Al igual que otros hongos, Trichoderma entra en la etapa de reproducción después de que crece el cuerpo vegetativo. Después de la reproducción, se producen muchos nuevos individuos para continuar su población. Los métodos de reproducción de Trichoderma incluyen la reproducción sexual y la reproducción asexual. Los métodos producen diferentes tipos de propágulos. Los principales tipos de propágulos incluyen conidios y clamidosporas en la etapa asexual y ascosporas en la etapa sexual. En un sentido reproductivo, las estructuras como los segmentos de hifas y los estromas que pueden convertirse en hifas también pueden denominarse propágulos. La reproducción sexual requiere la cooperación de células de diferentes tipos de apareamiento y se caracteriza por la unión de núcleos celulares. La reproducción asexual se refiere a la producción de nuevos individuos sin la cooperación de células de ambos sexos, que se caracteriza por la reproducción vegetativa. Utilizando métodos de biología molecular, los investigadores han descubierto las etapas sexuales de algunos Trichoderma. Por ejemplo, el libro de Yang Contract "Clasificación e identificación de Trichoderma" enumera 48 especies de Trichoderma con los tipos sexuales correspondientes y 52. El anamorfo es una especie de Hypocrea que tiene la forma. de Trichoderma. En la naturaleza, algunos Trichoderma a menudo existen en la etapa asexual, distribuidos principalmente en el suelo, fertilizantes orgánicos, aire y otros ambientes, y son los principales hongos comunes del suelo. Algunos Trichoderma existen en ambas formas, como T.reesei y Trichoderma harzianum (T); .harzianum), etc., la etapa asexual es la misma que la anterior, mientras que la etapa sexual se encuentra principalmente en la corteza, madera muerta o cuerpos fructíferos viejos de hongos superiores, y existe en forma saprofita. Algunos Trichoderma existen principalmente en la etapa sexual; , pero puede ser artificialmente La cultura reveló su forma asexual.
3.2.2.1 Reproducción asexual de Trichoderma
La reproducción asexual de Trichoderma se puede resumir en dos tipos: ① Los fragmentos rotos de micelio pueden producir nuevos individuos, y la mayoría de Trichoderma pueden llevar a cabo En este tipo de reproducción asexual, el cultivo de "transferencia" de laboratorio utiliza esta característica para propagar cepas bacterianas, especialmente algunas cepas bacterianas que no producen esporas o tienen una esporulación extremadamente baja. ②Produce esporas asexuales, cada espora puede germinar para producir nuevos individuos.
Las esporas producidas durante el proceso de reproducción asexual se denominan esporas asexuales. Existen dos tipos de esporas asexuales de Trichoderma, las conidias y las clamidosporas. Entre ellos, la forma, el color, el método de inserción, el tamaño y otras características de los conidios son una base importante para la clasificación e identificación de Trichoderma.
Los conidios se producen de cierta forma a partir de ápices de hifas especializados. Tomando como ejemplo a T. harzianum, en 2004, Hu Dongwei y otros revelaron el proceso de desarrollo de sus conidios mediante observación ultraestructural. Producción de conidios Las células productoras de esporas de tipo matraz de Trichoderma pertenecen a la esporulación de tipo matraz de blastomidia de pared completa, que primero forma la pared de conidios. En la etapa inicial, las paredes celulares de los conidios y los conidios esporulados son continuas. Después de un mayor desarrollo, la parte superior de la pared exterior de las células esporuladas se romperá y los conidios se liberarán continuamente. La superficie de los conidios es lisa en el desarrollo primario. Después de la madurez, aparecen muchas protuberancias vesiculares o verrugosas en la superficie. Las células esporulantes del tipo botella también se llaman tallos de botella. Por lo general, están unidas directamente al conidióforo o a las ramas secundarias del conidióforo. Están dispuestas en forma de verticilo y rara vez son solitarias. Es una de las bases importantes para la clasificación de Trichoderma. Las hifas especializadas debajo del tallo de la botella se llaman conidióforos. Los conidióforos de Trichoderma tienen un eje principal grueso, recto o dentado en la mayoría de las especies. Las ramas primarias están regularmente espaciadas y tienen ramas secundarias. Las ramas secundarias también pueden volver a ramificarse y tener reramificaciones continuas. más cortas y delgadas en el extremo superior o distal, y las ramas son aproximadamente dicotómicas, ya sea solitarias, opuestas o verticiladas. Algunas especies forman estructuras piramidales muy ramificadas mediante repetidos verticilos de ramificación, a menudo con cuellos cilíndricos cortos y delgados debajo de los conidios. En general, los conidióforos de Trichoderma se pueden dividir en 4 tipos según sus patrones de ramificación, a saber, similares a Gliocladium, similares a Pachybasium, similares a Verticillium y similares a Trichoderma. El patrón de ramificación de los conidióforos es un indicador morfológico importante para la identificación de Trichoderma.
Las clamidosporas son condensaciones citoplasmáticas locales y engrosamientos de la pared celular que se producen en la parte media o superior de las hifas, y finalmente forman unas esporas latentes de paredes gruesas, que se producen por fractura. Tienen paredes gruesas y una larga vida útil. y puede resistir los efectos adversos del ambiente externo, también conocidos como clamidosporas.
Las clamidosporas pueden permitir que los hongos sobrevivan períodos de ambientes relativamente hostiles de manera latente. Cuando las condiciones ambientales son adecuadas, las clamidosporas germinan para formar hifas. El efecto de ampliar el número de células bacterianas también se puede lograr mediante la formación de clamidosporas, que es similar al efecto de otros tipos de esporas. En el pasado se pensaba que eran producto de condiciones desfavorables, pero resulta que algunas hifas también pueden producir clamidosporas en circunstancias normales y pueden germinar en cualquier momento para producir tubos germinales. Trichoderma a menudo forma clamidosporas, que se producen en las hifas basales y tienen una gran producción. Por lo general, crecen entre sí o en las puntas de las ramas laterales de las hifas vegetativas. Son redondas u ovaladas, de incoloras a amarillas claras y de tamaño aproximado. el doble que los conidios (Contrato Yang, 2009). Trichoderma es una clamidospora y su capacidad para sobrevivir en el suelo es mejor que la de las conidias. La mayoría de las especies de Trichoderma pueden producir clamidosporas bajo ciertas condiciones. Las especies comunes incluyen T.longibrachiatum, T.harzianum, T.koningii, T.reesei y T. virens), T.viride, etc. T.virens puede incluso producir clamidosporas. en medios de cultivo jóvenes, el número de clamidosporas producidas por cepas de Trichoderma no solo se ve afectado por la influencia del medio de cultivo, la temperatura de cultivo, el volumen de embotellado y el valor de pH inicial, sino que está estrechamente relacionado con las diferencias en las especies bacterianas y los niveles de cepa. Por ejemplo, Gu Jingang et al. (2008) encontraron que Trichoderma longibranch y T. harzianum pueden producir una gran cantidad de clamidosporas en un medio de harina de paja de maíz, pero en un medio de harina de maíz o PDA, producen principalmente conidios o solo una pequeña cantidad. de clamidosporas. Además, las diferencias entre diferentes cepas son muy grandes. El número de clamidosporas producidas por Trichoderma longibranch ACCC30150 es mucho menor que el de T.harzianum ACCC30371, y la diferencia entre los dos puede ser de un orden de magnitud. También hay algunas especies de Trichoderma de las que aún no se ha descubierto que produzcan clamidosporas, siendo la más común T. aureoviride.
3.2.2.2 Reproducción sexual de Trichoderma
Se denomina reproducción sexual al método de reproducción de producir esporas mediante la unión sexual, que se caracteriza por la unión de los núcleos celulares. El proceso de unión sexual se divide en tres etapas: plasmogamia→cariogamia→meiosis. ①Coordinación del plasma: primero, el protoplasma de las dos células se coordina. ②Coordinación del núcleo: los núcleos de dos células cooperan. El tiempo entre la transformación de los hongos de plastosporia a cariogamia es largo o corto. Este período se llama etapa binucleada, es decir, hay dos núcleos separados en cada célula. Este es un fenómeno exclusivo de los hongos. ③Meiosis: después de la cariogamia, se produce la meiosis. La meiosis reduce la cantidad de cromosomas a haploides. Después de la cariogamia, los núcleos diploides sufren meiosis y luego forman esporas sexuales. Por tanto, los núcleos de las esporas sexuales se encuentran en la etapa haploide, es decir, las ascosporas formadas en la etapa sexual de Trichoderma son haploides.
La etapa sexual de Trichoderma Hypocrea es un ascomiceto superior, que se produce a través de gametocistos heterocigotos. El proceso de formación del asco se llama formación de gancho. En la etapa temprana del proceso sexual, el quiste reproductor femenino y el órgano masculino se diferencian en las hifas, cada una de las cuales contiene múltiples núcleos. Después de que dos células del sexo opuesto entran en contacto, el núcleo masculino y su citoplasma se transfieren al cuerpo productor de quistes y los núcleos de las células del sexo opuesto coinciden entre sí. Muchos filamentos quísticos se producen a partir del cuerpo quístico y múltiples pares de núcleos ingresan a los filamentos quísticos. Después de que la seda cistogenética crece hasta cierta longitud, el extremo superior se engancha y se dobla en forma de anillo, y se produce un tabique transversal en la seda quística original y en la punta del gancho. La célula uncinada contiene dos núcleos de diferentes géneros, a partir de los cuales se desarrolla el asco. Los dos núcleos se fusionan en el asco, sufren una meiosis y una mitosis y finalmente forman 8 núcleos haploides. Se produce una membrana alrededor de cada núcleo para rodear el citoplasma y el núcleo, y gradualmente se produce una pared celular para convertirse en ascosporas. Estas ascosporas sufren otra división mitótica para formar 16 esporas, que también es una de las características típicas de las ascosporas de Trichoderma (Figura). 3.2). Dado que muchos ascus pueden crecer en un ascus, cada ascus aún puede ramificarse lateralmente para desarrollar otro después de desarrollar las células superiores del gancho. Por lo tanto, al final, muchos ascus se agrupan. A menudo están rodeadas por muchas células hifales estériles para formar ascocarpos con una forma determinada. El ascocarpio en la etapa sexual de Trichoderma tiene una pared de concha de asco clara, que nace en el asco. La forma es esférica, en forma de pera, etc., y a menudo tiene un cuello y un orificio, que se llama concha de asco.
El asco tiene una pared de una sola capa, con diferentes estructuras en la parte superior, en forma de maza o cilíndricas, a menudo agrupadas y dispuestas paralelas en la cáscara del asco, con filamentos laterales o digestión temprana de los filamentos laterales. Una vez que las ascosporas maduran, dependen del asco para absorber agua y aumentar la presión de turgencia, lo que rompe con fuerza el ascocarpio o lo libera a través de un orificio específico en el asco. Las ascosporas liberadas germinan en tubos germinales en condiciones adecuadas y poco a poco crecen nuevos micelios.
3.2.2.3 Genes de tipo apareamiento de Trichoderma
La unión sexual de los hongos es un problema relativamente complejo, y su aparición requiere diversas condiciones. En la actualidad, existen dos situaciones en las que se produce la reproducción sexual en los hongos: una es la coordinación homotálica y la otra es la coordinación heterotálica. Si las células de diferentes sexos producidas en el mismo micelio pueden combinarse para producir esporas sexuales, se llama simbiosis homotálica, mientras que si las hifas de diferentes sexos necesitan combinarse para producir esporas sexuales, se llama simbiosis heterotálica. Además, su unión sexual suele estar determinada por uno o dos pares de alelos. Estos genes de tipo de apareamiento controlan su compatibilidad de apareamiento y reproducción sexual.
Figura 3.2 Ascosporas y conidios de Trichoderma
Barra de escala: 5μm
(Priscila et al., 2003)
Actualmente, el El estudio encontró que los hongos ascomicetos tienen un único locus de tipo de apareamiento (locus MAT) que controla la etapa de reproducción sexual. Contiene dos tipos de acoplamiento, MAT1-1 y MAT1-2. Estos genes MAT ocupan la misma ubicación cromosómica pero carecen de similitud de secuencia. Las dos secuencias completamente diferentes se denominan idiomorfos en lugar de alelos. Normalmente, un isotipo contiene uno o más marcos de lectura abiertos. Entre ellos, un marco de lectura abierto de tipo específico codifica una proteína reguladora de unión al ADN que contiene un dominio de caja HMG; el otro codifica una proteína con un dominio de caja alfa. El producto principal del gen de tipo de apareamiento es un factor de transcripción (TF). ). La región conservada de su proteína tiene un dominio de unión al ADN.
Figura 3.3 Gen idiomorfo del tipo de apareamiento de H.jecorina
Nota: El locus MAT1-1 tiene 5,5 kb de longitud e incluye MAT1-1-1, MAT1-1-2 y MAT1: hay tres genes 1-3, el locus MAT1-2 tiene una longitud de 4,3 kb y contiene un gen MAT1-2-1. El cuadro representa el exón del gen y la línea negra representa la conexión del intrón. Ambas cepas de tipo de apareamiento tienen el extremo 3′ de MAT1-1-1, indicado por un cuadro gris
(Seidl et al., 2009a)
Tipo de apareamiento de Trichoderma La investigación se centra principalmente En la actualidad, los investigadores han realizado el proceso de desarrollo sexual en condiciones artificiales e identificado los tipos de apareamiento de diferentes cepas de T.reesei. Descubrieron que T.reesei QM6a es el tipo de apareamiento MAT1-2 que es necesario cruzar. con una cepa con el tipo de apareamiento MAT1-1 para completar el reconocimiento mutuo e inducir a T.reesei QM6a a obtener fertilización y ascosporas maduras (la Figura 3.3 es el tipo de apareamiento del teletipo H.jecorina de T.reesei). Además, también se encontraron loci de tipo de apareamiento MAT1-2 relacionados en los genomas de T. atroviride y T. virens.
Las feromonas juegan un papel importante en la reproducción sexual de T. reesei. El tipo sexual de T. reesei que se ha descubierto tiene dos conjuntos de sistemas de receptores de feromonas precursores, a saber, HPR1-HPP1 y HPR2-PPG1. Entre ellos, HPP1 y PPG1 confieren fertilidad masculina, pero solo cuando se produce el apareamiento. Los sistemas HPR1-HPP1 y HPR2-PPG1 confieren respectivamente fecundidad a sus padres maternos de tipos de apareamiento homólogos MAT1-1 o MAT1-2 e inducen la formación de cuerpos fructíferos. Además, los receptores de feromonas también son esenciales para la formación de ascosporas, lo que sugiere su participación en eventos sexuales posteriores a la fertilización en T. reesei. Cuando se produce una hibridación de tipo de apareamiento homólogo, si solo existen receptores de feromonas, aunque se pueden formar estructuras reproductivas femeninas similares a cuerpos fructíferos, básicamente no se producen ascos ni ascosporas.