PENICILLIUM: CIRI, TAKSONOMI, MORFOLOGI, HABITAT - BIOLOGI - 2025

Penicillium adalah gen bakteria yang terdapat di Ascomycota phyllum. Ini pertama kali dijelaskan oleh ahli mikologi Jerman, Heinrich Link pada tahun 1809 dan taksonomi adalah kompleks.

Pada mulanya ia terletak di Deuteromycetes (kulat tidak sempurna), kerana hanya keadaan anamorfiknya (aseksual) yang diketahui. Kemudian didapati bahawa Penicillium sesuai dengan keadaan teleomorfik (seksual) Eupenicillium dan Talaromyces genera Ascomycetes.

Conidiophore of Penicillium sp. Oleh AJC1, melalui Wikimedia Commons.

Keadaan anamorfik Penicillium dicirikan oleh hyphae septate hyaline (tidak berwarna). Apabila diletakkan di media budaya makmal, koloni berubah dari biru, hijau kebiruan, menjadi merah jambu.

Etimologi Penicillium berasal dari sikat, kerana konidiofor (struktur yang menghasilkan spora aseksual) bercabang.

Penicillium, bersama dengan jenis kulat lain, dikenali sebagai acuan, kerana tumbuh pada produk organik yang berbeza, membentuk lapisan warna yang berbeza. Genus ini bersifat saprofit dan boleh tumbuh di pelbagai persekitaran.

Banyak spesies genus sangat penting bagi manusia. Penisilin (antibiotik pertama yang digunakan dalam perubatan) diperoleh dari P. chrysogenum. Sebaliknya, keju biru yang disebut memperoleh ciri-ciri mereka dari aktiviti lipolitik dan proteolitik spesies Penicillium.

Sebilangan spesies berbahaya untuk kesihatan. Ini menghasilkan pelbagai toksin seperti ochratoxins yang merosakkan sistem buah pinggang. Spesies lain merosakkan pelbagai makanan seperti roti dan sitrus. Sebilangannya adalah patogen haiwan dan manusia.

Ciri umum

Kumpulan ini dicirikan dengan menghadirkan hifa septat dan filamen bentuk miselium. Apabila ditanam di makmal, ia menghasilkan koloni dengan miselium yang padat dan margin yang ditentukan dengan baik.

Tanah jajahan berkembang pesat dan mempunyai penampilan berbulu atau berbulu. Mereka pada mulanya berwarna putih dan kemudian bertukar menjadi biru-hijau, hijau-kuning atau merah jambu.

Spora seks (ascospores) dihasilkan dalam asci (badan berbuah) yang boleh berkayu atau tekstur yang lebih lembut bergantung pada kumpulannya.

Ciri genus yang paling menonjol adalah pengembangan conidiophores bercabang dan berbentuk berus. Pelbagai jenis percabangan conidiophore memungkinkan untuk membezakan spesies.

Conidiophore tersusun dengan baik dan mempunyai paksi dari mana cabang (logam) terbentuk. Phialides (sel berbentuk botol yang menghasilkan konidia) terbentuk pada logam. Ini adalah watak yang paling penting untuk membezakan spesies genus.

Jenis-jenis conidiophores

Sederhana : phialides menyendiri.

Monoverticylates : sekumpulan phialides berlaku di puncak paksi conidiophore.

Divicariates : metula bercabang pada ketinggian yang berbeza dan ini adalah kumpulan phialides.

Biverticylates : tiga atau lebih logam terbentuk di hujung batang, masing-masing dengan sekumpulan phialides di puncak.

Terverticylates : mereka menyajikan satu siri cabang perantaraan antara logam dan phialides.

Pengeluaran mikotoksin

Spesies penisilin menghasilkan bahan toksik yang mencemari makanan, yang dikenali sebagai mikotoksin. Yang paling biasa adalah ochratoxins dan patulin.

Ochratoxins boleh mencemarkan bijirin dan keju, serta terkumpul dalam lemak haiwan yang dimakan oleh manusia. Toksin ini mempengaruhi sistem buah pinggang.

Patulin terdapat dalam bijirin dan kacang. Ia dapat melemahkan sistem imun dan menyerang sistem saraf.

Pemakanan

Spesies penisilin adalah saprophytes. Mereka mempunyai keupayaan tinggi untuk menurunkan bahan organik kerana fakta bahawa mereka menghasilkan sejumlah besar enzim hidrolitik. Enzim ini mempunyai keupayaan untuk mempercepat proses penguraian.

Kulat ini dikenali sebagai acuan dan spora mereka adalah pencemar udara utama di banyak bangunan tertutup. Selain itu, mereka berperilaku sebagai patogen dari tanaman yang berlainan baik di ladang maupun setelah penuaian.

Banyak yang dapat menghasilkan toksin yang membahayakan manusia. Yang lain menyukai penapaian beberapa makanan dan juga mampu menghasilkan antibiotik.

Filogeni dan taksonomi

Taksonomi Penicillium cukup kompleks, kerana dalam banyak kumpulan kulat sering kali keadaan anamorfik dan teleomorfik dianggap taksa yang berbeza.

Pada mulanya genus terletak di kumpulan tiruan Deuteromycetes (kulat tidak sempurna) kerana bentuk seksualnya tidak diketahui. Teleomorf terletak di filum Ascomycota dalam urutan Eurotiales

Genus dipisahkan menjadi empat sub-genera: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium dan Biverticillium, yang dibezakan dengan jenis conidiophore. Kemudian, Biverticillatum dikaitkan dengan teleomorphic genus Talaromyces dan tiga subgenera lain dengan Eupenicillium.

Kemudian, dalam tinjauan mengenai Penicillium senso ketat (tidak termasuk Talaromyces), teleomorph Eupenicillium dianggap sinonim, kerana nama Penicillium lebih tua.

Jantina

Ia dicirikan dengan menghadirkan asci yang dibentuk oleh rangkaian hyphae dengan dinding licin. Asci dewasa dalam beberapa minggu dalam medium budaya. Lapan ascospores terbentuk yang uniselular. Anamorph (subgenus Biverticillatum) mempunyai phialides sempit.

Kajian molekul menentukan bahawa ini adalah kumpulan monofitik dan kini berada dalam keluarga Trichocomaceae. Kira-kira 110 spesies dikenali, dikelompokkan menjadi tujuh bahagian.

Di antara spesies yang menarik, T. marneffei menonjol, patogen yang menyebabkan mikosis sistemik pada pesakit dengan HIV.

Jantina

Pada masa ini genus merangkumi semua spesies Eupenicillium, serta genera Eladia, Torulomyces, Chromocleista dan Hemicarpenteles.

Spesies ini mempunyai asci dengan sel isodiametri (sisi sama), dengan dinding yang sangat keras (sklerotis). Asci memerlukan masa berbulan-bulan untuk matang, dan dalam beberapa kes, ascospores gagal matang.

Keadaan aseksual dicirikan oleh phialides lebar atau berbentuk botol.

Genus ini terdapat dalam keluarga Aspergillaceae dan telah dibahagikan kepada dua sub-genera (Aspergilloides dan Penicillium) dan 25 bahagian.

Habitat

Spesies penisilin dapat berkembang dalam persekitaran yang pelbagai dan mempunyai taburan kosmopolitan. Ini mampu hidup dalam keadaan suhu, kemasinan, pH atau tekanan air yang melampau.

Kehadiran Penicillium telah dilaporkan pada lebih dari 400 spesies tumbuhan. Mereka ditemui di kawasan yang sangat sejuk seperti sub-artik dan tundra.

Di persekitaran garam, kehadiran spesies Penicillium telah dilaporkan sebagai endofit rumput laut atau tumbuh di tanah yang mempunyai kemasinan tinggi.

Spesies lain mampu tumbuh di tanah yang sangat berasid secara semula jadi atau oleh aktiviti manusia, seperti efluen perlombongan dan air sisa industri.

Pembiakan

Spesies Penicillium dan Talaromyces membiak secara aseksual dan seksual.

Pembiakan aseksual

Ia boleh berlaku dengan pecahan mycelia yang kemudiannya terus berpecah. Dalam kes lain, sclerotium (miselium berdinding tebal) dapat terbentuk yang dapat menahan keadaan buruk dan kemudian mula membelah.

Bentuk pembiakan aseks yang paling biasa adalah penghasilan konidia (spora seks) dari conidiophores. Ini terbentuk dari pembahagian nukleus phialides.

Pembiakan seks

Spora seks dihasilkan di asci. Antheridium (struktur lelaki) dan ascogonium (struktur wanita) dihasilkan. Sitoplasma kedua struktur menyatu (plasmogami) dan kemudian inti bergabung (karyogamy).

Setelah sel diploid terbentuk, meiosis berlaku. Empat sel haploid terbentuk yang mengalami mitosis, sehingga menghasilkan lapan ascospora.

Ascospora adalah haploid dengan inti tunggal. Mereka mungkin mempunyai permukaan yang halus atau berhias dan ditiup angin atau dikeluarkan oleh hujan.

Patogen dan penyakit

Pelbagai spesies Penicillium adalah agen penyebab kerosakan makanan, terutamanya apabila keadaan lembap dan panas. Koloni berkembang di atas dan enzim yang menghasilkan memecahnya dengan cepat. Koloni umumnya berwarna kehijauan.

Pencemaran bangunan oleh spora Penicillium dan genera lain juga sering berlaku. Persekitaran tertutup dan lembap memihak kepada perkembangan kulat. Ada orang yang sangat sensitif terhadap spora, yang menyebabkan pelbagai penyakit pernafasan dan alahan.

T. marneffei (sebelumnya Penicillium marneffei) adalah penyebab penisilin, penyakit endemik di Asia Tenggara. Ini hanya mempengaruhi pesakit yang mengalami imunosupresi, terutamanya mereka yang menghidap HIV. Conidia menjangkiti tuan rumah dengan penyedutan dan kemudian berkembang secara intraselular, mempengaruhi fungsi beberapa organ.

Bioteknologi

Sebilangan spesies Penicillium banyak digunakan dalam industri makanan dan farmaseutikal.

Dalam banyak produk daging yang mengalami proses pematangan, kehadiran koloni kulat di permukaan adalah perkara biasa. Cendawan ini meningkatkan ciri khas aroma dan rasa kerana penghasilan pelbagai sebatian kimia.

Spesies penisilin membentuk flora mikroba permukaan dalam beberapa sosis fermentasi seperti salami. Ini adalah antioksidan dan mencegah pengeringan, selain kapasiti proteolitiknya yang menyumbang kepada penyembuhan produk dan mengelakkan serangan patogen.

Dalam kes keju biru yang disebut, P. roqueforti ditambahkan semasa pematangannya. Aktivitinya menghasilkan enzim yang memecah sebatian kimia yang menghasilkan aroma khas dan rasa keju ini. Tompok-tompok biru adalah koloni kulat pada keju.

Beberapa spesies mampu menghasilkan antibiotik semula jadi. Salah satunya adalah penisilin, yang diperoleh terutamanya dari P. chrysogenum. Penisilin adalah antibiotik pertama yang digunakan dalam perubatan.

Rujukan

1. Acosta R (2006) Pemilihan Penicillium pengeluar peptida antijamur untuk digunakan dalam produk daging. Memori untuk layak mendapat gelaran Doktor. Fakulti Perubatan Veterinar, Universiti Extremadura, Sepanyol. 288 p.
2. Cabañes J, MR Bragulat dan G Castellá (2010) Ochratoxin merupakan spesies penghasil dalam genus Penicillium. Toksin 2: 1111-1120.
3. Houbraken dan RA Samson (2011) Filogeni Penicillium dan pemisahan Trichocomaceae menjadi tiga keluarga. Kajian dalam Mikologi 70: 1-51.
4. Samson RA, N Yilmazi, J Houbraken, H Spierenburg, KA Seifert, SW Peterson, J Varga dan JC Frisvad (2011) Filogeni dan tatanama genus Talaromyces dan taksa yang ditempatkan di Penicillium subgenus Biverticillium. Kajian dalam Mikologi 70: 159-183.
5. Visagie CM, J Houbraken, JC Frisvad, SB Hong, CGW Klaassen, G Perrone, KA Seifert, J. Varga, T Yaguchi dan RA Samson (2014) Pengenalan dan tatanama genus Penicillium. Kajian dalam Mikologi 78: 343-371.
6. Yadav A, P Verma, V Kumar, P Sangwan, S Mishra, N Panjiar, V Gupta dan AK Saxena (2017) Keanekaragaman hayati genus Penicillium di habitat yang berbeza. Dalam: KV Gupta dan S Rodríguez-Canto (ed). Perkembangan baru dan masa depan dalam bioteknologi mikrob dan bioengineering. Sifat dan aplikasi sistem penisilin. Elsevier, United Kingdom.