ФУНГИСТАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ ДО ВРЕМЕНИ «СЛУЧАЙНОЙ ВСТРЕЧИ» С
НАСЕКОМЫМИ - ХОЗЯЕВАМИ
СИГНАЛЬНАЯ ИНДУКЦИЯ ПРОРАСТАНИЯ КОНИДИЙ НА КУТИКУЛЕ
(«УЗНАВАНИЕ» ХОЗЯИНА) И ВНЕДРЕНИЕ РОСТКОВЫХ ГИФ ВНУТРЬ
ТЕЛА НАСЕКОМОГО ЗА СЧЁТ ВЫДЕЛЕНИЯ ЛИТИЧЕСКИХ ЭКЗОФЕРМЕНТОВ (ЛИПАЗ, ПРОТЕАЗ, ХИТИНАЗ И ДР.) И МЕХАНИЧЕСКОГО
ДАВЛЕНИЯ
ВЫХОД МИЦЕЛИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ ТЕЛА ПОГИБШЕГО ХОЗЯИНА И ОБРАЗОВАНИЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ КОНИДИЙ ПРИ НАЛИЧИИ ВЫСОКОЙ (БОЛЕЕ 95 %) ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ;
ПАССИВНОЕ (ВОЗДУШНО – КАПЕЛЬНОЕ) И АКТИВНОЕ (ПЕРЕНОСЧИКАМИ) РАСПРОСТРАНЕНИЕ КОНИДИЙ ВО ВНЕШНЕЙ СРЕДЕ
АКТИВНОЕ РАЗВИТИЕ ПАТОГЕНА
В ПЛАЗМЕ ГЕМОЛИМФЫ И В ЖИРОВОМ ТЕЛЕ (ДРОБЛЕНИЕ ГИФ И
ОБРАЗОВАНИЕ МНОЖЕСТВА ТЕЛЕЦ - БЛАСТОСПОР, ИЛИ ГОНИДИЙ), ПРИВОДЯЩЕЕ ХОЗЯИНА К
ГИБЕЛИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО НАРУШЕНИЯ МЕТАБОЛИЗМА
113
Спустя 1 мес.
В почве, подстилке, листовом
опаде аскоспоры и конидии
паразитических грибов могут
сохраняться несколько лет
Обычные места
сохранения многих
возбудителей
микозов
Мицелиальный
ореол гриба
Isaria farinosa
вокруг тела
погибшей от
микоза
личинки жукаусача на коре
Мицелий и
конидии гриба
под корой
старой ели
Переход мицелия
M. anisopliae
с погибшей личинки
на предметное стекло
во влажной камере
и адгезия на нём.
Переход мицелия
B. bassiana
с питательной среды
на стекло чашки
Петри
Калиновый листоед (Pyrrhalta viburni)
довольно часто заражается в природе грибом
Beauveria bassiana в период окукливания личинок в почве.
Однако чаще от микоза гибнут уже отрождающиеся жуки.
Этот вид, широко встречающийся в Подмосковных лесах,
идеально подходит для различных полевых экспериментов.
В частности, он был использован автором при исследовании
вопроса о влиянии различных индукторов прорастания конидий
на «судьбу» эпизоотического процесса при искусственном
упреждающем внесении инфекции в почву под кусты калины
перед уходом напитавшихся личинок с растений на окукливание.
Б. А. Борисов
Зоопаразитические кордиципитоидные грибы
(Ascomycota, Hypocreales):
о роли эдафического фактора
в возникновении и угасании эпизоотий
в популяциях членистоногих и нематод.
В сб.: Паразитологические исследования в Сибири и на
Дальнем Востоке. Новосибирск: ИСиЭЖ СО РАН,
2009. С. 36-39.
Как в полевом эксперименте на модели
B. bassiana – калиновый листоед,
так и в лабораторных опытах с другими
видами насекомых (личинки золотистой
бронзовки, жука-носорога, восточного
майского жука, имаго синего ольхового
листоеда и др.) и энтомопаразитических
грибов (M. anisopliae, I. farinosa, I. funosorosea,
Lecanicillium sp. “militaris”) в целом во всех
вариантах с внесением в нативную
нестерильную почву чистых конидий гибель
тест-насекомых составляла 65-100 %, а при
наличии добавок чистого хитина,
растёртых трупов насекомых, сахаров,
пептона, дрожжевого экстракта и др. – 0-30 %.
Напротив, в опытах с использованием
стерильных почв и с одновременным
подсаживанием насекомых многие добавки
активизировали гибель.
В качестве примера на рис. показаны личинки жука
Pytho depressus, поражённые Metarhizium anisopliae.
Слева - образование конидий (зелёный налёт на
белом мицелии) через 7 суток после «водной
процедуры»,
справа - после «грязевой ванны».
В результате выявлена
чёткая закономерность:
на агаризированных питательных средах,
приготовленных на почвенных вытяжках,
площадь колоний грибов была
в 1,3 – 4,5 раза меньше,
а выход конидий, напротив,
в 2 – 12 раз больше,
чем на водных средах;
при этом пик конидиеобразования
наступал на 4 -7 дней раньше.
В качестве примера на рис. представлены эти
различия в развитии гриба M. anisopliae.
Слева - питательная среда на воде;
Справа - та же питательная среда,
приготовленная на почвенной вытяже.
На жидких ИПС
прослеживается
аналогичная картина:
при сплошном зарастании
поверхности сухая
биомасса мицелия грибов
в вариантах с почвенной
вытяжкой меньше
в 1,5 – 3 раза,
а выход конидий
в 3 – 9 раз больше.
На рис. вверху показаны
различия у Metarhizium
anisopliae,
на рис. внизу –
у Isaria fumosorosea.
131
Древесная буровая
«ферментированная»
мука, обильно
образующаяся под корой
старых деревьев
в местах массового
размножения насекомыхксилофагов, также
тормозит рост мицелия
и одновременно
стимулирует образование
конидий у анаморфных
энтомопаразитических
грибов
Для сравнения:
у сапротрофных грибов
р. Trichoderma ни почвенные
вытяжки, ни вытяжки из
древесной муки при
добавлении в ИПС
не приводили
к торможению
радиального роста
колоний
Сапротрофные
анаморфные грибы
рода Trichoderma очень
часто встречаются в
буровой муке под корой
старых деревьев и
вообще в старой
древесине.
Благодарю
за внимание!