Антагонистические отношения у дрожжей рода Saccharomyces

В последнее время значительное внимание микробиологов уделяется изучению антагонизма у дрожжей, имеющее теоретическое и практическое значение. В Жизнедеятельность дрожжей производстве происходит в нестерильных условиях. Используемые чистые культуры дрожжей могут вытесняться присутствующими близкородственными формами. Вследствие этого селекционная работа не может быть успешной без выявления взаимоотношений между различными штаммами.

Были обнаружены три фенотипа дрожжей: Дрожжи-убийцы (киллеры, от «killer» -К), нейтральные (N) и чувствительные (sensitive – S). Дрожжи-убийцы (К) выделяют в субстрат токсины – вещества белково-углеводной природы (как правило, гликопротеиды), которые подавляют жизнедеятельность находящихся в субстрате чувствительных штаммов того же или другого вида. Штаммы нейтральных дрожжей (N) не подвергаются воздействию токсинов и, в свою очередь, не угнетают чувствительные штаммы.

Киллерная активность дрожжей имеет генетическую природу; соответствующие гены могут локализоваться как в цитоплазме, так и в хромосомах ядра. Под воздействием токсинов на чувствительные клетки нарушается проницаемость их стенок; токсин проникает сквозь цитоплазматическую мембрану, нарушая ее электрохимический потенциал и вызывая гибель клетки.

По данным Г.И.Наумова, признак «киллер» обусловлен наличием в цитоплазме клеток вирусоподобных частиц – киллерных плазмид. Он определяет конкурентноспособность дрожжей в смешанных популяциях. По мнению ряда исследователей, клетки-убийцы синтезируют экстрацеллюлярные нестаюбильные белки с различной молекулярной массой. После их проникновения в клетку чувствительного штамма происходит ингибирование синтеза нуклеиновых кислот. Одновременно наблюдается выброс некоторых аминокислот и глюкозы из клетки, что также свидетельствует об изменениях в клеточных мембранах под действием токсинов.

Штаммы дрожжей-убийц содержат двухспиральную РНК, отсутствующую у нейтральных и чувствительных штаммов. Мутанты, утратившие способность к продуцированию токсина, а также иммунитет к нему, были лишены одной из форм РНК, присутствующей у дрожжей убийц.

Было установлено существование двух типов дрожжей-убийц, которые обозначают как К₁ и К₂. Они различаются по генетическим и физиологическим признакам. Штаммы типа К₂ ингибируют жизнедеятельность не только чувствительных и нейтральных, но и дрожжей-убийц, относящихся к типу К₁. Дрожжи типа К₁ убивают чувствительные штаммы типа К₂. Среди дрожжей рода Saccharomyces обнаружены дрожжи-убийцы типа К₃, которые действуют специфически на штаммы типов К₁ и К₂, обладая киллер-активностью по отношению к ним. Сами они также чувствительны к штаммам первых двух типов.

При хранении дрожжей в коллекции «киллер-фактор» может быть ими утрачен. Среди музейных культур преобладают чувствительные штаммы. Предполагают, что при длительном хранении фенотипы К и N изменяют свою природу, превращаясь в чувствительные. Возможность перехода из одного фенотипа в другой была подтверждена генетическим анализом дрожжей S.cerevisiae.

Антагонистические отношения (K,N,S- фенотипы) существуют у представителей различных родов и видов дрожжей, выделенных из разных природных источников, а также среди производственных штаммов дрожжей рода Saccharomyces, используемых в производстве пива, вина, японской водки сакэ.

По мнению микробиологов-виноделов виноделие является первичной экологической нишей дрожжей-убийц, где широко распространены дрожжи, продуцирующие киллер-токсины типа К₂.

При селекции сахаромицетов необходимо учитывать возможное наличие в производственных субстратах дрожжей, обладающих киллер-фактором.

Дата добавления: 2015-08-21