Vplyv environmentálnych faktorov na fyziológiu a vývoj Trichoderma spp.

Authors: Noémi Molnárová 1    Svetlana Kryštofová 1   
1 Slovenská technická univerzita v Bratislave, Fakulta chemickej a potravinárskej technológie, Ústav biochémie a mikrobiológie, Bratislava, Slovenská republika   
Year: 2019
Section: Biotechnology and Food Technology
Abstract No.: 1824
ISBN: 978-80-972360-4-5

Rod Trichoderma patrí medzi askomycétne vláknité huby. Má pomerne široké využitie – od poľnohospodárstva a biotechnológií až po medicínu. Primárne sa používajú druhy tohto rodu ako biofunicídy vďaka schopnosti antagonizovať iné huby (mykoparazitizmus) a stimulovať obranu rastlín voči patogénom. V priemysle sa využívajú ako zdroj niektorých priemyselne dôležitých enzýmov (celulázy) vrátane tých, ktoré sa používajú pri výrobe biopalív. Využitie má aj v medicíne, pre ktorú produkuje dôležité proteíny (Schuster, Schmoll 2010).

Dôležitým predpokladom pre ich využitie ako biofungicídov v poľnohospodárstve pri ochrane rastlín je ich schopnosť rásť na minimálnych substrátoch, kolonizovať korene rastlín a tvoriť veľké množstvo asexuálnych reprodukčných spór (konídií). Pri vývoji nových biofungicídov je dôležité získanie veľkého množstva konídií. Pri stimulácii konídiácie sa využívajú viaceré environmentálne faktory, ako je svetlo, zdroje dusíka a uhlíka, pH, koncentrácia extracelulárneho vápnika, atď. (Steyaert, 2010). V našom projekte sme sledovali vplyv niektorých environmentálnych faktorov (zdroj dusíka, svetlo, teplota, pH) a ich kombinácií na rast a tvorbu konídií, ako aj úlohu GABA skratu.

GABA skrat pozostáva z troch enzýmov: glutamátdekarboxylázy, GAD, GABA transaminázy, GABAT a sukcinylsemialdehydehydrogenázy, SSADH. GAD je v hubách ako aj iných eukaryotoch lokalizovaná v cytosole, zatiaľ čo GABAT a SSADH v mitochondriách. GABA skrat zohráva významnú úlohu v prepojení uhlíkového a dusíkového metabolizmu. V našom projekte sme na základe fylogenetickej analýzy identifikovali v genóme jednu GAD, ktorá bola aj v minulosti charakterizovaná (Nižnanský, 2013 a 2016), dve GABAT, tri SSADH a dve GABA permeázy. Následne sme uskutočnili traskriptomický profil génov GABA skratu v Trichoderma atroviride, ktorá bola kultivovaná na médiách s NH4NO3 alebo GABA ako jedinými zdrojmi dusíka. Prvotné výsledky naznačili, že medzi týmito médiami existujú určité rozdiely, pričom expresia génov GABA skratu bola pozorovaná na obidvoch médiách.

V našej práci sme tiež hodnotili vplyv mutácie génu gad na rast rodičovského kmeňa T. atroviride F534 a jeho mutantných kmeňov Δgad10Δgad21 na 4 médiách s rôznymi zdrojmi dusíka – PDA, modifikované Czapek-Doxovo médium, kde sme ako jediné zdroje dusíka použili NH4NO3, GABA, respektíve ich kombináciu. Vývoj organizmu sme pozorovali pri svetle ako aj v tme pri 25°C. Pozorovali sme výrazné zmeny v raste a konídiácii v rôznych podmienkach ako aj medzi rodičom a gad mutantami. Pre mutanty bola charakteristická skoršia konídiácia ako aj odolnosť voči nižšej alebo vyššej teplote pri ambientnom pH. V budúcnosti budú charakterizované biokontrolné vlastnosti gad mutantov.  

Nižňanský, L., Kryštofová, S., Vargovič, P., Kaliňák, M., Simkovič, M., Varečka, L., 2013. Glutamic acid decarboxylase gene disruption reveals signalling pathway(s) governing complex morphogenic and metabolic events in Trichoderma atroviride. Antonie Van Leeuwenhoek. doi: 10.1007/s10482-013-9989-y.
Nižňanský, L., Varečka, Ľ., Kryštofová, S., 2016. Disruption of GABA shunt affect Trichoderma atroviride response to nutritional and environmental stimuli. Acta Chimica Slovaca, DOI: 10.1515/acs-2016-0019.
Steyaert, J.M., Weld, R.J., ... Stewart, A., 2010. Reproduction without sex: Conidiation in the filamentous fungus Trichoderma. Microbiology. doi:10.1099/mic.0.041715-0.
Steyaert, J. M., Weld, R. J., & Stewart, A. (2010)b. Isolate-specific conidiation in Trichoderma in response to different nitrogen sources. Fungal Biology. doi.org/10.1016/j.funbio.2009.12.002.
Steyaert, J. M., Weld, R. J., & Stewart, A. (2010)c. Ambient pH intrinsically influences Trichoderma conidiation and colony morphology. Fungal Biology, 114(2–3), 198–208. https://doi.org/10.1016/j.funbio.2009.12.004.
Schuster, A., & Schmoll, M. (2010). Biology and biotechnology of Trichoderma. Applied Microbiology and Biotechnology, 87(3), 787–799. https://doi.org/10.1007/s00253-010-2632-1.