Vattenform som växer på en död kanfisklarv |

Oomycetes eller vattenformar

Oomyceter eller vattenformar är intressanta organismer som delar vissa funktioner med svampar. De växer ofta i vatten- och fuktiga miljöer men finns också i torrare områden. Saprolegnia och Phytophthora är viktiga exempel på gruppen. Saprolegnia är en vanlig orsak till de så kallade svampinfektioner som upplevs av sötvattensfisk. Phytophthora var ansvarig för det förödande irländska potatis hungersnödet under artonhundratalet och är också en patogen av andra växter.

Oomyceter (uttalade oh-oh-my-see-tees) klassificerades en gång som svampar eftersom deras kropp och beteende har likheter med dessa organismer. De växer som grentrådar kända som hyfer, som svampar gör. De absorberar också näringsämnen genom hyphesväggar och reproduceras med sporer. Biologer har dock upptäckt att det finns några viktiga skillnader mellan oomycetes och svampar.

Även om biologer håller med om att oomycetes inte ska klassificeras i samma grupp som svampar, finns det ännu inte enighet om hur de ska klassificeras taxonomiskt. De tros vara relaterade till Chromista, en grupp som innehåller flera typer av alger. Dessa alger delar vissa funktioner med oomycetes som svampar saknar.

Saprolegnia på sesamfrön i vatten |

Saprolegnia Hyphae and Nutrition

Saprolegnias kropp består av grenade hyfer som sträcker sig genom dess livsmedelskälla. Hyfernas väggar är gjorda av cellulosa. Hyferna saknar vanligtvis tvärväggar, utom vid basen av reproduktionsstrukturerna, och innehåller flera kärnor.

Svampar har ofta (men inte alltid) tvärväggar som kallas septa i sina hyfer. Dessa delar hyferna i celler, var och en med sin egen kärna eller kärnor. Väggarna på svamphyfer är främst tillverkade av kitin och innehåller inte cellulosa.

De olika arterna av Saprolegnia är antingen saprofytter eller parasiter. Saprofyter livnär sig från döda kroppar eller rötnande material som en gång levde. Saprolegnia hyphae frigör matsmältningsenzymer i sin miljö för att omvandla dött eller förfallande material till en lämplig form för absorption.

Parasitiska former av Saprolegnia finns i levande organismer. De får maten genom att smälta material, celler och vävnader i sin miljö och sedan absorbera produkterna. De klassificeras ibland som nekrotrofer eftersom de dödar levande celler och extraherar näringsämnen från dem.

Saprolegnia |

Saprolegnia-fotografierna i den här artikeln visar verkliga organismer eller strukturer gjorda av dem sett på ett ljusmikroskop. Färgen på foton har justerats digitalt för att göra delar av organismerna lättare att se, dock. Bildet ovan visar en hyfer (post C) och reproduktiva strukturer.

Asexuell fortplantning

Några av de hyfala grenarna i Saprolegnia utvecklar ett zoosporangium vid deras spets, som visas i punkt B på bilden ovan. Punkt D är den övre väggen i zoosporangium eller septum. Zoosporangium producerar sporer genom asexuell reproduktion. Varje spore är känd som en zoospore och är rörlig. När en zoospore frigörs från zoosporangium och gror, producerar den den första hyfen från en ny individ.

Varje zoospore har två flageller, som är av olika typer. Flagella är långa och tunna förlängningar som ofta finns på rörliga celler. När flagella rör sig driver de en cell genom en vätska. En av Saprolegnias två flageller är känd som en whiplash flagellum och den andra som en glitter flagellum. Var och en pekar i en annan riktning. Hårliknande förlängningar omger glitterens flagellum.

De två typerna av flageller som besitter av en zoospor kan ses i illustrationen av Phytophthora infestans livscykel som visas nedan. Flagellans natur stöder en länk till Chromista. Svamp flagella är av whiplash-typen medan Chellistas flagella är desamma som oomycetes. Videon nedan visar zoosporer som släpps från ett Saprolegnia zoosporangium och sedan simmar bort. Deras tunna flagella kan dock inte ses.

Sexuell reproduktion i Saprolegnia

Oogonium

Saprolegnia reproducerar sig också sexuellt. Det kvinnliga organet kallas ett oogonium och är post F på bilden ovan. Oogonium producerar stora oosfärer eller ägg. Dessa sägs vara haploida (n) eftersom deras kärna har hälften av antalet kromosomer som finns i hyfernas kärnor. De hyfala kärnorna har det dubbla antalet kromosomer som finns i osfärerna - eller en dubbel uppsättning - och sägs vara diploid (2n). Situationen är något liknande en kvinnas ägg (haploid) som har hälften av antalet kromosomer som hennes kroppsceller (diploid).

Till skillnad från fallet i oomycetes innehåller hyfonerna av svampar haploida kärnor. Detta är ännu en betydande skillnad mellan svampar och oomycetes.

Antheridium

Det manliga organet är känt som antheridium. Det är mindre än oogonium. Antheridium hos vissa organismer innehåller spermier som alla har en haploid kärna. I Saprolegnia finns de haploida kärnorna i antheridium, men spermier är inte tillverkade.

Befruktning

Stilken som bär antheridiet växer, vilket får antheridiet att komma i kontakt med sidan av oogonium. Antheridiet skapar sedan ett kort rör som sticker igenom oogonium. En manlig kärna reser längs röret och smälter samman med den kvinnliga kärnan i en oosfär. Den resulterande diploida strukturen är känd som en oospore eller en zygot (punkt A i illustrationen ovan). Oosporen släpps ut i miljön och producerar en ny Saprolegnia.

Ett oogonium som innehåller oosfärer |

Objekt A och B på bilden ovan är omogna oogonia av Saprolegnia. Objekt C är ett moget oogonium och objekt D är en oosfär eller ett ägg.

Saprolegniasis in Fish

Saprolegnia kan orsaka sjukdom hos sötvattensfisk och deras ägg. Det kan också smitta paddor och deras ägg samt kräftdjur. Saprolegnia parasitica är den viktigaste arten som drabbar fisk. Det orsakar en infektion som kallas saprolegniasis.

Saprolegniasis kan vara ett särskilt problem i fiskodlingar. Organisationen Fluffy Fish bedriver vetenskaplig forskning om sjukdomen i Storbritannien. Enligt organisationens webbplats upplever den skotska laxindustrin en ekonomisk förlust på fem miljoner pund per år på grund av saprolegniasis. Vilda och akvariefiskar kan också smittas av en art av Saprolegnia. Kemiska behandlingar för sjukdomen finns. Dessa kan vara till hjälp, men detta är inte alltid fallet.

Parasiten börjar med att infektera det yttre skiktet av en fisk. En massa fina vita trådar kan förekomma på kroppens och fenorna. Massan kan likna bomullsull. Parasitens hyfer kan sträcka sig in i fiskens källor eller muskler och även komma in i dess blodkärl, vilket kan orsaka allvarliga effekter.

Cystor produceras i vissa stadier av oomycetes reproduktionscykel. En cysta är en tjockväggig och vilande struktur som skyddar dess inre innehåll från skadliga miljöförhållanden. Forskare har funnit att en primär cysta i Saprolegnia parasitica har krokliknande utsprång på ytan. Dessa kan hjälpa den att fästa sig till fiskar som går förbi.

Phytophthora: The Plant Destroyer

De olika arterna av Phytophthora kan orsaka allvarliga problem för växtodlare. De kan infektera många olika sorters växter. Ekonomiska förluster orsakade av släktet kan vara allvarliga. Namnet "Phytophthora" härstammar från två grekiska ord: phyto, som betyder växt och phthora, vilket betyder förstörare.

Liksom i Saprolegnia består kroppen av Phytophthora av förgrenande hyfer. Hyferna har liknande funktioner som Saprolegnia och får näringsämnen på samma sätt. Livscykeln för Phytophthora liknar Saprolegnia men har några något olika egenskaper.

Phytophthora infestans livscykel på potatis |

Reproduktion i Phytophthora infestans

Asexuell fortplantning

Precis som Saprolegnia, reproducerar Phytophthora oexuellt genom att producera ett zoosporangium som innehåller zoosporer. Liksom Saprolegnia har zoosporerna en whiplash flagellum och en glitter. Zoosporangium eller dess föregångare kan producera en ny organisme direkt istället för att producera zoosporer som gör detta jobb, men som visas i bilden ovan. I detta fall kan sporangium kallas ett konidium.

Sexuell fortplantning

En omogen Phytophthora oogonium innehåller flera kärnor, men vid mognad är endast en osfär innehållande en enda kärna närvarande. På liknande sätt innehåller en omogen antheridium flera kärnor, men när den når mognad har den bara en kärna. Under sexuell reproduktion växer ett oogonium in i och genom ett antheridium, vilket gör att den kvinnliga kärnan och den manliga kärnan kan träffas.

En annan skillnad mellan sexuell reproduktion i Saprolegnia och Phytophthora finns. För att sexuell reproduktion ska inträffa i Phytophthora infestans, måste två parningstyper träffas. Dessa är kända som A1- och A2-organismer.

Sen blight i potatis

Phytophthora infestans orsakar sjukdomen känd som late blight eller potato blight. Organismen infekterar potatisväxtens stjälkar och blad och ger mörka skador. Vita trådar kan ses på bladens undersida. Infektionen kan döda växten.

Patogenen når ibland knölarna i potatisväxten, som är den del vi äter. Potatisens insida blir brun. Den bruna färgen visas först på det yttre lagret av en potatis och rör sig gradvis inåt, vilket gör att knölen är oätbar. Patogenen kan spridas genom potatisen även efter att den har samlats in från fältet. Ett ytterligare problem är att patogenen gör potatisväxten mottaglig för infektion av andra organismer. Dessa kan orsaka ytterligare skador på knölarna när de är i fältet eller medan de är i förvaring.

Sen blight fick sitt namn eftersom det verkade senare under året än tidig blight. Tidig blåsning orsakas av en svamp och kan också förstöra potatis. Trots deras namn kan tidigt och sent blight förekomma vid samma tid på året.

På en vecka under sommaren 1846 utplånade denna sjukdom nästan hela Irlands potatisskörd, en gröda som var den primära maten för de fattiga då. Nästan en miljon irländare dog i den stora hungersnöden.

- University of California Museum of Paleontology (med hänvisning till sen potatisblåsning)

En potatis infekterad av Phytophthora infestans |

Den irländska potatis hungersnöd

Phytophthora infestans kan vara ett allvarligt problem för både potatis- och tomatplantor idag. Ändå ger det inte längre förödelse som liknar den i den irländska potatis hungersnöd i mitten av 1800-talet. Det enorma antalet dödsfall (cirka en miljon) och den enorma utvandringen (cirka en och en halv miljon människor) som inträffade som ett resultat av hungersnödet drabbade både Irland och världen.

Som ett resultat av att studera herbariumprover som samlats in tidigare har forskare upptäckt att hungersnödet orsakades av en stam av Phytophthora infestans som (uppenbarligen) inte längre existerar. Nya stammar verkar ha uppstått när nya potatisvarianter dök upp och svältstammen verkar ha försvunnit ungefär samtidigt.

Forskare som har undersökt hungersnödets genom genom säger att det inte verkar vara i sig mer virulent än dagens stammar. De misstänker att de två huvudsakliga förhållandena som orsakade hungersnöd var potatisens stora betydelse i kosten vid den tiden och det faktum att potatisarna som odlades sedan var mycket liknande genetiskt. Denna låga genetiska mångfald innebar att förekomsten av en potatis med genetisk resistens mot patogen var osannolik.

Viktiga patogener

Idag är Saprolegnia och Phytophthora betydande patogener som kan ge stora effekter i miljön. De är intressanta organismer, trots den skada som de kan orsaka. Jag tror att det är en värdig strävan att studera dem. Att förebygga eller behandla fisksjukdomar och göra det möjligt för grödor att överleva är viktiga mål. Att utforska oomycetes natur och beteende kan hjälpa forskare att förstå den levande världen bättre och kan vara till nytta för oss på flera sätt.

referenser

Introduktion till Oomycota från University of California Museum of Paleontology (Oomycota är ett annat namn för oomycetes.)

Introduktion till Oomycetes från American Phytopathological Society eller APS

Fler fakta om oomycetes från APS

Saprolegnia i fisk från fuffyfish.org

Sen blight i potatis från North Dakota State University

Information om sen blight i potatis och tomater från British Columbia Agriculture Ministry

Information om stammen av Phytophthora infestans som orsakade den irländska potatis hungern från nyhetswebbplatsen phys.org