1

И.П.Бабьева, И.Ю.Чернов

Биология дрожжей

К 250-летию Московского государственного университетаим. М.В.Ломоносова

2

УДК 576.8

Рецензенты:докт. биол. наук Д.Г.Звягинцевдокт. биол. наук Ю.Т.Дьяков

При финансовом содействиигранта Президента Российской Федерации для поддержки

ведущих научных школ Российской Федерации

Бабьева И.П., Чернов И.Ю. Биология дрожжей. М.: ..., 2004, ... с.

В учебном пособии представлены сведения по основным разделамзимологии - науки о дрожжевых грибах. Показано, как менялись пред-ставления о природе дрожжей от их открытия до настоящего времени.Обсуждается значение дрожжей в качестве модели для изучения многихвопросов клеточной биологии. Рассматриваются особенности строениядрожжевой клетки, химический состав и функции основных клеточныхструктур, особенности морфологии дрожжевых грибов, типы их размно-жения. Анализируются примеры жизненных циклов наиболее изучен-ных видов. При анализе особенностей физиологии дрожжей особое вни-мание уделяется соотношению дыхательного и бродильного типов мета-болизма, а также их экофизиологической характеристике. Наиболее под-робно рассматриваются закономерности расселения дрожжей в природ-ных местообитаниях, биотические взаимодействия дрожжей и другихорганизмов, особенности географического распространения. Данные,приводимые в этом разделе, накоплены авторами в результате многолет-ней работы по изучению экологии дрожжей в природных местообитани-ях. Обсуждается функциональная роль дрожжей в экосистемных про-цессах. Дается обзор практического использования дрожжей как в тра-диционных бродильных производствах, так и в современной биотехно-логии. В заключении приводится систематический обзор родов дрожже-вых грибов и обсуждаются последние достижения в их классификации.

Для студентов биологических факультетов и факультетов почвоведе-ния университетов.

3

Содержание

ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................. 5

ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЗНАНИЙ О ДРОЖЖАХ ........................ 7

ДРОЖЖЕВАЯ КЛЕТКА. ЦИТОЛОГИЯ ................................................ 11Компоненты дрожжевой клетки ..........................................................12Изменения клеточных структур в онтогенезе .................................... 21Цитологические особенности дрожжей в различных условиях роста . 22

МОРФОЛОГИЯ И БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ............................... 26Микроморфология дрожжей ................................................................28Клеточный цикл .................................................................................... 40

ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ И ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ ДРОЖЖЕЙ42Аскомицетовые дрожжи ....................................................................... 45Базидиомицетовые дрожжи ................................................................. 52

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА ....................................................... 57Спиртовое брожение ............................................................................58Дыхание ................................................................................................. 61Вторичные продукты метаболизма ..................................................... 64Источники азота .................................................................................... 65

ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФАКТОРЫ ............................................................ 68

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ДРОЖЖЕВЫХ ГРИБОВ В ПРИРОДЕ ........... 75Специфические локусы развития дрожжей ....................................... 77Дрожжи на растениях, растительных остатках и в почве ................. 86Географические закономерности в распространении дрожжей ....... 99Функции дрожжевых грибов в природных экосистемах ................ 110

ДРОЖЖИ - ВОЗБУДИТЕЛИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЧЕЛОВЕКА ............. 115Кандидоз .............................................................................................. 115Криптококкоз ....................................................................................... 117Malassezia ............................................................................................ 120

ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРОЖЖЕЙ ...................... 122Традиционные процессы .................................................................... 122Дрожжи в современной биотехнологии ........................................... 128

4

СИСТЕМАТИКА ДРОЖЖЕЙ ............................................................... 134Концепция вида у дрожжей ............................................................... 136Признаки и критерии, используемые в систематике дрожжей ...... 138Схема стандартного описания вида у дрожжей ............................... 145Особенности систематики анаморфных дрожжей .......................... 147Классификация дрожжей ................................................................... 149Идентификация дрожжей ................................................................... 216Коллекции дрожжей ........................................................................... 223

ЛИТЕРАТУРА .......................................................................................... 226

НЕКОТОРЫЕ ИНТЕРНЕТ САЙТЫ, ПОЛЕЗНЫЕ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯБИОЛОГИИ ДРОЖЖЕЙ ................................................................... 227

ИСТОЧНИКИ ЗАИМСТВОВАННЫХ ИЛЛЮСТРАЦИЙ ................. 229

УКАЗАТЕЛЬ ТЕРМИНОВ ..................................................................... 230

УКАЗАТЕЛЬ ЛАТИНСКИХ НАЗВАНИЙ ........................................... 236

5

ВВЕДЕНИЕЧтобы описать сущность и перспективы развития науки о дрожжах -

зимологии, следует в первую очередь дать определение самому объектуэтой науки - дрожжевым организмам. Казалось бы, вопрос о том, чтотакое дрожжи, весьма простой: о дрожжах знает каждый, без них не при-готовить кислого теста, вина, пива. И все же дать научное определениедрожжам и четко очертить границы этой группы микроорганизмов ста-новится все труднее по мере расширения наших знаний об этих микро-скопических существах, которые включают в царство Mycota.

То, что дрожжи - это грибы, стало понятным уже с начала первых науч-ных описаний этих организмов, сделанных в первой половине прошлоговека. Несмотря на одноклеточное строение, внешне более сходное с круп-ными бактериями, чем с мицелиальными грибами, дрожжи по ультраструк-турной организации клетки и способам бесполого и полового размножениясразу же были отнесены к грибам. Однако изучали их, как правило, не мико-логи, а микробиологи. Причина этого заключается в том, что рост дрожжейна плотных средах очень сходен с бактериальным. Кроме того, человека все-гда привлекало свойство дрожжей вызывать спиртовое брожение, и, следо-вательно, в работе с дрожжами преобладали физиолого-биохимические под-ходы и методы. Микологи же исторически были связаны с ботаниками, таккак долгое время грибы считали низшими растениями, и поэтому в основеих изучения всегда были методы описательной морфологии, а не физиоло-гии. Все это привело к тому, что дрожжи были искусственно оторваны отвсех остальных грибов, и хотя им «повезло», что они были объектами работтаких корифеев микробиологии, как Луи Пастер, А.Клюйвер, Г.А.Надсон, втаксономическом отношении были допущены серьезные ошибки, которыеи в наше время исправлять не просто. Под сильным влиянием бродильныхсвойств некоторых видов дрожжей эту группу организмов долгое время ог-раничивали одноклеточными грибами, которые образуют аскоспоры и спо-собны вызывать спиртовое брожение. Все другие грибы с одноклеточнойстадией в жизненном цикле называли дрожжеподобными грибами. Тольков самом конце XX в. наука о дрожжах полностью вернулась в микологию, апредставление об объектах зимологии значительно расширилось.

Сейчас к дрожжам принято относить все те грибы, которые способнывегетативно размножаться в одноклеточной форме, независимо от того,имеют ли они мицелиальную фазу в жизненном цикле и родственны аско-

6

мицетовым или базидиомицетовым грибам. Среди дрожжей сейчас рас-сматривают даже гаплоидные одноклеточные стадии таких грибов, кото-рые образуют макроскопические плодовые тела. При таком пониманиидрожжей, их границы с мицелиальными грибами становятся расплывча-тыми, а классификация сливается с общей системой грибов.

В связи с новым подходом к трактовке группы дрожжей существен-но расширяется и поиск среди них тех биологических способностей,которые могут быть полезными для человека. Наряду с традиционнымипроцессами использования дрожжей в бродильных производствах, в пи-щевой промышленности и для получения кормовых препаратов на раз-ных источниках сырья, разрабатываются новые пути применения дрож-жей для синтеза многих ценных веществ, таких как полисахариды, фер-менты и коферменты, микоцины, витамины, органические кислоты, по-лиолы, каротиноиды и многие другие соединения. Дрожжи используют-ся как векторные системы при разработке биотехнологических процес-сов производства инсулина, интерферона, гетерологичных белков.

По-новому следует оценивать и роль дрожжей в природных экосис-темах. Например, считавшиеся долго безвредными комменсалами мно-гие эпифитные дрожжи, обильно обсеменяющие зеленые части расте-ний, могут оказаться не такими уж «невинными», если учесть, что онипредставляют собой лишь гаплоидную стадию в жизненном цикле орга-низмов, близко родственных фитопатогенным головневым или ржавчин-ным грибам. И, наоборот, очень опасные патогены для человека - дрож-жи, вызывающие болезнь мозга - криптококкоз - в природе имеют сап-ротрофную стадию и легко выделяются из мертвых органических суб-стратов, таких как помет голубей. Из этих примеров видно, что для по-нимания экологических функций дрожжей необходимо изучение полныхжизненных циклов каждого вида. Однаружены и «почвенные» дрожжи сособыми функциями, важными для образования почвенной структуры.Неисчерпаемы по многообразию и связи дрожжей с животными.

Настоящая книга - это краткая сводка современного состояния на-ших знаний о разных сторонах жизни дрожжевых грибов: их морфоло-гии и цитологии, способах размножения и жизненных циклах, физиоло-гии и биохимии, экологии и географии, таксономии, а также об основ-ных направлениях их промышленного использования.

7

ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЗНАНИЙ О ДРОЖЖАХВсю историю тесного общения человека со своими постоянными

одноклеточными микроскопическими спутниками - дрожжами можноусловно разделить на отдельные периоды (табл. 1).

В первый, донаучный период, начало которого уходит корнями вХХ в. до н.э., человек сумел «приручить» дрожжи, даже не зная об ихсуществовании. Дрожжи работали на человека, производя различныебодрящие напитки, содержащие этиловый спирт. Напиток, напоминаю-щий современное пиво («буза»), был известен уже в Древнем Египте.Там же возник способ приготовления хлеба из кислого дрожжевого тес-та. Это стало ясно после того, как в раскопках храма и гробниц фараонаЭхнатона и его супруги – легендарной Нефертити, живших во второйполовине XIV в. до н. э., археологи натолкнулись на скопление форм длявыпечки хлеба и кувшинов для пивоварения. В Китае уже в Х в. до н.э.умели отгонять спирт из дрожжевой бражки для получения крепких спир-тных напитков. Европейцы пристрастились к спиртному несколько поз-же: производство виски началось в Ирландии в ХI в., а в ХIII в. в Европешироко распространилось пивоварение. Венцом этого периода можносчитать первое описание дрожжей, которые в 1680 г. увидел в капле бро-дящего пива под микроскопом голландец Ан-тони ван Левенгук (рис. 1). Хотя он и не связалпроцесс образования пива с жизнью этих мель-чайших «анималькулей», но его рисунки до сихпор поражают точностью изображения дрож-жевой клетки. После этого ничего нового одрожжах не появлялось целых 150 лет.

Второй период занимает весь ХIХ век, на-чиная с 30-х годов. Это период зарождения на-учных знаний о дрожжах, когда были сдела-ны первые научные описания дрожжей (Кань-яр де Латур во Франции, Теодор Шванн и Фрид-рих Кютцинг в Германии), способов их размно-жения, спорообразования, жизненных циклов.Именно в этот период дрожжи были названыМейеном сахарными грибами - Saccharomyces.

Рис. 1. Рисунок Левенгу-ка: клетки дрожжей вкапле бродящего пива –первое наблюдение дрож-жей человеком.

8

Таблиц

а 1.

Исторический путь

развития зимологии

Этап

Основная характе-

ристика

Сроки

События,

люди

, страны

1.

«Эмб

рио-

нальны

й».

Донаучный.

Использование

че-

ловеком продуктов

жизнедеятельности

дрож

жей

без

зна-

ния сами

х «виновников»

.

до IX

X в

. Получение

хмельны

х напитков

. Египет,

600

0 л.

до н.э.

Выпечка кислого хлеба,

Египет.

< 1

200 л.

до н.э.

Отгонка

спирта,

Китай

. 100

0 л.

до н.э.

Возникновение п

ивоварения

. Европа

(монастыри

в Германии,

120

0-13

0 0Производство виски.

Ирландия,

119

2 Первы

е зарисовки клеток

дрожжей

. Левенгук

(Голландия

), 16

80

2. «Детство

».

Рождение нау-

ки на уровне

накопления

фактов

. Первичная

простота

.

Дрожжи

- однокле

-точные грибы

и

возбудители спир

-тового

брожения

.

1832

- до

конца

века

∼

70 лет

Первы

е описания

дрожжей

как

грибов

, Т.Ш

ванн

, М.Я

.Шлейден

, Ш.К

де Латур

, Х.де Фриз,

1832

Первое название

- Sa

ccha

rom

yces

cer

evis

iae.

Мейен

(Германия)

, 183

8 Сп

иртовое брожение

как

энергетический

процесс

. Л.Пастер

(Франция

), 1

Первое описание ж

изненного цикла д

рожжей

. Г.А

. Де Б

ари

(Германия)

, 1Получение

чистых культур для пивоварения.

Э.Хансен

(Дания

), 18

81Наблю

дение брож

ения

в бесклеточны

х экстрактах

дрожжей

. Возникн

энзимо

логии.

Бюхнер

(Германия)

, 189

7 Первая классифи

кация дрож

жей

. Э.Хансен,

А.Клёкер

(Дания

), 18

96

3. «Зрелость

».

Цветущая

слож

ность.

Окончательное

ста

-новление

и диф

фе-

ренциация

зимо

логии,

появле-

ние

«ветвей»

.

Первая

полови

-на

XX

в.

Эволюционны

е принципы в систематике д

рожжей

. А.Гийермон

(Франци

Организация

коллекции

: зарож

дение

CB

S. A

.J.Клю

йвер

(Голландия

) Откры

тие мутагенеза

у дрожжей

. Г.А

.Надсон,

С.Г

.Филиппов

(СССР)

Генетика

дрожжей

. Смена

ядерных

фаз

. Гетероталлизм

. Винге

(Дания

), 1

Цитология

дрожжей

(световая ми

кроскопия)

. М.Н

.Мейсель

(СССР)

Первы

е определители

. В.И

.Кудрявцев

(СССР)

, Дж

.Лоддер

(Голланди

4. «Старение»

Вторичное

смесительное

упрощение

.

Дальнейшая

диф

-ференциация

и научная интегра-

ция.

«Стыки

».

Вторая

полови

-на

XX

в.

Жизненный

цикл у базидиомицетовых

дрожжей

. И.Банно

(Япония)

, 196

9Признание

полиф

илетичности дрож

жей

, Дж

.А. вон

Аркс

(Голландия

)Электронная м

икроскопия

и цитология

. М.Н

.Мейсель

, В.И

.Бирюзова

(ССС

Создание международной

организации

ISY

Форми

рование почвенной зимо

логии.

И.П

.Бабьева

(СССР)

Серия

коллективны

х определителей.

Голландия

, Англия,

США

Молекулярная биология

дрожжей

, новые разделы

биотехнологии

9

Важнейшим событием этого периода было исследование Луи Пастеромв 1860-76 гг. спиртового брожения и доказательство его биохимическойприроды. В 1881 г. Эмилем Хансеном в Дании были впервые полученычистые культуры дрожжей. Использование чистых культур преобразиловиноделие и пивоварение, превратив их из вида искусства в крупнуюотрасль промышленности. Исследования братьев Бюхнер в Герма-нии (1890-е гг.) по сбраживанию сахара бесклеточными экстрактамидрожжей положили начало развитию энзимологии и биохимии. В самомконце ХIХ в. Э.Хансеном и А.Клекером в Дании была создана перваяклассификация дрожжей.

Третий период охватывает XX век. Он характеризуется дифферен-циацией научных направлений в области изучения дрожжей. В пер-вой четверти прошлого века создается эволюционно-филогенетическоенаправление в систематике дрожжей (А.Гийермон во Франции, 1909-28гг.), организуется первая коллекция дрожжевых культур (А.Клюйвер вГолландии, 1920-е гг.). С 1931 г. началось издание серии определителейдрожжей в Дельфте (Голландия). Эти определители в таксономии дрож-жей имели такое же значение, как определители Берги в бактериологии.В 1954 г. вышел первый отечественный определитель дрожжей В.И.Куд-рявцева.

Открытие радиационного мутагенеза Г.А.Надсоном и С.Г.Филиппо-вым в 1925 г. в СССР заложило основы радиобиологии и стимулировалоисследования по генетике дрожжей. Они касались доказательств суще-ствования чередования поколений в жизненном цикле дрожжей с изме-нением плоидности. Было показано, что аскоспоры Saccharomycescerevisiae гаплоидны, и конъюгация спор или их потомков приводит квосстановлению диплоидного состояния, характерного для вегетативнойстадии сахаромицетов. О.Винге разработал метод тетрадного анализа сизоляцией 4 спор из одного аска с помощью микроманипулятора. Впос-ледствии дрожжи Saccharomyces cerevisiae оказались прекрасным модель-ным объектом для генетических исследований, и со времени этих работгенетика дрожжей развивалась очень бурно. Были выполнены тысячиработ как теоретического, так и прикладного характера, касающиесяконструирования генетически измененных штаммов дрожжей для био-технологической промышленности.

10

Вторая половина XX в. отличается еще большей дифферен-циацией разделов зимологии, выделением новых направлений. Воз-никают функциональная морфология и цитология дрожжей (М.Н.Мей-сель, В.И.Бирюзова в СССР, Матиль в Швейцарии, Е.Штрейблова вЧехословакии), молекулярная генетика и генетическая систематика (рабо-ты японских, американских, канадских ученых, в СССР - исследованияГ.И.Наумова), почвенная зимология (работы в 50-60-х гг. Ди Менны в Но-вой Зеландии, И.П.Бабьевой в СССР), морская зимология (А.Е.Крисс,М.И.Новожилова в СССР, Дж.Фелл в США), экология и закономерностигеографического распределения дрожжей (Г.Фафф в США, М.А.Лачанс вКанаде, И.Ю.Чернов в России). Появляются новые отрасли на стыке раз-ных направлений, растут запросы и потребности биотехнологии, широкоиспользующей дрожжевые организмы в самых разных производствах.Дрожжи все больше вовлекаются в работы по созданию векторных системдля получения ценных продуктов биологического синтеза.

Особенно сильное влияние на изучение дрожжей, также как и боль-шинства других групп микроорганизмов, оказало бурное развитие в кон-це XX в. молекулярной биологии. В современной систематике дрожжейшироко используются методы геносистематики, основанные на непос-редственном сравнении геномов и секвенировании нуклеотидных пос-ледовательностей. Применение единых молекулярно-биологическихметодов позволило еще больше сблизить подходы к таксономии дрож-жевых и мицелиальных грибов, установить связи между дрожжевымианаморфами и мицелиальными телеоморфами, разработать новые кри-терии для создания единой филогенетической системы всего царстваMycota. В то же время, новые знания породили и новые научные пробле-мы, в частности, проблему соотношения новейших молекулярных ме-тодов с традиционными, основанными на морфологических и физиоло-гических подходах к изучению дрожжей. Практически полностью рас-шифрован геном Saccharomyces cerevisiae, что открывает огромные пер-спективы геномики дрожжей, новые горизонты их биотехнологическогоиспользования. Таким образом, наука о дрожжах, проделав более чемполуторавековой путь, продолжает интенсивно развиваться и в XXI в.

11

ДРОЖЖЕВАЯ КЛЕТКА. ЦИТОЛОГИЯДрожжевая клетка (рис. 2) имеет все основные структуры, которые

присущи любой эукариотической клетке, но в то же время она обладаетособенностями, свойственными грибам, а именно, сочетанием призна-ков как растительной, так и животной клеток: клеточная стенка у нихригидная, как у растений, но в клетке отсутствуют хлоропласты и накап-ливается гликоген, как у животных.

Такие структуры, как ядро с двойной мембраной, митохондрии,эндоплазматический ретикулум и его производные, обнаруживаются вклетках всех дрожжей во все периоды клеточного цикла. Но в целомочень существенные различия наблюдаются в ультраструктурной орга-низации и поведении отдельных органелл в зависимости от возрастаклетки, внешних условий, стадии онтогенеза. Следует также отметить,что большинство сведений по цитологии дрожжей получено при изу-чении клеток Saccharomyces cerevisiae и некоторых других видов аско-

Рис. 2. Дрожжевая клетка под электронным микроскопом: цм – цитоплаз-матическая мембрана, кс – клеточная стенка, к – капсула, я – ядро, ям –ядерная мембрана, мх – митохондрии, л – включения липидов; снимки полу-чены методом тонких срезов (слева) и замораживания-скола (справа).

12

мицетовых дрожжей. У других видов детали цитологического строе-ния могут несколько отличаться.

Компоненты дрожжевой клеткиЯдро. В дрожжевой клетке в фазе между делениями всегда имеется

только одно ядро. В световом микроскопе его можно увидеть после спе-циальной окраски или с помощью фазово-контрастного устройства привысоких разрешениях. На электронно-микроскопических снимкахультратонких срезов дрожжевых клеток ядро выглядит как более илименее округлая органелла, окруженная двойной мембраной - нуклеолем-мой. В ней есть поры в виде округлых сквозных отверстий, которые об-разуются в результате слияния двух ядерных мембран. Однако ядерныепоры - не просто отверстия, они заполнены сложноорганизованнымиструктурами, которые называют комплексом пор ядра. Считается, чтоосновная функция ядерных пор - транспорт готовых рибосомных субъе-диниц в цитоплазму. Ядерная оболочка многофункциональна, но в ос-новном играет роль барьера, отделяющего содержимое ядра и регулиру-ющего транспорт макромолекул между ядром и цитоплазмой.

Содержимое ядра, так называемый ядерный матрикс, имеет слож-ную, но упорядоченную многокомпонентную структуру. Основные фун-кциональные единицы ядра - молекулы ДНК, несущие основную гене-тическую информацию о клетке. ДНК составляет основную часть хро-матина - основного компонента ядра. Хроматин может находится в диф-фузном состоянии при полной деконденсации хромосом в интерфазе, ив конденсированном, когда при делении ядра ДНК компактизируется иобразует плотные хромосомы. Число хромосом в ядре разных видовдрожжей может быть различным, оно колеблется от 2 (Candida utilis) до16 (Saccharomyces cerevisiae). На электронно-микроскопических сним-ках в ядерном матриксе выделяются и другие компоненты, такие как яд-рышко в виде особой электронно-плотной зоны, различные гранулы.Однако они не являются особыми органеллами и являются продуктамиактивности отдельных локусов хромосом. Так, ядрышко - это областьсинтеза рибосомальной РНК.

Основная функция ядра - хранение и репликация большей частинаследственного материала. В ядре осуществляется контроль синтеза

13

нуклеиновых кислот, происходит формирование новых мембран на нук-леолемме, контроль деления или почкования клетки. При половом про-цессе ядро после диплоидизации переходит к мейотическому делению ив половые споры включаются гаплоидные ядра. Вегетативные клеткиразных видов дрожжей могут быть гаплоидными или диплоидными взависимости от особенностей полового цикла развития.

При почковании дрожжевой клетки ядро обычно находится в облас-ти перешейка между материнской клеткой и почкой. При этом происхо-дит его митотическое деление без нарушения целостности ядерной мем-браны. В делении участвует так называемая центриолярная пластинка(бляшка), которая удваивается и выполняет функции центриолей, орга-низуя внутриядерный аппарат веретена.

Митохондрии лучше всего видны на электронных микрографиях вклетках дрожжей, выращенных в аэробных условиях (рис. 3). Они пред-ставляют собой разной формы органеллы, окруженные двойной мемб-раной. Эти мембраны не идентичны. Внутренняя мембрана образует кри-сты, с которыми связаны ферменты окислительного фосфорилирования.В матриксе митохондрий находятся ферменты цикла трикарбоновых кис-

лот. Основная функция мито-хондрий - синтез АТФ в про-цессе дыхания.

В митохондриях имеетсясобственная митохондриаль-ная ДНК (мДНК), а также весьаппарат белкового синтеза,включая матричную РНК и70S рибосомы (в отличие от80S рибосом в цитоплазме).мДНК у дрожжей составляет5-20% от всей ДНК клетки икодирует некоторые фермен-ты митохондриального мат-рикса, например, цитохром-соксидазу, комплекс АТФ-азы,ферменты процессинга РНК,Рис. 3. Митохондрии в дрожжевой клетке.

14

а также субъединицы митохондриальных рибосом. Другие ферменты ми-тохондриального матрикса импортируются в него из цитоплазмы и ко-дируются ядерной ДНК. Клетки, утерявшие вследствие мутаций частьили всю мДНК (так называемые petite-мутанты), образуют на плотныхсредах очень мелкие (petite) колонии, так как их рост происходит толькоза счет гликолиза, но не дыхания.

Число митохондрий в одной дрожжевой клетке варьирует в пределах1-20 в разные периоды роста и в зависимости от условий. Как правило,1-2 митохондрии в клетке более крупные, чем остальные и имеютразветвленную форму. Реконструкция ультратонких срезов клетки по-зволяет предположить, что в некоторых случаях (в подготовительныйпериод почкования) клетка содержит всего одну вытянутую и сильноразветвленную митохондрию. Митохондрии способны к самовоспроиз-ведению и никогда не образуются de novo.

Цитоплазматическая мембрана, или плазмолемма, окружающаядрожжевую клетку, играет роль барьера проницаемости и контролируеттранспорт веществ в клетку и из нее. Кроме того, в состав мембранывходят ферменты, участвующие в биосинтезе клеточной стенки.

На поперечном срезе под электронным микроскопом мембрана удрожжей выглядит как трехслойная структура. Она представляет собойдва слоя фосфолипидов, в которые погружены белковые молекулы, тоесть построена по общему для всех клеточных мембран принципу. Од-нако, имеются различия, касающиеся химического состава.

У Saccharomyces cerevisiae основными фосфолипидами мембран яв-ляются фосфатидилхолин (лецитин), фосфатидилэтаноламин и фос-фатидилсерин (рис. 4). На их долю приходится около 90% всех липи-дов мембраны. В состав мембраны дрожжей входят также липиды сте-роидной природы - эргостерол, зимостерол и др. (рис. 5). Белки пред-ставлены в основном ферментами, которые участвуют в трансмембран-ном переносе веществ, расщеплении полисахаридов и синтезе внекле-точных структур.

Функции цитоплазматической мембраны многообразны: регуляциябиосинтеза клеточной стенки, транспорт в клетку специфических моле-кул органических веществ, ионов K+ и Na+ и др.

15

Эндоплазматический ретикулум и комплекс Гольджи. Системавнутриклеточных мембран, разделяющих внутреннее пространство клет-ки на отсеки, носит название эндоплазматического ретикулума (ЭПР).Часть этих мембран имеет гладкую поверхность (гладкий ЭПР), другиепокрыты рибосомами (шероховатый ЭПР). ЭПР принимает участие всинтезе макромолекул (гликогена, белков) и во многих других клеточ-

Рис. 4. Фосфолипиды клеточной мембраны дрожжей.

Рис. 5. Стеролы клеточной мембраны дрожжей.

16

ных процессах. Из мембран ЭПР образуются пузырьки - везикулы, кото-рые содержат ферменты, доставляемые в разные отделы клетки, напри-мер, к месту роста почки. Через ЭПР осуществляется связь между плаз-молеммой и мембранами митохондрий.

В мембранной системе дрожжевой клетки можно выявить параллель-но расположенные стопки (диски) мембран - диктиосомы - с функциейаппарата Гольджи. По периферии диски расширяются в виде валика иокружены пузырьками или звездчатыми фагосомами. Они выполняютэкскреторные и секреторные функции, участвуют в образовании новыхмембран и формировании стенок растущих клеток. Аппарат Гольджи -источник формирования особых везикулярных структур - лизосом. Этомембранные пузырьки - очень мелкие вакуоли с гидролитическими фер-ментами, которые участвуют в освобождении клетки от чужеродных исобственных необратимо поврежденных субклеточных компонентов. Приих разрушении освобождающиеся ферменты могут привести к полномулизису всей клетки, за что они и получили образное название - «мешкисамоубийцы».

Вакуоли. В фазово-контрастном микроскопе в клетках дрожжей хо-рошо видны светлые и прозрачные структуры круглой формы. Это ваку-оли. Обычно их 1-3 в клетке. Каждая вакуоль окружена одинарной мем-браной и содержит различные ферменты, липиды, низкомолекулярныепродукты метаболизма (аминокислоты), ионы металлов. В вакуолях со-средоточена большая часть ионов калия. Иногда в вакуоли видны «пля-шущие» за счет броуновского движения плотные гранулы. Это так назы-ваемые метахроматические гранулы, «пляшущие тельца» (dancing bodies),или волютин. Гранулы эти состоят из полимеризованных остатков фос-фатов, а по периферии они покрыты комплексными соединениями изРНК, белков и липидов. Волютин - это резерв полифосфатов в клетке.

Основная функция вакуолей - разобщение процессов синтеза и рас-пада белков и нуклеиновых кислот. Они выполняют также роль депо дляхранения некоторых запасных веществ и ферментов, участвуют в регу-ляции тургорного давления. Известны четыре пути транспорта внутрьвакуоли: пиноцитоз, транспорт в процессе рибосомного синтеза, пассив-ный и активный транспорт.

17

Клеточная стенка. Дрожжевые клетки окружены ригидной структу-рой - клеточной стенкой, которая защищает протопласт от осмотическо-го разрыва и придает клетке определенную форму. Она составляет от 10до 30% сухой биомассы дрожжей. При длительном замедленном ростеее доля увеличивается, при быстром - уменьшается. Клеточная стенкадрожжей состоит в основном из полисахаридов с небольшим включени-ем других веществ - белков, липидов. В гидролизатах клеточных стенокаскомицетовых дрожжей доминируют три моносахарида: D-глюкоза,D-манноза и N-ацетил-D-глюкозамин, из которых и построены основ-ные полимеры клеточной стенки - β-глюкан, α-маннан и хитин. В гид-ролизатах разных дрожжей встречаются и другие моносахариды:D-галактоза и D-глюкозамин у аскомицетовых дрожжей, L-фукоза иL-ксилоза - у базидиомицетовых. Хитин аккумулируется в основном впочечных рубцах.

Детальная картина организации клеточной стенки всего разнообра-зия дрожжей еще не совсем ясна. Наиболее полно изучено строение кле-точной стенки у дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Основной структур-ный компонент клеточной стенки, ответственный за ее ригидность - по-лисахарид β-глюкан. Он образует микрофибриллярную сеть непосред-ственно вокруг цитоплазматической мембраны. Структурные манноп-ротеиды в комплексе с белками образуют аморфный внешний слой. Этидва слоя разделены промежуточным слоем с повышенным содержаниембелков. Маннановые цепи обычно прикреплены к остаткам аспарагинаили серина в белке. Маннан может использоваться клеткой в качестверезервного источника углерода, поэтому его содержание значительноколеблется в зависимости от условий роста.

На срезах клеток в электронном микроскопе клеточная стенкааскомицетовых дрожжей имеет внутренний светлый слой и внешний,более тонкий темный электронно-плотный слой, соответствующие глю-кановому и маннановому каркасам. У базидиомицетовых дрожжей, кле-точная стенка состоит главным образом из разного типа глюканов, и насрезе видна тонколамеллярная структура без чередования темных и свет-лых слоев (рис. 6). Этот признак имеет таксономическое значение приопределении аффинитета у несовершенных дрожжей.

18

Глюкан клеточной стенки аскомицетовых дрожжей растворяется поддействием клеточного сока виноградной улитки. Гепатопанкреатическийсекрет улитки содержит более 30 различных ферментов и давно исполь-зуется в исследованиях для разрушения клеточных стенок дрожжей иполучения протопластов. У базидиомицетовых дрожжей протопластовпри такой обработке не образуется.

Капсула. Клетки многих видов дрожжей образуют капсулу - слизис-тый полисахаридный чехол вокруг клетки. Капсула прозрачна и увидетьее в световой микроскоп можно только после окраски препарата мето-дом негативного контрастирования. Для этого препараты из культур дрож-жей готовят в растворе туши или другой мелкодисперсной взвеси. Мел-кие частицы не проникают в плотную капсулу и они видны в виде свет-лых ореолов вокруг клеток на темном фоне. При подготовке препаратовк электронной микроскопии капсулы высыхают и превращаются в от-дельные тяжи (рис. 7). Способность к образованию капсул особенно ха-рактерна для тех дрожжей, которые обитают на твердых поверхностях -на листьях растений, в почве. Этот слой может быть очень тонким (мик-рокапсула), но иногда его толщина превышает диаметр клетки в 2-3 раза.Размеры капсулы зависят от вида дрожжей и условий среды обитания.

Состав внеклеточных капсульных полисахаридов варьирует в зави-симости от вида дрожжей. Соединения, образующие капсулу, могут от-носиться к следующим группам.

Рис. 6. Клеточная стенка различных дрожжей под электронном микроско-пом: 1 – аскомицетовые, 2 – базидиомицетовые.

19

1. Фосфоманнаны - синтезируются некоторыми аскомицетовымидрожжами рода Pichia и образуют тонкий слой на поверхности клеточ-ной стенки. Эти соединения представляют собой олигосахаридные це-почки α (1→3) маннозы, соединенные между собой фосфоэфирнымисвязями.

2. α-Глюканы, к числу которых относится пуллулан, образуемыйдрожжеподобным грибом Aureobasidium pullulans. Он представляет со-бой полимер, в котором мальтотриозные блоки связаны между собойα (1→6) гликозидной связью.

3. β-Маннаны - образуются пигментированными дрожжами из ро-дов Rhodotorula, Sporobolomyces. Они представляют собой линейные по-лимеры маннозы с чередующимися β (1→3) и β (1→4) связями.

4. Гетерополисахариды - характерны для многих несовершенныхдрожжей базидиомицетового аффинитета из рода Cryptococcus, а так-же аскоспоровых дрожжей Lipomyces. Гетерополисахариды криптокок-ков и липомицетов очень разнообразны по составу и строению. Обыч-но они имеют разветвленную структуру и могут состоять из остатковглюкуроновой кислоты, галактозы, глюкозы, маннозы, ксилозы, фуко-зы. У некоторых видов в основную цепь капсульных полисахаридоввходят уроновые кислоты.

Функции капсулы многообразны. Капсулы способствуют прикреп-лению клеток к поверхности твердого субстрата, создают особую меж-клеточную среду, способствуют улучшению водного снабжения клетки.

Рис. 7. Капсулы дрожжей при различных способах микроскопирования: 1 –световой микроскоп, негативное контрастирование тушью, 2 – сканирую-щий электронный микроскоп, 3 – просвечивающий электронный микроскоп.

20

Капсула может также участвовать в питании клетки. С одной стороны,клетка может использовать свои капсульные полисахариды в качестверезервного источника питания, с другой - полисахаридная слизь капсу-лы может адсорбировать питательные вещества, которые потребляютсяклеткой. В природных средах капсулы могут служить местами аккуму-ляции бактерий - спутников и ассоциантов дрожжей.

Цитоплазма. Основное вещество цитоплазмы составляет такназываемый матрикс, в котором расположены все органеллы клетки.Матрикс содержит большое количество рибосом, полифосфатов, запас-ные углеводы - гликоген и трегалозу, многие ферменты и циклическуюДНК. Рибосомальная РНК составляет более 85% от общей суммы рибо-нуклеиновых кислот, содержание которых в 50-100 раз превышает кон-центрацию ДНК и достигает 12% от сухой массы дрожжевых клеток.

В цитоплазматическом матриксе, примыкающем к плазмолемме,обнаруживаются сильно полимеризованные полифосфаты в виде гранулволютина. Это резерв энергетического материала, используемого в раз-личных процессах метаболизма.

Гликоген - основной запасной полисахарид дрожжевой клетки - наультратонких срезах имеет вид мелких сферических гранул диаметромоколо 40 нм. Он представляет собой сильноразветвленный полимерα-глюкозы, в котором глюкозные остатки основной цепи связаны α (1→4),а остатки ветвей - α (1→6) связями. При обработке клеток растворомЛюголя места скопления гликогена окрашиваются в темно-бурый цвет.На ультратонких срезах гликоген выявляется в виде мелких гранул диа-метром около 40 нм.

Другой запасной углевод клетки - трегалоза - заключен в мелкиевезикулы (трегалозосомы), окруженные мембраной, что защищает егоот ферментативного гидролиза трегалазой, находящейся в цитоплазме.Кроме трегалазы в цитоплазме обнаруживаются многие другие фермен-ты: мальтаза, целлобиаза, лактаза (у тех дрожжей, которые ассимилиру-ют эти углеводы), алкогольдегидрогеназа, все ферменты гликолитичес-кого пути и пентозофосфатного цикла.

Липиды. В цитоплазме могут накапливаться свободные жирные кис-лоты в виде липидных скоплений. В соединении с фосфатами и белкамиони образуют фосфолипидные или фосфолипопротеидные гранулы, ко-

21

торые на срезах представляют собой либо гомогенные структуры, либокомплексы концентрически расположенных мембран. Липиды в дрож-жевых клетках хорошо различимы в световом микроскопе и видны, какрезко преломляющие свет, блестящие круглые тельца - «жировые кап-ли». Таких капель в клетках может быть несколько, или же они сливают-ся в одну крупную глобулу, которая у некоторых видов, напримерCryptococcus terricola, Lipomyces starkeyi, может занимать большую частьклетки (рис. 8).

Изменения клеточных структур в онтогенезеЦитологические особенности дрожжевой клетки могут существен-

но изменяться в зависимости от ее возраста и стадии онтогенеза. Новаямолодая дрожжевая клетка развивается либо из споры при ее прораста-нии, либо образуется вегетативно при почковании материнской клетки.В споре сохраняются основные клеточные структуры: ядро, митохонд-рии, цитоплазматическая мембрана и элементы ЭПР. Уже через 1-2 часапосле набухания и прорастания споры в клетке видны сильно удлинен-ные митохондрии. Это начало их подготовки к делению. Через 3-4 часана вогнутой поверхности ядра происходит активация наружного листкаядерной мембраны и в этом месте формируются новые мембраны, частьиз которых входит в комплекс Гольджи, а другие, возможно, включаются

в систему ЭПР. Затем на-чинается деление мито-хондрий и развитие ваку-олярного аппарата на ос-нове мембран ЭПР.

При почковании про-исходит активация цитоп-лазматической мембраныи транспортных везикул,переход в почку митохон-дрий и части мембранЭПР. Эндомитоз ядра на-чинается в материнскойклетке уже после образо-Рис. 8. Липиды в клетках Lipomyces starkeyi.

22

вания почки. Ядро вытягивается без нарушения целостности ядерноймембраны, передвигается к почке и через узкий перешеек перемещаетсячастично в почку. В ядре молодой клетки поры расширены, что свиде-тельствует о напряженности обменных процессов. Митохондрии в но-вой клетке образуются путем деления, а другие мембраны развиваютсяна основе «затравочных» компонентов путем удлинения или матричногомеханизма. В более зрелых клетках мембраны эндоплазматической сетиобразуют отдельные цистерны, которые превращаются в разного родавакуоли и везикулы.

Клеточная стенка по мере старения клетки становится толще, у аско-мицетовых дрожжей в ней насчитывается более 4 слоев. Увеличиваетсясодержание хитина, который локализуется в области шрамов почкова-ния. Многочисленные шрамы почкования сильно меняют структуру кле-точной поверхности.

Капсула у молодых клеток иногда сразу хорошо выражена, еслиформирование почек происходит в среде, богатой углеводами. Она пред-ставляет собой как бы продолжение того слизистого покрова, которыйокружает материнскую клетку, но обычно на молодой клетке этот слойтоньше. Затем толщина капсулы растет, но часть поверхностного мате-риала постоянно переходит в среду, образуя фракцию так называемыхвнеклеточных полисахаридов.

Доля запасных веществ - липидов, гликогена - возрастает по мерероста клетки, а при старении вновь падает за счет их частичного потреб-ления клеткой на энергетические нужды.

Цитологические особенности дрожжей в различных условияхроста

Значительные изменения в структурной организации клетки проис-ходят при смене условий роста: при переходе от анаэробного к аэробно-му культивированию, замене состава среды и концентрации лимитиру-ющих субстратов, при недостатке факторов роста, а также при стрессо-вых физиологических воздействиях. Особенно заметны ультраструктур-ные перестройки мембранного аппарата при аэробно-анаэробных сдви-гах. В условиях анаэробного брожения митохондрии неузнаваемо меня-ют свой облик: они объединяются, кристы распрямляются. И наоборот,

23

при аэрации митохондрии активно делятся, число их возрастает, в ниххорошо заметны кристы. В анаэробных условиях в клетках накапливает-ся больше гликогена и он представлен крупными гранулами, а иногдаобразует конгломераты.

При росте дрожжей на углеводородах в их клеточных стенках появ-ляются особые зоны (каналы), через которые нерастворимые в воде уг-леводороды проникают в клетку (рис. 9). Участки клеточной поверхнос-ти разрыхляются и приобретают форму купола. Высшие жирные кисло-ты и н-алканы, проходя через клеточную стенку, накапливаются в перип-лазматическом пространстве и далее поступают в клетку путем пиноци-

тоза и «просачивания» черезцитоплазматическую мемб-рану в каналы ЭПР.

Метилотрофные дрожжи,растущие на метаноле, обра-зуют крупные пероксисомы -вакуоли, заполненные фер-ментными белками с упо-рядоченной кристаллическойструктурой (рис. 10). Онирезко преломляют свет и хо-рошо видны при фазово-кон-трастном микроскопирова-нии в виде блестящих крис-таллов внутри клетки.

У капсулообразующихдрожжей при обильном снаб-жении углеводами под цитоп-лазматической мембраной

выявляются многослойные мембранные образования - плазмолеммосо-мы, функция которых связана с синтезом капсульного материала.

При стрессовых физических и химических воздействиях на клетки вних возникают патологические обратимые и необратимые изменения,касающиеся главным образом мембранных структур. Повреждение иони-зирующей радиацией, например, вызывает задержку лаг-фазы, в тече-

Рис. 9. Ультратонкий срез дрожжевойклетки, растущей на н-алканах, видны ка-налы в клеточной стенке, через которые не-растворимые в воде углеводороды проника-ют в клетку.

24

ние которой деление митохондрий нарушено. В результате образуютсялибо гигантские, либо очень мелкие митохондрии с поврежденными кри-стами. Аппарат Гольджи при этом активизируется и, как результат, появ-ляются многочисленные фагосомы, дискретные вакуоли и гранулы. Поз-же наблюдается появление гигантских клеток, в которых гипертрофиро-ваны системы мембран Гольджи и ЭПР. Возникают многослойные кон-центрические зоны, клетка заполняется плотной сетью мембран. Ядропри облучении приобретает неправильную форму, в нем синтезируютсявнутриядерные мембраны и образуется так называемое «мозаичное» ядро,неспособное к делению.

При действии на дрожжи некоторых антибиотиков также происхо-дят структурные изменения ядер. Стрептомицин вызывает их множе-ственное деление, что приводит к появлению многоядерных клеток. Хло-рамфеникол, наоборот, тормозит деление ядер и образуются гигантские

Рис. 10. Пероксисомы в дрожжевой клетке.

25

клетки с очень крупными ядрами. Циклогексимид, вызывая деструкциюнуклеиновых кислот, снижает электронную плотность нуклеоплазмы. Придействии нистатина на Candida albicans в клетках изменяется плазмо-лемма: на ней образуются глубокие трубковидные инвагинации.

Существенные структурные перестройки происходят в клетке приее обезвоживании. В ядрах наблюдается конденсация хроматина на од-ном из полюсов и отчетливо выявляются хромосомы, обычно замет-ные лишь в профазе-анафазе митоза. Гомогенные участки ядра отделя-ются путем врастания нуклеолеммы. Поры в этой области ядра расши-ряются и происходит постепенная ресорбция этого участка. Хромосо-мы остаются в сохраняющейся части ядра. Жизнеспособность при этомне теряется и высушенные клетки легко реактивируются. Выход из ана-биотического состояния начинается с восстановления и реактивациимитохондрий.

26

МОРФОЛОГИЯ И БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕПри характеристике морфологии дрожжевых грибов обычно разли-

чают макро- и микроморфологические признаки, поскольку первые изу-чают визуально, а вторые - с помощью микроскопа. Макроморфологиявключает культуральные признаки, характеризующие рост культуры вжидких или на плотных средах. Макроморфологические признаки оченьизменчивы и сильно зависят от состава среды и условий культивирова-ния, поэтому они имеют весьма ограниченное значение в систематикедрожжей. Тем не менее, многие виды дрожжей существенно отличаютсяпо характеру роста на скошенном агаре (рис. 11) или в виде гигантскойколонии (рис. 12), что на практике дает возможность их быстрой пред-варительной идентификации.

Дрожжевые культуры, растущие на плотных средах, по консистен-ции бывают чаще всего пастообразными, а также слизистыми, иногдаполностью стекающими на дно пробирки, вязкими, клейкими, кожисты-ми или крошащимися. Слизистый рост характерен для многих анаморф-ных базидиомицетовых дрожжей родов Cryptococcus, Rhodotorula,

Рис. 11. Рост различных видов дрожжей на скошенном агаре.

27

Sporobolomyces, образующих большое количество внеклеточных поли-сахаридов, а также для аскомицетовых почвенных дрожжей родаLipomyces. У большинства аскомицетовых дрожжей колонии пастооб-разные, сухие, культура при росте на скошенном агаре не стекает на днопробирки. Для дрожжеподобных грибов,образующих как одиночныеклетки, так и мицелий, характерны колонии с ворсинчатым краем, кото-рый хорошо просматривается при просвечивании.

У большинства дрожжей колонии белые, часто приобретающие пристарении кремовый или слегка коричневатый оттенок. У некоторых ас-коспоровых дрожжей, например из родов Nadsonia или Lipomyces, ста-рые колонии при обильном спорообразовании темнеют и становятся бу-

Рис. 12. Гигантские колонии дрожжей разных видов на сусло-агаре.

28

рыми или шоколадными. Многие дрожжи образуют пигменты, окраши-вающие их колонии в различные цвета. Наличие каротиноидных пиг-ментов, придающих колониям красную, розовую, оранжевую или жел-тую окраску, характерно для базидиомицетовых дрожжей родовRhodotorula, Sporobolomyces, Cystofilobasidium и др. Аскомицетовыедрожжи Metschnikowia pulcherrima образуют диффундирующий в средукрасно-вишневый пигмент пульхерримин. Так называемые «черные дрож-жи», формируют темно бурые или черные колонии за счет накоплениямеланиноподобных пигментов.

При росте в жидких средах дрожжи вызывают помутнение, образу-ют осадок, кольцо на стенках пробирки, разного характера пленки. Какправило, рост в виде пленки характеризует способность дрожжей объе-диняться в мицелиальные структуры или свидетельствует об окисли-тельном типе энергетического метаболизма.

Микроморфология дрожжейМикроморфология дрожжей включает признаки, характеризующие

отдельные клетки (форма, размеры), а также способы вегетативного ибесполого размножения и образуемые при этом структуры.

Типы вегетативного размножения. Морфогенез дрожжевой клет-ки тесно связан со способом вегетативного размножения (рис. 13). Раз-личают два принципиально различных способа образования вегетатив-ных клеток у дрожжей - артрический (талломный) и бластический (за-родышевый). При артрическом способе мицелий дрожжеподобных гри-бов одновременно распадается на отдельные одноклеточные элементы -артроспоры (рис. 14). Они образуются за счет расчленения гифы попоперечным септам после разрушения первичной стенки гифы в местахсочленения. Такой способ вегетативного размножения характерен длядрожжеподобных грибов Endomyces, Galactomyces, Arxula, Trichosporon,причем у двух последних родов образование артроспор сопряжено с ихпоследующим почкованием.

Бластический тип вегетативного размножения - это образование по-чек, что наиболее характерно для дрожжей. Почка представляет собойвырост на материнской клетке, который по мере увеличения в размерах

29

отшнуровывается от нее. На материнской клетке при этом остается шрампочкования, а на отделившейся почке - шрам рождения. Шрамы почко-вания (рис. 15), или почечные рубцы, сохраняются на материнской клет-ке весь период ее жизни, а шрамы рождения со временем становятсямалозаметными.

Рис. 13. Типы вегетативного размножения у дрожжей.

30

По ультраструктурномумеханизму образования по-чек различают голобласти-ческое и энтеробластичес-кое почкование (рис. 16).Первый тип характерен дляаскомицетовых, второй - длябазидиомицетовых дрожжей,то есть признак этот имеетвысокую таксономическуюценность. При голобласти-ческом почковании в образо-вании почки участвует всяклеточная стенка материнс-кой клетки, и почка при этомкак бы «выдувается» из нее.В какой-то степени такой

Рис. 14. Мицелий, распадающийся на артроспоры: 1 – Geotrichum candidum,2 – Trichosporon asahii.

Рис. 15. Шрамы почкования на дрожжевойклетке.

31

рост на начальных этапах образования почки можно сравнить с апикаль-ным вегетативным ростом грибной гифы. При энтеробластическом поч-ковании почка вырастает (как бы «выдвигается») из материнской, раз-рывая ее. Клеточная стенка почки синтезируется заново, и весь процесснапоминает прорастание споры, то есть он имеет сходство с репродук-тивной фазой мицелиальных грибов, например с образованием конидийпо типу фиалид.

В зависимости от места образования почек и способа их отделения отматеринской клетки различают несколько типов почкования. Этот признакхорошо выявляется при обычной световой микроскопии и служит для диф-ференциации дрожжей на различных таксономических уровнях. По местузаложения почек различают полярное (биполярное) и многостороннеепочкование. Многостороннее почкование наиболее распространено средидрожжей (рис. 17). Оно типично для родов Saccharomyces, Pichia,Debaryomyces, Candida и многих других. У большинства аскомицетовых

Рис. 16. Ультраструктурные особенности почкования: 1 – голобластическоепочкование у аскомицетовых дрожжей, 2 – энтеробластическое почкованиеу базидиомицетовых дрожжей.

32

дрожжей с многосторонним почкованием почки возникают на любом ме-сте клеточной поверхности последовательно одна за другой, однако у не-которых видов закладывается одновременно по несколько почек. В этомслучае говорят о множественном почковании (рис. 18). Каждая новая поч-ка после отделения оставляет на материнской клетке новый шрам почко-вания, по числу которых можно су-дить о возрасте клетки. Иногда настарых клетках таких шрамов поч-кования насчитывают более двух де-сятков. У сахаромицетов шрамы поч-кования на гаплоидных клетках мел-кие и расположены близко один кдругому, а на диплоидных клеткахони более крупные и располагаютсяравномерно по всей клетке.

При полярном почковании зак-ладка почек происходит строготолько по полюсам клетки и каждаяпоследующая почка возникает точ-

Рис. 17. Многостороннее почкование у Saccharomyces cerevisiae.

Рис. 18. Множественное почкованиеу Lipiomyces starkeyi.

33

но на месте предыдущей. При этом шрамы почкования нарастают одинна другой и придают клетке характерную форму (рис. 19): грушевидную(у рода Schizoblastosporion) или лимоновидную, апикулятную (у родовSaccharomycodes, Hanseniaspora, Nadsonia). Так как в этих случаях пере-шеек между материнской клеткой и почкой бывает очень широкий, с ясновидимой в световом микроскопе септой, то такой тип почкования назы-вают почкующимся делением (bud-fission).

Почкование на широком основании часто встречается и у базидиоми-цетовых дрожжей, но места образования новых почек у них обычно стро-го не фиксированы. Иногда из одноголокуса может вырастать сразу по не-сколько почек, или же почки возника-ют последовательно одна рядом с дру-гой (симподиальное почкование уCryptococcus neoformans). Энтеро-бластическое почкование в этих случа-ях приводит к образованию хорошо за-метных в световом микроскопе шрамовна клетке после отделения почек. Дляродов Sterigmatomyces, Kurtzmanomyces,Fellomyces характерно формированиепочек-конидий на длинных выростах,или стеригмах (рис. 20).

Рис. 19. Клетки дрожжей с голобластическим полярным почкованием нашироком основании: 1 – Hanseniaspora, 2 – Schizoblastosporion.

Рис. 20. Почкование на стеригмаху Fellomyces penicillatus.

34

Таким образом, дрожжевые клетки значительно различаются по фор-ме у разных родов и видов и этот признак тесно связан со способом веге-тативного размножения (рис. 21). У видов, размножающихся многосто-ронним почкованием, клетки имеют сферическую, округлую, овальнуюили яйцевидную форму. При биполярном почковании клетки приобре-тают апикулятную (лимоновидную) или грушевидную форму. У деля-

Рис. 21. Различные типы клеток у дрожжей: 1 – овальные клетки с много-сторонним почкованием у Saccharomyces cerevisiae, 2 – круглые клетки с мно-жественным почкованием у Debaryomyces hansenii и Lipomyces starkeyi, 3 –энтеробластическое почкование на узком и широком основании у Cryptococcus,4 – симподиальные почки у Sympodiomyces 5 – стреловидные клетки уBrettanomyces, 6 – треугольные клетки у Trigonopsis variabilis, 7 – серповид-ные клетки у Metschnikowia lunata, 8 – почкование на стеригмах у Fellomyces,9 – ламповидные клетки у Schizoblastosporion starkeyi-henricii, 10 – лимоно-видные (апикулятные) клетки у Nadsonia, 11 – почкование на очень широкомосновании у Schizosaccharomyces.

35

щихся дрожжей клетки более или менее цилиндрические. Специфичес-кую угловатую форму имеют клетки дрожжей рода Trigonopsis, серпо-видную - Metschnikowia lunata. Клетки дрожжей, образующие почки настеригмах, зачастую приобретают форму, делающую их похожими напростекобактерии.

Псевдомицелий. У многих видов дрожжей в определенных услови-ях роста материнские и дочерние клетки после почкования неразъединяются, а продолжают почковаться. В результате возникают струк-туры, имитирующие мицелий. Такой мицелий называют ложным, илипсевдомицелием (рис. 22). В отличие от истинного (септированного)мицелия, в нитях псевдомицелия между клетками обычно хорошо за-метны перетяжки, а апикальные (концевые) клетки всегда короче пред-шествующих. Псевдомицелий, состоящий только из клеток одного типа,сходных по форме и размерам, называют примитивным (рудиментарным).Сложный псевдомицелий состоит из клеток более чем одного типа, обыч-но в нем резко различаются длинные клетки, составляющие псевдоги-

Рис. 22. Различные виды псевдомицелия: 1, 2 – примитивный (из клетокодного типа), 3, 4 – сложный, дифференцированный на стволовые клеткии бластоспоры.

36

фы, и расположенные на них одиночные или собранные гроздьями круг-лые, овальные или клиновидные почки, которые в этом случае называ-ются бластоспорами. Образование псевдомицелия характерно для мно-гих аскомицетовых дрожжей, например из родов Candida, Pichia.

Диморфизм и плеоморфизм. Для дрожжей, как и для других гри-бов, известны явления диморфизма и плеоморфизма. Мицелиально-дрож-жевой диморфизм проявляется в том, что один вид может расти в двухформах - одноклеточной и мицелиальной. Это явление хорошо известнов микологии и связано с двумя типами роста - сферическим или апикаль-ным (рис. 23). Есть дрожжи, которые образуют только одноклеточныепопуляции, хотя могут расти в виде конгломера-тов из отдельных клеток; они могут формироватьструктуры, внешне имитирующие мицелий. Ти-пичный дрожжевой рост в процессе всего жизнен-ного цикла характерен для многих видов аско-споровых дрожжей. Другая группа дрожжевых гри-бов имеет либо мицелиальную, либо одноклеточ-ную форму роста в зависимости от стадии жизнен-ного цикла. Например, у базидиомицетовых дрож-жей обычно гаплоидная фаза одноклеточна, а дип-лоидная (дикариотическая) - мицелиальная.

Третья группа дрожжей проявляет дрожжевойили мицелиальный рост в зависимости от усло-вий среды. Например, переход к одноклеточнойфазе роста может быть связан с условиями аэра-ции. Многие патогенные или условно-патогенные грибы в организме хо-зяина растут как дрожжи, а сапротрофно - как мицелиальные организ-мы. Так, возбудитель кокцидиоидоза у человека и животных - диморф-ный гриб Coccidioides immitis - существует в культуре в мицелиальнойформе, а в организме теплокровных мицелий превращается в артроспо-ры, из которых формируются отдельные клетки с эндоспорами. Такимобразом, изучение условий и механизмов регуляции такого перехода оченьважно для понимания патогенеза разных микозных заболеваний.

О явлении плеоморфизма говорят, когда в жизненном цикле одноговида существуют два или несколько видов бесполого размножения. Пле-оморфизм у дрожжевых грибов выражается в том, что наряду с основ-

Рис. 23. Сферический(вверху) и апикальный(внизу) рост клеткигрибов.

37

ным типом вегетативного размножения почкованием или делением не-которые дрожжи образуют особые бесполые структуры, предназначен-ные специально для распространения или сохранения вида, например,баллистоспоры, эндоспоры, хламидоспоры.

Баллистоспоры - это экзогенные споры (конидии), которые формиру-ются на заостренных кончиках особых выростов - стеригм, и при созре-вании с силой отстреливаются за счет капельно-экскреторного меха-низма (рис. 24). Таким же образом у базидиомицетов отстреливаютсясозревшие базидиоспоры за счет резкого увеличения тургорного давле-ния в стеригме и выталкивания капельки жидкости, которая и несет насебе спору. Способность к образованию баллистоспор, рассеиваемыхчерез воздушную среду, свойственна дрожжам, обитающим на надзем-ных частях растений. Примерами могут служить дрожжи родовSporidiobolus, Sporobolomyces, Bullera и др.

Эндоспоры представляют собой бесполые эндогенные клетки,формирующиеся чаще всего в гифах мицелиальных дрожжей (напри-мер, Trichosporon) из участков цитоплазмы, которые отделяются мемб-

Рис. 24. Баллистоспоры у дрожжей: 1-3 - Sprobolomyces, свето-вой микроскоп, 4 – Bulleromyces, сканирующий электронный мик-роскоп.

38

раной и затем образуют клеточную стенку. Процесс можно трактоватькак эндогенное почкование. Количество эндоспор в одной клетке строгоне фиксировано. После разрушения мицелия эндоспоры освобождаютсяи начинают почковаться. Эндоспоры ни по структуре, ни по устойчивос-ти не отличаются от вегетативных клеток.

Хламидоспоры - крупные сферические или овальные клетки, кото-рые образуются как из одиночных дрожжевых вегетативных клеток, таки на мицелии: интеркалярно, латерально или терминально, по одной илицепочками (рис. 25). Хламидоспоры на мицелии образует, например,Candida albicans. Из дрожжевых клеток формируются хламидоспоры встарых культурах Lipomyces, Cryptococcus, Metschnikowia, Phaffia. Хла-мидоспоры отличаются утолщенной многослойной клеточной стенкой ивысокой концентрацией запасных веществ. В хламидоспорах значитель-

Рис. 25. Хламидоспоры у дрожжей: 1 – Phaffia rhodozyma, 2 –Metschnikowia pulcherrima, 3 – хламидоспоры на мицелии у Candidaalbicans.

39

но снижена метаболическая активность, их клеточные стенки обладаютустойчивостью к действию литических факторов. Биологическая функ-ция таких структур заключается в длительном сохранении жизнеспособ-ности в условиях голодания или низкой влажности. В средах с легкодос-тупными источниками энергии такие хламидоспоры прорастают путемпочкования, или образуют трубки прорастания. В других случаях хла-мидоспоры выступают как структуры, в которых проходит кариогамия имейоз, что ведет к образования асков (например, у Metschnikowiapulcherrima) или базидий (у базидиомицетовых дрожжей Leucosporidium,Mrakia, Rhodosporidium). В последнем случае такие структуры называ-ют телиоспорами.

Истинный мицелий дрожжевых грибов имеет разное строение взависимости от таксономического положения.

У аскоспоровых дрожжей мицелий разделен септами, которыепреимущественно простые: в виде сомкнутой линии, с плазмодесмамиили тельцами Воронина. Только у видов рода Ambrosiozyma септовыепоры окружены утолщением, а в отверстии имеется пробка. Таким обра-зом, морфологически они сходны с долипорами базидиомицетов. У ба-зидиомицетовых дрожжей в совершенных стадиях жизненного циклаобычно развивается дикариотический мицелий с пряжками (рис. 26), асептовые поры имеют сложное строение: с везикулярными колпачками,с фрагментарными парентосомами или без них. Строение септ - ценныйтаксономический признак, обычно не варьирующий среди представите-лей одного рода (см. стр. 145-147).

Рис. 26. Пряжки на дикариотическом мицелии базидиомицетовыхдрожжеподобных грибов.

40

Клеточный циклВ основе морфогенеза лежит дифференциация клетки в процессе

прохождения ею клеточного цикла (рис. 27). Клеточным, или митотичес-ким циклом, называют период между отделением дочерней клетки отматеринской и ее последующим делением (образованием первой поч-ки). Он подразделяется на интерфазу (S-фаза) и митоз (M-фаза). В ин-терфазе синтез ДНК занимает только часть времени между двумя перио-дами роста - предсинтетической фазой G1 и постсинтетической фазойG2. У Saccharomyces cerevisiae все 4 фазы цикла приблизительно равныпо времени, а у Schizosaccharomyces pombe фазы G1, S и M короткие иклетка большую часть клеточного цикла находится в фазе роста G2. Кле-точный цикл завершается М-фазой, составными этапами которого явля-ются кариокинез (деление ядра, митоз) и цитокинез (деление клетки).

Рис. 27. Стадии клеточного цикла у дрожжей: G1 – предсинтетичес-кая фаза, S – интерфаза, начало образования почки, G2 – постсинте-тическая фаза, M –митоз.

41

Митотические циклы приводят к увеличению числа клеток в популяциии, таким образом, обусловливают ее рост.

Для ориентировочного определения стадий клеточного цикла исполь-зуют разные диагностические признаки (маркеры цикла). К морфологи-ческим маркерам относятся размеры клетки и почки, состояние ядра. ВG1-фазе ядро имеет только одну центриолярную бляшку, в начале S-фазыона удваивается. При этом в цитоплазме возникают внутриядерныемикротрубочки, которые у Saccharomyces cerevisiae участвуют в ориента-ции почки и формировании веретена. В начале G2-фазы бляшки на ядрерасходятся и образуют митотическое веретено. Почка за время прохожде-ния G2-фазы достигает размеров материнской клетки, а ядро мигрируетв межклеточную перетяжку, где происходит митоз. После кариокинезапроисходит цитокинез: материнская и дочерняя клетки разделяются сна-чала мембраной, затем первичной и вторичной септами и отделяютсядруг от друга.

Альтернативные программы дифференцировки клетки - митоз, конъ-югация и споруляция - контролируются в G1 фазе до момента «старта»,пока клетка не дифференцирована и может реализоваться по четыремнаправлениям в зависимости от природы самой клетки и условий.

Изучение закономерностей клеточной дифференциации может датьобъяснение поведению популяций в разных условиях природныхместообитаний, при лабораторном и промышленном культивировании,объяснить причины утраты способности чистых культур дрожжей к спо-рообразованию при хранении в коллекциях.

42

ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ И ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫДРОЖЖЕЙ

Половое размножение - это сложная цепь событий, включающая кон-такт двух гаплоидных клеток, их слияние (сначала слияние цитоплазмы- плазмогамия, а затем сразу же или со значительной задержкой слия-ние ядер - кариогамия), образование диплоидной зиготы, ядро которойзатем либо делится мейотически с восстановлением гаплоидного состо-яния, либо дает начало диплоидному поколению клеток. Таким образом,половое размножение связано со сменой ядерных фаз. У дрожжей, как иу всех грибов, чередование ядерных фаз сопряжено с образованием по-ловых гаплоидных спор - аскоспор или базидиоспор.

Весь ход событий в развитии организма от одной стадии до этой жестадии в следующем поколении составляет жизненный цикл, или он-тогенез. Полный жизненный цикл включает вегетативную стадию, в те-чение которой клетки размножаются при помощи митотического деле-ния, и половой цикл, включающий мейотическое деление ядра. У мице-лиальных грибов вегетативное размножение занимает обычно одну изстадий жизненного цикла: у аскомицетов - преимущественно гаплоид-ную, у базидиомицетов - дикариотическую. У дрожжей вегетативноеразмножение может происходить в любой фазе жизненного цикла. Наэтом основании различают гаплоидные виды, у которых вегетативноеразмножение происходит в гаплоидной фазе, диплоидные виды, размно-жающиеся вегетативно в диплофазе, а также гапло-диплоидные, образу-ющие стабильные как гапло-, так и диплофазы, или же смешанные по-пуляции гаплоидных и диплоидных клеток.

В половом процессе у дрожжей участвуют обычные соматические,то есть неспециализированные клетки. Такой тип полового процессаназывается соматогамией. Существуют разновидности соматогамии:гологамия - слияние (копуляция) двух морфологически сходных сома-тических клеток, педогамия - слияние материнской и дочерней клетки-почки, адельфогамия - слияние сестринских клеток-почек. Копулиро-вать могут не любые две клетки, а лишь клетки, относящиеся к различ-ным типам спаривания. Термин «тип спаривания» используется вмес-то термина «пол» в том случае, когда копулирующие клетки не имеютморфологических отличий, а различаются лишь физиологически. У од-

43

них дрожжей при вегетативном размножении происходит разделениеклеток на различные типы спаривания (обозначаемые a и α, и,следовательно, в потомстве одной клетки возможен половой процесс.Такие дрожжи называют гомоталличными. У других - клетки не спо-собны переключаться с одного типа спаривания на другой, и половойпроцесс в потомстве одной клетки невозможен. В этом случае дрожжиназывают гетероталличными. Половой процесс у таких дрожжей про-исходит только при объединении клеток из популяций a и α типов спари-вания.

Дифференциация пола у дрожжей. Особенности конъюгации кле-ток при половом размножении наиболее хорошо изучены у дрожжейSaccharomyces cerevisiae. При половом размножении могут конъюгиро-вать не любые две клетки, а только клетки различных типов спаривания.Эти клетки различаются между собой только по одному генетическомулокусу, обозначаемому mat (mating - спаривание). Локус mat может на-ходиться в двух аллельных состояниях: mat a и mat α. Клетки, несущиелокус mat a или mat α, обозначаются соответственно как a- и α-клетки.

Локусы mat a и mat α ответственны за образование так называемыхполовых факторов (соответственно a- и α-фактора), которые представля-ют собой олигопептиды. a-Фактор, образуемый а-клетками, способенблокировать процесс митотического деления у α-клеток. α-Фактор, об-разуемый α-клетками, блокирует митотическое размножение у а-клеток.Поэтому конъюгация возможна только при взаимодействии а- и α-клеток,но не а х a или α х α.

После конъюгации а- и α-клеток образуется диплоидная клетка (зи-гота), имеющая генотип а/α. Только такие клетки способны к мейоти-ческому делению с образованием половых спор. Специальными генети-ческими методами можно получить диплоиды а/а и α/α. Такие клетки неспособны спорулировать. В процессе мейотического деления а/α клеткиобразуется 4 гаплоидных ядра, два из которых а-типа, а два - α-типа.Поэтому в типичном четырехспоровом аске две аскоспоры принадлежатк а-типу, а две - к α-типу.

Кроме локуса mat, ответственного за образование полового фактора,в клетке имеются еще две копии этого локуса (hml и hmr), находящихся вдругих сайтах той же хромосомы. Один из них всегда находится в состо-

44

янии mat a, другой - mat α. Однако эти локусы не экспрессируются, тоесть находятся в «молчащем» состоянии. При митотическом деленииклетки происходит замена работающего mat-участка на копию, снятую снеэкспрессирующегося участка. При этом копия снимается с того локу-са, который находится в другом аллельном состоянии, нежели работаю-щий mat-участок. Таким образом, при вегетативном размножении про-исходит превращение клетки в клетку противоположного типа спарива-ния, так называемый «свитч». За такой обмен участками хромосомы от-ветственен, в частности, ген ho, который кодирует эндонуклеазу, специ-фически вырезающую заменяемый участок ДНК.

В клоне, полученном, например, из а-клетки, появляются α-клетки иможет идти половой процесс. Такие дрожжи называют гомоталличны-ми. Если же имеет место какое-либо нарушение в системе генов,контролирующих переход в другой тип спаривания (например, мутиро-ван ген ho), то клон, полученный, скажем, из а-клетки, будет состоятьтолько из а-клеток, и половой процесс будет невозможен. Такие дрожжис нарушенным процессом свитча называют гетероталличными.

Явление гетероталлизма широко распространено среди дрожжевыхгрибов. В некоторых случаях гетероталличны отдельные штаммы внут-ри вида. Например, существуют гомо- и гетероталличные штаммыSaccharomyces cerevisiae. В других случаях признак гетероталлизма яв-ляется видовым. Существуют и исключительно гомоталличные виды.Например, бессмысленно говорить о явлении гетероталлизма у дрож-жей с педогамным половым процессом.

Более сложные случаи генетической детерминации пола наблюда-ются у базидиальных дрожжей. У видов в родах Rhodosporidium,Leucosporidium, Sporidiobolus тип спаривания не биполярный, а тетра-полярный, так как определяется не двумя (а и α), а четырьмя аллелями,которые принято обозначать как А, а, В, в. В этом случае скрещиваниевозможно лишь между штаммами, которые различаются всеми четырь-мя аллелями: АВ × ав или Ав × аВ. В комбинациях ав × ав или АВ × АВспаривание невозможно. При взаимодействии штаммов, различающих-ся только по одному локусу: АВ × аВ, АВ × Ав, ав × Ав или ав × аВ,иногда наблюдается копуляция клеток, но дикариотический мицелий, какправило, не развивается.

45

Аскомицетовые дрожжиК аскомицетам относят дрожжи, половые споры которых формиру-

ются эндогенно внутри особых вместилищ - сумок, или асков. В отличиеот мицелиальных аскомицетов, большая часть жизненного цикла кото-рых проходит в гаплоидной фазе, а диплоидна только молодая сумка,среди аскоспоровых дрожжей есть виды с разными типами онтогенеза:гаплоидным, диплоидным и гапло-диплоидным. При этом аском можетстать либо непосредственно зигота (Schizosaccharomyces, Zygosaccharo-myces), либо отдельная диплоидная вегетативная клетка (Saccharomyces,Saccharomycodes), либо сумка развивается как новообразование с учас-тием так называемых «активных» почек, выполняющих функцию гамет(Lipomyces). Аски могут также формироваться из хламидоспор(Metschnikowia), из клеток псевдомицелия (Arthroascus), или на истин-ном мицелии (Saccharomycopsis, Stephanoascus).

В любом случае аски формируются из диплоидных клеток послемейотического деления ядра (рис. 28). Мейоз представляет собой дваследующих друг за другом деления ядра с однократным удвоением хро-мосом. Перед вторым делением хромосомы не удваиваются, поэтому врезультате происходит редукция числа хромосом и возникают четырегаплоидных ядра. Затем в районе ядерных бляшек начинают формиро-ваться мембраны, которые постепенно разрастаются и охватывают частьцитоплазмы аска. После образования аскоспор остается небольшое ко-личество «неиспользованной» цитоплазмы. Между двумя листками мем-бран закладывается клеточная стенка аскоспоры.

Рис. 28. Схема поведения ядра во время мейоза и образование аско-спор у Saccharomyces cerevisiae: 1,2 - первое деление, 1 - удвоениебляшки, 2 - образование веретена, 3,4 - второе деление, формиро-вание клеточной стенки аскосор, 5 - аск с аскоспорами.

46

Аскоспоры отличаются от вегетативных клеток более толстой имногослойной клеточной стенкой, меньшим развитием внутриклеточныхмембранных систем, отсутствием вакуолей. Эти особенности связаны спониженной метаболической активностью аскоспор. Обычно аскоспо-ры содержат большое количество запасных веществ, чаще всего - липи-дов. Аскоспоры дрожжей - это типичные «покоящиеся» споры, способ-ные более или менее длительный период существовать в неактивномсостоянии. Однако, устойчивость аскоспор к ряду повреждающих фак-торов, например, к повышенным температурам, обычно не намного выше,чем у вегетативных клеток.

Аскоспоры дрожжей очень разнообразны по форме (рис. 29). Онимогут быть круглыми, овальными, бобовидными, чечевицеобразными,серповидными, игловидными и т.д. Кроме того, аскоспоры могут иметьна поверхности клеточной стенки различные скульптурные образова-ния, которые хорошо выявляются в электронном микроскопе. За счеттаких образований аскоспоры могут быть бородавчатыми, сатурновид-ными, напоминающими грецкий орех и пр. Морфология асков зависитот способа их образования (зиготические и азиготические, одиночные

Рис. 29. Форма аскоспор у различных дрожжей: 1 - Saccharomyces, 2 - Lod-deromyces, 3 - Kluyveromyces, 4 - Wingea (=Debaryomyces), 5 - Debaryomyces,6 - Nadsonia, 7,8 - Pichia, 9 - Wickerhamia, 10 - Williopsis, 11 - Schwanniomyces(=Debaryomyces), 12,13 - Lipomyces, 14 - Metschnikowia, 15 - Nematospora(=Eremothecium).

47

или на мицелии), типа полового процесса, количества и формы аскос-пор (рис. 30). Количество аскоспор в аске у разных видов может быть отодной до нескольких десятков. Наиболее часто встречаются аски с 1,2,4

Рис. 30. Типы асков у аскомицетовых дрожжей: 1-5 - азиготические аски, раз-вивающиеся из диплоидных клеток, 1 - Saccharomyces, 2 - Lodderomyces, 3 -Kluyveromyces, 4 - Pichia,5 - Hanseniaspora, 6 - зиготический аск уZygosaccharomyces, развивающийся непосредственно из зиготы, 7- 8 - аскина мицелии, 7 - Arthroascus, 8 - Stephanoascus, 9 - аски Metschnikowia, разви-вающиеся из хламидоспор, 10 - мешковидные аски у Lipomyces в результатеадельфогамии, 11-13 - аски после педогамной копуляции, 11- Debaryomyces,12 - Williopsis, 13 - Nadsonia

48

и 8 аскоспорами. Характерные мешковидные аски с многочисленнымиаскоспорами образуют некоторые виды почвенных дрожжей из родаLipomyces. Морфология асков, аскоспор, тип полового процесса имеютбольшое таксономическое значение. Эти признаки используются в сис-тематике дрожжей при выделении таксонов родового уровня. Рассмот-рим несколько примеров жизненных циклов аскомицетовых дрожжей.

Гаплоидные дрожжиУ таких дрожжей (рис. 31) вегетативное размножение происходит в

гаплоидной фазе, а диплоидная стадия очень короткая: образовавшееся

Рис. 31. Жизненные циклы гаплоидных аскомицетовых дрожжей; стадии: В– вегетативное размножение, П – плазмогамия, К – кариогамия, М – мейоз,А – аск, АС – аскоспоры.

49

после кариогамии диплоидное ядро сразу же делится мейотически с вос-становлением гаплоидного состояния.

Schizosaccharomyces pombe. Половой процесс - гологамия. Две мор-фологически сходные гаплоидные вегетативные клетки образуют выро-сты, с помощью которых происходит контакт, а затем слияние содержи-мого клеток - плазмогамия, и непосредственно за ней - кариогамия. Воз-никает диплоидная зигота, которая вегетативно не размножается, а ядроее сразу переходит к мейотическому делению. Образующиеся четырегаплоидных ядра включаются в аскоспоры. После освобождения из аскааскоспоры прорастают и дают начало длительной стабильной вегетатив-ной фазе.

Debaryomyces hansenii. Половой процесс - педогамия. Гаплоиднаяклетка образует почку, в которую мигрирует ядро материнской клетки, и,таким образом, почка становится двуядерной. Затем в почке происходиткариогамия. Возникшее в почке диплоидное ядро сразу же делится мей-отически. После мейоза одно из гаплоидных ядер (иногда 2, 3 или все 4)переходит в материнскую клетку. Последняя становится аском, которыйнесет на себе придаток - пустую мейозную почку. Оставшиеся не вклю-ченными в аскоспоры ядра дегенерируют.

Nadsonia elongata. Половой процесс также педогамного типа, но снекоторыми особенностями. Слияние ядер почки и материнской клеткипроисходит в другой почке, которая образуется на втором полюсе. Этавторая почка затем отделяется от материнской клетки септой и становит-ся зиготой, а после мейоза - сумкой с одной, редко с 2-3 аскоспорами.

Lipomyces tetrasporus. Половой процесс - адельфогамия. Этот типполового процесса сходен с гаметангиогамией у зигомицетов, но рольгамет здесь выполняют активные почки. Такие почки формируются нагаплоидных вегетативных клетках на поздних стадиях роста после пе-риода вегетативного размножения. Обычно две почки на одной материн-ской клетке выполняют функцию гамет и копулируют между собой, об-разуя зиготу, которая затем разрастается в виде мешка и отделяется пере-городкой от несущей ее клетки. Ядро зиготы делится мейотически и онапревращается в четырехспоровый мешковидный аск, прикрепленный кматеринской клетке, на которой может затем формироваться вторая итретья сумки.

50

Кроме типичной адельфогамии у липомицетов могут быть иные спо-собы копуляции клеток. Могут копулировать почки различных клеток илипочка с морфологически отличающейся от нее другой клеткой, образую-щей вырост. Другие виды липомицетов, в отличие от Lipomyces tetrasporus,имеют многоспоровые сумки, которые образуются в результате дополни-тельных митотических делений гаплоидных ядер. Число спор в одном та-ком мешковидном аске может достигать тридцати и более.

Диплоидные дрожжиУ этих дрожжей вегетативно размножаются только диплоидные клет-

ки. Гаплофаза ограничена молодыми асками и аскоспорами (рис. 32).Saccharomycodes ludwigii. У этих дрожжей диплоидизация происхо-

дит при слиянии аскоспор. Четыре гаплоидные аскоспоры прорастают иначинают копулировать попарно, когда они еще находятся в аске. Обра-зовавшиеся диплоидные клетки размножаются вегетативно, образуя ста-бильную и длительную диплофазу. При соответствующих условиях, когдаснимается контроль митотического деления ядра, диплоидная клеткавступает в митотический цикл и превращается в аск с 4 аскоспорами.

Hanseniaspora uvarum. Жизненный цикл сходен с описанным вышеза исключением того, что споры не копулируют, но ядро в зрелой спорепосле освобождения ее из сумки в условиях, обеспечивающих вегета-цию, делится мейотически. Образовавшиеся два гаплоидных ядра сли-ваются, образуя уже диплоидную клетку, способную к вегетативному

Рис. 32. Жизненные циклы диплоидных аскомицетовых дрожжей; обозначе-ния см. на рис. 31.

51

размножению. Сходный цикл наблюдается и у почвенных дрожжейWilliopsis saturnus.

Гапло-диплоидные дрожжиСуществуют дрожжи, у которых вегетативное размножение может

происходить как в гаплоидной, так и в диплоидной фазах (рис. 33). Дли-тельность той или другой фазы зависит от вида и от условий роста. Средиэтих дрожжей есть как гомоталличные, так и гетероталличные виды.

Saccharomyces cerevisiae. Эти гомоталличные дрожжи вегетируютпреимущественно в диплоидном состоянии, но у них имеется короткаявегетативная гаплоидная фаза. Диплоидная клетка в условиях дефициталегкодоступных источников углерода прекращает почковаться, и ядро ееделится мейотически. В результате она превращается в аск с 4 гаплоид-ными аскоспорами, которые после освобождения из аска прорастают иобразуют гаплоидное поколение. Гаплоидные клетки обычно мельче дип-лоидных и имеют более округлую форму. Шрамы почкования у них сбли-жены, почки образуются группами в одном локусе. После несколькихциклов почкования две клетки конъюгируют и сливаются, восстанавли-вая диплоидное состояние.

Metschnikowia pulcherrima. Диплоидные клетки этого вида размножа-ются вегетативно почкованием, но отдельные клетки увеличиваются в

Рис. 33. Жизненные циклы гапло-диплоидных аскомицетовых дрожжей; обо-значения см. на рис. 31.

52

размерах, образуют утолщенные оболочки и превращаются в диплоид-ные хламидоспоры. При прорастании хламидоспоры ее ядро мейотическиделится, и непосредственно из хламидоспоры при ее прорастании обра-зуется аск с 1-2 игловидными аскоспорами. Зрелые аскоспоры прораста-ют и дают начало гаплоидным почкующимся клеткам. Гаплоидные клеткипосле копуляции восстанавливают диплофазу. Все эти стадии довольностабильны, поэтому в культурах Metschnikowia pulcherrima присутству-ют одновременно мелкие гаплоидные клетки, более крупные диплоид-ные, а также хламидоспоры.

Базидиомицетовые дрожжиВ отличие от аскоспоровых дрожжей, все дрожжи, которые относят

к базидиомицетам, образуют экзогенные половые споры (базидиоспо-ры). Плазмогамия и кариогамия, как правило, разделены во времени изначительную часть жизненного цикла занимает дикариотическая фаза,представленная дикариотическим мицелием с пряжками. Большинствовидов гетероталличны и поэтому многие из них долгое время были изве-стны только в гаплофазе как несовершенные дрожжи.

Базидиомицетовые грибы, которые имеют дрожжевую стадию в циклеразвития, часто называют гетеробазидиомицетами. Это название былопредложено Н.Патулляром еще в 1900 г. Основной признак таких гри-бов - наличие септированной или глубокорасчлененной базидии. Сей-час этот термин сохраняют для диморфных базидиомицетовых грибов сгаплоидной дрожжевой стадией. Их дикариотический мицелий частопаразитирует на растениях или плодовых телах других грибов.

Активное исследование жизненных циклов базидиомицетовых дрож-жей началось лишь в конце 60-х - начале 70-х годов XX в., после того какяпонский миколог Исао Банно опубликовал результаты открытия поло-вого цикла у хорошо известных и ранее считавшихся несовершенными«красных» дрожжей Rhodotorula glutinis. Ему удалось подобрать типыспаривания среди большого числа проверенных штаммов, и в результатеих скрещивания он наблюдал образование дикариотического мицелия,на котором формировались структуры, морфологически сходные с хла-мидоспорами, то есть крупные клетки с сильно утолщенными оболочка-ми и большим запасом внутриклеточных липидов. Именно в них затем

53

происходило слияние двух ядер и последующий мейоз с восстановлени-ем гаплоидного состояния. Эти клетки получили название телиоспор.При прорастании они образовывали промицелий с поперечными септа-ми, делящими его на 4 клетки. Эти клетки отпочковывали гаплоидныеспоридии, которые можно было отождествить с базидиоспорами гетеро-базидиальных грибов. Весь наблюдаемый цикл оказался очень сходнымс циклом развития головневых грибов. Совершенная стадия Rhodotorulaglutinis была названа Банно Rhodosporidium toruloides (рис. 34). Позжесходный цикл был описан для некоторых баллистоспоровых дрожжей идля нескольких видов несовершенного рода Candida. Их телиоспоровыестадии получили соответственно родовые названия Sporidiobolus иLeucosporidium. Сейчас похожие полные или не завершенные жизнен-

Рис. 34. Примеры жизненныхциклов базидиомицетовыхгрибов с анаморфными дрож-жевыми стадиями (диморф-ных базидиомицетов); ста-дии: В – вегетативное размно-жение, П – плазмогамия, ДМ –дикариотический мицелий, К –кариогамия, М – мейоз, Б – ба-зидия.

54

ные циклы известны для многих базидиомицетовых дрожжей. Они раз-личаются формой телиоспор (рис. 35), характером их прорастания и мор-фологией образующегося при этом промицелия (рис. 36).

Иной тип жизненного цикла базидиомицетов с дрожжевой анамор-фой известен для дрожалковых грибов порядка Tremellales, относящих-ся к группе гименомицетов (см. рис. 34). Эти грибы известны достаточ-

Рис. 35. Телиоспоры у базидиомицетовых дрожжей: 1 – Rhodotorulafujisanensis, 2 – Udeniomyces puniceus, 3 – Rhodosporidium babjeviae.

Рис. 36. Прорастание телиоспор промицелием со споридиями у различныхвидов базидиомицетовых дрожжей: 1 – Leucosporidium scottii, 2- Mrakiafrigida, 3 – Cystofilobasidium capitatum.

55

но давно, так как в онтогенезе этих организмов есть стадия образованиямакроскопических плодовых тел (рис. 37), которые в природе обычноразвиваются на старой древесине, на стволах мертвых деревьев. То, чтобазидиоспоры тремелловых грибов способны к почкованию, было заме-чено микологами еще в конце XIX в., однако наличие самостоятельнойдрожжевой фазы в цикле развития тремелловых было установлено пос-ле детального изучения видов рода Tremella в 1960-х гг. В культурах от-дельные базидиоспоры гетероталличных видов дают начало дрожжевымстадиям. Мицелий обычно развивается только при смешивании штам-мов совместимых типов спаривания. Смешение соответствующих типовспаривания приводит к быстрой реакции клеток на выделяющиеся фе-ромоны; почкование прекращается, развиваются конъюгационные труб-ки, через которые клетки копулируют, происходит плазмогамия и разви-вается мицелиальная дикариотическая стадия. У многих видов в подхо-дящих условиях вскоре после формирования дикариотического мицелияначинается развитие плодовых тел. Плодовые тела обычно студенистые

Рис. 37. Плодовые тела различных видов дрожалковых грибов.

56

или хрящеватые, в виде бесформенных комочков или корочек. В плодо-вых телах образуются 2-4-клеточные базидии. Каждая клетка базидиинесет почковидную, пассивно освобождающуюся спору или трубчатыйвырост (эпибазидию), на котором формируются базидиоспоры. Освобо-дившиеся базидиоспоры могут размножаться вегетативно почкованиемили формированием баллистоспор.

В 70-х годах американской исследовательницей Квон-Чанг был обнару-жен сложный жизненный цикл с образованием несептированных и нерас-члененных базидий у дрожжей Cryptococcus neoformans (см. рис. 34), кото-рые долгое время были известны только в несовершенной форме и привле-кали большое внимание медицинских микологов как возбудители опаснойболезни - криптококкоза. Серотипы этого вида, обозначаемые A, B, C и D,оказались штаммами разных типов спаривания, которые при скрещиванииформировали дикариотический мицелий с несептированными базидиями -голобазидиями. На базидии возникали апикальные вздутия и на них форми-ровались гаплоидные базидиоспоры путем базипетального почкования собразованием цепочек. Совершенная стадия этих дрожжей была названаFilobasidiella neoformans. Позже подобные жизненные циклы были найде-ны и у некоторых других представителей рода Cryptococcus, в частности уCryptococcus uniguttulatus (=Filobasidium uniguttulatum).

Характеристики жизненного цикла играют большую роль в система-тике базидиомицетовых дрожжей. Однако очень часто у базидиомицето-вых дрожжей, изолируемых из природных местообитаний, не удаетсянаблюдать полный жизненный цикл при культивировании на лаборатор-ных средах, поэтому их идентификация и классификация вызывают боль-шие трудности. Значительные успехи в систематике таких анаморфныхбазидиомицетовых дрожжей достигнуты в последние десятилетия, осо-бенно в связи с внедрением в таксономическую практику молекулярно-биологических методов. Как оказалось, группирование базидиомицето-вых дрожжей на основе молекулярно-биологических признаков, в част-ности нуклеотидных последовательностей рРНК, часто не совпадает схарактеристиками их жизненного цикла, особенно такими, как способ-ность к образованию телиоспор, морфология базидий. Поэтому класси-фикация базидиомицетовых дрожжей еще далека от завершенности итребует дальнейших исследований.

57

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМАХотя дрожжи и не так разнообразны по своему метаболизму, как

бактерии, различные виды дрожжей могут катаболизировать разныесоединения углерода и азота и образовывать различные конечныепродукты (рис. 38).

Рис. 38. Общая схема метаболизма дрожжей.

58

Спиртовое брожениеНаиболее известное свойство многих дрожжей - способность к спир-

товому брожению. Многие виды дрожжей могут переключаться с бро-дильного метаболизма на дыхательный и обратно в зависимости от ус-ловий: при наличии кислорода брожение ингибируется и дрожжи на-чинают дышать, в отсутствие кислорода включается механизм спирто-вого брожения. Так как кислородное дыхание - энергетически болеевыгодный процесс, чем брожение, то выход биомассы дрожжей в рас-чете на единицу используемого субстрата выше при выращивании их ваэробных условиях, чем в анаэробных. Это явление называется эффек-том Пастера.

Спиртовое брожение может идти не только в анаэробных условиях. Есливыращивать дрожжи в присутствии кислорода, но при высоком содержанииглюкозы в среде, то в этом случае дрожжи также сбраживают глюкозу. Та-ким образом, глюкоза подавляет процессы анаэробного дыхания. Это явле-ние получило название эффекта Кребтри, или катаболитной репрессии.

Многие дрожжи вообще не способны бродить. По соотношениюмежду этими двумя процессами в метаболизме можно выделить следу-ющие группы дрожжей.

1. Дрожжи, существующие только за счет брожения и не способныерасти в аэробных условиях. К ним относится, например, вид Arxiozymatelluris, обитающий в кишечном тракте грызунов.

2. Активные бродильщики: интенсивно сбраживают различныесубстраты, но в аэробных условиях переключаются на дыхательныйобмен. Представители - Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomycespombe.

3. Слабые бродильщики - в основном существуют за счет аэробногодыхания, но в анаэробных условиях могут бродить, однако значительноменее интенсивно, чем виды из предыдущей группы. Это аскомицето-вые дрожжи из родов Pichia, Debaryomyces, а также все способные к бро-жению базидиомицетовые дрожжи.

4. Дрожжи, существующие только за счет дыхания и не способныерасти в анаэробных условиях. К этой группе относятся аскомицетовыедрожжи из рода Lipomyces и многие несовершенные дрожжи базидиоми-цетового аффинитета - Cryptococcus, Rhodotorula, Sporobolomyces.

59

При росте в анаэробных условиях дрожжи превращают глюкозу впировиноградную кислоту по гликолитическому пути, получая 2 моляАТФ на 1 моль глюкозы. Процесс гликолиза включает реакцию окисле-ния фосфоглицеринового альдегида, в которой образуется восстановлен-ный пиридиннуклеотид НАД·Н. В аэробных условиях последний окис-ляется через систему переноса электронов кислородом. В отсутствие жекислорода для сохранения окислительно-восстановительного равнове-сия необходимо окислить НАД·Н каким-либо другим путем. В дрожже-вой клетке это окисление включает декарбоксилирование пирувата ипревращение образовавшегося при этом ацетальдегида в этанол с одно-временным окислением НАД·Н до НАД+. Образовавшийся НАД+ можетпринимать участие в окислении следующей молекулы фосфоглицери-нового альдегида (рис. 39).

Ход брожения может сильно меняться в зависимости от условий.Если, например, в культуру бродящих дрожжей добавить бисульфит, тообразующийся из пирувата ацетальдегид связывается в бисульфитныйаддукт, тем самым блокируя образование этанола. Дрожжевые клетки вответ на это используют для окисления накапливающегося НАД·Н поло-вину образующегося триозофосфата. Последний, восстанавливаясь,превращается в глицерин. Хотя при этом суммарный выход АТФ стано-вится равным нулю, и такое брожение не может обеспечить рост клеток,его можно использовать для промышленного получения глицерина.

В типичном же случае основные продукты спиртового брожения -этанол и углекислота, однако, в микроколичествах образуется также мно-жество побочных соединений.

Субстраты брожения. Все бродящие дрожжи сбраживают глюкозуи фруктозу, поскольку именно с этих сахаров начинается гликолитичес-кое расщепление. Кроме глюкозы и фруктозы могут сбраживаться дру-гие соединения, которые легко превращаются в интермедиатыгликолитического пути. В основном к ним относятся гексозы и олигоса-хариды, включающие остатки гексоз. Из моносахаридов наиболее частосбраживается галактоза, из дисахаридов - сахароза, мальтоза, трегалоза.Значительно реже встречаются дрожжи, сбраживающие лактозу имелибиозу.

Некоторые дрожжи способны также сбраживать полисахариды, со-стоящие из гексозных остатков. Например Kluyveromyces fragilis сбра-

60

Рис. 39. Пути катаболизма различных типов соединений дрожжами.

61

живает инулин (полифруктозан), а Schwanniomyces occidentalis иSaccharomycopsis fibuliger активно сбраживают крахмал.

Долгое время не были известны дрожжи, способные интенсивно сбра-живать пентозы. Такие виды были описаны только к началу 80-х годовXX в. К ним относятся, например, Pichia stipitis (несовершенная стадия -Candida shehatae), Pachysolen tannophilus. Брожение ксилозы начинает-ся с восстановления ее до ксилита с помощью фермента ксилозоредук-тазы. Затем ксилит окисляется ксилитдегидрогеназой до ксилулозы, ко-торая фосфорилируется с образованием ксилулозо-5-фосфата. Последнийможет вступать в реакции пентозофосфатного пути, где происходит пе-рестройка углеродного скелета ксилулозо-5-фосфата с образованиеминтермедиатов гликолиза (см. рис. 39).

ДыханиеПри росте в аэробных условиях при низком содержании глюкозы в

среде дрожжи получают АТФ за счет процессов дыхания, как это делаетбольшинство аэробных организмов. Полное окисление углеродного суб-страта до углекислого газа и воды может происходить у дрожжей с помо-щью трех различных механизмов: в цикле трикарбоновых кислот, в гли-оксилатном цикле и в пентозофосфатном цикле (см. рис. 39). Прифункционировании каждого из этих циклов в клетке происходит образова-ние восстановленных пиридиннуклеотидов. Они могут быть использо-ваны либо для процессов восстановления в ходе биосинтеза, либо дляполучения АТФ путем окислительного фосфорилирования. В последнемслучае НАД·Н становится донором электронов для электронно-транс-портной цепи, в которую у дрожжей входят такие белки-переносчикиэлектронов, как флавопротеиды, убихиноны и цитохромы, локализован-ные на внутренней мембране митохондрий.

Спектр углеродных соединений, усваиваемых дрожжами за счетаэробного дыхания, значительно шире, чем в случае брожения. Рассмот-рим особенности аэробного метаболизма дрожжами некоторых углерод-ных соединений.

Углеводы. За исключением Arxiozyma telluris, обитающего в кишеч-нике грызунов и неспособного к дыхательному метаболизму, все осталь-ные виды дрожжей растут аэробно на глюкозе. Многие другие гексозытакже могут использоваться дрожжами как субстраты дыхания.

62

Если в анаэробных условиях лишь единичные виды дрожжей могутсбраживать пятиатомные сахара, то в присутствии кислорода пентозы(арабиноза, ксилоза и др.) и метилпентозы (рамноза) могут служить суб-стратами для очень многих дрожжей. При этом происходит превраще-ние пентоз в соответствующие интермедиаты пентозофосфатного пути.

Многие дрожжи способны также аэробно ассимилировать различ-ные производные сахаров, например сахароспирты (сорбит, рибит, эрит-рит, маннит, инозит) или гликозиды (арбутин, салицин).

Полисахариды также могут усваиваться дрожжами, способными ксинтезу соответствующих гидролаз. Довольно часто встречаются дрож-жи, ассимилирующие крахмал. Многие виды дрожжей способны усваи-вать такие полисахариды, как полифруктозаны (инулин), полигалактоу-рониды (пектины), гемицеллюлозы (ксиланы). Способность к расщеп-лению β-глюкозидных связей в целлюлозе у дрожжей практически от-сутствует. Целлюлазы обнаружены лишь у нескольких видов дрожжей,например, у Trichosporon pullulans, но активность этих ферментов зна-чительно ниже, чем у целлюлолитических мицелиальных грибов, такихкак, например, виды рода Trichoderma.

Жирные кислоты и н-алканы. Ряд видов дрожжей отличаетсяспособностью к аэробному росту на длинноцепочечных жирных кисло-тах и алканах. К таким дрожжам относятся некоторые виды рода Candidaаскомицетового аффинитета (Candida tropicalis, Candida intermedia,Candida lipolytica, Candida guilliermondii).

Ассимиляция н-алканов может идти только аэробным путем, так какпервая стадия их катаболизма - это окисление концевого атома углеводо-родной цепочки молекулярным кислородом. Образующийся спирт окис-ляется до соответствующей жирной кислоты, которая затем подверга-ется процессам β-окисления, отщепляя последовательно двууглеродныеостатки ацетил-КоА. Последний окисляется в цикле трикарбоновых кис-лот или глиоксилатном цикле.

Дрожжи, растущие на средах с н-алканами, имеют специфическиецитологические особенности. На ультратонких срезах таких клеток обыч-но видны органеллы, окруженные гомогенными липопротеидными мемб-ранами - пероксисомы. Функция пероксисом состоит в компартментали-зации процессов β-окисления от дальнейших превращений ацетил-КоА.

63

Одноуглеродные соединения. Более 20 видов дрожжей способныаэробно расти на метаноле в качестве единственного источника углеро-да и энергии. Наиболее активно ассимилируют метанол такие виды, какCandida boidinii, Candida methylica, Pichia polymorpha, Pichia pastoris.Все эти виды - факультативные метилотрофы, они хорошо растут такжеи на углеводах.

Катаболизм метанола дрожжами начинается с его окисления кис-лородом с образованием формальдегида. Эта реакция катализируетсяферментом метанолоксидазой, содержащим в качестве коферментаФАД. При действии флавиновых оксигеназ образуется Н2О2, поэтомуметилотрофные дрожжи всегда богаты каталазой, разлагающей токсич-ную Н2О2 до Н2О и О2. Формальдегид затем окисляется последователь-но до муравьиной кислоты и СО2. При этом окисляемый субстрат на-ходится в связанном виде с молекулой глутатиона. В ходе окисленияна 1 моль метанола образуется 1 моль НАД·Н, который может участво-вать в процессах биосинтеза или отдавать электроны в цепь переносаэлектронов для генерации АТФ.

При росте на метаноле, как на единственном источнике углерода,дрожжи должны использовать только одноуглеродные фрагменты длясинтеза всех клеточных компонентов. Ассимиляция одноуглеродныхсоединений и образование С-С связей у метилотрофных дрожжей идетв ксилулозо-монофосфатном цикле. Ключевая реакция этого цикла -взаимодействие ксилулозо-5-фосфата с формальдегидом и образованиефосфоглицеринового альдегида и диоксиацетона - уникальна и встре-чается только у метилотрофов. Последующие превращения представ-ляют собой обращение реакций гликолитического пути. Регенерацияксилулозо-5-фосфата достигается окислением и декарбоксилировани-ем фруктозо-6-фосфата.

Ароматические соединения. Некоторые дрожжи, в частностиTrichosporon pullulans, Debaryomyces hansenii, способны аэробно асси-милировать ароматические соединения, такие как фенол, резорцин, са-лициловая кислота и т.п. Большинство дрожжей неспособно ассимили-ровать в качестве источника углерода гетероциклические соединения,включая пуриновые и пиримидиновые производные. Однако недавноописан новый вид Arxula adeninivorans, активно ассимилирующий раз-

64

личные пуриновые соединения в качестве источника углерода и азота.Катаболизм ароматических соединений у дрожжей идет по β-кето-адипиновому пути и начинается с введения ОН-групп и раскрытия аро-матического кольца с помощью оксигеназ:

Хотя дрожжи, использующие сложные ароматические соединения вкачестве единственного источника углерода и энергии, встречаются до-вольно редко, они гораздо чаще могут окислять их в процессах комета-болизма, например в присутствии глюкозы.

Кроме перечисленных классов соединений дрожжевые грибы частомогут ассимилировать различные органические кислоты, альдегиды,спирты, амины, аминокислоты и пр. Существуют дрожжи, обладающиевысокой протеазной активностью и способные расти на белках. К нимотносится, например, Debaryomyces hansenii, часто развивающийся наконсервированных мясных продуктах и колбасах. Большинство базиди-омицетовых дрожжей образует также внеклеточные ДНК-азы.

Вторичные продукты метаболизмаВ процессе роста дрожжи наряду с основными продуктами (этанол,

СО2) образуют множество других метаболитов, которые синтезируютсякак побочные соединения при катаболизме углеводов, обмене аминокис-лот и пр. Хотя эти соединения обычно накапливаются в культуральнойсреде в очень незначительных количествах и трудно идентифицируют-ся, они могут иметь большое практическое значение, например, для пи-щевой промышленности, так как от их состава зависит качество пище-вого продукта, получаемого с помощью дрожжей. Такие соединения на-зывают органолептическими.

Обязательные побочные продукты метаболизма дрожжей - высшиеспирты (сивушные масла). Механизм синтеза высших спиртов связан собразованием алифатических аминокислот (валин, лейцин, изолейцин).

65

Он включает удаление с аминокислот и их предшественников аминог-рупп (трансаминирование), образующаяся аминокислота декарбоксили-руется и восстанавливается до спирта:

Чаще всего встречаются спирты: пропиловый, изоамиловый, бути-ловый, изобутиловый. Летучие жирные кислоты, такие как уксусная,пропионовая, масляная, изомасляная, изовалериановая - также обычныеминорные продукты метаболизма дрожжей. Большое практическое зна-чение имеют выделяемые дрожжами альдегиды и кетоны, особенно аце-тоин и диацетил:

Исходным соединением для синтеза ацетоина и диацетила являет-ся пируват. При декарбоксилировании пирувата образуется ацетальде-гид, который конденсируется с другой молекулой пирувата с образова-нием ацетомолочной кислоты. Декарбоксилирование ацетолактата даетацетоин, обратимо окисляющийся до диацетила. С ацетолактата начи-нается также путь биосинтеза валина и пантотеновой кислоты, поэто-му ацетоин и диацетил считают побочными продуктами синтеза этихсоединений. Эти и другие соединения сильно влияют на вкус спиртныхнапитков - вина и пива.

Среди других побочных продуктов большое значение имеют такжедлинноцепочечные жирные кислоты, эфиры и меркаптаны.

Источники азотаУниверсальным источником азота для дрожжей являются соли ам-

мония. Аммонийный ион, а также аммиак, усваиваются всеми без ис-

Ацетоин Диацетил

66

ключения видами дрожжей. Азот аммония включается в метаболизм спомощью реакций аминирования - взаимодействия NH3 с α-кето-кислотами:

α-Кутоглутарат + NH3 + НАД·H + H+ > Глютамат + НАД+ + H2O

Многие дрожжи способны усваивать азот в окисленной форме - ввиде солей нитратов и нитритов. Дрожжи, использующие нитраты, име-ют две ферментные системы: первая восстанавливает нитрат до нитри-та, вторая - нитрат до аммония. У некоторых видов присутствует тольковторая ферментная система - они способны усваивать нитриты, но ненитраты. Способность к ассимиляции нитратов считается ценным так-сономическим признаком, поэтому определение способности к росту насреде с KNO3 в качестве единственного источника азота - рутинный тестпри идентификации дрожжей. В последнее время, с развитием геносис-тематики, тесту на ассимиляцию нитратов стали придавать значительноменьшее значение, как диагностическому признаку.

Источниками азота для дрожжей могут быть также различные орга-нические соединения, содержащие NH - группы: амины, аминокислоты,азотсодержащие гетероциклические соединения. Высвобождение NH3 изтаких соединений может идти различными путями. Первый - окислениеаминооксидазами. Второй путь - переаминирование - переносNH - группы с ассимилируемого субстрата на a-кетокислоту с образова-нием соответствующей аминокислоты.

Практически все дрожжи используют в качестве источника азотамочевину, расщепляя ее на СО2 и NH3. Однако, механизм этого расщепле-ния различен у аскомицетовых и базидиомицетовых дрожжей.Аскомицетовые дрожжи сначала карбоксилируют мочевину с образова-нием аллофоната, который затем гидролизуется:

67

Базидиомицетовые дрожжи непосредственно расщепляют мочеви-ну с помощью фермента уреазы. Во этом случае аммиак образуется визбытке и выделяется в среду:

Это дает возможность различать дрожжи аско- и базидиомицетово-го аффинитета с помощью теста на наличие уреазы: в питательную средудобавляют мочевину и кислотно-основной индикатор (феноловый крас-ный). При наличии уреазы выделяется аммиак, среда подщелачиваетсяи индикатор меняет окраску. Этот простой тест широко используетсяпри видовой идентификации дрожжевых грибов.

68

ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФАКТОРЫЗа исключением нескольких исключительно холодолюбивых видов,

среди дрожжей нет ярко выраженных экстремофилов, то есть видов, пред-почитающих крайне высокие или низкие значения температуры, рН, ос-мотического давления, влажности среды и т.п. В то же время существу-ют дрожжи, которые сильно выделяются среди большинства других ви-дов по своей способности переносить неблагоприятные факторы среды.

Температура. У большинства видов дрожжей минимальная темпера-тура роста находится в пределах 0-5°С, а максимальная - 30-40°С. Почтивсе дрожжи могут расти при комнатной температуре 20-25°С. Базидио-мицетовые дрожжи в целом характеризуются более низкими максималь-ными температурами роста, чем аскомицетовые (рис. 40). Однако из этогоправила имеется ряд исключений.

1. Некоторые дрожжи, например Kluyveromyces thermotolerans,Arxiozyma telluris, Candida tropicalis, могут расти при температурах выше45?С. Однако, минимальная температура роста таких дрожжей такженаходится в пределах 0-5°С, поэтому их следует называть термотоле-рантными, то есть устойчивыми к повышенным температурам.

Рис. 40. Относительное количество видов дрожжей с различной мак-симальной температурой роста.

69

2. Существует несколько видов дрожжей, обитающих только во внут-ренних органах теплокровных животных. К таким видам относится, на-пример, Cyniclomyces guttulatus, обитающий в кишечном тракте кроли-ков. Эти дрожжи весь свой жизненный цикл проводят при температуретела животного-хозяина, поэтому температурный диапазон их роста оченьузок, обычно от 30 до 40°С (психрофобные).

3. Гораздо чаще встречаются дрожжи, которые хорошо растут принизких температурах около 0°С, а иногда - и при отрицательных темпе-ратурах. Если максимальная температура роста таких дрожжей не ниже20-25°С, то они называются холодоустойчивыми, или психротолерант-ными. Наиболее обычны психротолерантные виды среди дрожжей ба-зидиомицетового аффинитета. Если же максимальная температура рос-та ниже 20°С, то принято говорить о психрофильных дрожжах. Обли-гатные психрофилы встречаются среди штаммов таких видов, какLeucosporidium scottii, Mrakia frigida. Эти дрожжи часто выделяются ввысоких широтах, например, из тундровых почв или из воды антаркти-ческих морей. Психрофильные штаммы встречаются также среди несо-вершенных дрожжей базидиомицетового аффинитета, таких какCryptococcus, Bullera, Sporobolomyces и др. Среди аскомицетовых дрож-жей психрофильные виды не известны.

Таким образом, в целом дрожжи - это довольно холодолюбивая группамикроорганизмов. Часто это дает возможность создать селективные ус-ловия при выделении дрожжей из различных субстратов. Дело в том, чтоучету и выделению дрожжей методом посева на твердых питательныхсредах сильно мешают мицелиальные грибы, присутствующие в изучае-мом субстрате. Колонии грибов маскируют более мелкие дрожжевыеколонии и затрудняют их изоляцию. Подобрать какую-либо селектив-ную только на одноклеточные грибы питательную среду, то есть ограни-чить рост мицелиальных грибов химически невозможно: все ингибито-ры роста мицелиальных грибов действуют и на дрожжи. Однако, привыращивании посевов при низкой (около 5°С) температуре дрожжевыеколонии в среднем развиваются быстрее. Это дает возможность частич-но избавиться от колоний мицелиальных грибов.

Активность воды. Активность воды (aw) в каком-либо раствореопределяется как отношение давления пара над раствором к давлению

70

пара над чистой водой. Для чистой воды aw =1. Все без исключения дрож-жи способны расти при aw, приближающейся к 1. Большинство видовдрожжей перестает расти при aw = 0.9. Такую активность воды имеет,например, 50% раствор глюкозы или 14% раствор NaCl. Однако ряд ви-дов дрожжей способен развиваться при концентрации глюкозы в средедо 60% или при концентрации NaCl до 20%. Такие дрожжи называютксеротолерантными. К ним относятся аскомицетовые дрожжи Zygo-saccharomyces bailii, Zygosaccharomyces rouxii, Schizosaccharomycespombe, Debaryomyces hansenii и др. Эти виды часто встречаются в раз-личных вареньях, джемах, сиропах, сухофруктах и могут вызывать пор-чу этих продуктов. Дрожжи Debaryomyces hansenii особенно устойчивык высокой концентрации NaCl в среде и часто встречаются в различныхсоленьях, на консервированных мясных продуктах, в морской воде.

Механизм устойчивости ксеротолерантных дрожжей к низким зна-чениям аw заключается в изменении внутриклеточной среды. Клетки этихдрожжей способны накапливать различные полиолы, такие как глице-рин, арабит, эритрит, ксилит, которые могут служить растворителями длявнутриклеточных ферментов вместо воды. Ксеротолерантные дрожжимогут быть использованы для промышленного получения таких поли-олов, которые представляют интерес для химической (глицерин) и пи-щевой (ксилит) промышленности.

Кислотность среды. Оптимальные значения рН для роста большин-ства дрожжевых грибов находятся в области средней кислотности (рН4-6). Однако отдельные виды способны развиваться в более кислой сре-де. Например, некоторые штаммы Saccharomyces cerevisiae хорошо рас-тут при рН 2.5-3. К кислотоустойчивым дрожжам относится также оби-тающий в кишечном тракте животных Cyniclomyces guttulatus, растущийпри рН 2. Дрожжи, которые могли бы расти при щелочных значениях рН(8 и более) не известны.

Практически все виды дрожжей могут расти в диапазоне рН 4-4.5. Вто же время, в такой слабокислой среде не растет большинство баналь-ных бактерий, которые наиболее обычны в самых разных природныхместообитаниях (например, псевдомонады, бациллы, коринеподобныебактерии, актиномицеты). На этом основан простейший метод селектив-ного выделения дрожжей: питательная среда (например, сусло-агар)

71

подкисляется HCl или молочной кислотой до рН 4-4,5. В большинствеслучаев на такой среде вырастают только дрожжи и быстрорастущиемицелиальные грибы.

Ингибиторы роста. Рост дрожжей подавляется многими антибио-тиками актиномицетного и грибного происхождения с разным механиз-мом действия. Наиболее известны из них следующие (рис. 41).

Циклогексимид (актидион) подавляет синтез цитоплазматическогобелка на полирибосомном уровне. Чувствительность к этому антибио-тику у разных дрожжей сильно варьирует, и признак устойчивости кнему используется в таксономии дрожжей для дифференциации видов.Например Saccharomyces cerevisiae и родственные виды полностью ин-гибируются при концентрации циклогексимида всего несколько мг/л, алипомицеты, большинство видов Kluyveromyces, апикулятные дрожжиKloeckera-Hanseniaspora резистентны к этому соединению и могут ра-сти при его концентрации до 100 мг/л.

Рис. 41. Примеры наиболее известных антимикотиков, ингибирующихрост дрожжей.

72

Хлорамфеникол ингибирует синтез митохондриальных белков, но неоказывает действия на белковый синтез в цитоплазме. Высокая концен-трация глюкозы обеспечивает рост Saccharomyces cerevisiae в присут-ствии хлорамфеникола за счет брожения, но при снижении концентра-ции глюкозы рост прекращается, так как образовавшийся ацетил-КоА невключается в метаболизм из-за неспособности дрожжей синтезироватьферменты цикла Кребса в митохондриях.

Туникамицин селективно блокирует синтез и секрецию маннан-про-теинового комплекса клеточной стенки и маннан-содержащих фермен-тов (инвертазы, фосфатазы). Рост Saccharomyces cerevisiae подавляетсяслабо, но клетки становятся очень чувствительными к действию лити-ческих ферментов.

В качестве эффективных ингибиторов роста грибов хорошо извест-ны полиеновые антибиотики, состоящие из циклической липофильнойи более подвижной гидрофильной частей. Они подавляют рост грибов идрожжей, но не прокариот. Действие их проявляется в образовании проч-ного комплекса с цитоплазматической мембраной, что приводит к изме-нению ее проницаемости и вытеканию многих цитоплазматических ком-понентов. Приобретение устойчивости к полиеновым антибиотикамсопровождается изменениями в составе стеринов и жирных кислот. Наи-более известные примеры полиеновых антибиотиков - нистатин, амфо-терицин. Сходное действие оказывают некоторые соединения из группыазолов, например флуконазол. Эти соединения широко используются прилечении заболеваний, вызываемых некоторыми видами дрожжей, такихкак кандидоз и криптококкоз (см. стр. 115-117).

Киллерный эффект у дрожжей. Киллерный эффект был впервыеобнаружен у Saccharomyces cerevisiae Макоуром и Беваном в 1963 г. Кил-лерные дрожжи выделяют токсин, к которому они сами устойчивы, нокоторый летален для других - чувствительных штаммов. Киллерныештаммы были обнаружены сначала у дрожжей из родов Saccharomyces,Candida, Debaryomyces, Kluyveromyces, Pichia, а позже у базидиомице-товых дрожжей и их анаморф.

Для определения киллерной активности штамм дрожжей высевает-ся штрихом на поверхность твердой питательной среды, на которую (илив которую) нанесен газон чувствительного штамма. Штамм считаетсякиллерным, если штрих оказывается окруженным чистой зоной, в кото-

73

рой отсутствует рост чувствительного штамма, то есть принцип метода -тот же, что и при определении антибиотической активности.

Генетические анализы киллер-эффекта у лабораторных штаммовSaccharomyces cerevisiae показали, что расщепление по этому признакуотличается от менделевского. Более того, для передачи киллерного при-знака достаточно одного процесса плазмогамии без слияния ядер. Этоуказывает на то, что киллерный фенотип кодируется внеядерными гене-тическими элементами (плазмидами). Анализ бесклеточных экстрактовкиллерных дрожжей на присутствие плазмид, ответственных за киллер-ный эффект, обнаружил два типа двунитевой РНК (днРНК): более тяже-лая была обозначена L, более легкая - М.

Далее было показано, что именно М днРНК определяет киллерныйфенотип: у некиллерных штаммов М днРНК отсутствует, киллерныештаммы после инкубации при повышенных температурах или обработ-ки циклогексимидом теряют и М днРНК, и киллерную активность. Од-нако, для экспрессии киллерного фенотипа необходимо присутствие какМ, так и L днРНК: последняя необходима для поддержания первой. Делов том, что как М, так и L днРНК окружены белковой оболочкой, то естьпредставляют собой вирусоподобные частицы (ВПЧ). Если М днРНКответственна за образование киллерного токсина, то L днРНК кодируеткапсидный белок для обоих типов частиц. Так как ВПЧ не проявляютлитического цикла, их относят к латентным вирусам. Такие вирусы най-дены у многих грибов.

Только у одного штамма другого вида дрожжей - Kluyveromyces lactis(штамм IFO 1267) - были найдены киллерные плазмиды совершеннодругого типа, относящиеся к ДНК плазмидам. Все остальные изученныекиллерные штаммы дрожжей Candida, Cryptococcus, Debaryomyces,Kluyveromyces, Pichia не обнаруживали никаких плазмид. Киллерная ак-тивность наследуется у них менделевским путем, ингибируется цикло-гексимидом, то есть кодируется ядерными генами.

Киллерные токсины всех изученных дрожжей представляют собойпептиды или гликопептиды. Лучше других изучен токсин из Saccharo-myces cerevisiae. Он состоит из двух полипептидных компонентов: α и β,которые связаны дисульфидными связями.

Киллерные токсины секретируются в экспоненциальной фазе. Сна-чала в клетке образуется протоксин, который гликозилируется для эф-

74

фективного транспорта. Затем гликозилированный токсин переноситсяв систему Гольджи и включается в секреторные везикулы. В системеГольджи происходит расщепление протоксина на α и β компоненты, ко-торые соединяются дисульфидными связями. Это приводит к активиро-ванию токсина, который секретируется при слиянии везикул сцитоплазматической мембраной. Третий - γ-компонент протоксина (сайтгликозилирования) остается в мембране и обуславливает иммунность ксекретируемому токсину.

Механизм действия киллерного токсина заключается в связыванииего клеточной стенкой чувствительного штамма. Рецептором являетсяβ (1→6)-глюкан. Сферопласты дрожжей, однако, также чувствительнык киллерному токсину, то есть существует также и второй рецептор вмембране. Токсин повреждает цитоплазматическую мембрану путем об-разования пор, что приводит к свободному прохождению ионов черезмембрану, а значит к дисбалансу в ионном составе клетки и блокировкеработы протонного насоса. Таким образом последовательность событийпри действии киллерного токсина на клетку такова: связывание токсинас β-глюканом - связывание с рецептором на мембране - образование пор- изменение электрохимического потенциала клетки из-за утечки ионовкалия - гибель клетки.

Киллерные дрожжи интенсивно изучаются в последнее время в свя-зи с перспективами их практического использования. В бродильной про-мышленности, при приготовлении вина, пива, часто происходит зараже-ние бродящего сусла так называемыми «дикими» дрожжами, которыеизменяют ход брожения в нежелательную сторону. Использование кил-лерных штаммов Saccharomyces cerevisiae для сбраживания исключаетразвитие диких дрожжей - киллерный токсин будет попросту подавлятьих рост. Сходные проблемы возникают во всех других видах дрожжевыхпроизводств, где используются чистые культуры. Применение киллер-ных токсинов дрожжей перспективно также в медицине в качестве про-тиводрожжевых и противогрибных антибиотиков.

Киллерные токсины обладают избирательным, видоспецифическимдействием, поэтому определение устойчивости или чувствительности кразличным токсинам используется в систематике дрожжей в качествеважного таксономического признака при дифференциации видов.

75

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ДРОЖЖЕВЫХ ГРИБОВ В ПРИРОДЕОсобенности распространения дрожжей в природе стали интересо-

вать микробиологов начиная с самых первых исследований процессовтрадиционного виноделия. Первоначально изучение дрожжей ограничи-валось теми видами и штаммами, которые вызывали брожение при при-готовлении пива и вина. Однако уже в конце XIX в. М.Бейеринк выска-зывал мысль о том, что эти культурные виды представляют собой селек-ционированные формы «диких» дрожжей, широко распространенных вприроде. Естественно, возник вопрос об источниках их попадания в бро-дящие субстраты. Первые исследования, выполненные основателямизимологии Э.Хансеном и А.Клекером, были посвящены именно этой теме:поиску природных источников винных дрожжей Saccharomyces cerevisiae.В нашей стране этому вопросу также уделяли внимание крупнейшие мик-робиологи, например Г.А.Надсон. Сахаромицеты были найдены на яго-дах винограда, однако, как оказалось, преобладают здесь совсем иныевиды дрожжей, не участвующие в последующем сбраживании виноград-ного сока. Еще реже встречались сахаромицеты в окружающих субстра-тах, в частности, в почве под виноградниками. Уже в ранних работахвысказывалось предположение, что почва не является средой, в которойвозможно активное развитие дрожжевых грибов, а служит для после-дних лишь своеобразной «ловушкой», где дрожжи могут сохранятьсяопределенное время в жизнеспособном состоянии и служить источни-ком спор для инфицирования винограда нового урожая. Таким образомвозникло понятие «круговорота дрожжей» в природе. Под «дрожжами»в то время подразумевались одноклеточные аскомицетовые грибы, род-ственные сахаромицетам и способные к активному брожению.

Расширяющиеся микологические исследования приводили к обна-ружению все новых видов дрожжевых грибов, в том числе и таких, кото-рые существенно отличались от типичных сахаромицетов. Оказалось,что многие из одноклеточных грибов, выделяемых из природных источ-ников, не образовывали аскоспор и вообще не были способны к сбражи-ванию сахаров. Для таких дрожжей был предложен род Torula, давшийзатем начало целой серии родов несовершенных дрожжей (Torulopsis,Candida, Rhodotorula, Cryptococcus), виды которых часто обнаружива-ются в самых различных природных субстратах, включая почву, расте-

76

ния, разнообразные растительные остатки и природные воды. Стало по-нятным, что дрожжи распространены довольно широко, и их развитиедалеко не ограничивается субстратами традиционных бродильных про-цессов. Однако, при этом существенно изменилось и содержание самогопонятия «дрожжи». Дрожжами стали называть любые одноклеточныегрибы, не обязательно вызывающие спиртовое брожение. В то же время,несмотря на существенные отличия между сахаромицетами и небродя-щими дрожжевыми грибами, достаточно долго сохранялось представле-ние о дрожжах как самостоятельной филогенетической линии грибов.Лишь после обнаружения у несовершенных дрожжей рода Rhodotorulaполного жизненного цикла, типичного для телиоспоровых гетеробази-диомицетов, термин «дрожжи» окончательно утратил таксономическоесодержание. Тем не менее, вплоть до настоящего времени дрожжи про-должают рассматриваться в качестве единой группы, представляющейсобой особую жизненную форму, или экоморфу грибов.

Дело в том, что все дрожжи обладают очень сходным обликом за счетроста преимущественно в виде одиночных клеток. Кроме того, с одно-клеточной организацией дрожжей сопряжены многие их физиологичес-кие особенности, в частности узкий спектр усваиваемых соединений,отсутствие способности к гидролизу труднодоступных полимеров, осо-бенно таких, как целлюлоза и лигнин, быстрый рост за счет потребленияпростых углеводов. Особенно характерен этот набор признаков для ас-комицетовых дрожжей. Все это делает их более приспособленными кобитанию в жидких и мелкодисперсных средах, богатых легкодоступ-ными источниками углерода, в то время как мицелиальные грибы полу-чают преимущество при росте на плотных поверхностях. Одноклеточ-ность у грибов - вторичное явление в их эволюции, которое возникалонезависимо в разных группах аско- и базидиомицетов как реакция насуществование в жидких и полужидких средах с относительно высокойконцентрацией легкодоступных источников питания.

Действительно, дрожжи - наиболее типичные обитатели природныхсубстратов, характеризующихся высоким содержанием легкодоступныхпитательных веществ (сахаров, сахароспиртов, органических кислот ит.п.). В таких субстратах популяции отдельных видов дрожжей могутдостигать очень высоких значений численности и даже доминировать в

77

микробном населении. Многие из подобных природных местообитанийнеоднократно привлекали внимание зимологов и служили источникамивыделения самых различных видов дрожжей. Рассмотрим примеры та-ких местообитаний более подробно.

Специфические локусы развития дрожжейВиноград и другие сочные плоды. Вскоре после открытия Пасте-

ром дрожжевой природы спиртового брожения было показано, что дрож-жи постоянно обитают на поверхности ягод винограда и других сладкихплодов. С этого времени было проведено множество исследований дрож-жевого населения винограда и всех технологических стадий виноделия.Было установлено, что на свежих ягодах винограда, а также в только чтоприготовленном виноградном соке обычно доминируют дрожжи аско-мицетового аффинитета Kloeckera apiculata (телеоморфа - Hanseniasporauvarum), образующие лимоновидные клетки в результате биполярногопочкования и неспособные к росту при повышенной концентрации эта-нола. Наряду с этим с ягод винограда выделяется много других видовдрожжей, как аскомицетового, так и базидиомицетового аффинитета.Однако в забродившем соке все эти дрожжи быстро вытесняются устой-чивыми к этанолу, активно бродящими и быстрорастущими дрожжамиSaccharomyces cerevisiae. На свежих ягодах винограда сахаромицеты так-же обнаруживаются, но редко. Основным источником сахаромицетов впроцессах традиционного виноделия являются предметы оборудованиявинодельческих предприятий. Таким образом, S. cerevisiae - это чистосинантропный вид, предковые формы которого, тем не менее, сохраня-ются в природных очагах.

На других сладких плодах различных растений в разных географи-ческих регионах также постоянно присутствуют дрожжи, численностькоторых многократно увеличивается по мере порчи (забраживания) пло-дов. Как правило, с плодов выделяются как типичные эпифитные виды,обычные и на других частях растений, так и способные к брожению видыаскомицетового аффинитета, среди которых также обычны представите-ли рода Kloeckera.

Для дрожжей, часто способных питаться только простыми углевода-ми в высокой концентрации, важным условием успешного развития яв-

78

ляется своевременное попадание клеток на поврежденный плод. Поэто-му особую роль в инфицировании высокосахаристых плодов аскомице-товыми дрожжами играют различные насекомые, питающиеся плодамиили откладывающие в них свои яйца. Такие насекомые могут перено-сить дрожжевые клетки с одного плода на другой. При этом дрожжи,развивающиеся в плодах, могут даже служить для насекомых дополни-тельным источником питания.

Нектароносные цветки и насекомые-опылители. Цветочный не-ктар может содержать сахара в концентрации до 20%, а также аминокис-лоты, органические кислоты, минеральные соли, представляя собой иде-альную среду для развития дрожжей. Действительно, из цветков энто-мофильных растений всегда выделяются дрожжи, среди которых можнообнаружить как типичные эпифитные виды, постоянно присутствующиеи на других частях растений, так и специализированные формы. По-ви-димому, так же как и в случае сочных плодов, появление последних взначительной степени зависит от успешного инфицирования, за котороемогут быть ответственны насекомые - опылители. Действительно, однии те же виды дрожжей обнаруживаются как в нектароносных цветках,так и на их опылителях, в частности пчелах. Дрожжи, обитающие в цве-точном нектаре, весьма разнообразны и представлены родамиCryptococcus, Rhodotorula, Candida, Pichia, Hanseniaspora, Debaryomyces,Metschnikowia и др.

Однако наиболее характерно развитие в цветочном нектаре аскоми-цетовых дрожжей Metschnikowia reukaufii. Эти дрожжи имеют давнююисторию изучения и впервые были обнаружены в самом начале XX векапри прямой микроскопии нектара, где были видны характерные кресто-видные дрожжевые клетки (рис. 42). Однако при выделении организма вчистую культуру эти клетки исчезали. Высказывалось предположение,что подобная морфология способствует переносу дрожжей насекомы-ми-опылителями. Организм был назван Anthomyces reukaufii (цветочныйгриб). В 20-х гг. эти дрожжи были подробно изучены Г.А.Надсоном иН.А.Красильниковым, а позже, после обнаружения у него сумчатой ста-дии, переописан как Metschnikowia reukaufii. Последующие исследова-ния показали, что эти дрожжи выделяются не только из цветочного не-ктара, но и с поверхности других частей растений, а также из других

79

субстратов, включая растительные остатки и верхние горизонты почв.Тем не менее вероятность их обнаружения на цветках энтомофильныхрастений значительно выше, чем на других частях растений. Характер-но, что этот же вид наиболее часто обнаруживается на насекомых, опы-ляющих нектароносные цветки.

Сокотечения деревьев. Сокотечения, или весенний плач деревьев -это вытекание флоэмного сока из повреждений на стволе, например, у та-ких деревьев, как береза, клен, дуб и др. Выделяющийся сок со временемобильно заселяется микроорганизмами, среди которых преобладают бак-терии и дрожжи. Такой забродивший сок привлекает многих насекомых,которые используют его в качестве питательного субстрата и служат эф-фективным средством переноса дрожжей на свежие субстраты.

Дрожжевые сообщества, формирующиеся в бродящих сокотеченияхдеревьев, весьма разнообразны и включают как типичные эпифитные виды,постоянно обнаруживающиеся на листьях, коре деревьев и в лесных под-стилках, так и виды аскомицетового аффинитета, как правило способныек брожению. Среди последних имеется несколько специфических форм,все известные выделения которых были сделаны исключительно из соко-течений, например, Arthroascus javanensis, Nadsonia elongata, ряд предста-вителей рода Pichia. Только из сокотечений были выделены базидиомице-товые красные бродящие дрожжи Phaffia rhodozyma.

Рис. 42. Крестовидные клетки Metschnikowia reukaufii в цветочном не-ктаре. Рисунок Г.А.Надсона.

80

Изучение дрожжевых сообществ, развивающихся в сокотеченияхдеревьев, представляется очень перспективным для развития самых раз-ных аспектов микробной экологии. Эти сообщества проходят ряд сук-цессионных стадий со сменой доминирующих видов, что делает их удоб-ной и простой моделью для изучения общих закономерностей экологи-ческих сукцессий. Сокотечения представляют собой как бы природныйаналог хемостата, что дает возможность моделировать их в лаборатор-ных условиях. Очень интересны перспективы исследования механизмовпереноса дрожжей насекомыми, питающимися на сокотечениях. Широ-кое распространение деревьев, у которых встречается раневое истека-ние флоэмного сока, делает возможным изучение роли географическогоположения в формировании дрожжевых сообществ сокотечений. Одна-ко подробное изучение всех этих вопросов - дело будущего.

Разлагающиеся ткани кактусов. Один из наиболее подробно ис-следованных примеров специфических дрожжевых сообществ - ассоци-ации дрожжей и дрозофил в разлагающихся тканях кактусов в пустыняхНового Света. Формирование этих сообществ начинается в результате ло-кальных механических повреждений тканей кактуса, которые облегчаютразвитие в месте повреждения пектолитических бактерий, разрушающихнаружные покровы растения. Позже в таком локусе обильно развиваютсядрожжи. Многие насекомые, среди которых преобладают различные видыдрозофил, используют загнившие ткани кактусов как места кормления,значительно способствуя при этом инфицированию их дрожжами, при-внесенными из соседних локусов. Личинки дрозофил развиваются в гни-ющих тканях, используя дрожжи в качестве источника белка, витаминов истеролов. Таким образом формируется, поддерживается и коэволюциони-рует довольно сложная симбиотическая система, включающая растение,различные виды бактерий, дрожжей и насекомых.

Детальные многолетние исследования этих локусов обнаружили де-сятки видов дрожжей, большинство из которых относились к роду Pichiaи Candida. Среди них был описан ряд новых видов, в частности Pichiacactophila, P. amethionina, P. opuntiae и др., которые оказались специфич-ными именно для этих местообитаний и не были выделены из другихисточников. Была обнаружена тесная связь между таксономическим со-ставом дрожжевых сообществ и филогенетическим и географическим

81

расстоянием между кактусами, что свидетельствует об их коэволюцион-ном развитии. Важно подчеркнуть, что эти местообитания также пред-ставляют собой локальное повышение концентрации легкодоступныхисточников углерода, что в формировании их также активное участиепринимают насекомые, и что здесь также доминируют типичные саха-ролитические дрожжи аскомицетового аффинитета.

Дрожжи в буровой муке насекомых-ксилофагов. Жизнедеятель-ность дереворазрушающих насекомых тесно связана с широким кругомразличных микроорганизмов, среди которых дрожжи занимают значи-тельное место. В кишечнике многих ксилофагов, проложенных ими га-лереях и личиночных камерах, в измельченной древесине (буровой муке)постоянно присутствуют дрожжи и дрожжеподобные грибы аскомице-тового аффинитета. Описаны десятки видов дрожжей в основном из ро-дов Candida, Pichia, Ambrosiozyma, которые были выделены исключи-тельно из буровой муки и насекомых-ксилофагов.

Ассоциации дрожжей и дереворазрушающих насекомых можно раз-делить на два типа. К первому относятся симбиотические ассоциации, вкоторых дрожжи развиваются в мицетомах стенок кишечника насеко-мых. Наличие таких дрожжевых симбионтов было установлено у мно-гих жуков-ксилофагов из семейств Ipinae (короеды), Ceramby-cidae (усачи). Функция дрожжей заключается в снабжении насекомыхвитаминами и другими важными ростовыми веществами. При этом по-теря симбионта сопровождается нарушением роста насекомых и про-цесса их метаморфоза.

Другой тип взаимоотношений, более факультативный, - развитиедрожжей в буровой муке, на экскрементах и других продуктах жизнеде-ятельности насекомых. Личинки насекомых-ксилофагов прогрызают ходыв древесине (рис. 43), образуя буровую муку - измельченную, частичнопереваренную древесину. На этой буровой муке и поселяются различ-ные виды микроорганизмов, в том числе и дрожжи. Дрожжи, растущиена буровой муке, также служат источником белка и витаминов в питанииксилофагов. Видовой состав дрожжей в буровой муке очень специфи-чен, так как в древесине присутствуют соединения, ограничивающие ростбольшинства микроорганизмов (терпены, эфирные масла и пр.). Они пред-ставлены большой группой видов аскомицетовых дрожжей из родов

82

Pichia, Ambrosiozyma, Saccharomycopsis или их анаморфами (Candida spp.).Все эти дрожжи - типичные сахаролитики. Как правило, они способны кброжению, обладают довольно узким спектром усваиваемых соединений,не способны к интенсивному гидролизу труднодоступных полимеров (цел-люлозы). Их развитие на древесной буровой муке становится возможнымлишь в результате интенсивного гидролиза измельченной ксилофагамидревесины, вызываемого целлюлолитическими бактериями и мицелиаль-ными грибами. Высвобождающиеся низкомолекулярные продукты гид-ролиза и обусловливают развитие сахаролитических дрожжей.

Кишечный тракт беспозвоночных животных. Приведенные вышепримеры типичных местообитаний дрожжевых грибов объединяет однаинтересная особенность: тем или иным образом в их формировании уча-ствуют беспозвоночные животные. Более того, в кишечниках самых раз-ных беспозвоночных также часто присутствуют дрожжи, среди которыхесть как случайные, так и симбиотические формы, сопутствующие жи-вотному на протяжении всей его жизни. Такие дрожжи входят в составсложных микробных ассоциаций, формирующихся в кишечном трактебеспозвоночных и играющих важную роль в их питании. Кроме упомя-нутых выше насекомых-ксилофагов такие симбиотические дрожжи былиобнаружены в кишечниках многих ризо- и сапрофагов, например, кився-ков, мокриц, личинок пластинчатоусых жуков (бронзовка, майский жук),личинок жуков-щелкунов. Дрожжи, обитающие в кишечниках сапрофа-

Рис. 43. Ходы насекомых-ксилофагов в древесине – характерное место-обитание многих видов аскомицетовых дрожжей.

83

гов, представлены разными аскоспоровыми родами, такими какDebaryomyces, Williopsis, Torulaspora, а также анаморфами из родаCandida. Если лабораторные культуры таких животных долгое времякормить стерильным кормом, то в одних случаях дрожжи из их кишеч-ника исчезают, в других, например у кивсяков (рис. 44), продолжают

Рис. 44. Судьба дрожжей в пищеварительном тракте кивсяка Pachyiulusflavipes; дрожжи: 1 – экзогенные, поступающие с пищей, 2 – автохтон-ные кишечные (Debaryomyces, Torulaspora, Williopsis), 3 – лизированные.

84

существовать неограниченно долго. Таким образом, можно говорить како факультативных ассоциациях (протокооперативных), при которых дрож-жи постоянно поступают в кишечник беспозвоночного с кормом, так иоб облигатных (мутуалистических), когда дрожжи постоянно обитают вкишечном тракте беспозвоночного и способны поддерживать в нем по-стоянную численность за счет размножения. В обоих случаях дрожжимогут играть важную роль в питании сапрофагов, например, снабжая ихнеобходимыми факторами роста, или регулировать химический составкишечника. Сами дрожжи, очевидно, ассимилируют сахара, образующи-еся при гидролизе полисахаридов бактериями, входящими в состав ки-шечного микробного сообщества.

Дрожжевые грибы постоянно обнаруживаются также в кишечникахи экскрементах различных беспозвоночных, питающихся зелеными час-тями растений (фитофагов), например, многих представителей равнокры-лых, клопов, трипсов, жуков, гусениц бабочек и перепончатокрылых идр. Среди таких дрожжей обычны виды, которые постоянно обитают наповерхности надземных частей растений, но особенно характерны пред-ставители рода Metschnikowia, особенно упомянутые выше видыM. reukaufii и M. pulcherrima, обитающие в растительном нектаре. Оченьбогатые и многочисленные дрожжевые сообщества могут формировать-ся на поверхности листьев растений, пораженных насекомыми из груп-пы сосущих фитофагов (тли). Обильное развитие последних вызываетнакопление сахаристых выделений на поверхности листьев, т.н. «медвя-ной росы». Численность дрожжей на листьях, густо покрытых тлями иобильной медвяной росой, уже через несколько дней становится на 2-3 по-рядка выше, чем на свежих частях растений. При этом численностьM. pulcherrima может достигать 106 КОЕ/г, в то время как на листьях безмедвяной росы обычно не превышает 103 КОЕ/г. Кроме представителейрода Metschnikowia в субстратах, ассоциированных с зеленоядными бес-позвоночными, часто обнаруживаются и другие виды аскомицетовыхдрожжей из родов Candida, Debaryomyces.

Итак, наиболее обильно дрожжи развиваются в природных место-обитаниях, как правило, локальных и недолговечных, в которых проис-ходит накопление легкодоступных источников питания - простых саха-ров, органических кислот и др. Аналогом таких природных сообществ

85

может служить интенсивное развитие одной популяции сахаромицетовпри сбраживании виноградного сока в традиционном виноделии. Непос-редственной причиной этого является высвобождение большого количе-ства сахаров при раздавливании ягод винограда. При этом преимуще-ство получают именно быстрорастущие сахаромицеты, способные кбыстрому, «взрывному» росту за счет малоэффективного бродильногометаболизма. В природе часто можно наблюдать похожие явления, когдарастительные сахара в высокой концентрации становятся доступнымидля утилизации дрожжевыми грибами. Вот примеры механизмов такоголокального повышения концентрации сахаров:

- накопление сахаров самим растением (нектар, сочные плоды);- истечение флоэмного сока через раневые повреждения (сокотече-

ния деревьев);- разрушение и измельчение растительного материала фитофагами

(дрожжевые сообщества в кишечниках и экскрементах растительнояд-ных насекомых);

- накопление сахаров на поверхности растений в результате деятель-ности сосущих насекомых (медвяная роса);

- высвобождение легкодоступных сахаров в результате интенсивно-го гидролиза растительных полимеров грибами и бактериями (буроваямука ксилофагов).

Как видно, возникновение подобных местообитаний в основном со-пряжено с локальными разрушениями растительных тканей, которые при-водят к высвобождению содержимого клеток. Подобные явления доволь-но часто вызывают различные беспозвоночные: фитофаги, ксилофаги, ми-кофаги. Этим и объясняется наблюдаемая связь аскомицетовых дрож-жей и беспозвоночных животных. В ряде случаев могут возникать устой-чивые коэволюционные ассоциации между определенными видами дрож-жей и беспозвоночных, например, в гниющих тканях кактусов или в гале-реях ксилофагов. Однако чаще участвующие в таких ассоциациях видыдрожжей постоянно выделяются и из других типов субстратов.

Большинство местообитаний с высоким содержанием сахаров оченьнедолговечно. Существенную роль в образовании таких «взрывных» са-харолитических дрожжевых группировок должен играть случайный фак-тор. Так же как в традиционном виноделии постоянно существует веро-

86

ятность развития «диких» дрожжей, которая снижается добавлениемкультурной расы, развитие того или иного вида дрожжевых грибов в от-дельном высокосахаристом природном субстрате зависит от успешногопервоначального инфицирования. Здесь проявляется еще одна важнаяроль беспозвоночных животных в формировании дрожжевых сообществ,а именно направленное и эффективное инфицирование дрожжами такихлокальных и в основном недолговременных местообитаний. Беспозво-ночные в этом случае выступают просто в качестве переносчиков дрож-жей между сахаросодержащими локусами. В экологии такой тип взаи-моотношений, когда один вид использует другого в качестве переносчи-ка, называется форезией.

Известные варианты дрожжевых сообществ, формирующихся в вы-сокосахаристых субстратах, весьма разнообразны и далеко не исчерпы-ваются рассмотренными выше примерами. Поиск таких специфическихприродных локусов развития дрожжей является интереснейшим и вомногих отношениях (таксономическом, экологическом, биотехнологичес-ком) и перспективным направлением микробной экологии. Подобныедрожжевые сообщества могут представлять собой прекрасные моделидля изучения функциональной экологии, механизмов межвидовых взаи-модействий и процессов коэволюции.

Дрожжи на растениях, растительных остатках и в почвеРаспространение дрожжей в природе не ограничивается только ло-

кальными и недолговечными местообитаниями с высоким содержаниемсахаров. Их можно выделить практически из любых природных сред,включая верхние и более глубокие почвенные горизонты, поверхностьрастений, растительные остатки, природные воды, воздух. Обычно чис-ленность дрожжей в большинстве таких местообитаний невысока и час-то лежит на пределе чувствительности методов их учета. Роль дрожжейздесь значительно ниже по сравнению с ролью мицелиальных грибов ибактерий за исключением, может быть, живых частей растений. Многиевиды аскомицетовых дрожжей, интенсивно развивающиеся в специфи-ческих сахаросодержащих субстратах, спорадически выделяются такжеиз почв и с поверхности растений. Тем не менее, известны десятки ви-дов дрожжевых грибов, для которых почвы, растения и растительные

87

остатки являются основным местообитанием. Многие из таких видовпредставляют собой дрожжеподобные грибы базидиомицетового аффи-нитета, для цикла развития которых характерны дрожжевая анаморфнаяи мицелиальная телеоморфная стадии. Сахаролитическая стратегия утаких дрожжей выражена слабее, чем у представителей порядкаSaccharomycetales. За немногими исключениями базидиомицетовыедрожжи не способны бродить и в среднем усваивают более широкийспектр соединений. Приуроченность таких дрожжей к местообитаниямс высоким содержанием свободных сахаров выражена слабее. Среди нихмного космополитических эвритопных видов, которые с одинаковой ве-роятностью выделяются из многих субстратов в различных географи-ческих зонах. Методом посева из природных субстратов эти виды, средикоторых много гетероталличных, чаще выделяются в виде дрожжевыханаморф. Не исключено, что телеоморфная стадия у некоторых такихвидов вообще утеряна в ходе эволюции. Типичными примерами такихбанальных форм служат анаморфные виды Cryptococcus albidus,C. laurentii, Trichosporon pullulans, Sporobolomyces roseus.

Эпифитные дрожжи. Надземные части растений почти всегда засе-лены эпифитными микроорганизмами, среди которых значительную частьсоставляют дрожжи. Обнаружить их можно, например, сделав отпечат-ки листьев на поверхности питательной среды (рис. 45). Численностьдрожжей на зеленых листьях растений обычно колеблется в пределах103-105 КОЕ/г, но может достигать 107 КОЕ/г. На листьях некоторых тро-

Рис. 45. Колонии дрожжей, выросших на месте отпечатков лис-тьев на поверхности сусло-агара.

88

пических растений дрожжи иногда могут развиваться в таком количе-стве, что образуют налет, заметный даже невооруженным глазом. Этидрожжи - не паразиты растений, а комменсалы, «нахлебники». Единствен-ный постоянный источник питания таких эпифитных дрожжей - при-жизненные выделения растений, т.н. экссудаты, в состав которых входятглюкоза, фруктоза, сахароза, в меньшем количестве трегалоза, галакто-за, органические кислоты. Многие дрожжи способны также утилизиро-вать липиды листовой кутикулы, гемицеллюлозы, а в качестве азотсо-держащих соединений - белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты.Выделяемые клетками эпифитных дрожжей экстрацеллюлярные поли-меры позволяют им достаточно прочно адгезироваться на поверхностилистьев. Имеются сведения о том, что развивающиеся на растениях дрож-жи, так же как и большинство фитопатогенных грибов, могут вести эн-дофитный образ жизни, то есть растут не на поверхности листьев, а вмежклеточном пространстве и внутри тканей листа.

Многие виды дрожжей особенно часто выделяются с поверхностирастений и при этом имеют специфические морфологические и физио-логические особенности, свидетельствующие об их приспособленностик существованию именно в этом типе местообитания. К таким особен-ностям относятся выраженная каротиноидная пигментация, защищаю-щая клетки от солнечной радиации, образование активно отстреливаю-щихся баллистоспор, рассеивающихся воздухом, формирование полиса-харидных капсул, способствующих адгезии и предохраняющих клеткиот высыхания. Дрожжи с таким сочетанием свойств относятся к экомор-фологической группе фитобионтов. Наиболее типичные представителифитобионтов - анаморфные виды базидиомицетового аффинитетаSporobolomyces roseus, Rhodotorula glutinis.

Видовой состав дрожжей на листьях растений варьирует в широкихпределах. Однако мало что известно о специфичности дрожжевых сооб-ществ у разных видов растений. Четкие различия обнаруживаются толь-ко в том случае, если сами растения произрастают в сильно различаю-щихся условиях или относятся к разным экологическим группам. На-пример, численность и разнообразие дрожжей в среднем выше на листь-ях мезофитов, чем на листьях суккулентных и склерофитных форм, укоторых ограничены процессы транспирации и экссудации. Еще один

89

фактор, влияющий на плотность заселения дрожжами надземных частейрастений - густота растительного покрова. В местах с сильно разрежен-ным растительным покровом средняя плотность дрожжей несколько сни-жается, по-видимому, из-за недостатка «посевного материала». Суще-ственно различаются также дрожжевые группировки, формирующиесяна древесных (одревесневшие ветви, поверхность коры) и хлорофилло-носных (листья деревьев, травы) частях растений. Последние значитель-но богаче как по численности, так и по таксономическому разнообразиюнаселяющих их дрожжевых грибов.

Численность и видовой состав дрожжей на листьях растений суще-ственно изменяются во времени. При этом динамика эпифитного дрож-жевого населения определяется сочетанием трех групп факторов:

1) погодно-климатическими факторами, определяющими ключевыеэкологические параметры среды, такие как температура, влажность, ин-тенсивность солнечной радиации и т.п.;

2) фенологическими ритмами растений, с которыми связаны интенсив-ность выделения и химический состав экссудатов, служащих основным ис-точником питания для эпифитных микроорганизмов, а также выделениерастением стимуляторов и ингибиторов роста микроорганизмов;

3) биологическими ритмами в жизнедеятельности беспозвоночныхживотных, ассоциированных с растением, прежде всего фитофагов иопылителей; эти ритмы в свою очередь взаимосвязаны как с погоднымиусловиями, так и с фенологическими изменениями и особенностями он-тогенеза растений.

Как правило, численность дрожжевых грибов заметно повышаетсяпри отмирании надземных частей растений. На отмирающих и мертвых,но находящихся на корню неодревесневших частях растений, числен-ность дрожжей может достигать 107-108 КОЕ/г. Однако, как правило, наэтой стадии не происходит существенных перестроек таксономическойструктуры дрожжевого сообщества и по большинству параметров дрож-жевые сообщества на мертвых надземных частях растений мало чем от-личаются от типичных эпифитных сообществ.

Растительные остатки. Другой тип природных местообитаний, вкоторых всегда присутствуют дрожжи - это всевозможные варианты ра-стительных остатков, теряющих черты своего анатомического строения

90

и находящихся на различных стадиях деструкции. В разных биогеоце-нозах это могут быть лесные подстилки, торфянистые горизонты, луго-вая дернина, степной войлок и т.п. Плотность заселения дрожжами та-ких субстратов несколько ниже, чем надземных частей растений и в сред-нем составляет 103-104 КОЕ/г.

Следует заметить, что изучение дрожжевых сообществ раститель-ных остатков методом посева наиболее затруднено. Лесные подстилкиобычно густо населены мицелиальными грибами, в том числе быстрора-стущими, такими как Mucor или Penicillium. Обильное развитие этихгрибов в посевах сильно мешает учету дрожжевых колоний.

Как правило, видовой состав дрожжей в разлагающихся раститель-ных остатках не сильно отличается от того, что можно обнаружить наживых и мертвых надземных частях растений в этом же биогеоценозе.Обычно здесь преобладают все те же типичные фитобионтные виды.Особенно это характерно для свежих растительных остатков, сформиро-вавшихся за относительно короткое время (прошлогодний опад, расти-тельные остатки, образовавшиеся в ходе быстрых сукцессий при разло-жении несклеротизированных частей растений). В сильноразложившихсярастительных остатках (нижние слои лесной подстилки) структура дрож-жевого населения существенно перестраивается. Доступность необхо-димых для дрожжевых грибов свободных сахаров или органических кис-лот здесь существенно снижена. Поэтому в таких местообитаниях дрож-жевые группировки приобретают более «экстремальные» черты: сокра-щается число обнаруживаемых видов, доминанты становятся более вы-раженными. В подстилках высокую роль начинают играть виды базиди-омицетового аффинитета, которые обладают характерным комплексомморфо-физиологических свойств, свидетельствующих об их адаптиро-ванности именно к этому типу местообитаний. Впрочем, отнесение этихвидов к дрожжам достаточно условно: наряду с дрожжевыми клеткамидля них характерно обильное развитие истинного мицелия. От большин-ства видов дрожжей они отличаются высокой гидролитической активно-стью и способны к ассимиляции многих полисахаридов и других поли-меров. Такие виды объединяют в особую экоморфологическую группусапробионтов, к их наиболее типичным представителям относятсяTrichosporon pullulans и Cystofilobasidium capitatum, особенно характер-ные для лесных подстилок.

91

Почва. Среди огромного разнообразия микроорганизмов, населяю-щих различные горизонты почв, обычно присутствуют и дрожжи. В тоже время, численность дрожжей в почве невелика, часто она лежит напределе чувствительности метода посева и редко превышает 103 КОЕ/г.Главным фактором, определяющим развитие дрожжей в почве, являетсяконцентрация легкодоступного органического вещества. Во всех типахпочв численность дрожжей резко падает с глубиной и наиболее заселен-ным является верхний 1-5 см слой, непосредственно под подстилкой илислоем растительного опада. В отдельных почвенных образцах дрожжиудается обнаружить далеко не всегда: в среднем по всем типам почв при-близительно в 70% случаев в органогенных горизонтах, и лишь в 20-50% в горизонтах типа B. Особенно редко выделяются дрожжи из глубо-ких горизонтов BC и С, глеевых горизонтов G, горизонтов с высокимсодержанием легкорастворимых солей. В наиболее бедных минеральныхгоризонтах дрожжи, по-видимому, вообще могут существовать толькона фрагментах растительных остатков. Например, в поверхностных сло-ях серо-бурых пустынных почв и такыров, тундровых пятен, надмерз-лотных горизонтов тундровых глеевых почв дрожжи удается выделитьтолько из микрообразцов растительных фрагментов, присутствующих впочвенной массе. Понятно, что вероятность обнаружить дрожжи в такихпочвах значительно выше на участках с более высоким покрытием рас-тительностью.

Другим важным фактором, с которым связано развитие дрожжей вминеральных горизонтах почв, является величина pH. Дрожжи наиболееобильны в кислых почвах, таких как тундровые глеевые, подзолистые,бурые лесные, и крайне малочисленны в сухо-степных и пустынных по-чвах с нейтральной и особенно щелочной реакцией среды, то есть в каш-тановых, черноземах, серо-бурых пустынных, сероземах, солончаках. Неисключено, что это просто следствие методических ограничений. Вбольшинстве почвенно-зимологических исследований дрожжи выде-ляют на сусло-агаре, подкисленном до pH 4-4.5 (для ограничения рос-та бактерий). При кислых значениях pH среды виды, предпочитающиенейтральные или щелочные значения, могут не вырастать. Однако, ис-тинных алкалофильных видов дрожжей до сих пор не известно, хотямногие исследователи используют другие методы ограничения роста

92

бактерий, без подкисления (антибиотики). Кислотолюбивость дрожже-вых грибов вполне может быть связана с их сахаролитической стратеги-ей, так как рост при избытке углеводов, как правило, сопровождаетсяобразованием и накоплением в среде органических кислот.

Очень многие виды дрожжей, обнаруживаемые на растениях и рас-тительных остатках, могут быть выделены и из почвы. В верхних гори-зонтах обычны типичные фито- и сапробионты, изредка встречаютсяаскомицетовые дрожжи, характерные для рассмотренных выше место-обитаний с высокой концентрацией свободных сахаров. Эти виды со-ставляют группу аллохтонных почвенных дрожжей. Они попадают впочву с опадом, переносятся беспозвоночными животными. Почва дляних не является истинным местом обитания, а лишь «ловушкой», мес-том сохранения или постепенного отмирания. В то же время, нельзя ис-ключить и возможности некоторого их развития здесь, а, следовательно,определенной роли в функционировании почвенного микробного комп-лекса, особенно в органогенных горизонтах и микролокусах с высокимсодержанием легкодоступных элементов питания.

Аллохтонные дрожжи могут быть ассоциированы с корнями расте-ний или существовать на мертвых растительных остатках, выступая спут-никами организмов-гидролитиков. Многие из видов этой группы - ти-пичные эпифиты, постоянно обитающие на поверхности зеленых час-тей растений. Они не погибают при смене местообитания, но переходятв другую жизненную форму, проявляя мицелиально-дрожжевой димор-физм не только в морфологическом плане, но и изменяя свои жизненныефункции. Наиболее яркий пример таких организмов - вид «черные дрож-жей» Aureobasidium pullulans, одинаково широко распространенный икак эпифит на листьях, и как компонент грибного населения лесныхподстилок и верхних горизонтов почвы. На листьях дрожжевые популя-ции этого вида выступают типичными эпифитами-эккрисотрофами, впочве же они растут в мицелиальной форме, проявляя себя как активныегидролитики, разлагающие пектины, гемицеллюлозы и клетчатку.

Однако существуют и автохтонные почвенные дрожжи, то есть те,которые проводят в почве весь жизненный цикл, и для которых мине-ральные горизонты почв являются наиболее естественным местообита-нием. Такими истинно почвенными дрожжами являются все виды рода .

93

Они представляют собой специфическую группу аскомицетовых грибови настолько отличаются от остальных дрожжей по своим экофизиологи-ческим характеристикам, что не учитываются обычными методами по-сева на сахаросодержащие среды, включая сусло-агар. Впервые эти дрож-жи были обнаружены в 1940-х гг. американским микробиологом Р.Стар-ки, который проводил наблюдения за ростом азотобактера методом об-растания почвенных комочков (рис. 46) на безазотистой среде Эшби и,оставив чашки на более длительный срок, чем обычно, увидел, что спу-стя 20 суток вокруг комочков почвы обильно развиваются слизистыедрожжи. Из-за большого количества жира в клетках они были названывпоследствии липомицетами и под родовым названием Lipomyces впер-вые включены в определитель дрожжей в 1952 г.

На плотных средах липомицеты растут, как правило, в виде растека-ющихся слизистых колоний. Это связано с интенсивным образованиемполисахаридных капсул, толщина которых может в два раза превышать

Рис. 46. Учет липомицетов методом обрастания почвен-ных комочков на среде Эшби.

94

диаметр клетки. Микроморфологически липомицеты довольно легкодифференцируются от всех других дрожжей. Они имеют крупные клет-ки до 10 мкм и более в диаметре, которые в старых культурах заполня-ются жиром и превращаются в хламидоспоры. Половой цикл липомице-тов, описанный выше, обычно включает копуляцию двух почек на однойматеринской клетке, в результате чего образуются характерные мешко-видные аски.

Липомицеты - типичные педобионты, относящиеся к автохтоннойгруппировке почвенной биоты. Об этом свидетельствует ряд показателей.Во-первых, эти дрожжи выделяются из разных почв постоянно и не обна-руживаются в других субстратах, смежных с почвой, откуда они могли быприноситься в почву. Во-вторых, численность липомицетов и их распре-деление по профилю почв соответствует физико-химическому и биологи-ческому режиму конкретного почвообразовательного процесса. Измене-ние численности в течение года происходит в соответствии с гидротерми-ческими условиями каждого периода и менее связано со стадиями вегета-ции растений. В-третьих, у липомицетов имеются некоторые особенностиморфологии, физиологии, ростовых процессов и биохимии, которые мо-гут служить доказательством прямой адаптации этих организмов к почвен-ной среде обитания. Все известные виды липомицетов - дрожжи с окисли-тельным типом обмена, не способные к спиртовому брожению. Они ха-рактеризуются высокоэффективным метаболизмом при относительно низ-кой удельной скорости роста и низкими тратами на поддержание, исполь-зуют широкий спектр источников углерода, в том числе полимеров (ину-лин, крахмал), ауксоавтотрофы. Липомицеты характеризуются способно-стью к росту при очень низкой концентрации азота в среде, что дает воз-можность выделять их на безазотистых средах, используемых для учетаазотфиксаторов. Стратегия их существования в минеральных горизонтахпочв направлена прежде всего на совершенствование механизмов пере-живания, чему способствует как эффективное потребление источниковуглерода и азота, так и способность к накоплению больших запасов пита-тельных веществ в виде внутриклеточных липидов и внеклеточных поли-сахаридных капсул. Их можно отнести к экологической группе патиентов,или стрессотолерантов, т.е. организмов, подверженных L-отбору (отборув неблагоприятной обстановке).

95

Липомицеты распространены очень широко. Эти дрожжи находилина всех материках кроме Антарктиды. Наиболее детально изучено рас-пространение липомицетов в почвах на территории России и бывшихреспублик СССР. В северном полушарии липомицеты распространенывплоть до лесотундры и не встречаются лишь в тундрах и высокогорьях.Липомицеты практически отсутствуют и в зоне пустынь, если не счи-тать редкие случаи их обнаружения в оазисах, в искусственно орошае-мых почвах.

Отдельные виды рода Lipomyces ассоциированы с разными группа-ми почв. L. anomalus (=Babjevia anomala) был выделен только один разиз торфянисто-подзолистой глееватой почвы северной тайги в Коми АССР.Это северная граница распространения липомицетов, которая проходитв зоне лесотундры. В подзонах средней и южной тайги обычен видL. starkeyi, которому сопутствует L. lipofer (=Waltomyces lipofer), болеетяготеющий к влажным заболоченным почвам зоны умеренного клима-та и почвам лугового типа в горных районах. В степной зоне, в чернозе-мах и каштановых почвах, регулярно и в высокой численности встреча-ется единственный вид L. tetrasporus. В красноземах субтропиков на тер-ритории Кавказа, а также в тропических почвах других стран (Нигерия,Мали, Тринидад и Тобаго, Вьетнам) распространен самый южный видлипомицетов - L. kononenkoae. Интересно, что в условиях засушливогоклимата саваноидных пустынь эти дрожжи «уходят под защиту» рас-пространенных там термитов: популяции L. kononenkoae можно найтитолько в локальных участках почв непосредственно под термитниками.

В горных районах распространение липомицетов повторяет в опре-деленной мере картину, которая складывается при исследовании равнин-ных территорий. В примитивных почвах высокогорий эти дрожжи от-сутствуют, в луговом (субнивальном) и лесном поясах они представленыL. starkeyi в горных системах европейской части и L. lipofer - в азиатс-кой. В степных и лугово-степных почвах низкогорий и предгорий рас-пространен L. tetrasporus.

В интразональных и пахотных почвах эти зональные закономернос-ти в распространении липомицетов несколько нарушаются. По поймамрек популяции отдельных видов липомицетов могут заходить в несвой-ственные им зоны. В болотных и торфяно-глеевых почвах на территории

96

Русской Равнины содержание липомицетов невысокое, частота встре-чаемости низкая. В этих почвах обнаруживаются только многоспоро-вые липомицеты L. lipofer и L. starkeyi. В окультуренных почвах отме-чается «смешение» разных видов, например L. starkeyi и L. kononenkoaeвыделяются вместе из красноземов под чайными плантациями, в па-хотных черноземах можно обнаружить сразу три вида - L. lipofer,L. tetrasporus и L. starkeyi.

Таким образом, липомицеты в основном ассоциированы с наибо-лее зрелыми и плодородными почвами. Они не встречаются там, гдепочвообразовательный процесс находится на ранней стадии развития,где почвы маломощные, что имеет место в тундрах и высокогорьях.Максимальной плотности липомицеты достигают в заселении почвлесостепи и луговых степей. В мощной толще черноземов липомицетыраспространяются на большую глубину и иногда составляют домини-рующую часть активной микрофлоры в нижних горизонтах этих почв.В лесной полосе распространение липомицетов по почвенному профи-лю не соответствует вертикально-профильному распределению другихдрожжей. Если основная масса дрожжей в лесных почвах сосредоточе-на в подстилках, то липомицеты, наоборот, имеют максимум в гумусо-вом и минеральных горизонтах.

Из экологических факторов наиболее четкое влияние на развитие ли-помицетов оказывает влажность. Изменение численности этих дрожжей впочве строго следует за колебаниями влажности. Лабораторные опыты понаблюдению за поведением искусственно внесенных в стерильную почвупопуляций липомицетов (L tetrasporus в чернозем и L. starkeyi в дерново-подзолистую почву) показали, что переходу к спорообразованию препят-ствует высокая концентрация доступного источника углерода (глюкоза),низкая температура (5-10°С) и переувлажнение почвы.

Функции липомицетов в почве многогранны. В трофических цепяхэти дрожжи выступают как важное звено в питании беспозвоночных. Вколониях липомицетов, обрастающих комочки почвы, постоянно можнонаблюдать массовое развитие амеб, часто попадаются также нематоды иклещи. Амебы переваривают клеточную стенку и содержимое клеток, заисключением липидных глобул, которые экскретируются и накапливают-ся в среде. Не перевариваются амебами также и споры липомицетов.

97

В процессах деструкции растительных остатков в лесных почвахроль липомицетов, по-видимому, невелика из-за слабой их конкуренто-способности по сравнению с быстрорастущими грибами. Об этом сви-детельствует и отмеченное выше их распределение по профилю лес-ных почв: плотность заселения липомицетами подстилок значительнониже, чем минеральных почвенных горизонтов. Способность липоми-цетов к гидролизу некоторых полисахаридов позволяет предположитьих возможное участие в разложении этих полимеров. Таким образом,липомицеты следует рассматривать не как главных членов, а как спут-ников тех микроорганизмов, которые в основном осуществляют про-цесс деструкции растительных остатков. Липомицеты включаются вразложение органических остатков лишь на поздних стадиях этого про-цесса, протекающего в почвенной толще под травянистыми расти-тельными формациями.

Многие функции липомицетов в почве связаны с их способностьюсинтезировать и экскретировать полисахариды, создающие вязкую меж-клеточную среду с высокой гигроскопичностью. Эта среда обеспечиваетособый режим питания и влагообмена самих клеток-продуцентов, а так-же их спутников, среди которых могут быть и азотфиксирующие бакте-рии. Последние более активно связывают молекулярный азот в ассоциа-циях с липомицетами, нежели в чистых культурах. При этом внеклеточ-ные полисахариды липомицетов служат бактериям источником углеро-да, а часть связанного азота становится доступной и для дрожжей. Коло-нии липомицетов в почве служат, возможно, центрами формированиямикросообществ, в состав которых входят и микроорганизмы, лизирую-щие мертвые и живые клетки этих дрожжей. Внеклеточные полисахари-ды могут быть факторами повышения водопрочности почвенных агре-гатов, участвуя в создании и стабилизации структуры почвы. Взаимо-действуя с катионами почвенных минералов, кислые дрожжевые поли-сахариды способствуют прочному связыванию адсорбированных клетоки почвенных частиц между собой.

Что касается других видов дрожжей, то среди них нет ни одного,который бы, подобно липомицетам, выделялся исключительно из почв ине встречался бы на растениях и растительных остатках. В то же времятри анаморфных вида базидиомицетового аффинитета, относящихся к

98

роду Cryptococcus, встречаются в органогенных и минеральных гори-зонтах почв значительно чаще, чем в других типах субстратов. Это видыC. aerius, C. terreus и C. terricola. Интересно, что для всех этих видовхарактерны те же микроморфологические черты, что и для липомице-тов, а именно интенсивное накопление в шаровидных клетках внутри-клеточных липидов в виде крупных глобул при росте на богатых средах,образование толстых полисахаридных капсул. Исходя из всех этих осо-бенностей морфологии и распространения эти виды объединяются вме-сте с представителями рода Lipomyces в экоморфологическую группупедобионтных дрожжей.

Смена дрожжевых сообществ при разложении растительных ос-татков. Итак, обычными наземными местообитаниями дрожжей явля-ются растения, растительные остатки и почвы. Хотя численность дрож-жей в таких местообитаниях существенно ниже, чем в высокосахарис-тых локусах, они являются постоянным компонентом их микробногонаселения. Эти субстраты можно рассматривать в достаточно естествен-ной последовательности (живые части растений → мертвые части рас-тений → растительные остатки → органогенные горизонты почв → ми-неральные горизонты почв), соответствующей слоям вертикальной стра-тификации биогеоценоза или стадиям сукцессии при разложении расти-тельных остатков. Поэтому их называют пространственно-сукцесси-онным рядом. В этом ряду закономерно уменьшается концентрация лег-кодоступных источников питания, в первую очередь свободных сахаров,поэтому для дрожжей, как типичных сахаролитиков, среда обитания ста-новится все более неблагоприятной. В пространственно-сукцессионномряду в структуре дрожжевых сообществ происходят следующие изме-нения (рис. 47):

- уменьшается общая численность дрожжей, в среднем от104-105 КОЕ/г на зеленых листьях растений (иногда с некоторым увели-чением на стадии отмирания листьев) до 102-103 КОЕ/г в почве;

- снижается видовое разнообразие дрожжей (его можно измерить,например, средним числом видов, которое удается выделить из отдель-ного образца стандартного объема, или общим количеством видов в за-данной выборке образцов);

- все более выраженным становится доминирование одного вида: еслина живых частях растений на долю самого обильного вида приходится

99

обычно не более половины общейчисленности дрожжей, то в почве -до 90% и более;

- дрожжевое население стано-вится все более единообразным, т.е.отдельные образцы растений, взятыев разных местах или в разные сроки,значительно больше отличаютсядруг от друга по видовому составудрожжей, чем образцы почвы.

Все эти изменения действи-тельно свидетельствуют о том, чтов ходе сукцессии при разложениирастительных остатков среда оби-тания для дрожжей становится всеболее неблагоприятной. Они впол-не аналогичны тем изменениям вструктуре растительности и живот-ного населения, которые происхо-дят при перемещении в областиклиматического пессимума, напри-мер, при переходе от бореальныхлесов к высокоширотной Арктикеили от равнин к высокогорьям. Та-ким образом, пространственно-сук-цессионный ряд следует рассмат-ривать как важный экологическийградиент в распределении дрожже-вых грибов в природе.

Географические закономерности в распространении дрожжейМикроорганизмы обычно считают космополитами. Мельчайшие раз-

меры позволяют им неограниченно расселяться и находить бла-гоприятные микрозоны в любой достаточно гетерогенной среде, в сред-нем характеризующейся неподходящими условиями для данного вида.Вместе с тем, особенности распространения организмов зависят и от

Рис. 47. Изменение дрожжевых сооб-ществ в пространственно-сукцесси-онном ряду: 1 - живые надземные ча-сти растений, 2 - мертвые надзем-ные части растений, 3 - разлагающи-еся растительные остатки, 4 - ор-ганогенные горизонты почв, 5 - глу-бокие минеральные горизонты почв.

100

климатических условий, которые закономерно изменяются по геогра-фической широте. Вопрос о наличии таких широтно-зональных зако-номерностей в распространении микроорганизмов был в центре вни-мания особого направления в отечественной микробиологии, получив-шего название «эколого-географического». В первую очередь оно свя-зано с именем академика Е.Н.Мишустина, которому в 30-50-х гг. XX в.впервые удалось продемонстрировать широтно-зональные изменениятаксономического состава почвенных бацилл. Эти работы привлекливнимание многих микробиологов к вопросу о широтно-зональных за-кономерностях в распределении микроорганизмов. Спустя несколькодесятилетий самой изученной группой в этом отношении оказалисьдрожжевые грибы благодаря относительной простоте их учета и невы-сокому видовому разнообразию.

Таксономическая структура дрожжевых сообществ не просто изме-няется в зональном ряду, но эти изменения носят вполне закономерныйхарактер. Численность и разнообразие дрожжей, обилие отдельных ви-дов монотонно возрастают или убывают в значительном диапазоне ши-рот или при анализе их зависимости от такого показателя, как темпера-тура самого теплого месяца в году. Все эти зависимости соответствуютидее экологического оптимума, причем эти оптимумы различны для раз-ных видов. По приуроченности к различным природным зонам средидрожжей выделяются виды арктические (Cryptococcus gilvescens), арк-то-бореальные (Cryptococcus laurentii), бореальные (Cryptococcuspodzolicus), пустынно-степные (Cryptococcus diffluens). Природные зонысущественно различаются по таксономической структуре дрожжевыхсообществ в субстратах пространственно-сукцессионного ряда.

Тундра. В пределах тундровой зоны дрожжи наиболее подробно ис-следованы в различных районах Таймырского полуострова. Сообществадрожжевых грибов в тундре представлены двумя весьма различнымикомплексами: довольно разнообразным эпифитным комплексом, кото-рый формируется на зеленых и мертвых надземных частях растений, иболее однородным подстилочно-почвенным комплексом на разлагающих-ся частях растений и в почвенных горизонтах. Автохтонные почвенныедрожжи в тундровой зоне отсутствуют.

101

На листьях тундровых растений дрожжи достигают довольно вы-сокой численности - до 105-106 КОЕ/г. Для этой зоны характерна высо-кая доля дрожжей среди других эпифитных микроорганизмов. Оченьчасто дрожжи являются единственными представителями грибов, на-селяющих филлосферу.

Эпифитные дрожжи в тундре характеризуются довольно постояннымсоставом доминирующих видов. На живых и мертвых частях растенийобычно преобладает Cryptococcus laurentii. Как правило, его доля состав-ляет 30-80% от общей численности дрожжей. На листьях обычны такжевиды Mrakia frigida, Leucosporidium scottii, большинство штаммов кото-рых относятся к психрофилам, а также широко распространенные и вдругих природных зонах виды Cryptococcus albidus, Rhodotorula glutinis,Sporobolomyces roseus, черные дрожжи. Все эти виды можно выделить слюбого тундрового растения. Особенностью эпифитных дрожжевых со-обществ тундры является почти полное отсутствие аскомицетовых дрож-жей, например, видов Metschnikowia pulcherrima и M. reukaufii, которыеявляются характерными обитателями листьев и цветков энтомофильныхрастений в бореальной полосе.

В разлагающихся растительных остатках - в подстилке, торфянис-тых горизонтах тундровых почв, в нижней части моховой дернины - дрож-жи также постоянно присутствуют, но представлены здесь очень одно-родным комплексом, в котором обычно более 90% общей численностидрожжей приходится на долю одного вида Cryptococcus gilvescens. Этоединственный настоящий арктический вид дрожжей, который встреча-ется только в пределах тундровой зоны, причем циркумполярно. Штам-мы Cr. gilvescens были выделены в разных районах Таймыра, в низовьяхКолымы, на Аляске. Другие дрожжи, обычные в разлагающихся расти-тельных остатках тундровых почв, представлены видами Mrakia frigida,Trichosporon pullulans, Rhodotorula minuta, Cryptococcus albidus.

Из минеральных горизонтов тундровых почв дрожжи выделяются ред-ко, не более чем в 20% случаев. Их численность здесь обычно лежит награнице чувствительности метода посева и редко превышает 103 КОЕ/г. Впочве представлены те же виды, что и в разлагающихся остатках, но сеще более выраженным доминированием Cr. gilvescens. Липомицетыполностью отсутствуют в почвах тундровой зоны. Различные типы тун-

102

дровых почв: тундровые глеевые, дерновые почвы тундровых луговин,примитивные, тундрово-болотные не отличаются по видовой структуренаселяющих их дрожжевых сообществ: во всех типах резко доминируетодин вид Cr. gilvescens. Несколько более разнообразны дрожжи, обитаю-щие в зоогенных почвах, которые обычно формируются на южных сто-ронах холмов, на легких породах, в местах, активно посещаемых живот-ными (например около норовищ песцов, колоний леммингов, мест по-стоянного кормления хищных птиц). Кроме лучших температурных ус-ловий в таких местах есть постоянный приток свежего органическоговещества (экскрементов, остатков пищи). Биомасса дрожжей на 1 м2 та-кой зоогенной почвы может быть выше чем на 10000 м2 пятнистой тунд-ры. Видовое разнообразие дрожжей в таких почвах также довольно вы-сокое. Здесь могут быть обнаружены многие виды дрожжей, в том числеаскомицетовые, более характерные для южных зон.

Лесная полоса. В лесах умеренной полосы формируются наиболеесложные и разнообразные группировки дрожжевых грибов по сравне-нию с биогеоценозами других природных зон. Разнообразие дрожжево-го населения леса значительно выше, прежде всего за счет аскомицето-вых дрожжей, представленных как телеоморфными (Debaryomyces,Pichia, Metschnikowia, Hanseniaspora, Lipomyces), так и анаморфнымиродами (Candida, Arxula, Blastobotrys, Mastigomyces, Schizoblastosporion).Кроме того для лесных биогеоценозов характерно широкое распрост-ранение анаморфных дрожжей, совершенные стадии которых явля-ются фитопатогенами и тесно ассоциированы с определенными вида-ми деревьев (Taphrina, Protomyces).

В целом аскомицетовые дрожжи представляют собой довольно сте-нобионтную группу организмов, развивающихся в основном в локусахс повышенным содержанием легкодоступных сахаров. Однако их мож-но встретить также и на листьях растений, на растительных остатках ив почве. В лесной полосе доля аскомицетовых дрожжей в таких суб-стратах пространственно-сукцессионного ряда наиболее велика. По-видимому, это связано с тем, что в лесных биогеоценозах, как в наибо-лее сложных, имеется наибольшее разнообразие типов местообитаний,в том числе и таких, в которых обильно развиваются бродящие аскоми-цетовые дрожжи, и которые отсутствуют в других природных зонах

103

(сокотечения деревьев, буровая мука жуков-ксилофагов, разнообразныебеспозвоночные-фитофаги). Поэтому здесь выше вероятность попада-ния этих дрожжей и в другие местообитания. С другой стороны, рас-пространение сахаромицетовых дрожжей, как экологически специали-зированных организмов, может в большей степени ограничиваться не-благоприятными климатическими условиями по сравнению с эвриби-онтными дрожжевыми грибами базидиомицетового аффинитета, мно-гие из которых способны к образованию протекторных структур типакапсул или каротиноидных пигментов.

Для дрожжевых комплексов в лесных биогеоценозах характерно бо-лее выравненное, чем в других природных зонах, распределение обилияпо видам. В областях климатического пессимума для сообществ дрож-жей, рассматриваемых на биогеоценотическом уровне, характерно явле-ние супердоминирования, когда один или несколько видов резко преоб-ладают не только в субстратах определенного типа, но и в биогеоценозев целом, причем независимо от типа последнего. Как уже отмечалось, втундровой зоне такими видами являются Cryptococcus gilvescens дляпочвенного и Cryptococcus laurentii для надземного ярусов. В субтропи-ческих пустынях во всех типах субстратов резко доминирует один вид -Cryptococcus diffluens. В лесных биогеоценозах такие однозначно преоб-ладающие виды выявить значительно труднее, и распределение относи-тельного обилия видов носит менее предсказуемый характер.

Эпифитный комплекс дрожжей в лесной полосе особенно разнооб-разен. Численность дрожжей на листьях лесных трав в среднем состав-ляет 105 КОЕ/г, но может достигать 107-108 КОЕ/г. Наиболее часто нанадземных частях растений встречаются виды Cryptococcus albidus,Cryptococcus laurentii, Sporobolomyces roseus, Rhodotorula glutinis,Rh. fujisanensis, Rh. mucilaginosa. Из аскомицетовых дрожжей наибо-лее обычны Metschnikowia pulcherrima, Debaryomyces hansenii, различ-ные виды рода Pichia. Соотношение между видами эпифитных дрож-жей сильно варьирует в зависимости от вида растения, сезона, типабиогеоценоза.

В лесных подстилках численность дрожжей падает до 104 КОЕ/г. Ви-довое разнообразие дрожжей здесь заметно меньше, чем на надземныхчастях растений. Характерной особенностью дрожжевого населения лес-

104

ной подстилки можно считать сообитание представителей разных жиз-ненных форм дрожжей: типичных эпифитов, педобионтов, а также соб-ственно подстилочных видов. Очевидно, что представители эпифитноймикрофлоры постоянно попадают в подстилку с опадом, а почвенные видызаносятся в результате жизнедеятельности различных почвенных живот-ных. В то же время, судя по высокой численности эпифитных и почвен-ных видов, в подстилке может происходить и их активное размножение. Вверхних слоях подстилки (L) обычно доминируют те же виды, что и нарастениях: Cryptococcus albidus, C. laurentii, дрожжи с каротиноидной имеланоидной пигментацией. В слое ферментации (F) и особенно в гуми-фицированном слое (H) обычны характерные подстилочные виды: дрож-жеподобные грибы рода Trichosporon и Cystofilobasidium capitatum, кото-рые приурочены к поздним стадиям деструкции растительных остатков иредко обнаруживаются на живых листьях растений. В нижних слоях под-стилки постоянно встречаются также почвенные виды Cryptococcusterricola, Cryptococcus podzolicus, липомицеты.

Среди дрожжей, населяющих минеральные горизонты автоморфныхлесных почв (подзолистых, дерново-подзолистых, бурых лесных) пер-вое место принадлежит липомицетам. В бореальной полосе распростра-нены многоспоровые виды липомицетов: Lipomyces starkeyi и Lipomyceslipofer. При учете на сусло-агаре в минеральных горизонтах также дрож-жи обнаруживаются постоянно, но большинство видов встречается спо-радически, общая численность дрожжей редко превышает 103 КОЕ/г. Темне менее, два вида дрожжей выделяются из минеральных горизонтовлесных почв чаще, чем из других субстратов: Cryptococcus terricola иC. podzolicus. Наряду с этими почвенными видами в верхних горизонтахпостоянно присутствуют типичные подстилочные виды Cystofilobasidiumcapitatum, Trichosporon pullulans, а также эпифиты Cryptococcus laurentii,Sporobolomyces roseus, Rhodotorula glutinis, Rh. mucilaginosa. Особенно-стью верхних горизонтов подзолистых почв является постоянное при-сутствие аскомицетовых дрожжей из родов Pichia, Debaryomyces,Hanseniaspora.

Гидроморфные почвы болот таежно-лесной полосы характеризуют-ся значительно большей численностью дрожжей. Дрожжевые сообще-ства болотно-торфяных почв отличаются значительно более высокими

105

значениями общей численности, до 104-105 КОЕ/г и отсутствием харак-терного для зональных почв падения численности при переходе от верх-них горизонтов к нижним. В торфе доминируют те же эпифитные и эв-рибионтные виды, которые обычны на листьях растений. Среди них осо-бенно многочисленны Cryptococcus albidus, Rhodotorula mucilaginosa,Sporobolomyces roseus. Характерно, что именно эти виды наиболее толе-рантны к целому комплексу лимитирующих факторов и часто домини-руют в воздухе, в пыли и в других субстратах, где заведомо не можетпроисходить их активного размножения. Численность дрожжей в торфене зависит от таких факторов, как ОВП, рН, уровень аэрации, ботани-ческий состав торфа. Все это говорит о том, что дрожжи в болотном тор-фе фактически консервируются в неактивном состоянии. Анаэробныеусловия, лимитация минеральными элементами, низкие температуры непозволяют дрожжевым клеткам активно размножаться. Тем не менее,интенсивного отмирания наиболее толерантных эпифитных дрожжей вторфах также не происходит за счет таких адаптивных свойств, как за-щитная каротиноидная пигментация, образование капсул и хламидоспо-роподобных клеток.

В то же время нельзя исключить и локальных вспышек активностидрожжей в торфяно-болотных почвах. Об этом свидетельствует значи-тельно более высокое, по сравнению с другими почвенными и расти-тельными субстратами, содержание в торфе аскомицетовых дрожжей,способных осуществлять анаэробные процессы спиртового брожения.Известны также специфические виды, выделяющиеся только из торфа ине обнаруживающиеся в других субстратах. К ним относятся Schizoblasto-sporion starkeyi-henricii, Candida paludigena, Candida aurita. По-видимо-му, это стенобионтные виды, приспособленные к обитанию именно вболотном торфе, хотя их адаптивные свойства еще мало изучены.

Степь. Степи занимали огромные пространства на территории Рос-сии. Теперь в Европейской части они почти полностью распаханы за ис-ключением ряда заповедников (Попереченская степь, Михайловская це-лина, Хомутовская степь), которые представляют большой интерес какпримеры самых продуктивных экосистем суши с наиболее зрелыми иплодородными высокогумусными почвами, черноземами. В этих запо-ведниках проводились исследования дрожжевого населения.

106

В зоне степей дрожжевые сообщества можно подразделить на дваразличных типа: эпифитный и почвенный.

Дрожжи в массе развиваются на живых и мертвых надземных частяхстепных растений. Их численность здесь достигает 106 КОЕ/г. Наиболеераспространенные эпифитные виды дрожжей - те же, что и в лесной по-лосе: Cryptococcus albidus, Cryptococcus laurentii, краснопигментирован-ные баллистоспоровые дрожжи Sporobolomyces roseus и различные видырода Bullera. В отличие от более северных лесных районов в степи суще-ственно выше доля пигментных дрожжей. Кроме видов, обладающихкаротиноидной пигментацией, на листьях степных растений в большомколичестве развиваются «черные дрожжи», образующие меланоидныепигменты, прежде всего Aureobasidium pullulans. Так же как в леснойполосе, на энтомофильных растениях обычны виды Metschnikowiapulcherrima и Metschnikowia reukaufii. Кроме того, на листьях степныхрастений широко распространены базидиомицетовые фитопатогенныегрибы из группы головневых (Ustilaginales), гаплоидные стадии кото-рых способны расти сапротрофно и формируют типичные дрожжевыеколонии при посеве на питательные среды.

В отличие от лесных биогеоценозов, в степях не выражен особыйподстилочный комплекс дрожжевых грибов. Хотя в луговых и типичныхстепях обычно формируется мощный слой т.н. «степного войлока», со-стоящего из неразложившихся остатков трав, его дрожжевое населениево видовому составу такое же, как на живых частях растений. Виды, ти-пичные для лесной подстилки, такие как Cryptococcus podzolicus,Cystofilobasidium capitatum, представители рода Trichosporon, здесь ред-ки или отсутствуют. По-видимому, это связано с низкой влажностью этогосубстрата на протяжении большей части года.

Численность дрожжей в степных черноземах очень низка при учетена средах типа сусло-агара и редко превышает 103 КОЕ/г. Среди дрож-жей, выделяемых из черноземов, обычны те же эпифитные виды, что ина растениях. В то же время, в степных биогеоценозах имеются и истин-но почвенные дрожжи. К ним относится вид Cryptococcus aerius, кото-рый выделяется из почв южных зон значительно чаще, чем из другихместообитаний. Однако наиболее обильны в черноземах степей настоя-щие педобионты - липомицеты. Они выделяются из всех почв зоны сте-

107

пей до глубины более 50 см, давая до 90-100% обрастания почвенныхкомочков на среде Эшби. Представлены они здесь одним видом Lipomycestetrasporus, который может быть встречен и в других почвах с высокимсодержанием гумуса.

Пустыня. Как уже отмечалось, одним из наиболее изученных мес-тообитаний, в которых формируются обильные и разнообразные дрож-жевые сообщества, являются гниющие ткани кактусов в североамери-канских пустынях. Рассмотрим теперь особенности дрожжевого населе-ния пустынных почв, растительных остатков и различных растений, ко-торые были изучены в основном в пустынях Средней Азии.

По сравнению с более северными зонами, в пустынях численностьэпифитных дрожжей на листьях растений в среднем существенно нижеи обычно не превышает 104 КОЕ/г. Особенно мало дрожжей на листьяхсуккулентных и склерофитных видов растений, которые наиболее харак-терны для зоны пустынь. Основной тип питания дрожжевых клеток наживых частях растений - эккрисотрофный, поэтому толстая кутикула ксе-рофитов и ограничение прижизненных выделений могут лимитироватьразвитие эпифитов. В то же время, после периода весенних дождей, ког-да в пустынях обильно развиваются эфемеры и эфемероиды, на их лис-тьях успевают размножиться эпифитные дрожжи, численность которыхможет превышать 106 КОЕ/г. Эфемеры быстро отмирают, однако в ихвысохших остатках, которые могут сохраняться на поверхности по-чвы длительное время, а также в опаде многолетних растений, жизне-способные дрожжи сохраняются на уровне 105-106 КОЕ/г.

В пустынных почвах численность дрожжевых грибов очень низкаяи, как правило, находится на пределе чувствительности метода посе-ва - менее 102 КОЕ/г. Более или менее постоянно дрожжи обнаружива-ются лишь в самых верхних горизонтах: корковом горизонте серо-бу-рых пустынных почв и закрепленных песков, в водорослевой корке та-кыров, то есть там, где в почвенной массе присутствуют свежие расти-тельные остатки. При этом их численность существенно выше под ку-старниками или под густыми разрастаниями эфемеров, чем на голыхучастках. В минеральных почвенных горизонтах глубже 10 см дрожжиможно встретить только на поверхности корней. Особенно редко уда-

108

ется обнаружить дрожжи в солончаках, что, очевидно, связано с вы-сокими значениями pH в этих почвах. Липомицеты в почвах пустыньне обнаруживаются.

Видовой состав дрожжей в пустынях Средней и Центральной Азиибеден по сравнению с северными природными зонами. Наиболее частокак на растениях, так и в почвах обнаруживается один вид анаморфныхдрожжей базидиомицетового аффинитета - Cryptococcus albidus. На ли-стьях растений и в растительных остатках на долю этого вида обычноприходится не менее половины общей численности дрожжей, а в почве -до 90% и более. Дрожжи, которые относят к этому виду - типичные эв-ритопы. Они широко распространены во всех природных зонах. В то жевремя Cryptococcus albidus sensu lato - сборный вид, включающий мно-жество разновидностей, которые мало различаются по фенотипическимпризнакам, но могут быть разделены методами геносистематики. В зонепустынь этот вид представлен главным образом разновидностьюCryptococcus albidus var. diffluens, который по уровню генотипическихотличий можно рассматривать и в качестве самостоятельного видаCryptococcus diffluens. Встречаемость Cryptococcus diffluens закономер-но увеличивается от северных широт к южным. В лесной полосе этотвид встречается редко, однако его численность увеличивается в субстра-тах с очень низкой влажностью. Например, он постоянно обнаруживает-ся в пыли, на листьях ксерофитных растений в засушливые периоды.Такой характер распространения согласуется с адаптивными особеннос-тями этих дрожжей. Для них характерно формирование уже в 3-5 суточ-ных культурах хламидоспороподобных клеток с утолщенными клеточ-ными стенками. В лабораторных исследованиях показано, чтоCryptococcus diffluens способен переносить очень длительное обезвожи-вание в неактивном состоянии.

Безусловно, недостаток влаги в первую очередь определяет особен-ности дрожжевого населения пустынных биогеоценозов. В тех случаях,когда режим увлажнения существенно отличается, может меняться ивидовой состав эпифитных дрожжей. Например, такие отличия былиобнаружены при сравнении дрожжевого населения двух субтропичес-ких пустынь: Каракумы и Негев. Многолетние исследования показали,что в пустынях Средней Азии на листьях растений и в растительных

109

остатках преобладает Cryptococcus diffluens, тогда как в пустыне Негев -Cryptococcus laurentii, характерный для более северных зон. При этомобщая численность дрожжей на растениях в пустыне Негев в среднемзначительно выше. Это объясняется климатическими особенностямипустыни Негев, а именно частыми туманами, которые практически невлияют на уровень влажности в почве, но могут служить дополнитель-ным источником влаги для надземных субстратов. Морфологические ифизиологические характеристики преобладающих видов дрожжей кор-релируют с климатическими особенностями регионов. Как уже отмеча-лось, Cryptococcus diffluens способен переносить длительное обезвожи-вание в неактивном состоянии, и стратегия этого вида в континенталь-ных пустынях Средней Азии заключается в переживании сухого перио-да в состоянии хламидоспор и в увеличении активности в короткие влаж-ные периоды непосредственно после весенних дождей. Клетки дрож-жей вида Cryptococcus laurentii, преобладающего в пустыне Негев, спо-собны формировать мощную полисахаридную капсулу. Такие капсулыхорошо адсорбируют влагу из воздуха, что может давать преимуществопри развитии в условиях частых туманов. Таким образом, региональныеотличия в структуре дрожжевого населения пустынь могут быть весьмазначительными в случае существенных различий в режиме увлажнения.

Характерной особенностью пустынной зоны является преобладаниесреди микроскопических грибов темноцветных видов, формирующихмеланоидные пигменты, таких как Cladosporium, Alternaria, Ulocladium.Среди них значительную долю составляют и «черные дрожжи», пред-ставленные родами Aureobasidium, Phaeococcomyces. Относительноеобилие этих дрожжеподобных грибов на листьях растений в пустыннойзоне еще выше, чем в степях.

В почвах пустынь почти полностью отсутствуют аскомицетовыедрожжи, что характерно также и для экстремально холодных местооби-таний - тундр и высокогорий. В отличие от бореальных и арктическихобластей, в субтропических пустынях значительную долю составляютбаллистоспоровые дрожжи, близкие к родам Bullera, Bensingtonia иUdeniomyces и очень незначительно представлены телиоспоровые дрож-жи Leucosporidium, Mrakia, Rhodosporidium. В растительных остатках впустынях были выделены лишь единичные штаммы Trichosporon

110

pullulans, Cystofilobasidium capitatum, которые бывают очень обильны влесных подстилках. Кроме Cryptococcus diffluens в почвах пустынь обыч-ны и другие виды криптококков, в частности Cryptococcus aerius иCryptococcus dimennae.

Высокогорья. Высотная поясность в определенной степени анало-гична явлению широтной зональности. С увеличением высоты местнос-ти в дрожжевом населении происходят изменения, аналогичные тем, кото-рые наблюдаются при переходе к высокоширотным областям. В высоко-горьях Памира, Тянь-Шаня, Кавказа средняя численность дрожжей в по-чвах горных тундр и горных лугов на высотах более 3000 м значительнониже, чем в почвах горных лесов (2000-3000 м). В экстремальных услови-ях субнивального и нивального высокогорных поясов значительно снижа-ется видовое разнообразие дрожжей, почти не встречаются аскомицето-вые виды и преобладают представители рода Cryptococcus. Однако видыкриптококков здесь иные, нежели в высокоширотной Арктике. В высоко-горных тундрах Памира не обнаружен Cryptococcus gilvescens, доминиру-ющий в почвах тундровой зоны, но преобладают те же виды криптокок-ков, которые распространены в пустынях Памирских предгорий:Cryptococcus aerius и Cryptococcus diffluens. Среди дрожжей, обнаружива-емых в высокогорных почвах нивального пояса, встречаются уникальныевиды, хорошо приспособленные к обитанию в таких экстремально холод-ных местообитаниях и не встречающиеся за их пределами. К ним отно-сится дрожжеподобный гриб Tausonia pamirica - облигатный психрофил,верхняя температурная граница роста которого не превышает 18°C.

Функции дрожжевых грибов в природных экосистемахКакую же роль играют дрожжи в функционировании природных эко-

систем? В большинстве местообитаний они не занимают первых местсреди других групп микроорганизмов по численности и биомассе. Осо-бенно невелика доля дрожжей в местообитаниях, бедных свежим орга-ническим веществом, например в почвах, природных водах. В минераль-ных горизонтах почв их численность обычно не превышает 102 клеток/гпри учете методом посева на плотные среды. Среди дрожжей нет актив-ных гидролитиков, способных разрушать сложные полимеры, такие какцеллюлоза или лигнин. Поэтому в почвах дрожжи вынуждены либо «под-

111

бирать» легкодоступные низкомолекулярные соединения, высвобожда-ющиеся при гидролизе полимеров бактериями и грибами, либо пережи-вать длительные периоды голодания между случайными поступлениямисвежих органических остатков (например, в результате деятельностипочвенных беспозвоночных). В то же время, в лесных подстилках чис-ленность дрожжей может составлять десятки миллионов клеток/г, и втаких случаях их деструкционная деятельность должна быть весьма зна-чительной. Наконец, во многих рассмотренных выше локальных место-обитаниях с высоким содержанием сахаров или органических кислотдрожжи могут существенно преобладать среди других микроорганизмови играть главную роль в утилизации таких соединений.

Таким образом, функции дрожжей в природе могут быть сведены кследующим процессам:

- быстрое освоение локусов с высоким содержанием легкодоступ-ных источников питания, характерное для большинства аскомицетовыхдрожжей; часто это приводит к значительному накоплению дрожжевойбиомассы, которая может служить кормом для беспозвоночных живот-ных (буровая мука ксилофагов, гниющие ткани кактусов);

- «подбирание» прижизненных выделений растений (эккрисотрофия)и «запуск» сукцессий при разложении растительных остатков для эпи-фитных дрожжей, развивающихся на живых частях растений;

- гидролиз растительных полимеров на начальных стадиях деструк-ции растительных остатков в подстилках и верхних слоях почвы;

- улавливание остаточных легкодоступных веществ в минеральныхгоризонтах почв со способностью переживать неблагоприятные усло-вия (L-стратегия).

Специализация на выполнении этих функций приводит у разныхгрупп дрожжевых грибов к формированию характерного комплекса мор-фологических и физиологических свойств. Это дает возможность гово-рить о различных жизненных формах дрожжей. В общей экологии тер-мином «жизненная форма» обозначается внешний облик, определенныйморфологический тип организма, сформировавшиеся в результате при-способления к определенной среде обитания. Как уже отмечалось, дрож-жи в современном понимании представляют собой определенную жиз-ненную форму грибов. У микроорганизмов приспособления носят в ос-

112

Таблица.2. Жизненные формы дрожжей.

Тип Адаптивные признаки

Основные местообитания Типичные виды

Сахаро-бионты

Отсутствие выра-женных морфоло-гических адап-таций, брожение, r-стратегия

Сочные пло-ды, нектар, сокотечения деревьев, бес-позвоночные

Saccharomyces cerevisiae Saccharomycodes ludwigii Hanseniaspora uvarum Metschnikowia pulcherrima

Фитобионты Пигментация, бал-листоспоры, капсулы, окис-лительный обмен, липазная актив-ность, r-стратегия

Живые и от-мершие части растений

Sporobolomyces roseus Rhodotorula glutinis Cryptococcus flavus

Сапробионты Мицелиально-дрожжевой ди-морфизм, окисли-тельный обмен, гидролазная ак-тивность, K-стратегия

Лесные под-стилки

Trichosporon pullulans Cystofilobasidium capitatum Cryptococcus podzolicus

Педобионты Отсутствие пиг-ментации, внутри-клеточные липи-ды, окислитель-ный обмен, олиго-нитрофилия, L-стратегия

Минеральные горизонты почв

Lipomyces spp. Cryptococcus aerius Cryptococcus terricola

новном физиологический характер, и при выделении таких экологичес-ких групп необходимо учитывать физиологические характеристики, по-этому правильнее говорить не о жизненных формах, а о морфо-физиоло-гических группах.

Соответственно перечисленным выше функциям среди дрожжейможно выделять следующие жизненные формы (табл. 2).

Сахаробионты - «настоящие» дрожжи, наиболее типичным пред-ставителем которых является Saccharomyces cerevisiae. Они обладаюткомплексом свойств, свидетельствующим об их приспособленности ксуществованию в средах, обогащенных легкодоступными источникамиуглерода. Отсутствие пигментации, развитых мицелиальных структур,

113

хламидоспор, слизистых капсул, а также способность к более или менееинтенсивному брожению и узкий спектр усваиваемых соединений угле-рода - характерный набор свойств этих дрожжей. Кроме сахаромицетовк сахаробионтам следует относить представителей родов Debaryomyces,Kluyveromyces, Torulaspora, Zygosaccharomyces, а также большинствовидов из родов Pichia и Candida.

Фитобионты - адаптированы к обитанию на поверхности живыхчастей растений и, как правило, образуют каротиноидные пигменты. Оничасто имеют в цикле развития хламидоспоры или хламидоспороподоб-ные клетки, устойчивые к высушиванию. Характерный признак многихвидов - образование баллистоспор, рассеивающихся токами воздуха.Наиболее типичные представители фитобионтов - роды Sporobolomycesи Sporidiobolus, некоторые виды родов Rhodotorula и Cryptococcus.

Сапробионты обладают относительно высокой гидролитическойактивностью и принимают участие в деструкции растительных ос-татков на средних и поздних стадиях. К типичным сапробионтам от-носятся некоторые виды рода Trichosporon, Cystofilobasidiumcapitatum, группа несовершенных видов базидиомицетового аффини-тета, классифицируемых в роде Cryptococcus (Cryptococcus podzolicus,Cr. humicolus).

Педобионты - дрожжи, наиболее приспособленные к обитанию натвердых поверхностях почвенных частиц. Они обладают слизистымикапсулами, которые создают межклеточную среду, сохраняющую благо-приятный режим влагообмена и питания в условиях временного иссу-шения почвы. Эти дрожжи способны накапливать большое количествозапасных веществ, главным образом в форме липидов, которые обеспе-чивают переживание длительных периодов голодания. Для них такжехарактерна способность к усвоению соединений азота в очень низкойконцентрации (олигонитрофилия). Типичные представители педобион-тов - все виды липомицетов. По-видимому, к педобионтам можно такжеотнести некоторые виды криптококков, в частности Cryptococcus terreus,Cr. aerius, Cr. terricola.

Можно выделить и другие важные функции, осуществляемые дрож-жевыми грибами в природных экосистемах. Капсулы базидиомицетовых

114

дрожжей, по-видимому, служат местом обитания бактерий. В таких бак-териально-дрожжевых ассоциациях могут усиливаться многие важныепроцессы, например азотфиксация. Внеклеточные полисахариды почвен-ных дрожжей влияют на агрегатное состояние почв и служат субстратомдля бактерий. Клетки дрожжей активно поедаются многими почвенны-ми животными: амебами, микроартроподами, червями. Кроме источни-ка энергии дрожжи в рационе животных могут выступать в качестве важ-ного источника витаминов.

115

ДРОЖЖИ - ВОЗБУДИТЕЛИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЧЕЛОВЕКАСреди дрожжей нет облигатно-патогенных видов, которые могут раз-

множаться только в организме человека. Однако, в природных место-обитаниях встречаются факультативно-патогенные и условно-патоген-ные дрожжи, которые могут вызывать серьезные заболевания у людей сослабленным иммунитетом. К таким заболеваниям относятся кандидоз,вызываемый некоторыми видами рода Candida, в первую очередь Candidaalbicans, и криптококкоз, возбудитель которого - Cryptococcus neoformans.

КандидозОсновным возбудителем кандидоза является Candida albicans (см.

рис. 25). Однако это заболевание могут вызывать и другие виды:C. tropicalis, C. parapsilosis, C. glabrata, C. krusei, реже C. lusitaniae,C. guilliermondii, C. rugosa и др. Все они являются несовершенными дрож-жеподобными грибами аскомицетового аффинитета. Их довольно частоможно встретить в различных природных местообитаниях. Многие изних также относятся к компонентам нормальной микрофлоры человека,то есть постоянно обитают в теле здоровых людей. Их часто можно вы-делить с кожи, слизистых оболочек, из фекалий. Важной особенностьювсех этих видов является их способность к росту при 37°C, те есть притемпературе тела человека.

Массовое развитие дрожжей в теле человека приводит к кандидозу.Заболевание возникает в основном у людей с ослабленной иммуннойсистемой. Наиболее распространенными причинами являются злокаче-ственные новообразования, травмы, ожоги и серьезные хирургическиевмешательства, длительное лечение антибиотиками широкого спектрадействия, преждевременные роды; трансплантация органов и тканей, ко-торая обычно сопровождается применением препаратов, подавляющихестественный иммунитет. Повышенные шансы заболеть кандидозомимеют недоношенные новорожденные и лица пожилого возраста с на-личием тяжелых заболеваний, а также наркоманы, использующие несте-рильные шприцы. В последнее время кандидоз особенно часто развива-ется у больных СПИДом. Кандидоз встречается во всем мире.

Клинические формы кандидоза могут быть очень разнообразными.Они варьируют от поверхностных поражений слизистых оболочек, кожи

116

и ногтей (рис. 48) до обширных поражений различных внутренних ор-ганов и тканей. Распространенной формой кандидоза является т.н. «мо-лочница», при которой поражаются слизистые оболочки рта и горла. Приэтом на языке и слизистой оболочке рта появляются кремово-белые пят-на, которые распространяются на небо и глотку. Поскольку возбудительпри этом проглатывается, в отсутствие лечения возможно инфицирова-

ние легких и желудочно-кишечного тракта. Сходные с молочницей сим-птомы возникают при поражении слизистых оболочек половых органов.При поверхностном кандидозе могут также поражаться крупные склад-ки кожи, особенно под молочными железами, паховые и межъягодичныеобласти, заушные складки. На коже возникают омертвевшие белые уча-стки, которые превращаются в мокнущие красные эрозии. Больных приэтом беспокоит зуд, жжение.

Рис. 48. Различные клинические проявления поверхностых форм канди-доза: поражения ногтей, кожи, слизистых оболочек.

117

При поражении дрожжами внутренних органов возникают особеннотяжелые формы кандидоза, характеризующиеся высокой летальностью,достигающей 30-70%. В зависимости от локализации возбудителя в телеу больных могут развиваться кандидозная пневмония, кандидозный ме-нингит, поражения различных внутренних органов.

Основным способом лечения кандидозов является применение ан-тимикотиков - антигрибных препаратов (см. рис. 45). Среди них наибо-лее распространены амфотерицин В, флуконазол, итраконазол. Оченьбольшое значение имеет точная идентификация возбудителя, так как раз-ные виды Candida, вызывающие кандидоз, имеют различную чувстви-тельность к этим препаратам. Для этого возбудитель должен быть выде-лен из тела больного с помощью посева проб пораженных тканей на пи-тательные среды и получен в виде чистой культуры. Виды Candidaalbicans, C. tropicalis, C. parapsilosis, C. lusitaniae при росте на питатель-ных средах очень близки по морфологическим и физиологическим ха-рактеристикам и для их точной идентификации приходится применятьсовременные молекулярно-биологические методы.

КриптококкозКриптококкоз (торулез, европейский бластомикоз) - заболевание,

вызываемое несовершенными дрожжами базидиомицетового аффини-тета Cryptococcus neoformans. Дрожжи этого вида можно встретить вприродных местообитаниях, но наиболее часто его обнаруживают в по-мете голубей, воробьев и других птиц, при этом сами птицы не болеют.В сухом помете криптококки могут сохраняться в течение многих меся-цев. Cr. neoformans обнаруживали также на слизистых оболочках здоро-вых людей.

Инфицирование человека обычно происходит воздушно-пылевымпутем. Наиболее опасным проявлением криптококкоза является менин-гоэнцефалит, при котором поражается центральная нервная система. За-болевание начинается приступами головной боли, которые постепенноусиливаются и становятся нестерпимыми. Появляются признаки пара-лича, сознание нарушается. Развитие болезни ведет к постепенному ис-тощению организма, затем коматозному состоянию. Смерть наступаетот паралича дыхания через 4-6 месяцев. Смертность при криптококко-

118

вом менингите достигает 100%. У многих больных, кроме пораженияцентральной нервной системы, развивается криптококкоз легких. Онпротекает в виде пневмонии, которая по симптомам очень похожа напневмонии другой этиологии. При диссеминированной форме крипто-коккоза могут поражаться самые различные органы. Встречаются так-же поражения кожи и слизистых оболочек, которые протекают относи-тельно легко. Также как и в случае кандидоза, наибольшие шансы за-болеть криптококкозом имеют люди с нарушением клеточного имму-нитета, обусловленным СПИДом, лейкозом, отторжением трансплан-танта при пересадке органов и тканей, а также длительным примене-нием иммуносупрессантов.

Вследствие большой медицинской значимости дрожжи Cryptococcusneoformans очень детально исследованы. История изучения этого виданасчитывает уже более 100 лет. На питательных средах он выделяется вгаплоидной фазе, представленной почкующимися клетками. Практичес-кая диагностика Cr. neoformans основана на некоторых его характерныхособенностях, в частности образовании коричневых колоний на средах сфенольными соединениями за счет синтеза меланинов, редко встречаю-щейся способности к утилизации в качестве источника азота креатини-на. Внутри этого вида различают две разновидности с различными серо-типами. Принадлежность к разным серотипам определяется различиямив строении капсульных полисахаридов. К разновидности Cr. neoformansvar. neoformans принадлежат серотипы, обозначаемые как A и D, кCr. neoformans var. gattii - серотипы B и C. Разновидности Cr. neoformansимеют различное распространение. Cr. neoformans var. neoformans встре-чается повсеместно и в природе обнаруживается наиболее часто в пти-чьем помете, а Cr. neoformans var. gattii характерна для тропических исубтропических регионов. У обоих разновидностей найдены совершен-ные стадии, принадлежащие к телеоморфному роду Filobasidi-ella (рис. 49) Для Cr. neoformans var. neoformans - это F. neoformans var.neoformans, для Cr. neoformans var. gattii - F. neoformnans var. bacillispora.Обе телеоморфы гетероталличны и развиваются лишь при смешиваниидрожжевых штаммов комплиментарных типов спаривания. При этом раз-виваются дикариотические гифы с пряжками, на которых формируютсяудлиненные булавовидные несептированные базидии. В базидиях про-

119

исходит кариогамия, а после миграции диплоидного ядра к вершине ба-зидии протекает мейоз. Возникшие гаплоидные ядра продолжают делить-ся митотически и дают начало длинным цепочкам базидиоспор. Образо-вание базидиоспор объясняет механизм заражения человека воздушно-пылевым путем. Долгое время оставалось непонятным, каким образомотносительно крупные (до 8-10 мкм) дрожжевые клетки криптококковпроникают в альвеолы легких. Первичное заражение человека происхо-дит именно базидиоспорами, имеющими диаметр всего 1-3 мкм, и к томуже более устойчивыми к неблагоприятным условиям среды, чем вегета-тивные клетки.

Для лечения криптококкоза используют различные антимикотики,такие как амфотерицин, флуконазол, подавляющие у грибов синтез эрго-

Рис. 49. Filobasidiella neoformans – телеоморфная стадияCryptococcus neoformans: 1 – почкующиеся клетки, 2 – бази-дия, 3 – базидии с цепочками базидиоспор.

120

стерина, и 5-фторцитозин, ингибирующий у них синтез нуклеиновых кис-лот. Для большей эффективности эти препараты используют комбини-рованно, что обусловлено также и частым обнаружением резистентныхк ним штаммов. Обнаружение последних вынуждает медиков вести не-прерывный поиск новых антифунгальных агентов.

MalasseziaДрожжи рода Malassezia - облигатные симбионты человека и тепло-

кровных животных, обитающие на поверхности их кожи и на волосяномпокрове. В других местообитаниях эти организмы не встречаются. Пер-вые описания этих грибов относятся к середине XIX в. Они были обнару-жены в образцах кожи людей, больных так называемым пестрым лишаем.При микроскопировании кожных чешуй в них наблюдали короткие гифы,проникающие в слой эпидермиса. Первые попытки культивировать этигрибы были безуспешными. В образцах кожи и волос можно также неред-ко наблюдать присутствие дрожжевых клеток, которые также не культи-вируются на обычных средах для дрожжей. Этот организм, вызывающийобразование перхоти, получил название Pityrosporum. Вырастить эти орга-низмы в культуре удалось в 20-х гг. XX в. Оказалось, что для роста имнеобходимы добавки жирных кислот, например оливкового масла. Позжепри культивировании Pityrosporum обнаружилось, что эти дрожжи спо-собны к образованию гиф, которые по морфологии идентичны гифамMalassezia. Таким образом было доказано, что Pityrosporum и Malassezia -это дрожжевая и мицелиальная стадия одного и того же гриба.

Характерная особенность дрожжеподобных грибов рода Malassezia -монополярное энтеробластическое почкование на широком основании.Отделившаяся почка оставляет на материнской клетке шрам в виде во-ротничка, из которого появляются и последующие почки (рис. 50). В ре-зультате клетка приобретает характерную форму в виде груши или лам-почки. Malassezia относится к дрожжеподобным грибам базидиомице-тового аффинитета, хотя телеоморфная стадия у них неизвестна. К на-стоящему времени описано восемь видов этого рода, различающихся поморфологическим и физиологическим характеристикам.

Дрожжи рода Malassezia вместе с различными бактериями относят-ся к компонентам нормальной микрофлоры человека и постоянно об-наруживаются на разных участках кожи здоровых людей. Обычны они и

121

на коже домашних и дикихтеплокровных животных,причем плотность заселениякожи этими дрожжами корре-лирует с количеством выделя-емого сального секрета. Одна-ко при различных нарушени-ях иммунной системы видырода Malassezia могут вызы-вать различные заболеваниякожи. Из них наиболее извес-тен упомянутый выше пест-рый лишай, или питириаз.Это хроническое неконтагиоз-ное заболевание, распростра-ненное главным образом втропических странах. Оно вы-ражается в массовом развитии гиф Malassezia, которые проникают в слойэпидермиса, нарушая пигментацию и нормальную структуру поверхност-ного слоя кожи. Другим заболеванием, вызываемым этим грибом, являет-ся фолликулит, который характеризуется наличием воспалений в видемножества фолликул - мелких нарывов, распространяющихся по спине,груди, предплечьям и сопровождающихся сильным зудом. Фолликулит так-же встречается наиболее часто в странах с теплым климатом. Еще однозаболевание кожи, вызываемое дрожжами рода Malassezia - себоррейныйдерматит. Они могут выступать в качастве важного аллергена при такомраспространенном в последнее время аллергическом заболевании, как ато-пический дерматит.

Заболевания, ассоциированные с Malassezia, являются в основномхроническими и характерны для людей с подавленной иммунной систе-мой и предрасположенными к аллергии. Лечение их направлено на уст-ранение дрожжей с помощью различных антимикотиков. У здоровыхлюдей при нормальном функционировании сальных желез присутствиеMalassezia на коже незаметно. Более того, они могут играть положитель-ную роль, конкурируя с болезнетворными микроорганизмами.

Рис. 50. Malassezia – дрожжевые клетки смонополярным энтеробластическим почко-ванием.

122

ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРОЖЖЕЙДрожжи были первыми микроорганизмами, которые человек стал

использовать для удовлетворения своих потребностей. Основное свой-ство дрожжей, которое всегда было привлекательным для человека -это способность к образованию довольно больших количеств спиртаиз сахара. Первое упоминание о получении спиртных напитков в Егип-те, так называемой «бузы», представляющей собой разновидность пива,относится к 6000 г. до н. э. Этот напиток получали в результате сбра-живания пасты, полученной при раздавливании и растирании пророс-шего ячменя. Приготовление бузы можно считать рождением совре-менного пивоварения. Из Египта технология пивоварения была завезе-на в Грецию, а оттуда в Древний Рим. В этих же странах активно разви-валось виноделие. Крепкие спиртные напитки, полученные перегон-кой бражки, по-видимому, были впервые получены в Китае около 1000 г.до н. э. В Европе процесс производства спирта был завезен значитель-но позже. Известно, что получение виски было налажено в Ирландии вXII в. Сейчас промышленное производство спиртных напитков суще-ствует в большинстве стран мира и представляет собой крупную от-расль промышленности.

Другая группа процессов, в которых издавна используются дрожжи,также связана с их способностью к спиртовому брожению: образованиеуглекислого газа под действием дрожжей - важнейший этап в приготовле-нии хлеба, приводящий к заквашиванию теста. Этот процесс также оченьдревний. Уже к 1200 г. до н. э. в Египте была хорошо известна разницамежду хлебом из кислого и пресного теста, а также польза от примене-ния вчерашнего теста для заквашивания свежего.

Традиционные процессыВиноделие, пивоварение и хлебопечение существуют уже несколько

тысячелетий. Естественно, что за это время были отселекционированысотни видов заквасок, которые используются для приготовления самыхразличных сортов вина и пива. Однако лишь в начале XIX в. были выс-казаны предположения, что за спиртовое брожение, вызываемое этимизаквасками, ответственны присутствующие в них дрожжи, увиденныевпервые в 1680 г. Антони ван Левенгуком. Эти дрожжи были описаны в

123

1837 г. Мейером, который дал им название Saccharomyces. Окончатель-ным доказательством роли дрожжей в сбраживании сахаров считается ра-бота Пастера, опубликованная им в 1866 г. К концу ХIХ в. стало известно,что сахаромицеты, выделенные из различных заквасок и различных сор-тов вина и пива, различаются по физиологическим свойствам, например,по способности к сбраживанию различных сахаров. В дальнейшем на ос-новании таких физиологических различий в роде Saccharomyces было опи-сано несколько десятков видов. Однако, в последние годы методами моле-кулярной и генетической таксономии было показано, что большинство этих«видов» на самом деле представляют собой различные физиологическиерасы нескольких близких биологических видов, главным образомSaccharomyces cerevisiae. Это такие «виды», как, например, Saccharomycesvini, S. ellipsoides, S. oviformis, S. cheresiensis, S. chevalieri и десятки дру-гих, которые сейчас переведены в разряд синонимов Saccharomycescerevisiae. Большинство этих «видов» - это отселекционированные века-ми расы - такой же продукт человеческой деятельности, как сорта куль-турных растений. В природе их найти иногда просто невозможно. Однако,недавно Г.И.Наумов обнаружил, что дикие популяции Saccharomycescerevisiae распространены на Дальнем Востоке в сокотечениях дуба. Онпредположил, что Дальний Восток - центр распространения этих дрож-жей. Кроме S. cerevisiae среди дрожжей, используемых в виноделии и пи-воварении, выделяют еще три очень близких вида: S.bayanus, S. paradoxusи S. pastorianus, а также их межвидовые гибриды.

Кроме вина и пива, ставшими наиболее популярными, в мире произ-водится множество разнообразных традиционных алкогольных напит-ков: сакэ на Востоке, пульке и текила в Южной Америке, помбе в Афри-ке и т.д. Они различаются по типу исходного сырья, способами осахари-вания полисахаридов, видами добавок. В некоторых случаях для сбра-живания используются виды дрожжей, отличные от Saccharomycescerevisiae. При производстве рома, например, применяются дрожжи изрода Schizosaccharomyces.

На протяжении нескольких тысяч лет человечество совершенствова-ло технологию изготовления вина, пива и хлеба, доводя ее до уровняискусства и получая все более изысканные продукты. Новый этап в раз-витии бродильных процессов начался после работ Пастера, Коха и дру-

124

гих корифеев микробиологии, которые ввели в практику метод чистыхкультур. Тем не менее, до конца ХIХ в. дрожжи применялись лишь ввиноделии, пивоварении и хлебопечении. Двадцатый век с его безудер-жным развитием промышленности резко расширил и области примене-ния дрожжей. Они стали выращиваться в больших масштабах в качествеисточника белка и витаминов для сельскохозяйственных животных. Дрож-жи - основной источник технического этанола. С помощью дрожжей сей-час получают большой спектр соединений, использующихся в разныхобластях человеческой деятельности. К ним относятся витамины, раз-личные полисахариды, липиды, которые могут служить заменителямирастительных масел, разнообразные ферменты, используемые в пище-вой промышленности. Развитие генетической инженерии позволило ис-пользовать легко культивируемые дрожжи для получения многих полез-ных веществ животной и растительной природы, например инсулина.

Виноделие. В основе получения вина лежит сбраживание фруктозыи глюкозы виноградного сока с образованием этилового спирта. Собран-ный виноград давят и получают так называемое виноградное сусло, илимуст, в котором содержится 10-25% сахара. При производстве красноговина кожица и косточки винограда остаются в соке в течение всего про-цесса брожения, тогда как для приготовления белых вин их удаляют пос-ле раздавливания ягод и сбраживается только сок. В традиционных про-цессах приготовления вина сбраживание муста ведется с помощью дрож-жей, присутствующих на винограде. При этом в брожении участвуетмножество видов дрожжей, сменяющих друг друга, такие какHanseniaspora, Brettanomyces, Saccharomyces. В современном виноделиидля сбраживания в основном используют чистые культуры специальныхрас сахаромицетов. При этом «дикие» дрожжи сначала убивают, пропус-кая через муст двуокись серы. После окончания брожения молодое винонеобходимо осветлить и дать ему созреть. Эти процессы для высокока-чественных вин могут занимать несколько лет. В процессе созреваниявина происходит рост бактерий, которые удаляют из него яблочную кис-лоту, а также различные биохимические изменения, которые улучшаютвкусовые качества вина.

При производстве некоторых сортов вин в качестве исходного сырьяиспользуется не виноградный сок, а уже готовое вино. Такое, так назы-

125

ваемое вторичное виноделие, включает процессы дображивания и моди-фикации вин с использованием специальных рас дрожжей. К наиболееизвестным продуктам вторичного виноделия относятся шампанские вина.Шампанское получают из смеси вин (купажа), в которую добавляют са-хар и дрожжи, после чего выдерживают в замкнутом объеме для вторич-ного брожения (шампанизации). Традиционные процессы шампаниза-ции проводятся в бутылках, на крупных заводах - в больших емкостях.При шампанизации происходит растворение и химическое связываниеобразующейся углекислоты, которая при открывании бутылки в резуль-тате перепада давления освобождается и придает вину неповторимуюигристость.

Дрожжи вносят в производство вина двойной вклад: они ответствен-ны за образования этанола в напитке, а также за накопление в нем мно-жества соединений, от которых зависит его вкус и аромат. Такие соеди-нения называются органолептическими. Часть из них образуется не-посредственно в ходе брожения, часть - при химических превращени-ях компонентов вина в ходе его созревания. В винах обнаружены сотниорганолептических соединений. Многие из них присутствуют в оченьмалых количествах и с трудом поддаются идентификации. Еще слож-нее определить вклад всех этих соединений в окончательный букет вина,поскольку для каждого вещества характерна своя концентрация, прикоторой его присутствие можно уловить с помощью обоняния (так на-зываемый порог запаха).

Пивоварение. Технология приготовления пива включает несколькоэтапов (рис. 51). Пиво производят из зерна, которое в отличие от виног-рада содержит в основном крахмал, плохо усваиваемый дрожжами. По-этому перед сбраживанием этот крахмал необходимо осахарить (гидро-лизовать). Традиционно в различных странах для производства пива ис-пользовали различные виды зерновых: в Европе - ячмень, в Азии - рис, вАмерике - кукурузу. При осахаривании ячменя обычно пользуются ами-лазами самого ячменя, которые образуются в большом количестве припрорастании зерна. Для гидролиза рисового крахмала на Востоке тради-ционно используют некоторые штаммы мицелиальных грибов (Mucor,Aspergillus). Проросший и высушенный ячмень (так называемый солод)затем высушивают в печи. При этом в результате карамелизации сахаров

126

образуются окрашенныесоединения, которые при-дают пиву характерныйцвет. Высушенный солодразмалывают, смешивают сводой и варят, в результатечего получается так назы-ваемое пивное сусло. В ре-зультате всех этих процес-сов часть крахмала исход-ного зерна гидролизуетсядо мальтозы, глюкозы идругих сахаров, другаячасть, фракция декстринов,не расщепляется и поэтомуне утилизируется дрожжа-ми и остается без измене-ний в течение всего после-дующего процесса броже-ния. Концентрация декст-ринов обусловливает плот-ность пива (светлое илитемное). После осахарива-ния зерно высушивают, раз-малывают, кипятят, фильт-руют и полученное пивноесусло сбраживают чистымикультурами дрожжей Sac-charomyces cerevisiae.

В пивоварении различают два типа брожения: верховое (теплое) инизовое (холодное). Вызывающие их дрожжи различаются рядом свойстви ранее рассматривались как различные виды: верховые S. cerevisiae инизовое S. carlsbergensis. Дрожжи низового брожения функционируютпри температуре 6-10°C, в то время как верховое брожение протекаетпри 14-25°C. В конце брожения низовые дрожжи оседают на дно сосуда,

Рис. 51. Технологическая схема приготовленияпива.

127

образуя плотный осадок, а верховые дрожжи всплывают на поверх-ность, образуя так называемую «шапку». Подъем дрожжей верховогоброжения на поверхность обусловлен более интенсивным брожени-ем, при котором образуются пузырьки углекислого газа, поднимаю-щие дрожжевые клетки.

Важное технологическое свойство дрожжей, используемых в пиво-варении - так называемая флоккуляционная способность. Флоккуляция -слипание клеток друг с другом на заключительных стадиях брожения, врезультате чего образуются хлопья, быстро оседающие на дно сосуда.От флоккуляционной способности дрожжей в значительной степени за-висят степень сбраживания сусла, осветление пива и количество собран-ных дрожжей в конце брожения. Для максимального превращения саха-ра в этанол необходимо, чтобы дрожжи оставались суспендированнымив бродящей жидкости. С другой стороны, флоккуляция дрожжей послетого, как брожение закончилось или достигло желаемой стадии, оченьоблегчает удаление дрожжей из напитка. Другими словами, дрожжи дол-жны флоккулировать только на определенной стадии брожения. Хотяважность процесса флоккуляции в изготовлении алкогольных напитковбыла оценена уже более ста лет назад, физиологический механизм этогоявления был изучен лишь в последние десятилетия. В слипании клетокучаствуют присутствующие в растворе ионы двухвалентного кальция,взаимодействующие с карбоксильными и фосфодиэфирными группамина поверхности клеточных стенок дрожжей.

Хлебопечение. Все дрожжи, которые используются в хлебопечении,относятся к виду Saccharomyces cerevisiae и исторически происходят отштаммов пивных дрожжей. Мука обычно почти не содержит свободныхсахаров, которые могут сбраживаться дрожжами. В низкосортной мукемогут присутствовать ферменты, расщепляющие крахмал, однако в высо-коочищенных сортах муки эти ферменты разрушены, и для заквашиваниятеста в муку приходится добавлять сахар. При брожении происходит ин-тенсивное выделение СО2, которая задерживается в тесте, заставляя егоподниматься. Образующийся спирт удаляется в процессе выпечки.

Раньше дрожжи для хлебопечения получали с пивоварен. В концеХIХ в. развилась целая отрасль по производству прессованных или су-хих пекарских дрожжей. Современное производство пекарских дрожжей

128

имеет ряд существенных особенностей по сравнению с бродильной про-мышленностью. Основная цель такого производства - получение дрож-жей, которые с высокой скоростью вырабатывают в тесте углекислыйгаз за счет брожения в анаэробных условиях. Однако производить ихнадо при хорошей аэрации, чтобы добиться большего выхода дрожже-вой биомассы (эффект Пастера). Полученные дрожжи должны не толькообладать высокой бродильной активностью в тесте, но и хорошо хра-ниться, не теряя своих качеств в замороженном или высушенном состо-янии. Пекарские дрожжи выращивают в больших сосудах при интенсив-ном перемешивании и аэрации. При этом питательная среда, основойкоторой обычно служит меласса, подается постепенно, или порциями.Если добавить сразу много сахара, то метаболизм дрожжей переключит-ся на бродильный (эффект Кребтри) и выход биомассы уменьшится. Позавершении роста дрожжи концентрируют центрифугированием и филь-труют. Образующийся на фильтре осадок можно превращать в брикетыпрессованных дрожжей. Сухие дрожжи получают высушиванием массыв специальных распылительных сушилках.

Дрожжи в современной биотехнологииДрожжи как источник белка. Использование микробной биомассы

для обогащения кормов белком и незаменимыми аминокислотами в ус-ловиях интенсивного животноводства - одна из важных проблем буду-щего, так как человечество развивается таким образом, что оно вряд лисможет обеспечить себя пищей традиционными методами. Выращива-ние микроорганизмов не зависит от климатических и погодных условий,не требует посевных площадей, поддается автоматизации. Дрожжи - однаиз наиболее перспективных групп микроорганизмов для получения бел-ковых кормовых добавок. Содержание белка в клетках некоторых штам-мов дрожжей составляет от половины до 2/3 сухой массы, на долю неза-менимых аминокислот приходится до 10% (в белках сои, богатых лизи-ном, его содержится не многим более 6%).

Впервые дрожжи стали рассматривать как источник питания в годыпервой мировой войны в Германии, где их использовали в качестве до-бавки при изготовлении колбас. В первой половине XX в. возникла но-вая отрасль промышленности - производство белка одноклеточных орга-

129

низмов. В нашей стране производство кормовых дрожжей было начато в30-х годах. Отходы сельского хозяйства, такие как солома, кукурузныекочерыжки, опилки, подвергали гидролизу серной кислотой, полученныегидролизаты нейтрализовали и использовали для выращивания дрожжей.Особенно привлекательным в этом производстве является использованиевозобновляемого сырья, особенно древесины, запасы которой в нашей стра-не пока достаточно велики. В большинстве этих отходов основным ком-понентом является целлюлоза, и в гидролизатах будет преобладать глюко-за, усваиваемая всеми без исключения видами дрожжей. Поэтому нагидролизатах можно выращивать самые разнообразные дрожжи, удовлет-воряющие технологическим требованиям. В гидролизатах древесины при-сутствует также большое количество ксилозы, поэтому здесь желательноиспользование видов, утилизирующих пентозы. В то же время, транспортсырья на гидролизные заводы оказывается дорогостоящим, поэтому в боль-шинстве стран существуют только локальные мелкие производства кор-мовых дрожжей, что экологически и экономически более выгодно.

Первый в мире крупный завод кормовых дрожжей мощностью70 000 т. в год. был пущен в 1973 г. в СССР. В качестве сырья на немиспользовали выделенные из нефти н-алканы и несколько видов дрож-жей, способных к быстрому росту на углеводородах: Candida maltosa,Candida guilliermondii, Candida lipolytica. В дальнейшем именно отходыот переработки нефти служили главным сырьем для производства дрож-жевого белка, которое быстро росло и к середине 80-х гг. превысило1 млн. т. в год, причем в СССР кормового белка получали вдвое больше,чем во всех остальных странах мира, вместе взятых. Этому способство-вала организация большой научно-исследовательской работы. Были под-робно изучены специфические особенности окисления и ассимиляцииуглеводородов, кинетические параметры роста, разработана технологияих культивирования в крупных ферментерах объемом в сотни кубичес-ких метров. Однако в последующем масштабы производства дрожжево-го белка на углеводородах нефти резко сократились. Это произошло какв результате экономического кризиса 90-х гг., так и из-за целого ряда спе-цифических проблем, с которыми связано это производство. Одна из них -необходимость очистки готового кормового продукта от остатков нефти,имеющих канцерогенные свойства.

130

Другой пригодный вид сырья для производства микробного белка -метанол. На метаноле как на единственном источнике углерода и энер-гии способны расти около 25 видов дрожжей, в том числе Pichiapolymorpha, Pichia anomala, Yarrowia lipolytica. Однако, более выгод-ным считается выращивание на метаноле метилотрофных бактерий,таких как Methylophilus methylotrophus, так как они используют одно-углеродные соединения более эффективно. Поэтому при росте на ме-таноле бактерии дают больше биомассы, чем дрожжи. Первая реакцияокисления метанола у дрожжей катализируется оксидазой, а у мети-лотрофных прокариот - дегидрогеназой. Ведутся генноинженерныеработы по переносу гена метанолдегидрогеназы из бактерий в дрож-жи. Это позволит объединить технологические преимущества дрож-жей с эффективностью роста бактерий.

В последнее время интенсивно изучаются дрожжи, обладающиегидролитическими ферментами и способные расти на полисахаридах безих предварительного гидролиза. Использование таких дрожжей позво-лит избежать дорогостоящую стадию гидролиза полисахаридсодержа-щих отходов. Известно более 100 видов дрожжей, которые хорошо рас-тут на крахмале как на единственном источнике углерода. Среди нихособенно выделяются два вида, которые образуют как глюкоамилазы,так и α-амилазы, растут на крахмале с высоким экономическим коэффи-циентом и могут не только ассимилировать, но и сбраживать крахмал:Schwanniomyces occidentalis и Saccharomycopsis fibuliger. Оба вида - пер-спективные продуценты белка и амилолитических ферментов на крах-малсодержащих отходах. Ведутся поиски и таких дрожжей, которые моглибы расщеплять нативную целлюлозу. Целлюлазы обнаружены у несколь-ких видов, например у Trichosporon pullulans, однако активность этихферментов низкая и о промышленном использовании таких дрожжей го-ворить пока не приходится. Дрожжи из рода Kluyveromyces хорошо рас-тут на инулине - основном запасном веществе в клубнях топинамбура -важной кормовой культуры, которая также может быть использована дляполучения дрожжевого белка.

Еще один субстрат, пригодный для получения кормового белка - мо-лочная сыворотка, побочный продукт сыроварения. Молочная сыворот-ка содержит до 4% лактозы. Способность к ассимиляции лактозы имеет-

131

ся примерно у 20% всех известных видов дрожжей. Гораздо реже встре-чаются дрожжи, сбраживающие лактозу. Активный катаболизм лактозыособенно характерен для дрожжей из рода Kluyveromyces. Эти дрожжиможно использовать для получения на молочной сыворотке кормовогобелка, этанола, препаратов β-глюкозидазы.

Производство этанола. Этанол широко применяется в химическойпромышленности как исходное соединение для синтеза многих веществ,как растворитель, экстрагент, антифриз и т.п. Вероятно, у этанола боль-шое будущее и как топлива в двигателях внутреннего сгорания: этанол -гораздо более экологически чистое топливо, чем бензин.

В принципе этанол можно получать из любого источника углево-дов, которые сбраживаются дрожжами. Разнообразие потенциальныхпродуцентов тоже велико: более 200 видов дрожжей способны сбражи-вать глюкозу.

Крупномасштабное получение этанола в качестве топлива осуществ-ляется в основном в Бразилии и других странах Южной Америки. В ка-честве источника углеводов используется сахарный тростник и маниока,в качестве продуцента этанола - Saccharomyces cerevisiae.

Перспективным сырьем для получения спирта являются отходыцеллюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности. Од-нако, гидролизаты древесины содержат большое количество пентоз. Досередины 70-х годов XX в. вообще не были известны дрожжи, активносбраживающие пентозы. Сейчас такие виды найдены: Pachysolentannophilus и Pichia stipitis (анаморфа - Candida shehatae). Им прочатбольшое будущее в производстве спирта из гидролизатов древесных от-ходов, соломы, торфа и т.п.

В небольших масштабах этанол можно получать и из других суб-стратов, например из молочной сыворотки, используя сбраживающиелактозу дрожжи из рода Kluyveromyces.

Различные продукты, получаемые из дрожжей. В последние де-сятилетия разнообразие биотехнологических процессов, в которыхиспользуются дрожжи, резко увеличилось. Еще более разнообразны пер-спективы использования дрожжей: в различных разработках, патентах ит.п. упоминается более 200 видов. Сейчас дрожжи используются для по-лучения различных ферментных препаратов, органических кислот, по-

132

лисахаридов, многоатомных спиртов, витаминов и витаминных добавок,а также во множестве других мелкомасштабных процессах.

Промышленно важные органические кислоты, продуцируемыемикроорганизмами, являются либо конечными продуктами (молочная,масляная, пропионовая кислоты у анаэробных бактерий), либо интерме-диатами метаболизма. Последние можно получать с помощью дрожжей.В наибольших масштабах производится лимонная кислота, в основномс помощью Aspergillus niger, с использованием в качестве субстрата ме-лассы. Однако, ее можно получать и с помощью дрожжей Yarrowialipolytica на более дешевых субстратах, таких как парафины нефти. Сей-час разработаны технологии получения и многих других кислот, напри-мер, изолимонной из Candida catenulata, фумаровой из Candidahydrocarbofumarica, яблочной из Pichia membranaefaciens и др.

Из дрожжевых полисахаридов наиболее популярен пуллулан, ко-торый получают из дрожжеподобного гриба Aureobasidium pullulans.Он представляет собой β-глюкан, в котором мальтотриозные остаткисоединены между собой β (1→6) гликозидными связями. Пуллулан ис-пользуется в основном в пищевой промышленности в качествепленочного покрытия. Возможно получение разнообразных по строе-нию и свойствам полисахаридов и из других видов дрожжей. Особенномного внеклеточных полисахаридов образуют дрожжи Cryptococcus,Rhodotorula, Lipomyces.

Многоатомные спирты (глицерин, ксилит, эритрит, арабит) - широкоприменяются в химической и пищевой промышленности. Перспективнымсчитается способ получения сахароспиртов, таких как глицерин, эритрити ксилит, с использованием ксеротолерантных дрожжей Zygosaccharomycesrouxii и Zygosaccharomyces bailii. Эти дрожжи способны расти в средах свысоким осмотическим давлением, синтезируя при этом большое количе-ство внутриклеточных полиолов, которые служат осмопротекторами. Дру-гой способ касается получения ксилита - важного полиола для пищевойпромышленности. Ксилит накапливается как побочный продукт при сбра-живании ксилозы дрожжами Pachysolen tannophilus.

Многие дрожжи служат источниками для получения ферментныхпрепаратов, которые используются в современной пищевой и химичес-кой промышленности. Из дрожжевого осадка, образующегося как отход

133

пивоварения, получают фермент β-фруктофуранозидазу (инвертазу), рас-щепляющий сахарозу на глюкозу и фруктозу. Препараты инвертазы ши-роко применяются в кондитерской промышленности для предотвраще-ния кристаллизации сахарозы, для приготовления инвертных сиропов. Спомощью культур Kluyveromyces marxianus получают β-галактозидазу,которая применяется в молочной промышленности. Дрожжи Yarrowialipolytica используются для получения липолитических ферментов, пред-ставляющих большой интерес для многих отраслей хозяйства. Липазыиспользуются в сыроварении, в косметической промышленности, привыделке мехов и кож, в моющих средствах. В последние годы разработа-но множество способов получения самых различных ферментов из дрож-жей: пектиназ из Saccharomycopsis fibuliger, амилаз из Schwanniomycesoccidentalis, ксиланаз из Cryptococcus laurentii, гидролаз L-α-ами-но-ε-капролактама из криптококков, алкогольоксидазы из Hyphopichiaburtonii, оксидазы D-аминокислот из Trigonopsis variabilis, фенилалани-наммиаклиазы из Rhodotorula glutinis.

Применение дрожжей как источников витаминов началось в 30-егоды. Одним из первых промышленных процессов получения витами-нов было выделение эргостерина из Saccharomyces cerevisiae с последу-ющим облучением ультрафиолетом для перевода в витамин D. Затем удрожжей была открыта способность к сверхсинтезу некоторых витами-нов группы В, в частности рибофлавина. Разработаны промышленныеспособы получения β-каротина из красных дрожжей. Кроме производ-ства индивидуальных витаминов уже много лет в мире практикуетсяполучение автолизатов и гидролизатов дрожжей, которые используютсякак источник витаминов и как вкусовые добавки.

134

СИСТЕМАТИКА ДРОЖЖЕЙОдноклеточная организация дрожжей накладывает столь существен-

ный отпечаток на их внешний облик и на методы работы с ними, чтосистематика дрожжей долгое время развивалась вполне независимо отсистематики мицелиальных грибов. Одно из важных отличий - широкоеиспользование для классификации и идентификации дрожжей физиоло-гических и биохимических признаков. До середины XX в. все однокле-точные грибы рассматривались в качестве достаточно обособленной так-сономической группы аскомицетов. Последней точки зрения придержи-вался, например, В.И.Кудрявцев, автор отечественного определителядрожжей, который предлагал объединять все дрожжи в самостоятель-ный порядок Unicellomycetales. В середине XX в. произошло принципи-альное событие в систематике дрожжей, когда японскому микологу ИсаоБанно удалось индуцировать половой цикл размножения у гетероталлич-ных красных дрожжей Rhodotorula glutinis. Полученные им характерис-тики жизненного цикла однозначно свидетельствовали о принадлежно-сти этих дрожжей к гетеробазидиомицетам. Стало очевидным, что средидрожжей имеются представители совершенно различных таксономичес-ких групп грибов, как аскомицетовых, так и базидиомицетовых. Послеэтого большое внимание в систематике дрожжей стало уделяться поискупризнаков, позволяющих разделить аскомицетовые и базидиомицетовыевиды, даже без наблюдения полного жизненного цикла (так называемыхпризнаков аффинитета). В систематике дрожжей стали активно исполь-зоваться биохимические и цитологические признаки.

Современный период изучения биологического разнообразия харак-теризуется интенсивным развитием филогенетической систематики, ко-торая направлена на реконструкцию конкретных путей историческогоразвития организмов. В микробиологии филогенетическая систематикаполучила мощный импульс развития лишь в самом конце XX в. в связисо сравнительным изучением консервативных нуклеотидных последо-вательностей в рРНК. У дрожжей такая систематика строится главнымобразом на изучении двух участков рДНК длиной около 600 нуклеотид-ных пар: D1/D2 домена на 5' -конце гена, кодирующего 26S рРНК и внут-реннего транскрибируемого спейсерного региона (ITS), включающегоген 5.8S рРНК. Считается, что вследствие консервативности этих участ-

135

ков различия между ними прямо пропорциональны филогенетическомурасстоянию, степени эволюционного родства. Секвенирование неклеотид-ных последовательностей рДНК оказалось мощным инструментом дляпостроения филогенетической классификации дрожжей, определения ихместа в общей системе грибов. К настоящему времени расшифрованы ипомещены в компьютерные банки данных, доступные по сети Интернет,нуклеотидные последовательности рРНК у представителей всех извест-ных видов дрожжей. Это позволило построить филогенетические дере-вья, отражающие эволюцию их рибосомальных генов. Оказалось, что груп-пирование дрожжей на основе сходства нуклеотидных последовательнос-тей рРНК во многих случаях не совпадает с группированием по феноти-пическим признакам. Многие традиционные признаки, используемые вклассификации дрожжей, такие как характеристики вегетативного размно-жения, форма аскоспор, способность к сбраживанию и ассимиляции саха-ров, стали считаться ненадежными, не пригодными для определения фи-логенетического родства. Секвенирование рРНК (рДНК) сейчас считает-ся необходимым при описании новых видов дрожжей.

Один из главных вопросов, который активно дискутировался до пос-леднего времени, положение дрожжей в общей системе грибов. Являют-ся ли они предковыми примитивными формами аско- и базидиомицетов,давшими начало более продвинутым и сложно организованным мицели-альным грибам, или вторично упростившимися, возникшими независи-мо в разных филогенетических линиях грибов в результате конверген-ции? Окончательный ответ на этот вопрос был получен лишь недавно врезультате развития молекулярно-филогенетической систематики. Сей-час считается окончательно доказанным полифилетическое происхож-дение дрожжей, их независимое возникновение среди аскомицетовых ибазидиомицетовых грибов. После обнаружения базидиомицетовых дрож-жей в зимологии возникло представление о дрожжах, как о чисто мор-фологической, или экоморфологической группе грибов (жизненной фор-ме), лишенной таксономического содержания. В то же время, дрожживстречаются лишь в некоторых филогенетических линиях грибов, в ко-торых имеются также близкородственные виды, существующие в основ-ном в мицелиальной форме. Примерами могут служить аскомицетыEndomyces, Blastobotrys, базидиомицеты Tilletiopsis, Trichosporonoides,

136

не образующие почкующихся одиночных клеток. Несмотря на отсутствиеодноклеточных ассимилятивных стадий такие виды также включают вопределители дрожжей, так как филогенетически они очень близки к «на-стоящим» одноклеточным дрожжам. Поэтому с точки зрения филогенети-ческой систематики, целиком сводить понятие «дрожжи» только к одно-клеточной жизненной форме грибов не представляется целесообразным.

Систематика дрожжей, поиск об их места в общей системе грибовпродолжают активно развиваться, и в этой области еще не выработаноустоявшихся, стабильных представлений. Тем не менее, со времени пер-вых описаний сахаромицетов зимологами пройден очень большой путьв исследовании разнообразия дрожжевых грибов. Основные этапы этогопути отражены в серии определителей голландской зимологическойшколы, которые выходили с интервалом в 10-20 лет.

Концепция вида у дрожжейПонятие вида - одно из сложнейших в биологии. Разработка концеп-

ции вида - особенно трудная задача в применении к микроорганизмам, вчастности к грибам, по причине их плеоморфизма, сложности жизнен-ных циклов, наличия стабильных несовершенных форм, неопределен-ности границ индивидуума и популяции.

В биологии термин «вид» используется в разных значениях. С однойстороны, о виде говорят как о наименьшей единице классификации, ми-нимальном элементе разнообразия, который мы в состоянии распознатьс помощью определенного набора таксономических признаков. Набортаких признаков, используемых в таксономии дрожжей, постоянно уве-личивается, что позволяет выделять все более «мелкие» виды. В резуль-тате число известных видов дрожжей за последние десятилетия суще-ственно возросло не только за счет обнаружения новых форм в природе,но и дробления уже известных «крупных», «гетерогенных» видов, ха-рактеризующихся значительной изменчивостью. Границы между вида-ми при этом проводятся либо исходя из опыта и интуиции систематика(типологическая концепция вида), либо на основании явного согла-шения между систематиками об уровне отличий, достаточном для выде-ления самостоятельного вида (номиналистическая концепция). В пос-леднем случае вид - это не более чем абстракция, и границы вида уста-

137

навливаются исходя из чисто утилитарных представлений об определен-ном уровне общего сходства между штаммами дрожжей.

Наряду с этим в биологии существует и принципиально иное пред-ставление о виде, как о целостной, устойчивой и достаточно гетероген-ной системе. При этом основное внимание уделяется не столько уровнюразличий между особями, сколько степени дискретности, отсутствиюпереходных форм между видами. Такая дискретность наиболее выраже-на у животных и растений, то есть организмов, размножающихся пре-имущественно половым путем. Обмен генами при половом размноже-нии как раз и представляет собой механизм, поддерживающий целост-ность вида, а прекращение такого обмена приводит к возникновениюдискретности разнообразия. Поэтому для животных и растений приме-нима биологическая концепция вида: вид - это система популяций,генетически изолированных от популяций других видов и характеризу-ющихся интерфертильностью, то есть способностью особей скрещи-ваться с образованием плодовитого потомства. Организмы разных видовне могут скрещиваться, или скрещиваются, но не дают плодовитого по-томства. Такая концепция вида применима и ко многим грибам, у кото-рых имеется половой процесс. Изучение интерфертильности играет су-щественную роль в определении границ видов и у совершенных дрож-жей с хорошо выраженной половой стадией в жизненном цикле. Ин-терфертильность легко проверяется, если имеются штаммы, представ-ляющие различные типы спаривания гетероталличных дрожжей. Одна-ко гомоталлизм, вегетативное размножение в диплоидной стадии, агглю-тинация спор в аске - затрудняют применение интерфертильности дляразграничения видов дрожжей. Применение биологической концепциивида к дрожжевым грибам осложняется и тем, что половое размножениеу них не является обязательным и не играет такой же существенной ролив формировании разнообразия, как у высших животных и растений. Оче-видно, биологическая концепция неприменима к несовершенным дрож-жам, размножающимся только бесполым путем, и, возможно, полностьюутерявшим половую стадию в ходе эволюции. У таких дрожжей выделе-ние видов неизбежно носит номиналистический характер.

В связи с развитием молекулярно-филогенетической систематики впоследнее время изменилось и представление о природе вида у дрож-

138

жей. Бурное развитие геносистематики привело к созданию и широкомувнедрению новых методов, включая расшифровку и сравнение нуклео-тидных последовательностей. Это породило надежды на создание абсо-лютно объективных технологий видовой идентификации. На первый планвышла концепция «элементарных» монофилетических видов, то естьтаких групп штаммов, внутри которых полностью отсутствует филоге-нетическая структура, выявляемая на основании анализа нуклеотидныхпоследовательностей в наиболее консервативных генах. Самостоятель-ность многих видов дрожжей стала активно пересматриваться с молеку-лярно-генетических позиций. Это вызвало определенное «высокомерие»по отношению к классическим представлениям о смысле выделениявидов и видовой формы организации вообще. В связи со сложностью идороговизной молекулярно-генетических методов возникла проблемапрактической недостижимости «правильной» видовой идентификациипри проведении исследований, требующих массового определения боль-шого числа штаммов, например, экологических, инвентаризационных,биоресурсных. Вместе с тем, на фоне сохраняющегося пиетета передмолекулярно-генетическими методами в последнее время появляетсявсе больше свидетельств их недостатков, спорности некоторых поло-жений, противоречий с эволюционно-филогенетическими концепция-ми. Иными словами, возникла проблема соотношения новейших моле-кулярных подходов к выделению видов с традиционными, основанны-ми на морфологических и физиологических признаках. Решение этойпроблемы должно определить развитие систематики дрожжей в бли-жайшем будущем.

Признаки и критерии, используемые в систематике дрожжейНабор признаков, на основании которых выделяются виды у дрож-

жей, постоянно меняется в связи с принятием той или иной концепциивида, в результате пересмотра таксономической значимости признаков,с появлением новых методов и технологий. Систематика грибов до пос-леднего времени основывалась главным образом на морфологическихпризнаках, таких как пигментация, строение конидиеносцев, форма спори т.п. Одноклеточные грибы не обладают такой сложной разнообразнойморфологией, как мицелиальные. Поэтому уже с первых работ Хансена

139

и Клюйвера в 20-х гг. XX в. разделение видов дрожжей основывалосьне только на морфологических, но и на физиологических признаках,таких как способность к сбраживанию и аэробной ассимиляции раз-личных углеводов. Количество используемых для описания вида ис-точников углерода и азота было значительно расширено в 50-е гг. Ви-керхэмом, который также разработал стандартные среды для постановкифизиологических тестов. Эти критерии прочно вошли в практику клас-сификации и идентификации дрожжей и используются до настоящеговремени.

По своей природе признаки, используемые в систематике дрожжей,можно разбить на следующие группы.

Макроморфологические (культуральные) признаки, которыехарактеризуют рост штамма на различных средах. К ним относятся осо-бенности роста в жидких средах (образование пленки, мути, осадка),формирование гигантской колонии и ее характеристики, образованиеплодовых тел.

Микроморфологические признаки - особенности клеточной мор-фологии (форма и размеры клетки, тип конидиогенеза, строение мице-лия, формирование бесполых спор, способы половой репродукции).

Цитологические признаки - особенности строения клеток и кле-точных структур, например, строение клеточной стенки, структура септмицелия.

Физиологические признаки, определяющие тип питания и способ-ность к росту в различных условиях. К ним относится определение спо-собности к анаэробному сбраживанию или аэробной ассимиляции раз-личных источников углерода, способность к росту при различных значе-ниях pH, осмотического давления среды, устойчивость к различным ин-гибиторам роста.

Биохимические признаки, характеризующие химический составклетки и отдельных ее компонентов: образование ферментов, специфи-ческих метаболитов, внеклеточных продуктов, например, моносахарид-ный состав внеклеточных полисахаридов.

Генетические признаки, включающие характеристики генома. Ар-сенал генетических признаков и методов их определения особенно рас-ширился в последнее время в связи с интенсивным развитием молеку-

140

лярной биологии и стал играть ключевую роль в систематике дрожжей. Кним относятся нуклеотидный состав ДНК, степень гомологии ДНК у раз-ных видов, наличие уникальных олигонуклеотидных последовательнос-тей в геноме, последовательность нуклеотидов в определенных генах.

Экологические признаки, определяющие характер распростра-нения вида в природных местообитаниях, а также чувствительностьили резистентность к различным экологическим факторам, патоген-ные свойства.

Для выявления всех этих признаков разработаны стандартные мето-ды, описываемые в определителях или специальных руководствах.

Морфологические характеристики, имеющие наибольшее значениедля дифференциации родов дрожжей, были подробно рассмотренывыше. Для разделения видов у дрожжей традиционно использовалисьв основном физиологические характеристики - способность к росту наразличных источниках углерода и азота. Некоторые цитологические ибиохимические критерии, разработанные в последние десятилетия,сыграли особенно большую роль в классификации дрожжей на родо-вом и надродовом уровне, значительно изменив представления об ихгруппировании и филогении. Эти признаки имеет смысл рассмотретьболее подробно.

Моносахаридный состав клеточных стенок. Изучение полисаха-ридов, которые составляют клеточную стенку и капсулу, оказало суще-ственное воздействие на систематику и преставления о филогении дрож-жей. Характеристика моносахаридного состава полисахаридов клеточ-ных стенок используется главным образом для дифференциации дрож-жей на родовом и надродовом уровне. В то же время, детальные иссле-дования химического состава клеточной стенки были проведены лишь унебольшого числа видов дрожжей. Наиболее подробно исследовано стро-ение клеточной стенки Saccharomyces cerevisiae и нескольких близкихаскомицетовых видов.

Как уже отмечалось, аскомицетовые почкующиеся дрожжи содер-жат в качестве главного структурного компонента клеточной стенкиβ(1→3)-глюкан. Другой существенный компонент - комплекс белка и глю-команнана. Оказалось, что боковые цепи этих полисахаридов, особенноманнана, существенно варьируют по моносахаридному составу у раз-

141

ных видов дрожжей. Моно- и олигосахариды, образовавшиеся при кис-лотном гидролизе углеводов клеточной стенки, можно разделить с помо-щью гельфильтрации. Другой способ, применявшийся для характерис-тики полисахаридов - сравнение спектров протонного магнитного резо-нанса, который позволяет определять пропорции и размер боковых це-пей в различных маннанах. Считается, что сходные спектры протонногомагнитного резонанса клеточных маннанов указывают на близкое род-ство видов. Эти характеристики оказались очень полезными для класси-фикации дрожжей, например, для группирования родственных видов вмноговидовых сборных анаморфных родах типа Candida.

Наряду с глюканом и маннаном почкующиеся аскомицетовые дрож-жи содержат около 1-2 % хитина, который почти полностью локализо-ван в областях шрамов почкования. Однако небольшое количество хити-на (около 0.1 %) рассеяно по всей клеточной стенке. Напротив, дрожжибазидиомицетового аффинитета характеризуются намного более высо-ким содержанием хитина (до 10 %). Таким образом, это различие можноиспользовать в качестве таксономического признака для разделения ас-комицетовых и базидиомицетовых анаморф. Кроме того, оказалось, чтосодержание хитина в стенках некоторых мицелиальных аскомицетовыхдрожжей, например, у видов Saccharomycopsis, значительно выше, чем уистинных одноклеточных дрожжей, таких как Saccharomyces cerevisiae.

Наиболее отличным по моносахаридному составу оказался составклеточной стенки делящихся дрожжей Schizosaccharomyces. Виды этогорода содержат в дополнение к β-глюканам другой главный структурныйполисахарид, а именно α(1→3)-глюкан. Маннан Schizosaccharomycesтакже отличается по строению от маннана почкующихся дрожжей, глав-ным образом присутствием галактозных остатков. Это позволило пред-положить, что делящиеся дрожжи имеют уникальный состав клеточнойстенки и не родственны другим группам аскомицетовых дрожжей. По-зднее это предположение было подтверждено данными по сравнениюнуклеотидных последовательностей рРНК.

Еще большее значение играют характеристики моносахаридного со-става клеточных стенок в систематике базидиомицетовых дрожжей. Осо-бенно ценным считается такой признак, как присутствие или отсутствиеD-ксилозы в клеточной стенке или в экстрактах целых клеток. По этому

142

признаку все гетеробазидиомицетовые дрожжи были разбиты на две груп-пы: спороболомицетовые (отсутствует ксилоза и часто содержится фу-коза), которые включают виды родов Rhodotorula, Rhodosporidium,Sporobolomyces, и филобазидиевые (содержат ксилозу и обычно глюку-роновую кислоту), включающие роды Bullera, Cryptococcus, Filobasidium,Phaffia и некоторые виды Trichosporon. Такое разделение также подтвер-ждается другими молекулярно-биологическими критериями.

Несмотря на несомненную важность такого признака, как состав уг-леводов клеточной стенки, следует подчеркнуть, что он не является ре-шающим критерием в систематике дрожжей, а ценен только в комбина-ции с другими хемотаксономическими и молекулярными признаками,включая анализ последовательности рРНК. Такой полифазный подходдля создания надежной таксономической системы поддерживается боль-шинством систематиков.

Тип кофермента Q. Дрожжи и дрожжеподобные грибы содержат вкачестве одного из компонентов цепи переноса электронов коферментQ, или убихинон (рис. 52). Убихиноны - группа соединений, в которых к2,3-диметоксил-5-метилбензоксихинону присоединена в 6 положениибоковая цепь из нескольких изопреноидных остатков. У известных го-мологов кофермента Q количество изопреноидных остатков варьируетот 5 до 10. По количеству изопреноидных остатков различают до шеститипов кофермента Q от Q-5 до Q-10. У базидиомицетовых дрожжей об-наружен также дигидрогенированный гомолог кофермента Q с насыщен-ной двойной связью в изопреноидных остатках, обозначаемый какQ-10 (H2). Кофермент Q выделяют с помощью тонкослойной хроматог-рафии из гексанового эктракта гидролизованных клеток дрожжей. Дляопределения типа кофермента Q используют различные хроматографи-

Рис. 52. Кофермент Q (убихинон); количество изопреноидныхостатков варьирует от 5 до 10 .

143

ческие методы, включая жидкостную, тонкослойную и бумажную хро-матографию, а также масспектрометрию.

Тип кофермента Q оказался очень полезным признаком для класси-фикации дрожжей и дрожжеподобных грибов. Прежде всего, он разли-чен у аскомицетовых и базидиомицетовых дрожжей. У первых преобла-дают убихиноны с 5-7 изопреноидными остатками (Q-5 - Q-7), у вторых -с 8-10 (Q-8 - Q-10). Однако, имеются и исключения, например, убихи-нон Q-10 обнаружен у представителей родов Lipomyces и Schizosaccharo-myces. Особенно важную роль сыграл тип кофермента Q в классифика-ции анаморфных дрожжей на родовом уровне. Считается, что этот при-знак не должен существенно варьировать внутри рода и отличия по типукофермента Q достаточно для отнесения видов к разным родам в томслучае, когда это сопровождается и другими существенными различия-ми, например, по морфологическим признакам. Определение типакофермента Q, вместе с изучением моносахаридного состава клеточныхстенок сыграло решающую роль в переклассификации родов анаморф-ных баллистоспоровых дрожжей (Bensingtonia, Bullera, Sporobolomyces,Udeniomyces), дрожжей, характеризующихся образованием почек на сте-ригмах (Sterigmatomyces, Fellomyces, Kurtzmanomyces). Все эти роды ха-рактеризуются одним типом кофермента Q. В то же время, в таких ро-дах, как Cryptococcus, Candida, тип кофермента Q варьирует по видам,что подтверждает их условность и филогенетическую гетерогенность.

Ультраструктура септовых пор. Развитие методов электронноймикроскопии позволило использовать для классификации дрожжей рядцитологических признаков. Выше уже были рассмотрены такие характе-ристики, как ультраструктура клеточной стенки, цитологические особен-ности образования почки (голобластическое и энтеробластическое поч-кование), которые оказались различными у аскомицетовых и базидио-мицетовых дрожжей. Еще одним важным цитологическим признакомявляется ультраструктура септ мицелия у диморфных дрожжеподобныхгрибов (рис. 53). Деление клеток мицелия начинается с образования тон-кого кольца на клеточной мембране. Кольцо начинает центростремитель-но расти и разделяет клетку. Затем на внешней поверхности мембраныоткладывается вновь синтезируемый материал клеточной стенки, фор-мируя септу. Детальные исследования, проведенные с помощью элект-ронной микроскопии, показали, что ультраструктура этих септ существен-

144

но различается у разных групп грибов и может служить хорошим крите-рием для их филогенетической классификации.

В гифах аскомицетовых дрожжеподобных грибов септы в основномгомогенные и электроннопрозрачные. В септах имеются поры, которыедостаточно велики для прохода ядер. С обеих сторон поры часто распо-лагаются мелкие мембранные пузырьки, так называемые тельца Воро-нина. Гифы дрожжеподобных грибов рода Ambrosiozyma имеют септы ссильно утолщенным центральным участком. У некоторых дрожжеподоб-ных грибов в центре сформированной септы имеется лишь очень узкиймембранный канал, так называемая микропора. У других видов в септемогут формироваться множественные каналы - плазмодесмы. Наличиетаких плазмодесм явилось важным свидетельством о наличии филоге-нетической связи анаморфного рода Zygozyma с семействами Lipomyce-taceae и Dipodascaceae.

У большинства базидиомицетовых дрожжей в центре септы форми-руется пора, имеющая сложное строение: края септы раздуты в виде тора,а с двух сторон поры имеются характерные мембранные образования -

Рис. 53. Строение септовых пор в мицелии дрожжеподобных грибов:1 – Yarrowia lipolytica, септа с простой порой, 2 – Filobasidiellaneoformans, септа с долипорой.

145

парентосомы. В некоторых исследованиях было показано, что тороидаль-но раздувшиеся септы (долипоры) на самом деле представляют собойартефакт химической фиксации, используемой при подготовке образцовк электронной микроскопии. Такие бочкообразные вздутия отсутствова-ли в образцах, подготовленных с помощью быстрого замораживания. Темне менее, эти артефакты четко воспроизводятся у одних и тех же видов,коррелируют с другими таксономическими признаками и поэтому могутиспользоваться в систематике. Тонкое строение комплекса долипор ипарентосом служит важным диагностическим признаком для классифи-кации базидиомицетовых дрожжеподобных грибов.

Схема стандартного описания вида у дрожжейДля описания видов у дрожжей разработан стандартный набор при-

знаков. Приведенная ниже схема используется для характеристики видовв определителях дрожжей и при публикации статей с описанием новыхвидов. Для описания морфологии дрожжей и постановки физиологичес-ких тестов используются специальные среды стандартного состава.

Рост в жидком сусле: образование пленки, кольца и осадка в 30-су-точной культуре; форма клеток и способ вегетативного размножения в3-суточной культуре, размеры клеток.

Рост на сусло-агаре или морфологическом агаре: описание штрихана 30-е сутки культивирования, морфологии клеток в 3-суточной культу-ре; описание гигантской колонии.

Рост на пластинках с картофельным или кукурузным агаром: обра-зование истинного мицелия, псевдомицелия, артроспор, хламидоспор.

Образование и форма баллистоспор.Описание жизненного цикла: гомо- или гетероталлизм, образование

асков или базидий, способ диплоидизации, число и форма аскоспор, ско-рость их освобождения из асков.

Брожение сахаров: спектр сбраживания из 5-10 источников (глюко-за, галактоза, сахароза, мальтоза, лактоза, раффиноза, трегалоза).

Ассимиляция источников углерода: спектр из 30-40 источников(глюкоза, галактоза, L-сорбоза, сахароза, мальтоза, целлобиоза, трегало-за, лактоза, мелибиоза, раффиноза, мелецитоза, инулин, крахмал, D-ксило-за, L-арабиноза, D-арабиноза, D-рибоза, L-рамноза, D-глюкозамин,

146

N-ацетил-D-глюкозамин, метанол, этанол, глицерин, эритрит, рибит, дуль-цит, D-маннит, D-сорбит, α-метил-D-глюкозид, салицин, D-глюконат,DL-лактат, сукцинат, цитрат, инозит, гексадекан, нитраты, нитриты, ростбез витаминов, 2-кето-D-глюконат, 5-кето-D-глюконат, сахарат, ксилит,L-арабит, арбутин, пропан-1,2-диол, бутан-2,3-диол и др.).

Ассимиляция источников азота (KNO3, KNO2, кадаверин, креатинин,L-лизин, этиламин).

Рост в среде без витаминов. В случае отсутствия роста - определе-ние потребности в конкретных витаминах (биотин, тиамин, пиридоксин,парааминобензойная кислота, инозит).

Рост на средах с высоким осмотическим давлением, осмотолерант-ность и галотолерантность (рост в средах с 50 и 60% глюкозы, с различ-ной концентрацией NaCl, на среде с 10% NaCl и 5% глюкозы).

Температурные границы роста, рост при 25, 28, 34, 37, 40°C.Выделение крахмалоподобных соединений.Устойчивость к циклогексимиду.Гидролиз мочевины.Расщепление арбутина.Разжижение желатины.Гидролиз жира.Образование органических кислот.Образование эфиров.Моносахаридный состав внеклеточных полисахаридов.Тип кофермента Q.Описание может быть дополнено другими характеристиками, таки-

ми как ассимиляция более широкого круга соединений, устойчивость ичувствительность к киллерным токсинам различных видов, уровень го-мологии ДНК с близкими видами, результаты ПЦР анализа ДНК, нукле-отидные последовательности D1/D2 и ITS участков рДНК и др. В описа-ние обязательно должны быть включены сведения о том, когда и откудавыделены исследуемые дрожжи и на каком количестве штаммов прове-дено изучение.

Диагноз вида, составленный по этой схеме, должен быть приведен впубликации с описанием нового вида на языке публикации, а также налатинском языке.

147

Особенности систематики анаморфных дрожжейАскомицетовые и базидиомицетовые грибы легко отличить по ха-

рактеру полового размножения: формированию эндогенных спор в ас-ках у аскомицетов и экзогенных спор на базидиях у базидиомицетов.Аналогичные структуры формируют при половом размножении и дрож-жевые грибы. Поэтому особую сложность для классификации представ-ляют анаморфные дрожжи, у которых отсутствует половая стадия в жиз-ненном цикле. Формально такие грибы относят к особому классуDeuteromycetes, однако по сути они представляют собой лишь стадии вполном жизненном цикле аскомицетов или базидиомицетов. Половоеразмножение у таких дрожжей может отсутствовать по разным причи-нам. Во-первых, многие дрожжи гетероталличны, и для осуществленияполового процесса необходимы штаммы разных типов спаривания. Вчистой культуре таких дрожжей, представленной только одним типомспаривания, половое размножение невозможно. Во-вторых, половой про-цесс может запускаться лишь в определенных условиях, например, приналичии определенных химических факторов, которые могут отсутство-вать в лабораторной среде. Наконец, у многих видов способность к по-ловому размножению, по-видимому, вообще утеряна в ходе эволюции.

По совокупности морфологических и физиологических признаков,которые использовались на первых этапах развития систематики дрож-жей, отличить аскомицетовые и базидиомицетовые дрожжи в анаморф-ном состоянии было практически невозможно. Это привело к тому, чтонекоторые крупные роды несовершенных дрожжей включали анаморфыкак аскомицетов, так и базидиомицетов. В первую очередь это относитсяк роду Candida, описанному в 1923 г. Диагноз рода был очень расплыв-чатым: «Немногочисленные гифы, стелющиеся, распадающиеся на ко-роткие и длинные фрагменты. Конидии, возникающие путем почкова-ния из гиф или на вершине одна другой, мелкие и бесцветные». Под та-кое описание подходили самые различные дрожжеподобные грибы, ипоэтому в дальнейшем оказалось возможным включение в этот род мно-гих видов, явно неродственных друг другу. К 1970 г., в котором был вы-пущен полный определитель дрожжей дельфтской школы, количествовидов, включенных в род Candida, возросло до 81, и он стал самым мно-говидовым родом среди дрожжей.

148

Второй по числу видов дрожжевой род Torulopsis существовал с1895 г. и объединял аспорогенные дрожжи, не соответствующие описа-нию рода Candida только по одному признаку - отсутствию способностик образованию субстратного септированного или псевдомицелия. Приросте на плотных средах мицелиальность настолько меняет облик дрож-жевой колонии, что на начальном этапе систематики дрожжей, когда ос-новной упор делался именно на морфологические характеристики, это-му признаку безусловно был придан статус родового. Однако с увеличе-нием разнообразия описанных видов стало ясно, что способность к об-разованию псевдомицелия - крайне ненадежный, сильно варьирующийв зависимости от штамма и от условий культивирования признак, имею-щий низкую таксономическую ценность. В связи с этим в 1978 г. былопредложено объединить роды Candida и Torulopsis в один род. Это былоосуществлено в следующем издании определителя дрожжей, где былпредставлен единый род Candida, включающий 196 видов и заведомополифилетический. Наиболее вескими аргументами полифилетичностирода были обнаружения совершенных стадий для некоторых видовCandida, которые, как оказалось, соответствовали различным родам из-вестных аскоспоровых дрожжей. Такие пары анаморфа - телеоморфавключали, например Candida famata - Debaryomyces hansenii, C. pulcher-rima - Metschnikowia pulcherrima, C. robusta - Saccharomyces cerevisiae идр. В 1966 г. новозеландская исследовательница Ди Менна описала триновых вида Candida gelida, C. nivalis, C. frigida, выделенные ею из ан-тарктических почв. Всего несколько лет спустя у этих дрожжей такжебыли обнаружены совершенные стадии, которые свидетельствовали обих принадлежности к базидиальным грибам. Таким образом, род Candidaоказался группой несовершенных дрожжей, объединяющей анаморфыкак аскомицетов, так и базидиомицетов.

После доказательства полифилетической природы таких крупныхдрожжевых родов, как Candida, в зимологии начался активный поискпризнаков, которые могли бы дифференцировать анаморфы аско- и ба-зидиомицетов. К настоящему времени в систематике дрожжей использу-ется целый набор таких признаков аффинитета (табл. 3), благодаря кото-рым все дрожжи удается четко разбить на две группы - аскомицетовые ибазидиомицетовые, независимо от телеоморфного или анаморфного со-стояния культуры.

149

Развитие методов секвенирования рРНК окончательно решило про-блему определения аффинитета несовершенных дрожжей. Одно из глав-ных преимуществ систематики, основанной на сравнении нуклеотидныхпоследовательностей консервативных генов - возможность классифика-ции на одной и той же основе как совершенных видов дрожжей, облада-ющих полным жизненным циклом, так и их анаморф.

Классификация дрожжейВ этом разделе приводятся краткие характеристики наиболее извест-

ных родов дрожжевых грибов. Некоторые из них, такие как Saccharomyces,Candida, Cryptococcus, имеют уже давнюю историю, и хотя на протяже-нии десятилетий объем и содержание этих родов существенно менялись

Таблица 3. Признаки, дифференцирующие аско- и базидиомицетовыедрожжи.

Признак Аскомицетовые Базидиомицетовые

Синтез каротиноидов Не синтезируют Некоторые синтезируют

Содержание ГЦ в ДНК, мол.% < 50 (26-48) > 50 (44-70) Ультраструктура клеточной стенки

Слоистая Ламеллярная

Тип конидиогенеза Голобластический Энетробластический Структура септовых пор Простые септы без

парентосом Сложные септы с парентосомами

Лизис клеточной стенки экзо-β-1,3-глюканазой

Образуют протопласты

Не образуют протопластов

Тип кофермента Q 6-9 8-10 ДНК-азная активность Есть Нет Пальмитиновая кислота в липидах

Много Отсутствует

Углеводы в гидролизатах целых клеток

Глюкоза - манноза, глюкозамин (следы)

Глюкоза, глюкозамин,

ксилоза или фукоза Окраска колоний диазониевым синим (DBB)

Не окрашиваются Темно-красные

Тест на уреазу Отрицательный Положительный

150

в зависимости от используемых признаков и принимаемых таксономи-ческих концепций, они прочно утвердились в системе дрожжей и сталиобщепризнанными. Другие описаны лишь в последние годы, многие наосновании изучения единичных штаммов, и не исключено, что в даль-нейшем они будут переописаны или объединены с другими родами. Темне менее, некоторые из таких родов также рассматриваются ниже длясоставления общей картины современных представлений о разнообра-зии дрожжей. Классификация дрожжей на уровне семейств и порядковразработана очень слабо. За основу приводимой ниже классификациивзято последнее издание определителя дрожжей (Kurtzman C.P., Fell J.W.(eds.) The Yeasts, a taxonomic study. Fourth revised and enlarged edition.Amsterdam: Elsevier Science B.V., 1998).

Аскомицетовые дрожжиТрадиционно все аскомицетовые грибы разделяли на два таксономи-

ческих класса: Hemiascomycetes, или голосумчатые грибы, и Euascomycetes(настоящие аскомицеты). Первые не образуют плодовых тел, и аски у нихрасполагаются непосредственно на мицелии, или в виде одиночных кле-ток, тогда как эуаскомицеты, за немногими исключениями (например, родEremascus), обычно формируют аски внутри или на поверхности специ-альных плодовых тел (аскокарпов), образованных грибной тканью - гус-тым скоплением мицелия. Ранее все аскомицетовые дрожжи помещали вгруппу гемиаскомицетовых в качестве самостоятельного порядкаEndomycetales. Кроме настоящих дрожжей к эндомицетовым относили инекоторые голосумчатые грибы, не образующие одноклеточных вегета-тивных форм, а также диморфные дрожжеподобные грибы, иногда с оченьслабо выраженной дрожжевой фазой, например Ascoidea, Cephaloascus,Dipodascus. Дальнейшее разделение эндомицетовых дрожжей на семей-ства и роды проводилось прежде всего на основании таких признаков, какспособ вегетативного размножения, тип полового процесса и форма ас-коспор. Например, дрожжи рода Schizosaccharomyces выделяются на ос-новании вегетативного размножения делением, а не почкованием, родыHanseniaspora, Nadsonia, Saccharomycodes - размножения биполярнымпочкованием на широком основании, роды Saccharomyces, Pichia,Metschnikowia, Williopsis характеризуются шаровидной, шляповидной,игловидной и сатурновидной формой аскоспор соответственно.

151

Кроме эндомицетовых к гемиаскомицетам формально относили ещеодну группу грибов, составляющую отдельный порядок Taphrinales. Всепредставители этого порядка - облигатные паразиты растений, образую-щие аски не в плодовых телах, а плотным слоем под кутикулой расте-ния-хозяина. Аскоспоры некоторых видов тафриновых способны почко-ваться, формируя сапротрофную дрожжевую фазу. Однако тафриновыесущественно отличаются от остальных гемиаскомицетов тем, что в цик-ле их развития преобладает дикариотическая фаза, так же, как у базиди-омицетовых грибов. К тафриновым очень близки представители родаProtomyces, все члены которого также являются фитопатогенными гри-бами, но способны образовывать сапротрофные дрожжевые стадии.

Среди эуаскомицетов способность к вегетативному размножению водноклеточной форме встречается очень редко. Наиболее известны такназываемые «черные дрожжи», характеризующиеся накоплением мела-ноидных пигментов, которые придают их колониям черный цвет.

Внедрение в таксономическую практику биохимических и моле-кулярно-биологических методов, особенно проведенный в последнеевремя анализ нуклеотидных последовательностей рРНК, существен-но изменило представления о филогенетической классификации ас-комицетовых дрожжей. Эти исследования подтвердили разделение ас-комицетов на две главные филетические линии: гемиаскомицетовыхи эуаскомицетовых. Наряду с этим обнаружилось, что дрожжи родаSchizosaccharomyces по нуклеотидным последовательностям рРНКнаиболее близки к тафриновым и вместе с ними образуют группудрожжевых грибов, предковую по отношению к остальным аскоми-цетам. Эта группа грибов была названа архиаскомицетами (древнимиаскомицетами). Таким образом, все аскомицетовые дрожжи в настоя-щее время распределяются по трем классам: Archiascomycetes,Hemiascomycetes и Euascomycetes (табл. 4).

Класс ArchiascomycetesКласс архиаскомицетовых был предложен японскими исследовате-

лями Нишидой и Сугиямой в 1993 г. для группы грибов, которые суще-ственно отличались как от эуаскомицетов, так и от гемиаскомицетов понуклеотидным последовательностям рРНК. Он включает всего несколь-

152

Таблица. 4. Классификация аскомицетовых дрожжей.

Класс Archiascomycetes Порядок Schizosaccharomycetales Schizosaccharomyces Порядки Taphrinales и Protomycetales Taphrina (анаморфа - Lalaria) Protomyces Saitoella Pneumocystis Класс Hemiascomycetes Порядок Saccharomycetales Семейство Ascoideaceae Ascoidea Семейство Cephaloascaceae Cephaloascus Семейство Dipodascaceae Dipodascus Galactomyces Sporopachydermia Stephanoascus Wickerhamiella Yarrowia Zygoascus Семейство Endomycetaceae Endomyces Семейство Eremotheciaceae Eremothecium Coccidiascus Семейство Lipomycetaceae Babjevia Dipodascopsis Lipomyces Zygozyma Семейство Metschnikowiaceae Clavispora Metschnikowia Семейство Saccharomycetaceae Arxiozyma Citeromyces

Cyniclomyces Debaryomyces Dekkera Issatchenkia Kluyveromyces Lodderomyces Pachysolen Pichia (=Hasenula) Saccharomyces Saturnispora Torulaspora Williopsis Zygosaccharomyces Семейство Saccharomycodaceae Hanseniaspora Nadsonia Saccharomycodes Wickerhamia Семейство Saccharomycopsidaceae Ambrosiozyma Saccharomycopsis Класс Euascomycetes Oosporidium «Черные дрожжи» Анаморфные роды Aciculoconidium Arxula Blastobotrys Botryozyma Brettanomyces Candida Geotrichum Kloeckera Myxozyma Schizoblastosporion Sympodiomyces Trigonopsis

153

ко родов: Schizosaccharomyces, Taphrina, Protomyces, Saitoella иPneumocystis. Кроме сходства рибосомальных генов их объединяют инекоторые фенотипические свойства, в частности, наличие в цикле раз-вития дикариотической фазы, особенно хорошо выраженной у тафрино-вых и протомицетовых. Возможно, архиаскомицеты являются предко-выми формами современных аскомицетов.

Порядок Schizosaccharomycetales

SchizosaccharomycesКлетки от круглых до цилиндрических. Вегетативное размножение

делением. Могут формироваться истинные гифы, которые распадаютсяна артроспоры. Аски формируются из копулирующих клеток. Аскоспо-ры круглые или овальные, у разных видов от 4 до 8 в аске, иногда осво-бождаются из асков на ранних стадиях (рис. 54). Активно сбраживаютсахара. Используются в бродильной промышленности, преимуществен-но в странах жаркого климата.

Порядки Taphrinales и ProtomycetalesДиморфные грибы с телеоморфной мицелиальной и анаморфной

дрожжевой фазами. В мицелиальной фазе являются облигатными высо-коспециализированными паразитами растений, в то время как дрожже-вая стадия развивается сапротрофно на мертвых органических остатках.

Рис. 54. Schizosaccharomyces: 1, 2 – S. pombe, 3, 4 – S. octosporus; 1, 3 –вегетативные делящиеся клетки, 2, 4 – аски со спорами.

154

TaphrinaДикариотический, вначале несептированный мицелий развивается в

тканях растения-хозяина. В зрелых гифах отделяются двухъядерные ас-когенные клетки, в которых происходит кариогамия, после чего клеткиначинают удлиняться. В это время диплоидное ядро делится митотичес-ки, одно дочернее ядро остается около основания клетки, а другое пере-мещается к растущей верхушке. Между двумя ядрами формируется сеп-та и из верхней клетки образуется аск с восемью аскоспорами. Аски фор-мируют палисадный слой выше эпидермы растения-хозяина (рис. 55), ихприсутствие придает поверхности листьев характерный восковой блеск.Аскоспоры могут почковаться непосредственно в аске. Аскоспоры, или

Рис. 55. Taphrina: 1-3 – поражения растений различными видами: 1 –T. populina на листе осины, 2 – курчавость листьев персика, вызыва-емая T. deformans, 3 – T. deformans на сливе, 4 – палисадный слой асковT. deformans на поверхности листа.

155

их почки освобождаются из аска через образующийся продольный раз-рез. Рассеивающиеся аскоспоры способны к вегетативному размноже-нию почкованием. В течение лета и осени такие почкующиеся спорымогут формировать дрожжеподобные колонии на ветках растения-хозя-ина. Эти колонии перезимовывают в щелях коры или между почечнойчешуей. Споры прорастают на молодых листьях и заражают их, сноваформируя мицелий в тканях листа. Большинство видов гомоталличны,но некоторые гетероталличны. У последних дикариотический мицелийразвивается только после конъюгации клеток в тканях растения.

Анаморфные почкующиеся стадии некоторых видов Taphrina полу-чены в виде чистых культур. Для таких анаморф предложено отдельноеродовое название - Lalaria. При росте на лабораторных средах видыLalaria формируют розоватые или иногда желтоватые колонии за счетприсутствия каротиноидов. Почкование голобластическое. Не сбражи-вают сахара, образуют внеклеточные крахмалоподобные соединения.

ProtomycesДиплоидная мицелиальная паразитическая стадия развивается в тка-

нях растения хозяина. На мицелии формируются толстостенные сфери-ческие структуры, так называемые аскогенные клетки, в которых проис-ходит мейоз. Образовавшиеся гаплоидные ядра многократно делятся иформируются аски, содержащие 50-200 эллипсоидальных аскоспор. Ас-коспоры освобождаются через щелевидное отверстие в аскогенной клетке.Аскоспоры способны почковаться, формируя гаплоидную дрожжевуюстадию. Дрожжевые клетки противоположных типов спаривания копу-лируют с восстановлением диплоидного состояния, из зиготы развива-ется диплоидный мицелий, способный заражать новые растения.

При росте дрожжевой фазы на плотных средах образуются коло-нии оранжевые, желтовато-розоватые за счет каротиноидных пигмен-тов. Сахара не сбраживают. Образование крахмалоподобных соедине-ний варьирует.

Класс HemiascomycetesГрибы, вегетативно размножающиеся почкованием, или гифальным

ростом, с последующей фрагментацией гиф. Гифы всегда септирован-ные, септы гиф с микропорами, простыми порами или с долипорами,

156

как у базидиомицетов, но без парентосом. Клеточные стенки содержатслои глюкана и маннана. Половой процесс - слияние гаметангиев, сома-тогамия или педогамия. В отличие от базидиомицетов и других аскоми-цетов, у гемиаскомицетовых отсутствует дикариотическая фаза и послеполовой конъюгации клеток непосредственно следует кариогамия с об-разованием диплоидной клетки. Диплоидная зигота либо непосредствен-но превращается в аск, либо вегетативно размножается почкованием илиделением гифальных клеток. В последнем случае мейоз происходит поз-же, обычно при исчерпании питательных веществ в среде или в резуль-тате специфической индукции. Плодовые тела не образуются.

Порядок SaccharomycetalesПосле выделения из гемиаскомицетовых класса Archiascomycetes в

классе Hemiascomycetes остался один порядок Saccharomycetales (ранееEndomycetales). Таким образом, к этому порядку в настоящее время от-носят все аскомицетовые дрожжи, за исключением рассмотренных вышеделящихся дрожжей Schizosaccharomyces и гаплоидных стадий фитопа-тогенов из родов Taphrina и Protomyces, а также некоторых дрожжепо-добных грибов, встречающихся среди представителей класса Euasco-mycetes. Деление сахаромицетовых на семейства еще вызывает многосомнений и не исключено, что оно существенно изменится в дальней-шем после более детальных исследований. Представленное ниже деле-ние на семейства и роды основывается на комбинации морфологичес-ких и молекулярно-биологических признаков. При этом наряду с доста-точно четко очерченными монофилетическими родами, такими какAmbrosiozyma, Nadsonia, Dekkera, Lipomyces и др., имеются и заведомосборные многовидовые роды, которые выделяются лишь на основанииопределенных морфологических признаков. Таков род Pichia, а такжемногие анаморфные роды аскомицетового аффинитета (прежде всегоCandida), рассмотренные ниже. Молекулярно-биологические исследо-вания показали, что эти роды распадаются на многочисленные клады,родственные различным группам аскомицетовых дрожжей.

Семейство Ascoideaceae

AscoideaДиморфные грибы, образующие слизистые или пастообразные ко-

лонии с обильным, широко разрастающимся мицелием по краю. В ос-

157

новном истинные септированные гифы с бластоконидиями на неболь-ших выростах, могут присутствовать также почкующиеся клетки и псев-домицелий. Аски формируются на гифах латерально или терминально,эллипсоидальные или вытянутые, содержат множество аскоспор, кото-рые освобождаются через отверстие на вершине аска (рис. 56). Послеосвобождения спор из аска на этом же месте образуется новый аск, про-растая через остатки старого. Аскоспоры овальные, со смещенным обод-ком. Сахара не сбраживают. Встречаются в буровой муке насекомых-кси-лофагов, в слизетечениях и на коре деревьев.

Семейство Cephaloascaceae

CephaloascusДрожжеподобные грибы, с преобладанием истинного септирован-

ного мицелия, но почкующиеся клетки и псевдомицелий также могутприсутствовать. Конидии образуются симподиально, на выростах, в ко-ротких цепочках. Аски образуются на вершине прямых неветвящихся

Рис. 56. Ascoidea: 1 – гифы с пучками конидий, 2 – аски на мицелии,3 – аскоспоры, освободившиеся из аска.

158

гиф, собраны в мутовки (рис. 57). Аски овальные, тонкостенные, откры-ваются отверстием на вершине. Аскоспоры шляповидные, по 4 в аске. Вприроде встречаются в разлагающейся древесине, по-видимому, ассоци-ированы с насекомыми-ксилофагами.

Семейство Dipodascaceae

DipodascusДрожжеподобные грибы, формирующие обильный мицелий, распа-

дающийся на цилиндрические артроконидии. Аски игловидные, цилин-дрические или эллипсоидальные, образуются после слияния гаметанги-ев, расположенных латерально на гифах (рис. 58). Аски открываются от-верстием на вершине. Аскоспоры эллипсоидальные, с гладкой поверх-ностью, окружены слизистой оболочкой. Брожение обычно отсутствует.Анаморфные стадии классифицируются в роде Geotrichum.

Рис. 57. Cephaloascus: 1 – клетки с зубчиками, оставшимисяот конидий, 2 – псевдомицелий, 3 – аски на мицелии.

159

GalactomycesОбильный истинный мицелий, распадающийся на артроспоры,

почкующиеся клетки отсутствуют. Половой процесс - копуляция га-метангиев, которые образуются латерально на часто септированноммицелии. В месте копуляции двух гаметангиев, расположенных с про-тивоположных сторон септы, образуется аск (рис. 59). Аски сфери-ческие, содержащие одну, редко две аскоспоры, которыя освобожда-ются после разрушения стенки аска. Аскоспоры круглые, коричнева-тые, толстостенные, покрытые экзоспориумом и с экваториальной бо-роздкой. Брожение слабое или отсутствует. Анаморфные стадии клас-сифицируется в роде Geotrichum.

Рис. 58. Dipodascus: 1 – мицелий, распадающийся на артроконидии, 2 –слияние гаметангиев, 3 – аски с освобождающимися аскоспорами.

160

SporopachydermiaКлетки овальные или удлиненные, иногда искривленные. Вегетатив-

ное размножение многосторонним истинным почкованием. Мицелий илипсевдомицелий не образуют. Культуры при росте на плотных средах имеют

сильный неприятный запах. Фор-мированию асков предшествуетконъюгация клеток, у многихштаммов спорообразование можетпроисходить и без конъюгации.Аски круглые или овальные, содер-жат 1-4 аскоспоры (рис. 60). Ас-коспоры сферические, эллипсои-дальные или палочковидные,обычно покрыты плотным, реф-рактирующим покровом. Послеосвобождения из аска остаютсясклеенными вместе. Брожениеслабое или отсутствует.

Рис. 59. Galactomyces: 1 – мицелий, распадающийся на артроконидии(Geotrichum), 2 – мицелий с асками.

Рис. 60. Sporopachidermia: 1 – почкую-щиеся клетки, 2 – аски со спорами.

161

StephanoascusДрожжеподобные грибы, вегетативно размножаются многосторон-

ним почкованием одиночных клеток (анаморфы в этом случае классифи-цируются в роде Candida) или формированием коротких цепочек кони-дий, собранных в гроздья на истинных гифах (анаморфный родBlastobotrys). Половой процесс - копуляция гаметангиев, которые обра-зуются на гифах из двух интеркалярных клеток или латеральных вырос-тов соседних гиф. Аски круглые с утолщенной клеточной стенкой, со-держат 2-4 аскоспоры (рис. 61). На верхушке аска имеется стерильнаяклетка. Аскоспоры сплющенные с боков, шляповидные или шлемовид-ные. Могут сбраживать сахара.

Рис. 61. Stephanoascus: 1 – почкующиеся клетки, 2 – мицелий сбластоконидиями, 3 – аски на мицелии.

162

WickerhamiellaКлетки мелкие, круглые или эллипсоидальные, вегетативное размно-

жение почкованием на узком или широком основании. Мицелий или псев-домицелий не образуют. Гомоталличны. Аски образуются после конъю-гации двух независимых клеток. В аске одна аскоспора, овальная, с ше-роховатой поверхностью (рис. 62). Аскоспоры освобождаются через от-верстие, образующееся на вершине аска, после чего аски сморщивают-ся. Сахара не сбраживают.

YarrowiaКлетки круглые, эллипсоидальные или удлиненные. Бесполое раз-

множение - многосторонним почкованием на узком основании. Образу-ется псевдомицелий и истинный мицелий, который иногда может распа-даться на артроспоры. Аски неконъюгативные, образуются из диплоид-ных клеток гиф (рис. 63). Оболочка аска быстро растворяется. В аске 1-4аскоспоры, шаровидные, полусферические или шляповидные. Сахара несбраживаются. В роде один вид Y. lipolytica, известный своей способно-стью к интенсивному образованию липолитических и протеолитичес-ких ферментов.

ZygoascusКлетки круглые, яйцевидные, цилиндрические, почкование много-

стороннее на узком основании. Образуют псевдомицелий и истинныймицелий с бластоспорами. Аски формируются после слияния клеток гиф.

Рис. 62. Wickerhamiella: 1 – вегетативные клетки, 2 – аски с однойспорой, 3 – аскоспоры.

163

Аски обратнояйцевидные, сферические, долгоживущие, содержат 1-4полусферических аскоспоры (рис. 64). Сахара не сбраживает.

Семейство Endomycetaceae

EndomycesХорошо развитый истинный мицелий, легко распадающийся на арт-

роспоры. На мицелии также могут формироваться конидии в виде ко-ротких цепочек. Иногда образуются хламидоспоры. Почкующиеся клет-ки отсутствуют. Половойпроцесс - копуляция гаметан-гиальных концов гиф. Аскикруглые, овальные или була-вовидные, тонкостенные, от-крываются отверстием навершине, содержат 2-12 ас-коспор (рис. 65). Аскоспорыэллипсоидальные, уплощен-ные с одной стороны илишлемовидные за счет сме-щенного слизистого ободка.Паразитируют на других гри-бах. Аспорогенные формыклассифицируются в роде

Рис. 63. Yarrowia lipolytica: 1 – почкующиеся клетки, 2 – псевдомицелий,3 – аски с аскоспорами.

Рис. 64. Zygoascus: аски со спорами.

164

Geotrichum. К роду Endomyces очень близки некоторые другие редкиероды дрожжеподобных микопаразитических грибов: Helicogonium,Myriogonium, Phialoascus, Trichomonascus.

Семейство Eremotheciaceae

EremotheciumДрожжевые клетки крупные, овальные или цилиндрические, размно-

жаются многосторонним почкованием. У некоторых видов почкующие-ся клетки отсутствуют. Обычно формируют истинный редкосептирован-ный или ложный мицелий с бластоконидиями. Аски образуются из про-долговатых вегетативных клеток или клеток мицелия без предваритель-ной конъюгации и вскоре после созревания разрушаются с освобожде-нием спор. Аскоспоры по 8-32 в аске, веретеновидные, игловидные, схлыстовидными придатками, у некоторых видов могут иметь попереч-ную септу и вздутие в центральной части (рис. 66). В основном парази-ты на растениях. Ранее виды рода Eremothecium классифицировались так-же в нескольких самостоятельных родах: Ashbya, Holleya, Nematospora,которые были объединены на основании сходства нуклеотидных после-довательностей рРНК.

Рис. 65. Endomyces: 1 – мицелий и псевдомицелий, 2 – аски со спорами.

165

CoccidiascusВнутриклеточные паразиты, обитающие в клетках эпителия кишеч-

ника дрозофил. Клетки сферические или овальные, размножаются поч-кованием. Мицелий или псевдомицелий не образуют. Вегетативные клет-ки трансформируются в удлиненные банановидные толстостенные аски,содержащие до 8 аскоспор. Аскоспоры веретеновидные, несколько сжа-тые с боков. На питательных средах не растут.

Семейство LipomycetaceaeХарактерная особенность представителей этого семейства - мешко-

видные аски, которые образуются в результате слияния двух почек од-ной клетки (или выростов мицелия у Dipodascopsis). Сахара не сбражи-вают.

BabjeviaКультуры медленнорастущие, визуальные признаки роста на плот-

ных средах при комнатной температуре появляются только через 5-7 су-ток. У свежевыделенных культур молодые клетки имеют причудливыевыросты. При периодических пересевах морфология клеток быстро ме-няется. В 10-суточных культурах клетки круглые или овальные, почко-

Рис. 66. Eremothecium: аски и освободившиеся аскоспоры у разных видов.

166

вание многостороннее, на широком основании, большинство клеток объе-динено в цепочки примитивного псевдомицелия. В старых культурахчасто встречаются крупные клетки с многочисленными (до15-20) почка-ми. Капсул не образуют. Образованию асков обычно предшествует копу-ляция почек на одной или соседних клетках. Аски мешковидные, иногдаобразуются сразу по 2-3 и более на одной материнской клетке (рис. 67).Число спор в аске варьирует от 4 до 30 и более. Споры круглые, с неров-ной складчатой поверхностью. Включает один вид B. anomala. Всего быловыделено 8 штаммов этого вида из образца торфянисто-подзолистой гле-еватой почвы в районе г. Сыктывкара. Первоначально вид был описанкак Lipomyces anomalus. Выделен в качестве самостоятельного рода наосновании отличий в нуклеотидных последовательностях рРНК.

DipodascopsisДиморфные грибы, образующие хорошо развитый мицелий, не рас-

падающийся на артроконидии. Почкующиеся клетки немногочисленны

Рис. 67. Babjevia anomala (Lipomyces anomalus): 1 – почкующиесяклетки, 2 – примитивный псевдомицелий, 3 – аски с аскоспорами.

167

и образуются из аскоспор, часто непосредственно в асках. Освобожда-ющиеся из аска споры становятся толстостенными и прорастают гифа-ми. Гифы с многослойной клеточной стенкой, покрыты большим коли-чеством слизи. Аски образуются латерально на гифах после слияниягаметангиев. Аски игловидные или цилиндрические, открываются от-верстием на вершине (рис. 68). В аске образуется 32-128 аскоспор, эл-липсоидальных или бобовидных, с гладкой поверхностью и слизистымчехлом. Не бродят.

LipomycesКлетки крупные (до 8-10 мкм), круглые, в старых культурах по-

чти целиком заполнены большой каплей жира. Обычно имеют хоро-шо выраженные капсулы. Размножение многосторонним почковани-ем, часто материнская клетка образует сразу несколько почек. Могутформировать примитивный псевдомицелий, в котором имеются пере-тяжки и клетки разделены септами. На плотный средах слизистый рост.Аски мешковидные, образуются разными способами: в результате

Рис. 68. Dipodascopsis: 1 – одноклеточная стадия, 2 – слияниегаметангиев, 3 – аски со спорами, 4 – освободившиеся аскоспоры.

168

копуляции двух почек между собой или со свободной клеткой, фор-мирующей вырост (рис. 69). У одного вида (L. tetrasporus) в сумке все-гда не более 4 спор; они овальные, имеют продольную штриховку,хорошо заметную в световом микроскопе. У других видов количествоспор в аске строго не фиксировано, их может быть более 30, они круг-лые или слегка овальные, гладкие или со складчатой поверхностью.Все виды не бродят, хорошо растут на средах с высоким отношениемуглерода к азоту. Выделяются только из почв и практически не обна-руживаются в других местообитаниях. Относятся к автохтонным оби-тателям почвы, проводя в ней весь жизненный цикл. Разные видыимеют ограниченные ареалы и распространены лишь в определен-ных типах почв.

ZygozymaКлетки круглые или овальные, образуют капсулы, колонии слизистые.

Вегетативное размножение многосторонним почкованием на узком основа-

Рис. 69. Lipomyces: 1 – почкующиеся клетки, 2 – клетки с капсулами, 3 –примитивный псевдомицелий, 4 – мешковидные аски, 5 – аскоспоры раз-ных видов.

169

нии, однако редко наблюдает-ся образование септ с плазмо-десмами . Псевдомицелийили истинный мицелий необразуют. Аски мешковид-ные (рис. 70), формируются изособых выростов клеток илинепосредственно из клеток.Аскоспоры аллантоидные,гладкие, янтарного цвета. Ас-ки быстро разрушаются, ос-вободившиеся споры агглю-тинируют и образуют гроз-дья. Сахара не сбраживают.

Семейство Metschnikowiaceae

ClavisporaБесполое размножение - многосторонним почкованием на узком ос-

новании. Клетки яйцевидные, эллипсоидальные или удлиненные. Мо-жет формироваться псевдомицелий, истинный мицелий отсутствует.Спорообразованию предшествует конъюгация гаплоидных клеток про-тивоположных типов спаривания. Аскоспоры булавовидные, обычно слипидной каплей, одна-две, редко три или четыре в аске (рис. 71). Спо-ры с бородавчатой поверхностью, видимой в сканирующем электрон-ном микроскопе. Споры легко освобождаются из аска. Бродят.

Рис. 70. Zygozyma: мешковидные аски соспорами.

Рис. 71. Clavispora: 1 – клетки, 2 – конъюгация клеток, 3 – аск с аскоспо-рами, 4 – аскоспоры, освободившиеся из аска.

170

MetschnikowiaКлетки круглые, овальные, эллипсовидные, цилиндрические, серпо-

видные. В культурах часто присутствуют крупные хламидоспороподоб-ные клетки. Аски булавовидные или клиновидные, образуются из хла-мидоспор. Аскоспоры игловидные, заостренные с одного или двух кон-цов, 1-2 в аске (рис. 72). Один из видов - M. pulcherrima образует вишне-во-красный пигмент - пульхерримин, который диффундирует в среду.Часть видов часто обнаруживается в воде, где они могут паразитироватьна водных беспозвоночных. Другие виды - типичные обитатели филлос-феры, нектара цветов, связаны с насекомыми-опылителями, которые слу-жат векторами распространения этих дрожжей.

Семейство SaccharomycetaceaeЭто центральное семейство порядка Saccaromycetales, включающее

наиболее типичных представителей дрожжей. Большинство видов этогосемейства способны к активному спиртовому брожению. В культуреобычно преобладают одиночные клетки, размножающиеся истинныммногосторонним почкованием, многие вообще не способны к образова-нию мицелия. В природе эти дрожжи обычно встречаются в субстратах свысоким содержанием простых сахаров.

ArxiozymaКлетки круглые овальные или слегка удлиненные, вегетативное раз-

множение многосторонним почкованием на узком основании. Мицелий

Рис. 72. Metschnikowia: 1 - 3 – клетки разных видов, 1- M. pulcherrima, 2 –M. reukaufii, 3 – M. lunata, 4 – аски с игловидными аскоспорами.

171

не образуют. Клетки без предварительной конъюгации трансформиру-ются в аски с 1, редко 2 сферическими аскоспорами. Поверхность аскос-пор бородавчатая, с выростами наподобие протуберанцев, образующих-ся из внешнего слоя клеточной стенки. Активно бродят. Известен одинвид A. telluris, который ранее относили к роду Saccharomyces. Выделен всамостоятельный род на основании электронномикроскопического изу-чения поверхности аскоспор. Обнаруживается в почве, помете и кишеч-ном тракте травоядных животных.

CiteromycesКлетки сферические до эллипсоидальных. Вегетативное размноже-

ние истинным многосторонним почкованием. Мицелий или псевдоми-целий не образуют. Гетероталличны. Из природных субстратов могут бытьвыделены как диплоидные, так и гаплоидные штаммы. У первых вегета-тивные клетки непосредственно пре-вращаются в толстостенный аск с од-ной, редко с двумя круглыми бородав-чатыми аскоспорами (рис. 73). У гап-лоидных штаммов спорообразованиюпредшествует конъюгация клетокпротивоположных типов спаривания.Перед конъюгацией происходит агг-лютинация клеток. Гаплоидные куль-туры могут превращаться в однопо-лые диплоидные. Сахара сбраживают.Встречаются в продуктах с высокимсодержанием сахара: фруктовых си-ропах, слизетечениях деревьев, сгу-щенном молоке и т.п. Известен толь-ко один вид - C. matritensis.

CyniclomycesКлетки крупные (до 20 мкм), овальные, цилиндрические. Почкова-

ние полярное, на широком основании. Образуют псевдомицелий. Ве-гетативные клетки без предварительной конъюгации превращаются васки с 1-4 (иногда до 6) с крупными удлиненно-овальными аскоспо-

Рис. 73. Citeromyces: 1, 2 – гапло-идные и диплоидные почкующиесяклетки, 3 – аски с аскоспорами.

172

рами (рис. 74). Последние непос-редственно прорастают в вегета-тивные клетки, сбрасывая наруж-ную оболочку (экзоспориум) илипредварительно конъюгируютмежду собой. Слабо сбраживаютсахара. Растут только при темпера-туре в интервале 30-40°C. Для ро-ста необходима среда с повышен-ным содержанием сахаров, присут-ствие аминокислот и витаминовгруппы B, а также высокое содер-жание CO2 в газовой среде. Прикомнатной температуре культурыбыстро отмирают. Обитают в ки-шечном тракте кроликов. Известенодин вид - C. guttulatus.

DebaryomycesКлетки круглые или овальные. Вегетативное размножение истинным

многосторонним почкованием. Мицелий обычно отсутствует, реже об-разуется примитивный псевдомицелий. Аски образуются в результатеконъюгации между клеткой и ее почкой (педогамия). Почка превращает-ся в аск с 1-4 круглыми или слегка овальными аскоспорами с гладкойили бородавчатой поверхностью (рис. 75). У некоторых видов споры

Рис. 74. Cyniclomyces: 1 – вегетатив-ные клетки, 2 – аски с аскоспорами.

Рис. 75. Debaryomyces: 1,2 – D. hansenii, 3, 4 – D. vanrijiae; 1, 3 – почкующиесяклетки, 2 ,4 – аски с аскоспорами после педогамной копуляции.

173

имеют экваториальный ободок или спиральные бороздки. Виды, имею-щие споры с экваториальным ободком, ранее выделяли в самостоятель-ный род Schwanniomyces (рис. 76). Аскоспоры обычно долго не освобож-даются из аска. Сахара не сбраживают, или сбраживают слабо.

DekkeraПочкующиеся клетки круглые, овальные, удлиненные, часто заострен-

ные с одного полюса. Почкование многостороннее, на узком основании.Образуют псевдомицелий, иногда ветвящийся несептированный мицелий.Аски формируются непосредственно из вегетативных клеток, без конъю-гации, недолговечны, в аске образуется 1-4 аскоспоры (рис. 77). Аскоспо-

Рис. 76. Schwanniomyces: 1 – почкующиеся клетки, 2 – аски со спорами.

Рис. 77. Dekkera: 1 – клетки, 2 – псевдомицелий, 3 – аски со спорами.

174

ры шляповидные, после освобождения из аска слипаются друг с другом.При росте на глюкозе образуют уксусную кислоту, придающую культу-рам характерный запах. На средах растут медленно и быстро гибнут из-за накопления в среде значительных количеств уксусной кислоты. Саха-ра сбраживают, причем брожение не подавляется аэрацией. Наиболеечасто обнаруживаются в продуктах бродильных производств. Аспоро-генные формы классифицируются в роде Brettanomyces.

IssatchenkiaКлетки круглые, овальные или удлиненные. Многостороннее почко-

вание на узком основании. Мицелий или псевдомицелий не образуется.Аски формируются из диплоидных клеток (азиготические) или непос-редственно после конъюгации гаплоидных клеток противоположныхтипов спаривания. В аске образуется от 1 до 4 круглых спор, с утолщен-ной клеточной стенкой и бородавчатой поверхностью, заметной в свето-вом микроскопе (рис. 78). Глюкозу сбраживают. При росте в жидких сре-дах образуют хорошо выраженную пленку.

KluyveromycesКлетки яйцевидные, эллипсоидальные, цилиндрические, удлиненные.

Вегетативное размножение многосторонним почкованием на узком ос-новании. Может формироваться псевдомицелий, но истинный мицелий

Рис. 78. Issatchenkia: 1 – почкующиеся клетки, 2 – псевдомицелий,3 – аски со спорами.

175

не образуют. Аски формируются или непосредственно из вегетативныхклеток, или после их конъюгации. Аскоспоры гладкие, бобовидные, поч-ковидные, палочковидные, эллипсоидальные или сферические, обычно1-4 в аске, но у некоторых видов до 70 и более (рис. 79). Аски быстроразрываются и освободившиеся аскоспоры обычно склеиваются и обра-зуют гроздья. Сахара сбраживают.

LodderomycesКлетки круглые, яйцевидные или удлиненные. Вегетативное размно-

жение многосторонним почкованием на узком основании. Истинныймицелий отсутствует, но может формироваться псевдомицелий. Гомотал-личны. Аски неконъюгативные, образуются непосредственно из вегета-тивных клеток. В аске одна, редко две эллипсоидальных или цилиндри-

Рис. 79. Kluyveromyces: 1, 2 – K. marxianus, 1 – клетки, 2 – четырех-споровые аски; 3, 4 – K. polysporus, 3 – клетки, 4 – полиспоровые аски.

176

ческих, иногда слегка изогнутых, аскоспоры, которые долго не освобож-даются из аска (рис. 80). Сахара сбраживают слабо.

PachysolenКлетки овальные, до круглых, иногда апикулятные. Почкование мно-

гостороннее на узком основании. Псевдомицелий рудиментарный или от-сутствует, истинный мицелий не образуют. Аски имеют очень характер-

ную форму, по которой легко отли-чить дрожжи этого рода. При споро-образовании клетка образует длин-ный трубчатый вырост, на конце ко-торого в круглом вместилище разме-щаются 4 споры (рис. 81). В этом ме-сте стенка остается тонкой и легкоразрывается после созревания спор.Остальная часть клетки с возрастомстановится толстостенной. Спорыполусферические до шляповидных.Дрожжи гомоталличны. Образова-нию асков предшествует конъюгация,и на зрелых асках обычно имеютсяприкрепленные сбоку маленькие

Рис. 80. Lodderomyces elongisporus: 1 – вегетативные клетки, 2 – псев-домицелий, 3 – аски с одной аскоспорой.

Рис. 81. Pachysolen tannophilus: 1 –почкующиеся клетки, 2 – аск с труб-чатым выростом, 3 – аскоспоры.

177

клетки-конъюганты. Глюкозу сбраживают. Обладают редкой способнос-тью активно сбраживать ксилозу. Известен всего один вид P. tannophilus.Используется для получения спирта из гидролизатов древесины.

PichiaКлетки от круглых до овальных, иногда сильно вытянутые. Размноже-

ние многосторонним почкованием, многие виды образуют примитивныйили сложный псевдомицелий с бластоспорами, реже встречается истин-ный мицелий. Виды гомо- или гетероталличны. Аски образуются непос-редственно из одиночных клеток, или же их образованию предшествуетконъюгация между различными клетками или между клеткой и почкой(педогамия). Аски могут формироваться также из клеток мицелия или псев-домицелия, но при этом они не бывают раздутыми или игловидными и нерасполагаются на аскофорах. Аскоспоры шляповидные, полусферическиеили сферические с ободком (рис. 82). Могут сбраживать сахара. Многови-довой род, включающий около 100 видов, которые филогенетически гете-рогенны.Часть видов ранее классифицировалась в роде Hansenula.

Рис. 82. Pichia: 1 – почкующиеся клетки, 2 –псевдомицелий, 3 –истинныймицелий с бластоконидиями, 4 – аски со спорами у разных видов.

178

SaccharomycesКлетки овальные или круглые, иногда удлиненные. Почкование ис-

тинное, многостороннее. Может формироваться примитивный псевдо-мицелий, но истинного мицелия не образуют. Диплоидизация происхо-дит в результате слияния двух гаплоидных клеток (хологамия). Вегета-тивно размножаются в основном диплоидные клетки. Аски образуютсяпреимущественно из вегетативных диплоидных клеток. Аски круглыеили овальные, при созревании спор не вскрываются. Аскоспоры круг-лые или слабоовальные, бесцветные, гладкие, 1-4 в аске (рис. 83). Всевиды активно сбраживают сахара. Дрожжи этого рода с давних временраспространены в кустарном виноделии и широко используются в раз-ных отраслях бродильной промышленности, в связи с чем они более всехдругих дрожжей изучены в разных аспектах. Их систематика, однако,многократно пересматривалась. Центральный вид - S. cerevisiae извес-тен в десятках синонимов, которые в настоящее время рассматриваютсякак производственные расы, но не самостоятельные виды.

SaturnisporaКлетки круглые, овальные или иногда слегка вытянутые. Вегетатив-

ное размножение истинным многосторонним почкованием. Истинныймицелий отсутствует, но может формироваться псевдомицелий. Аскиобразуются непосредственно из клеток или в результате конъюгациимежду материнской клеткой и почкой (педогамия) или между независи-

Рис. 83. Saccharomyces cerevisiae: 1 – почкующиеся клетки, 2 – аскисо спорами.

179

мыми клетками. Аски содержат 1-4,редко до 8 аскоспор (рис. 84). Спорысферические, с экваториальнымободком. Сбраживают глюкозу.

TorulasporaКлетки круглые или короткоо-

вальные. Почкование многосторон-нее, на узком основании. В молодыхкультурах обычно множественноепочкование, при котором на однойклетке одновременно образуется додесятка и более почек. Может при-сутствовать псевдомицелий, но ис-тинные гифы отсутствуют. Аски мо-гут формироваться непосредственно из клеток или после конъюгациимежду материнской клеткой и почкой или между отдельными клетка-ми. Клетки обычно несут выросты, сходные с конъюгационными труб-ками. Аски круглые или овальные, содержат 1-4 сферических аскос-поры (рис. 85). Поверхность аскоспор гладкая или бородавчатая. Сбра-живают сахара.

WilliopsisКлетки круглые или короткоовальные. Почкование многостороннее.

Могут образовывать псевдомицелий, но истинный мицелий отсутствует.

Рис. 84. Saturnispora: 1 – почкую-щиеся клетки, 2 – аски со спорами.

Рис. 85. Torulaspora: 1 – вегетативные клетки, 2 – клетки с конъюгаци-онными выростами, 3 – акси со спорами.

180

Аски образуются без конъюгации или после конъюгации отдельных кле-ток, или в результате педогамии. Споры гладкие, но с хорошо заметнымвыступающим экваториальным ободком, в аске 1-2 или 1-4 споры (рис. 86).При созревании они не освобождаются из сумок. В природе обычно встре-чаются в плодородных высокогумусированных почвах

ZygosaccharomycesКлетки круглые или овальные. Вегетативное размножение многосто-

ронним почкованием. Асками становятся зиготы, образующиеся непос-редственно после конъюгации отдельных клеток. Аскоспоры круглые илиовальные, гладкие, 1-4 в аске (рис. 87). Активно сбраживают сахара. Длябольшинства штаммов характерна способность развиваться в субстра-

Рис. 86. Williopsis: 1 – почкующиеся клетки, 2 – аски со спорами.

Рис. 87. Zygosaccharomyces: 1 – почкующиеся клетки, 2 – азиготи-ческие аски с аскоспорами.

181

тах с высокими концентрациями сахара (до 80%). Встречаются в меде,вареньях, сахарных сиропах, концентрированном соке, сухофруктахи. т. п., вызывая их порчу. В природе встречаются в нектаре цветов, наповерхности винограда и других сочных плодов.

Семейство SaccharomycodaceaeЭту группу дрожжей отличает характерная морфологическая особен-

ность - вегетативное размножение биполярным почкованием на широ-ком основании (почкующееся деление), в результате которого клеткиприобретают апикулятную (лимоновидную) форму. Роды различаютсяформой аскоспор, типом полового процесса.

HanseniasporaКлетки мелкие, лимоновидные, овальные, вегетативное размноже-

ние биполярным почкованием на широком основании. Вегетативныеклетки непосредственно превращаются в аски с 1-4 шляповидными иликруглыми аскоспорами (рис. 88). Сахара сбраживают. Имеют абсолют-ную потребность в инозите и пантотеновой кислоте. В природе частообнаруживаются на сочных сахаристых плодах, на винограде. Относят-ся к «сорнякам» бродильных производств. Аспорогенные формы клас-сифицируются в роде Kloeckera.

Рис. 88. Hanseniaspora: 1 – апикулятные клетки с биполярным почко-ванием, 2 – аски со спорами.

182

NadsoniaКлетки лимоновидные, овальные или удлиненные. Вегетативное раз-

множение биполярным почкованием на широком основании. Аскоспо-рообразованию предшествует копуляция между материнской клеткой ипочкой (педогамия), реже копуляция наблюдается между отдельнымиклетками. Аском становится новая почка, образующаяся на противопо-ложном конце исходной материнской клетки. При этом возникают ха-рактерные «триады» клеток. Иногда в аск превращается материнскаяклетка или копулирующая почка. В аске обычно 1, редко 2-3 круглыекоричневатые шиповатые аскоспоры (рис. 89). Штрих старых культурприобретает шоколадно-коричневый цвет. Сахара сбраживают слабо илине сбраживают. В природе встречаются редко, главным образом в весен-них сокотечениях лиственных деревьев в зоне умеренного климата.

SaccharomycodesКлетки крупные, до 20 мкм и более в длину, лимоновидные или уд-

линенно-овальные. Вегетативное размножение биполярным почковани-ем на широком основании. Аски возникают без предварительной конъю-гации из диплоидных вегетативных клеток. Аски содержат 2 или 4 круг-лые аскоспоры с гладкой оболочкой, которые располагаются попарно и вместе соединения иногда имеют узкий ободок. Споры при созревании

Рис. 89. Nadsonia: 1 – апикулятные клетки, возникающие в резуль-тате биполярного почкующегося деления, 2 – аски со спорами, об-разовавшиеся после педогамной копуляции.

183

не освобождаются, а копулируютпопарно и, прорастая, разрываютстенку аска (рис. 90). Сахара сбра-живают. Известен всего один вид -S. ludwigii. В природе встречаетсяв сокотечениях деревьев, на повер-хности плодов, в самозабродив-ших плодовых и ягодных соках. Ввиноделии относится к «сорнякам»брожения.

WickerhamiaКлетки овальные до вытяну-

тых, апикулятные. Вегетативноеразмножение биполярным почко-ванием на широком основании.Аски формируются без предвари-тельной конъюгации. Аскоспорыкруглые, с асимметричным сме-щенным ободком, который придает им сходство со спортивной кепкой.В аске обычно одна или две аскоспоры, очень редко больше (рис. 91).После созревания аскоспор аски разрушаются, разрываясь по экваторуна две половинки. Сахара сбраживают.

Рис. 90. Saccharomycodes ludwigii: 1 –апикулятные клетки с биполярнымпочкующимся делением, 2 – аски соспорами, попарно копулирующими не-посредственно в аске.

Рис. 91. Wickerhamia: 1 – вегетативные клетки с биполярным поч-кующимся делением, 2 – разрушающиеся аски и аскоспоры.

184

Семейство SaccharomycopsidaceaeДрожжеподобные грибы, в культурах которых присутствует как ис-

тинный мицелий, не распадающийся на артроспоры, так и одиночныепочкующиеся клетки. Аски образуются на мицелии и содержат шляпо-видные аскоспоры.

AmbrosiozymaДрожжеподобные грибы, формирующие обильный мицелий с бла-

стоспорами, которые образуются на небольших выростах и при отде-лении оставляют рубцы. Присутствуют также почкующиеся дрожже-вые клетки и псевдомицелий. На септах мицелия имеются хорошозаметные в световой микроскоп утолщения вокруг поры (долипоры).Аски в основном образуются на гифах пучками латерально или тер-минально (рис. 92). Аскоспоры шляповидные и сатурновидные, 1-4 васке при созревании становятся коричневыми и легко освобождаютсяиз аска. Колонии вначале кремовые, позже приобретают коричневыйоттенок. Имеют характерный запах амфоры. В природе встречаютсяв ассоциациях с жуками-короедами.

Рис. 92. Ambrosiozyma monospora: 1 – почкующиеся клетки, 2 – септи-рованный мицелий с долипорами, 3 – аски на мицелии, 4 – аскоспоры.

185

SaccharomycopsisВ культурах обильный истинный мицелий, обычно с бластоспорами.

У некоторых видов мицелий может распадаться на артроспоры. Почку-ющиеся клетки также присутствуют, круглые или овальные, почкованиеможет быть как на узком, так и на широком основании. Аски обычноформируются из клеток мицелия (рис. 93). В асках 1-4, редко 8 спор.Аскоспоры могут быть шляповидными, почковидными с концевыми при-

датками, сферическими или эллипсоидальными, могут иметь один илинесколько экваториальных ободков. Поверхность спор гладкая или бо-родавчатая. Некоторые виды бродят.

Систематика этого рода неоднократно пересматривалась. Его исто-рия ведет начало от рода Endomycopsis, в котором первоначально клас-сифицировалось большинство аскоспоровых дрожжеподобных грибов,образующих как истинный мицелий, так и почкующиеся клетки, с аска-ми, располагающимися на мицелии. Сейчас в род включены виды, ра-нее относившиеся как к роду Endomycopsis, так и к некоторым другимродам дрожжеподобных грибов, существенно различающимся по мор-фологическим признакам: Endomycopsella, Arthroascus (рис. 94), Guillier-mondella, некоторые виды Pichia.

Рис. 93. Saccharomycopsis: 1 – почкующиеся клетки, 2 – септирован-ный мицелий, 3 – аски на мицелии.

186

Класс EuascomycetesСреди настоящих мицелиальных аскомицетовых грибов также встре-

чаются роды, которые в культуре растут в виде дрожжевых колоний врезультате вегетативного размножения одиночных клеток, обильной фраг-ментации мицелия, или массового отпочковывания конидий. К ним от-носятся так называемые «черные дрожжи» из родов Aureobasidium,Hormonema, Botryomyces, Phaeotheca, Sarcinomyces, Exophiala,Phialophora, Rhinocladiella, Phaeococcomyces,образующие черные коло-нии при росте на питательных средах. Образование аскоспор у этих гри-бов в культуре наблюдается редко, в связи с чем их систематика строитсяв основном на способах образования конидий. Поэтому многие роды этих

Рис. 94. Saccharomycopsis javanensis (ранее Arthroascus javanensis): 1 –почкующиеся клетки и клетки псевдомицелия, 2 – клетки псевдомице-лия с зубчиками от оторвавшихся бластоспор, 3 – аски из клеток псев-домицелия, 4 – шляповидные аскоспоры.

187

грибов формальны, то есть заведомо филогенетически гетерогенны и несоответствуют точно известным телеоморфам.

Анаморфные дрожжи аскомицетового аффинитетаКак уже отмечалось, многие виды дрожжей в культуре не осуще-

ствляют полного жизненного цикла, размножаются только вегетативнои не образуют аскоспор. Так как дифференциация дрожжей на родыосуществляется в основном по морфологическим особенностям совер-шенных стадий (тип полового процесса, форма аскоспор), то иденти-фикация и классификация несовершенных видов вызывает особенныетрудности. Сейчас среди аскомицетовых дрожжей различают около двухдесятков несовершенных родов, которые дифференцируются по формеклеток, способу вегетативного размножения, физиологическим харак-теристикам. Ранее такие дрожжи вместе с несовершенными стадиямимицелиальных грибов, относили к формальному классу Deuteromycetes.Для многих видов, долгое время известных лишь в анаморфном состо-янии, удалось индуцировать в культуре совершенную стадию или ус-тановить точное соответствие с телеоморфными видами методом реас-социации ДНК-ДНК. Развитие биохимических и молекулярно-биоло-гических методов, особенно методов секвенирования нуклеотидныхпоследовательностей рРНК, позволило «на равных правах» системати-зировать как телеоморфные, так и анаморфные дрожжи. Эти исследо-вания показали, что среди анаморфных родов аскомицетовых дрожжейимеются как монофилетические, включающие близкородственные виды,соответствующие одному телеоморфному роду, так заведомо сборные,в которых разные виды являются анаморфами разных телеоморфныхродов. Примерами первых могут служить роды Brettanomyces (анамор-фные стадии дрожжей рода Dekkera), Kloeckera (анаморфы Hansenia-spora). Наиболее формальным и сборным несовершенным родом явля-ется род Candida, история которого была рассмотрена выше. Виды это-го рода включают анаморфы по крайней мере 15 телеоморфных родоваскомицетовых дрожжей. Наконец, имеет место и обратная ситуация,когда несколько различных анаморфных родов соответствуют однойсовершенной стадии. Например, данные по секвенированию рРНК по-казали, что роды Blastobotrys, Arxula и Sympodiomyces близкородствен-

188

ны и, возможно, представляют собой анаморфы одного родаStephanoascus. Основная современная тенденция систематики дрож-жей - создание единой филогенетической системы, включающей кактелеоморфные, так и анаморфные виды. Основную роль в этом игра-ют молекулярно-биологические методы.

AciculoconidiumПочкующиеся клетки овальные или удлиненные. Почкование истин-

ное, многостороннее. Образуют обильный разветвленный септирован-ный мицелий, на котором латерально расположены овальные бластоспо-ры. Последние отделяются и почкуются или формируют цепочки, со-бранные мутовками на гифах (рис. 95). Овальные конидиогенные клет-ки образуют от 1 до 4 игловидных конидий. Сахара не сбраживают. Вроде единственный вид A. aculeatum. Известно несколько штаммов, вы-деленных из кишечника дрозофил.

ArxulaКлетки овальные или удлиненные. Вегетативное размножение мно-

госторонним истинным почкованием. Формируется обильный псевдо-мицелий и септированный мицелий. Гифы узкие, слабоветвящиеся, рас-

Рис. 95. Aciculoconidium aculeatum: 1 – почкующиеся клетки, 2 – мице-лий с игловидными бластоспорами.

189

падающиеся на короткие артроспоры. На гифах могут также формиро-ваться бластоспоры, располагающиеся на коротких зубчиках (рис. 96).Могут сбраживать глюкозу. Способны к росту при низкой активностиводы (ксеротолерантные). Виды этого рода первоначально классифици-ровались в роде Trichosporon.

BlastobotrysДрожжеподобные грибы, формирующие обильный истинный мице-

лий, почкующиеся клетки могут присутствовать или отсутствовать. Круг-лые или короткоовальные конидии образуются гроздьями на слегка взду-тых концах осевых или боковых гиф. Конидии на стебельках, короткихзубчиках или сидячие. На первичных конидиях могут формироватьсявторичные конидии, образуя короткие акропетальные цепочки. Первич-ные конидии часто имеют остевидные или хлыстовидные придатки.Обычно сбраживают сахара. Телеоморфы классифицируются в родеStephanoascus (см. рис. 61).

BotryozymaКлетки цилиндрические. Вегетативное размножение многосторон-

ним почкованием на узком основании. Образуют псевдомицелий, истин-ный мицелий отсутствует. Концевые клетки псевдомицелия дихотоми-чески ветвятся и трансформируются в простые или сложные апрессо-рии (рис. 97). Сахара не сбраживают.

Рис. 96. Arxula: 1 – почкующиеся клетки, 2 – псевдомицелий, 3 – мице-лий, распадающийся на артроспоры.

190

BrettanomycesКлетки круглые, овальные, часто яйцевидные, цилиндрические или

сильно удлиненные. Почкование истинное, многостороннее, редко би-полярное на базипетальных удлинениях клеток. Псевдомицелий простойили хорошо развитый, ветвящийся. Могут формировать несептирован-ный ветвящийся мицелий. На средах растут медленно и быстро гибнутиз-за накопления в среде значительных количеств уксусной кислоты.Сахара сбраживают, причем брожение не подавляется аэрацией. Теле-оморфы классифицируются в роде Dekkera (см. рис. 77).

CandidaКлетки круглые, овальные или удлиненные, иногда яйцевидные, тре-

угольные или серповидные. Вегетативное размножение истинным поч-кованием. Могут формировать псевдомицелий или истинный септиро-ванный мицелий (рис. 98). Артроконидии не образуют. Самый крупныйрод среди дрожжевых грибов, включающий около 200 видов (более 20%всех известных видов дрожжей). Представляет собой искусственную,филогенетически гетерогенную группу дрожжевых и дрожжеподобныхорганизмов без полового размножения и каких-либо иных выразитель-ных морфологических признаков. При этом род до недавнего времени

Рис. 97. Botryozyma:1 – дрожжевые клетки, 2 – псевдомицелий, 3 –псевдомицелий с апрессориями.

191

объединял даже анаморфы как аскомицетовых, так и базидиомицетовыхдрожжей. Развитие хемо- и геносистематики позволило существенноснизить полифилетичность рода Candida, за счет исключения из неговидов базидиомицетового аффинитета. Тем не менее, род продолжаетоставаться заведомо формальным, объединяя несовершенные виды ас-комицетовых дрожжей, известные и подозреваемые телеоморфы кото-рых классифицируются по крайней мере в 16 родах.

GeotrichumОбильный истинный мицелий, распадающийся на цилиндрические

артроспоры. Редко на мицелии могут формироваться также бластоспо-ры. Почкующиеся клетки отсутствуют. Могут образовываться хламидос-поры и эндоспоры. Обычно не бродят. Телеоморфы классифицируютсяв родах Dipodascus (см. рис. 58) и Galactomyces (см. рис. 59).

KloeckeraОвальные, удлиненные или апикулятные клетки, размножающиеся

биполярным почкованием. Псевдомицелий отсутствует или слабо раз-

Рис. 98. Различные типы псевдомицелия у представителей рода Candida.

192

витый. Истинный мицелий не образуют. Сбраживают сахара. Анаморфырода Hanseniaspora (см. рис. 88).

MastigomycesКлетки овальные, размножаются многосторонним почкованием. Не-

которые клетки вытягиваются в длинные (до 30 мкм), постепенно утон-чающиеся отростки (рис. 99). Брожение слабое. Известен один вид -

M. philippovii, представленный несколькими штаммами, обнаруженны-ми на растительных субстратах в лесах Европейской части России. Вы-делен в самостоятельный род на основании уникальной морфологии кле-

ток. Однако молекулярно-генети-ческие исследования показали, чтоэти дрожжи близки к виду Candidatenuis, клетки которого не образуютподобных отростков.

MyxozymaКлетки круглые или овальные.

Вегетативное размножение много-сторонним почкованием на узкомосновании (рис. 100). Может при-сутствовать рудиментарный псевдо-мицелий, но истинные гифы не об-

Рис. 99. Mastigomyces philippovii (=Candida tenuis): 1 – почкующиесяклетки, 2 – клетки с хлыстовидными придатками.

Рис. 100. Myxozyma: почкующиесяклетки.

193

разуются. Сахара не сбраживают. Образуют крахмал, иногда слабо. Поморфологическим и физиологическим характеристикам дрожжи этогорода близки к липомицетам. Однако сравнение нуклеотидных последо-вательностей рРНК показало, что виды этого рода далеки от родаLipomyces за исключением одного вида M. kluyveri.

SchizoblastosporionКлетки овальные, яйцевидные

или грушевидные. Вегетативноеразмножение биполярным почку-ющимся делением (рис. 101). Поч-ки образуются поочередно и приотделении оставляют на клеткеширокий рубец. Псевдомицелий иистинный мицелий отсутствуют.Не бродят. Уксусную кислоту необразуют. Наиболее известный видэтого рода S. starkeyi-henricii выде-ляется только из болотных почв.

SympodiomycesКлетки круглые, овальные. На

клетках развиваются короткие ко-нидиофоры с терминальными кони-диями, которые образуются симпо-диально и при отделении оставля-ют заметные рубцы (рис. 102). Сеп-тированные гифы с бластокониди-ями могут присутствовать, но ихобычно мало. Сахара не сбражива-ют. Максимальная температура ро-ста 25°C. Все известные штаммыединственного вида S. parvus выде-лены из воды близ Антарктическо-го материка.

Рис. 101. Schizoblastosporion starkeyi-henricii: клетки с монополярнымпочкованием.

Рис. 102. Sympodiomyces parvus: клет-ки с симподиальным почкованием.

194

TrigonopsisКлетки треугольные или эл-

липсовидные, бывают также ром-бовидные и тетраэдрические.Почкование многостороннее уовальных клеток и по углам утреугольных (рис. 103). Псевдо-мицелий и истинный мицелий необразуют. Сахара не сбраживают.Описан один вид T. variabilis, вы-деленный из пива, вина и винома-териалов.

Базидиомицетовые дрожжиПочти все грибы, обозначаемые термином «базидиомицетовые дрож-

жи» - это диморфные организмы, имеющие мицелиальную телеоморф-ную и одноклеточную почкующуюся анаморфную стадии. Одна из глав-ных задач их классификации - выяснение филогенетических связей меж-ду базидиомицетовыми дрожжами и «истинными» мицелиальными ба-зидиомицетами. Современная классификация диморфных базидиоми-цетов (табл. 5) в основном базируется на анализах нуклеотидных после-довательностей рРНК. В классификации базидиомицетовых дрожжейбольшую роль играют такие рассмотренные выше признаки, как моно-сахаридный состав клеточных стенок, морфология базидий, ультраструк-тура септ мицелия, образование крахмалоподобных соединений, способ-ность к ассимиляции инозита (табл. 6). Как оказалось, именно эти при-знаки в наибольшей степени отражают филогенетическое родство видови достаточно хорошо коррелируют с группированием базидиомицето-вых дрожжей на основании нуклеотидных последовательностей. Ульт-раструктурные, биохимические и молекулярно-биологические исследо-вания, проведенные в последние десятилетия, показали, что базидиоми-цетовые дрожжи не являются монофилетической группой и распределе-ны по трем основным филогенетическим линиям базидиомицетов, кото-рые выделяются в качестве классов Hymenomycetes, Urediniomycetes иUstilaginomycetes.

Рис. 103. Trigonopsis: треугольные поч-кующиеся клетки.

195

Дрожжеподобные грибы, относящиеся к классу Urediniomycetes,имеют в мицелиальной стадии септы, в которых клеточная стенка посте-пенно сужается к центру, где располагается одна центральная пора. Вгидролизатах клеточных стенок преобладает манноза, присутствует

Таблица 5. Классификация некоторых родов базидиомицето-вых дрожжей.

Класс Urediniomycetes Leucosporidium Rhodosporidium

Sporidiobolus Erythrobasidium

Класс Ustilaginomycetes Головневые грибы (порядки Ustilaginales, Tilletiales) Ustilago и др. Порядок Malasseziales Malassezia

Класс Hymenomycetes Tremella Bulleromyces Filobasidiella Filobasidium Itersonilia

Cystofilobasidium Mrakia Sterigmatosporidium Xanthophyllomyces

Анаморфные роды базидиомицетового аффинитета Bensingtonia Bullera Cryptococcus Fellomyces Hyalodendron Kockovaella Kurtzmanomyces

Pseudozyma Rhodotorula Sporobolomyces Sterigmatomyces Trichosporon Tsuchiyaea Udeniomyces

Таблица 6. Фенотипические признаки, позволяющие дифференцировать клас-сы базидиомицетовых дрожжей в анаморфных стадиях.

Признак Urediniomycetes Ustilaginomycetes Hymenomycetes

Структура септовых пор Простые поры Микропоры Долипоры

Преобладающие сахара в гидролизатах КС

Манноза Глюкоза Глюкоза, манноза, ксилоза

Образование крахмала - - +

Утилизация инозита - + или - +

196

глюкоза, могут также присутствовать фукоза и рамноза, но отсутствуетксилоза. Эти грибы не способны усваивать в качестве единственногоисточника углерода инозит и не образуют при росте крахмалоподоб-ных соединений.

У представителей класса Ustilaginomycetes в септах мицелия отсут-ствуют простые поры, но имеются так называемые «микропоры» - тон-кие каналы в септе, в районе которых септа не утончается. В клеточныхстенках преобладает глюкоза, в заметном количестве присутствуют га-лактоза и манноза, но отсутствует ксилоза. Ассимиляция инозита варьи-рует, крахмалоподобные вещества не образуются.

Наконец, дрожжевые грибы, относящиеся к классу Hymenomycetes,имеют септы с долипорами - характерными утолщениями септы вокругпоры. В гидролизатах клеточных стенок преобладают глюкоза, маннозаи ксилоза. Подавляющее большинство видов усваивает инозит и образу-ют крахмалоподобные соединения.

Класс UrediniomycetesНаиболее известными представителями этого класса, имеющими

большое практическое значение, являются ржавчинные грибы (поря-док Uredinales) - широко распространенные облигатные паразиты мно-гих растений, включая сельскохозяйственные. Однако дрожжевые ста-дии у ржавчинных грибов практически не встречаются. В то же время,некоторые родственные ржавчинным грибам сапротрофные роды широ-ко известны именно как дрожжи, так как в цикле их развития имеетсягаплоидная дрожжевая стадия, которая, по-видимому, может даже суще-ственно преобладать в природных местообитаниях.

LeucosporidiumКолонии белые, часто слизистые, каротиноидных пигментов не об-

разуют. Почкующиеся клетки овальные или удлиненные. Баллистоспо-ры отсутствуют. Образуют обильный псевдомицелий, иногда также ис-тинный мицелий. Баллистоспоры не образуют. Гетероталличные с бипо-лярной или тетраполярной системой разделения типов спаривания. Пос-ле конъюгации гаплоидных клеток противоположных типов спариванияобразуется истинный дикариотический мицелий с пряжками, на кото-ром терминально или латерально формируются толстостенные телиос-поры, заполненные каплями липидов (рис. 104). Телиоспоры могут воз-

197

никать и на мицелии без пряжек, без предварительной конъюгации кле-ток (самоспорулирующие культуры). Телиоспоры диплоидны, так как впроцессе их образования происходит кариогамия. При прорастании те-лиоспоры происходит мейоз и формируется обычно септированный про-мицелий, каждая клетка которого несет одну дрожжеподобную клетку -споридию (базидиоспору). Сахара не сбраживают. Крахмалоподобныевещества не образуют. Инозит не ассимилируют. Некоторые представи-тели рода - психрофилы, не растут при температуре выше 20°C.

RhodosporidiumКолонии красные, розовые или оранжевые за счет присутствия каро-

тиноидных пигментов. Вегетативные клетки дрожжевой стадии круглые,овальные или удлиненные, размножаются многосторонним почковани-ем, может формироваться псевдомицелий. Баллистоспоры не образуют.Имеются как гомоталличные (самоспорулирующие), так и гетероталлич-ные виды. Среди последних встречаются как виды с биполяр-ной (R. toruloides), так и с тетраполярной (R. dacryoidum) системами спа-ривания. При смешивании совместимых типов спаривания происходитконъюгация и плазмогамия, после чего развивается мицелиальная дика-риотическая стадия - септированный мицелий с пряжками. На ми-

Рис. 104. Leucosporidium: 1 – почкующиеся клетки, 2 – конъюгациядрожжевых клеток, 3 – дикариотический мицелий с пряжками, 4 –телиоспоры, 5 – промицелий со споридиями.

198

целии формируются телиоспоры, различающиеся по форме у разныхвидов: они могут быть круглыми, овальными, лимоновидными, углова-тыми. При прорастании спор образуется поперечно септированный про-мицелий, на котором латерально и терминально расположены спори-дии (рис. 105). Последние после отделения размножаются почкованием,восстанавливая гаплоидную стадию. Сахара не сбраживают. Крахмало-подобные вещества не образуют. Инозит не ассимилируют.

SporidiobolusКолонии красные или розовые за счет присутствия каротиноидных

пигментов. Дрожжевые клетки круглые или овальные, размножаютсямногосторонним почкованием. Могут формировать псевдомицелий или

Рис. 105. Rhodosporidium: 1 – почкующиеся клетки, 2 – копуляция кле-ток противоположных типов спаривания и образование мицелия, 3-дикариотический мицелий с пряжками, 4 – телиоспоры у разных ви-дов, 5 – прорастание телиоспор промицелием со споридиями.

199

истинный мицелий. Одиночные клетки или клетки мицелия образуютотстреливающиеся баллистоспоры на простых или ветвящихся стериг-мах. Могут быть гомо- или гетероталличными. В гетероталличных куль-турах после смешивания противоположных типов спаривания происхо-дит конъюгация клеток с последующим развитием дикариотическогомицелия с пряжками. На мицелии интеркалярно или терминально об-разуются круглые коричневые телиоспоры. Последние прорастают од-ноклеточными или септированными базидиями (рис. 106). Базидиоспо-ры расположены терминально на одноклеточных базидиях и латеральнона многоклеточных. У некоторых видов базидия располагается на длин-ной стеригме. Сахара не сбраживают. Крахмалоподобные вещества необразуют. Инозит не ассимилируют.

ErythrobasidiumРод включает один вид E. hasegawianum и создан для телеоморфной

стадии, обнаруженной у единственного известного штамма Rhodotorulahasegawae, выделенного из старой пивной закваски. В дрожжевой ана-морфной стадии он представлен овальными почкующимися клетками.

Рис. 106. Sporidiobolus: 1 – почкующиеся клетки, образующие баллисто-споры на стеригмах, 2 – дикариотический мицелий с пряжками, 3 – те-лиоспоры, 4 – прорастание телиоспоры промицелием со споридиями.

200

Колонии оранжево-красные. Гомоталличны, мицелиальная стадия раз-вивается без скрещивания. Мицелий с пряжками или без них. Телиоспо-ры не образуются и непосредственно на гифах на латеральных выростахформируются одноклеточные базидии (голобазидии). На верхушке ба-зидии терминально располагаются сидячие базидиоспоры (рис. 107). Са-

хара не сбраживают, инозит неассимилируют, крахмалоподоб-ные вещества не образуют. Похарактеристикам жизненногоцикла (отсутствие телиоспор, не-септированные базидии) этидрожжи близки к филобазидие-вым и первоначально были по-мещены в семейство Filobasi-diaceae. Однако молекулярно-филогенетические исследованияпоказали, что по нуклеотиднымпоследовательностям 18S рРНКE. hasegawianum наиболее бли-зок к роду Rhodosporidium.

Класс UstilaginomycetesПредставители класса Ustilaginomycetes хорошо известны как фито-

патогены - так называемые головневые грибы, поражающие многиевиды растений. Поэтому классификация этих грибов основывалась глав-ным образом на характеристиках их взаимоотношения с растениями-хо-зяевами. Однако многие головневые, включая центральный род классаUstilago, способны также к сапротрофному росту в виде почкующихсягаплоидных одиночных клеток. Такие сапротрофные стадии рода голов-невых классифицируются в анаморфном роде Pseudozyma.

Филогенетически близка к головневым группа дрожжевых грибовпорядка Malasseziales, представленный одним родом Malassezia. Эта оченьспецифическая в экологическом отношении группа грибов, обитающихна поверхности кожи и на волосяном покрове человека и теплокровныхживотных (см. стр. 120-121).

Рис. 107. Erythrobasidium hasegawianum:1 – почкующиеся клетки, 2 –мицелий спряжками, 3 – базидии на мицелии, 4 –базидиоспоры.

201

Головневые грибы (Ustilaginales, Tilletiales)Головневые грибы имеют большое экономическое значение, так как

вызывают заболевания многих важных сельскохозяйственных культур,и поэтому изучались более интенсивно по сравнению с большинствомдругих гетеробазидиальных грибов. Тем не менее, их классификация ифилогенетическое положение остаются неясными. Традиционно средиэтих грибов выделяли две различные группы - порядки Ustilaginales иTilletiales, которые отличаются по морфологии базидий, строению сеп-товых пор, типам конидиогенеза. В то же время, молекулярно-филогене-тические исследования указывают на их достаточно близкое положение.

Род Ustilago - наибольший род в этой группе - включает около 300видов, большинство из которых паразитирует на однодольных растени-ях. Паразитическая стадия представлена дикариотическим мицелием,который развивается в тканях растений-хозяев. На мицелии формируют-ся толстостенные телиоспоры, которые обычно зимуют на остатках рас-тений и в почве. Телиоспоры прорастают цилиндрическими, четырех-клеточными базидиями. Каждая клетка базидии многократно отпочко-вывает базидиоспоры (споридии), которые могут почковаться и даютначало гаплоидной дрожжевой стадии. Прорастание телиоспор доста-точно легко происходит у многих видов, или его можно вызвать специ-альными обработками типа вымачивания в воде с добавлением экстрак-тов растений. Гаплоидные дрожжевые клетки конъюгируют, после чегоснова развивается дикариотическая стадия. В лабораторных дрожжевыхкультурах конъюгацию можно наблюдать довольно часто, после смеше-ния клеток совместимых типов спаривания, но дикариофаза обычно не-постоянна и лишь очень у немногих видов удалось получить в культуреполный жизненный цикл.

Некоторые роды дрожжеподобных грибов, такие как Microbotryum,Leucosporidium, Rhodosporidium, Sporidiobolus, имеют такой же жизнен-ный цикл и поэтому их также относили к головневым грибам. Однако понуклеотидным последовательностям рРНК они оказались более близкипредставителям класса Urediniomycetes. Молекулярно-филогенетическиеисследования показали также, что ряд анаморфных видов дрожжей, ко-торые классифицировались в разных родах (Candida fusiformata, C. tsuku-baensis, Pseudozyma prolifica, Sporobolomyces antarcticus, Stephanoascusflocculosus, S. rugulosus, Sterigmatomyces aphidis, Trichosporon oryzae), очень

202

близки и образуют монофилетическую группу с Ustilago maydis - типо-вым видом рода Ustilago. Эти виды были выделены в самостоятельныйрод Pseudozyma, который, по-видимому, следует рассматривать как род дляобозначения несовершенных дрожжевых стадий головневых грибов.

Род Tilletia, включающий около 70 видов, представители которогоглавным образом паразитируют на травах, образуют при прорастаниителиоспор цилиндрические базидии, несептированные или иногда нере-гулярно септированные и несущие апикальные удлиненные базидиос-поры. Перед освобождением базидиоспоры часто конъюгируют, при этомнепосредственно восстанавливая дикариотическое состояние. На мице-лии часто формируются активно отстреливающиеся баллистоспоры. Ктиллециевым, по-видимому, близки анаморфные сапротрофные дрож-жеподобные грибы рода Tilletiopsis, которые образуют на мицелии длин-ные серповидные или веретеновидные баллистоспоры.

MalasseziaКомменсалы человека и теплокровных животных, обитающие на

поверхности их кожи и на волосяном покрове. Могут вызывать различ-ные заболевания кожи. Клетки овальные, удлиненные, грушевидные,ламповидные. Вегетативное размножение монополярным (у одного вида -многосторонним) энтеробластическим почкованием на широком осно-вании (см рис. 54). После отделения почки на клетке остается шрам ввид валика. В культуре обычно одноклеточные, однако при развитии накоже животных-хозяев часто образуют мицелий с гроздями бластоспор.Клетки имеют многослойную оболочку с внешним липидным слоем. Дляроста необходимо присутствие в среде жирных кислот, которые могутиспользоваться в качестве источника углерода, и поэтому тесты на асси-миляцию различных источников углерода не используются для диффе-ренциации видов. Сахара не сбраживают. Преобладающий убихинон Q9.Ксилоза в гидролизатах клеток отсутствует.

Класс HymenomycetesКласс Hymenomycetes включает большинство видов базидиомице-

товых грибов. По совокупности особенностей жизненного цикла, мор-фологических характеристик, а также на основании данных по секвени-рованию рРНК, в этом классе выделяется две различные филогенетичес-кие линии: 1) собственно гименомицетовые, объединяющие истинныемицелиальные грибы без дрожжевых стадий, большинство из которых

203

образует макроскопические плодовые тела; 2) тремеллоидные базидиоми-цеты, как правило, дрожжеподобные, то есть имеющие в цикле развитияпочкующуюся одноклеточную стадию. Последние по нуклеотидным пос-ледовательностям рРНК разделяются на четыре порядка: 1) Tremellales,включающий роды Bullera, Bulleromyces, Fellomyces, Filobasidiella,Kockovaella, Sterigmatosporidium, Tremella, Tsuchiyaea и др., 2) Trichospo-ronales, представителем которого является анаморфный род Trichospo-ron; 3) Filobasidiales, включающий род Filobasidium, 4) Cystofilobasidiales,с родами Cystofilobasidium, Mrakia, Udeniomyces, Xanthophyllomyces и др.Ниже приводится характеристика наиболее известных родов гименоми-цетовых дрожжевых грибов.

TremellaВ природе грибы этого и некоторых других близких родов

(Holtermannia, Trimorphomyces, Sirotrema, Phyllogloea, Fibulobasidium,Sirobasidium) развиваются, в основном, на мертвой древесине, по-види-мому, как паразиты на других грибах. На мертвых стволах и ветках ониформируют студенистые плодовые тела (см. рис. 37). В культурах отдель-ные базидиоспоры гетероталличных видов могут размножаться вегета-тивно почкованием или формированием баллистоспор и давать началодрожжевым стадиям (рис. 108). Дрожжевые колонии серовато-белые,

Рис. 108. Tremella: 1 – часть гимения, включающая пробазидию, 2 – зре-лая базидия, 3 – базидиоспоры, 4 – почкующиеся клетки, образующиесяпри прорастании базидиоспор, 5 – базидиоспоры, прорастающие бал-листоконидиями.

204

желтоватые, кремовые, буровато-серые, часто слизистые. Не бродят, ас-симиляция инозита и способность к образованию крахмалоподобныхсоединений варьируют в зависимости от вида. Гетероталличные, смеше-ние соответствующих типов спаривания приводит к их копуляции. Поч-кование прекращается, развиваются конъюгационные трубки, через ко-торые клетки соединяются, и развивается мицелиальная дикариотичес-кая стадия. У некоторых видов непосредственно в лабораторной культу-ре в подходящих условиях вскоре после формирования дикариотическо-го мицелия начинается развитие плодовых тел. В поверхностном гиме-нии плодового тела образуются 2-4-клеточные базидии. Каждая клеткабазидии несет трубчатый вырост (эпибазидию), на котором формирует-ся отстреливающаяся базидиоспора. Нередко близко расположенные со-вместимые базидиоспоры конъюгируют с восстановлением дикариоти-ческого состояния.

BulleromycesКолонии кремовые, маслянистые или слизистые. Клетки овальные

до цилиндрических. Почкование полярное, почки сидячие или на корот-ких зубчиках. Образуют баллистоспоры, круглые или овальные, облада-ющие круговой симметрией. Телеоморфная стадия может развиваться врезультате скрещивания клеток противоположных типов спаривания,однако встречаются также гомоталличные самоспорулирующие штам-мы. Дикариотические гифы регулярно ветвятся, с пряжками и гаустори-еподобными выростами. Септы имеют долипоры с парентосомами. Не-посредственно на мицелии развиваются базидии. Базидии округлые, бу-лавовидные или овальные, после кариогамии становятся продольно, на-клонно или поперечно разделенными септами на 2 или 4 клетки. Бази-дии могут прорастать либо почкованием, либо гифами, в последнем слу-чае на гифах формируются баллистоспоры или отпочковываются дрож-жевые клетки. Не бродят. Инозит ассимилируют, крахмалоподобные ве-щества образуют. Ксилоза присутствует в гидролизатах клеток. Преоб-ладающий убихинон Q-10. Род создан для совершенной стадии един-ственного вида B. albus, ранее классифицировавшегося в роде Bullera.

FilobasidiellaКолонии белые или кремовые, обычно слизистые, видимых кароти-

ноидных пигментов не образуют. Гаплоидные почкующиеся клетки круг-

205

лые или овальные, обычно с полисахаридными капсулами. Псевдомице-лий или истинный мицелий в гаплоидной стадии отсутствует. Половоеразмножение начинается слиянием клеток противоположного типа спари-вания. Система спаривания биполярная, конъюгируют клетки a и α типов.После конъюгации образуются дикариотические гифы с пряжками. Сеп-ты мицелия имеют типичные долипоры без парентосом. Плодовых тел необразуют. На гифах латерально или терминально образуются узкие голо-базидии с раздутой вершиной. На верхушке базидии из четырех локусовформируются базипетальные цепочки базидиоспор (рис. 49, 109). Броже-ние отсутствует. Инозит ассимилируют, крахмалоподобные вещества об-разуют. Род был описан после обнаружения телеоморфной стадии у хо-рошо известного вида несовершенных дрожжей Cryptococcus neoformans,являющегося возбудителем опасного заболевания - криптококкоза.

FilobasidiumКолонии белые, кремовые,

иногда бледно розовые, обыч-но слизистые. Почкующиесяклетки круглые, овальные илиудлиненные. Могут формиро-вать псевдомицелий или ис-тинный мицелий. Гетеротал-личные. Половое размножениеначинается слиянием клетокпротивоположных типов спа-ривания (a и α). После конъю-гации развивается дикариоти-ческий мицелий с пряжками,на котором терминально илилатерально формируются вы-тянутые удлиненные однокле-точные базидии (голобази-дии). На верхушке базидиирасполагаются сидячие бази-диоспоры, напоминающиеизогнутые лепестки, что при-

Рис. 109. Filobasidiella neoformans: 1 –дрожжевые почкующиеся клетки (Cryp-tococcus neoformans), 2 – мицелий с бази-диями и базидиоспорами.

206

дает базидии сходство с цвет-ком (рис. 110). Септы мицелия стипичными долипорами без па-рентосом. Не бродят. Инозит ас-симилируют или не ассимилиру-ют, крахмалоподобные соедине-ния образуют.

ItersoniliaКолонии кремовые, матовые,

с мицелием по краю. Обильныйсептированный мицелий, дикари-отический с пряжками, реже мо-нокариотический с незакончен-ными пряжками. Септы мицелияс долипорами без парентосом. Надикариотическом мицелии терми-нально или интеркалярно форми-руются круглые, овальные или

грушевидные клетки с несколько утолщенной оболочкой («спорогенныеклетки»), служащие аналогами базидий (рис. 111). При прорастании спо-рогенных клеток образуются билатерально симметричные баллистоко-нидии, серповидные, грушевидные. Прорастающие баллистоконидии об-

Рис. 110. Filobasidium: 1 – почкующие-ся клетки, 2 – базидии с базидиоспо-рами.

Рис. 111. Itersonilia: 1 – дикариотический мицелий со спорогенными клет-ками, 2 – баллистоконидии, 3 – почкующиеся клетки, 4 – баллистоспорыс апрессориями.

207

разуют апрессории и могут развивать вторичные баллистоконидии, фор-мируя монокариотическую дрожжевую фазу. Не бродят. Крахмалоподоб-ные соединения не образуют. Ксилоза присутствует в гидролизатах кле-ток. Преобладающий убихинон Q-9.

CystofilobasidiumКолонии у большинства видов оранжевые, розово-красные за счет

присутствия каротиноидных пигментов. Дрожжевая фаза в виде одиноч-ных овальных или удлиненных полярно почкующихся клеток, которыемогут быть гаплоидными или диплоидными. Баллистоспоры не образу-ют. У некоторых видов может формироваться примитивный псевдоми-целий. Гомо- или гетероталличны. Телеоморфная стадия, которая разви-вается непосредственно или после конъюгации клеток противополож-ных типов спаривания, представлена септированным мицелием с пряж-ками. Септы мицелия имеют долипоры без парентосом. На мицелииинтеркалярно или терминально образуются круглые, толстостенные тем-нопигментированные телиоспоры. При прорастании телиоспор форми-руются тонкие трубчатые или короткие грушевидные несептированныебазидии с терминальными сидячими базидиоспорами (рис. 112). Могутслабо сбраживать сахара. Инозит ассимилируют, крахмалоподобные ве-щества образуют.

Рис. 112. Cystofilobasidium: 1 – дрожжевые клетки, 2 – телиоспоры, 3 –телиоспоры, проросшие промицелием со споридиями.

208

MrakiaКолонии белые до кре-

мовых, часто слизистые. Вдрожжевой фазе клеткиовальные или удлиненные,размножаются почковани-ем, обычно формируютпсевдомицелий. Мицели-альная фаза развиваетсябез предварительной конъ-югации клеток. Гифы одно-ядерные, без пряжек. Сеп-ты мицелия с долипорамибез парентосом. На гифахобразуются толстостенныекруглые телиоспоры, про-растающие 1-3-клеточны-ми базидиями. На базидиилатерально или терминаль-но расположены овальныебазидиоспоры (рис. 113).

Могут сбраживать глюкозу. Инозит не ассимилируют. Образуют крахма-лоподобные соединения. Психрофилы, максимальная температура рос-та у большинства штаммов не превышает 22-25°C.

SterigmatosporidiumКолонии кремовые, слизистые. Дрожжевые клетки овальные или

удлиненные, почки образуются на длинных выростах (стеригмах) и от-деляются септой, которая закладывается на дистальном конце стеригмы.Образуют псевдомицелий и истинный дикариотический мицелий с пряж-ками. На мицелии формируются толстостенные клетки, напоминающиетелиоспоры, но дикариотические. Они могут прорастать одноклеточны-ми структурами, подобными базидиям. Не бродят. Инозит ассимилиру-ют, крахмалоподобные соединения образуют. Ксилоза присутствует в гид-ролизатах клеток. Преобладающий убихинон Q-10.

Рис. 113. Mrakia: 1 – дрожжевые клетки, 2 –телиоспоры, 3 – телиоспоры, проросшие про-мицелием со споридиями.

209

XanthophyllomycesКолонии оранжево-красные за счет присутствия каротиноидных пиг-

ментов. Клетки круглые или короткоовальные, размножаются почкова-нием. В старых культурах клетки превращаются в хламидоспоры. Ис-тинный мицелий отсутствует. Половой процесс включает конъюгациюклетки с собственной почкой. После конъюгации зигота прорастает уз-кой цилиндрической базидией. Базидиоспоры расположены на базидиитерминально на небольших выростах (рис. 114). Базидиоспоры не отстре-ливающиеся, прорастают почкованием. Сбраживают глюкозу. Инозит неассимилируют. Образуют крахмалоподобные соединения. В роде един-ственный вид - X. dendrorhous, анаморфа которого известна под назва-нием Phaffia rhodozyma. Местообитание этого вида - весенние сокотече-ния деревьев. Используются для получения астаксантина, применяемо-го в качестве кормовой добавки при выращивании лососевых рыб.

Анаморфные роды базидиомицетового аффинитетаТак же как и среди аскомицетовых дрожжей, среди базидиомицето-

вых многие виды известны только в анаморфном состоянии. Сравнениенуклеотидных последовательностей рРНК показало, что несовершенныедрожжи базидиомицетового аффинитета включают представителей всех

Рис. 114. Xanthophylomyces dendrorhous: 1 – вегетативные почкующи-еся клетки (Phaffia rhodozyma); 2 – хламидоспоры в старых культу-рах, 3 – цилиндрические базидии с базидиоспорами.

210

трех рассмотренных выше классов: Urediniomycetes, Ustilaginomycetes иHymenomycetes. Многовидовые анаморфные роды базидиомицетов пред-ставляют собой филогенетически очень гетерогенные группы. Напри-мер, различные виды рода Cryptococcus оказались родственными видамв родах Tremella, Filobasidium, Cystofilobasidium. Виды рода Rhodotorulaпредставляют собой анаморфы родов Sporidiobolus, Rhodosporidium,Erythrobasidium.

BensingtoniaКолонии белые, кремовые, бледно-розовые, коричневатые или серо-

вато-красные. Клетки овальные или удлиненные. Почкование в основ-ном на полюсах клеток, почки сидячие или на коротких зубчиках. Обра-зуют двусторонне симметричные баллистоспоры: прямые или искрив-ленные, апикулятные, овальные, миндалевидные, серповидные или поч-ковидные. Могут формировать псевдомицелий или истинный мицелий.Септы мицелия с простыми порами. Не бродят. Инозит не ассимилиру-ют. Крахмалоподобные соединения не образуют. Ксилоза в гидролиза-тах клеток отсутствует. Преобладающий убихинон Q-9.

BulleraКолонии белые, кремовые, коричневатые, оранжевые или красные,

слизистые или сухие. Клетки круглые, овальные или удлиненные. Поч-кование в основном полярное,почки сидячие или на короткихзубчиках. Образуют баллисто-споры (рис. 115). Баллистоспорырадиально или двусторонне сим-метричные, круглые, эллипсои-дальные, иногда слегка углова-тые, почковидные, каплевидныеили серповидные. Могут образо-вывать псевдомицелий или истин-ный мицелий. Не бродят. Ксило-за присутствует в гидролизатахклеток. Преобладающий убихи-нон Q-10.

Рис.115. Bullera: 1 – почкующиеся клет-ки, 2 – клетки с баллистоспорами.

211

CryptococcusКолонии белые или кремо-

вые, некоторые красные, желтые,оранжевые или бледно-розовые,у большинства видов слизистые.Клетки преимущественно круглые,овальные или удлиненные, обычнокапсулированные (рис. 116). Веге-тативное размножение полярнымили многосторонним почковани-ем. Могут формировать псевдо-мицелий или истинный мицелий.Все виды ассимилируют инозит(или D-глюкуроновую кислоту),большинство видов образуеткрахмалоподобные соединения.Ксилоза присутствует в гидро-лизатах клеток. Преобладающий убихинон Q-9 или Q-10. Распрост-ранены повсеместно, один из наиболее часто встречающихся родовдрожжей в почвах и на растениях во всех природных зонах. В родеCryptococcus классифицируются анаморфы родов Filobasidium,Filobasidiella, Cystofilobasi-dium и других телеоморфныхродов из порядков Tremellalesи Filobasidiales, а также видыс неизвестными телеоморфны-ми стадиями.

FellomycesКлетки круглые до эллипсо-

идальных. Почки образуются поодной на концах стеригм и от-деляются после закладки септына дистальном конце стериг-мы (рис. 20, 117). Длина сте-ригм может достигать 4 мкм.

Рис. 116. Cryptococcus: 1 – молодыепочкующиеся клетки, 2 – клетки с кап-сулами.

Рис. 117. Fellomyces penicillatus: клеткис почками на выростах.

212

Может формироваться истинный мицелий. Баллистоспоры не образуют.Не бродят. В гидролизатах клеток присутствует ксилоза. D-глюкуроно-вую кислоту и инозит ассимилируют. Преобладающий убихинон Q-10.

KockovaellaКолонии сероватые, серовато-желтые, серовато-оранжевые. Клетки

круглые, короткоовальные или почковидные, способны к трем типам раз-множения: обычным почкованием (редко), образованием почек на тонких

выростах (стеригмах) и формирова-нием баллистоспор (рис. 118). Бал-листоспоры круглые, реповидные,почковидные или эллипсоидаль-ные. Мицелий и псевдомицелий необразуют. Сахара не сбраживают.Ксилоза присутствует в гидролиза-тах клеток. Преобладающий уби-хинон Q-10.

KurtzmanomycesКлетки круглые, овальные или

цилиндрические. Конидии (почки)образуются по одной на вершинахстеригм и отделяются после зак-ладки септы на дистальном концестеригмы. Иногда стеригмы удли-няются и ветвятся, в этом случаемогут формироваться дополни-тельные почки. Образуют истин-

ный мицелий. Баллистоспоры не образуют. Не бродят. Инозит не асси-милируют. Крахмалоподобные соединения не образуют. Ксилоза в гид-ролизатах клеток отсутствует. Преобладающий убихинон Q-10. Выде-лен из рода Fellomyces на основании отсутствия ксилозы в гидролизатахклеток.

PseudozymaКолонии серовато-белые, розовые, оранжевые или коричневатые,

обычно с центральной дрожжевой частью и субстратным и воздушныммицелием по краю. Клетки вариабельны по форме, чаще овальные или

Рис. 118. Kockovaella: клетки, обра-зующие почки на выростах.

213

удлиненные. Мицелий с перетяжками в районе септ. Часто наблюдаетсяотделение цитоплазмы внутри лизирующихся клеток. На мицелии фор-мируются веретеновидные бластоконидии на длинных зубчиках и акро-петальные цепочки конидий. Могут присутствовать хламидоспоры. Бал-листоспоры не образуют. Сахара не сбраживают. Ассимилируют инозит.Крахмалоподобные соединения не образуют. Ксилоза в гидролизатахклеток отсутствует. Преобладающий убихинон Q-10. Виды Pseudozymaранее классифицировались в различных родах несовершенных дрожжей(Sporobolomyces, Candida, Sterigmatomyces, Stephanoascus), но были объе-динены в одном роде на основании более детальных сравнительных ис-следований и молекулярно-биологических характеристик. Сравнениенуклеотидных последовательностей рРНК позволяет предположить, чтоони являются анаморфными стадиями головневых грибов.

RhodotorulaКолонии красные, розовые, оранжевые или белые и кремовые. Клет-

ки круглые, овальные или удлиненные, у некоторых видов веретеновид-ные, сигаровидные (рис. 119). Вегетативное размножение многосторон-ним или полярным почкованием. Могут формировать псевдомицелий илиистинный мицелий. Баллистоспоры не образуют. Не бродят. Инозит неассимилируют или ассимилируют инозит, но не D-глюкуроновую кис-лоту. Крахмалоподобные соединения не образуют. Ксилоза в гидролиза-тах клеток отсутствует. Преобладающий убихинон Q-9 или Q-10. Сбор-ный полифилетический род, известные телеоморфы некоторых видовклассифицируются в родах Rhodosporidium, Leucosporidium.

Рис. 119. Rhodotorula: клетки разных видов.

214

SporobolomycesКолонии розовые, оранжево-красные, кремовые или желтовато-ко-

ричневые. Клетки овальные, веретеновидные или удлиненные. Почкова-ние в основном полярное, реже многостороннее, почки сидячие или накоротких зубчиках. Образуют баллистоспоры, иногда очень активно.Баллистоспоры двусторонне симметричные, аллантоидные, фасолевид-ные, миндалевидные, каплевидные, серповидные. Могут образовыватьпсевдомицелий или истинный мицелий. Не бродят. Ксилоза в гидроли-затах клеток отсутствует. Преобладающий убихинон Q-10. Ряд видов -анаморфы рода Sporidiobolus (см. рис. 106).

SterigmatomycesКолонии белые или кремовые. Клетки круглые или овальные, при

вегетативном размножении образуют 1-2 конидиогенные стеригмы до3 мкм длиной. Конидии (почки)развиваются на концах этих сте-ригм. Почки также могут образо-вывать стеригмы с конидиями, чтоприводит к формированию корот-ких разветвленных цепочек кле-ток (рис. 120). Отделение почкипроисходит после закладки септыв центральной части стеригмы.Мицелий отсутствует. Баллистос-поры не образуют. Не бродят. Ино-зит ассимилируют. Ксилоза в гид-ролизатах клеток отсутствует. Пре-обладающий убихинон Q-9.

TrichosporonКолонии кремовые, слизистые или сухие. Образуют обильный септиро-

ванный мицелий, распадающийся на артроспоры (рис. 121). На мицелиимогут формироваться также бластоконидии, разветвленные апрессории, вклетках мицелия - эндоспоры. Почкующиеся клетки и псевдомицелий, какправило, отсутствуют. Септы мицелия с долипорами. Не бродят. Преобла-дающий убихинон Q-9 или Q-10. В гидролизатах клеток присутствует кси-лоза. Филогенетически гетерогенный род, который ранее включал виды как

Рис. 120. Sterigmatomyces halophilus:клетки с почками на выростах.

215

аскомицетового, так и базидиомицетового аффинитета. В настоящее времяобъединяет только анаморфные виды базидиомицетового аффинитета, ха-рактеризующиеся обильным образованием артроконидий.

TsuchiyaeaРод создан для единственного вида T. wingfieldii, ранее классифици-

ровавшегося в роде Sterigmatomyces. В отличие от видов последнего рода,T. wingfieldii способен к вегетативному размножению как с помощьюформирования конидий на специальных выростах (стеригмах), так и спомощью энтеробластического почкования, а также характеризуется на-личием ксилозы в гидролизатах клеток.

UdeniomycesРод создан для нескольких видов, ранее классифицировавшихся в роде

Bullera, но отличающихся от других видов этого рода рядом существенныхфенотипических признаков и нуклеотидными последовательностями рРНК.Колонии бледноокрашенные, кремовые или розоватые. Клетки овальные илиудлиненные, могут вытягиваться в короткие гифы. Образуют очень круп-ные двусторонне симметричные (каплевидные, булавовидные) баллистос-поры до 15 мкм в диаметре. В гидролизатах клеток присутствует ксилоза.

Рис. 121. Trichosporon: 1 – почкующиеся клетки, 2 – мицелий, рас-падающийся на артроспоры.

216

Идентификация дрожжейОпределение видовой принадлежности дрожжей - сложная проце-

дура, требующая не только большого опыта, но и, как правило, доста-точно длительных лабораторных исследований, связанных с постанов-кой серии тестов для определения рассмотренных выше морфологи-ческих, физиологических и биохимических признаков. Лишь после со-ставления достаточно полного описания штамма возможна его надеж-ная видовая идентификация. В последнее время для идентификациидрожжей по таким описаниям, наряду с традиционными дихотомичес-кими ключами, широко используются компьютерные технологии ну-мерической идентификации. Такая идентификация может осуществ-ляться на основе любой СУБД (средство управления базами данных), вкоторую внесены стандартизованные признаки всех видов дрожжей. Впроцессе идентификации программа поочередно сравнивает описаниеидентифицируемого штамма с описанием каждого вида и высчитываетуровень сходства (долю совпавших признаков от общего количестваиспользованных признаков). Результирующая информация представляетсобой список видов, ранжированный по уровню сходства с идентифи-цируемым штаммом. Существуют специализированные программы дляидентификации дрожжей. Некоторые коллекции дрожжей предостав-ляют возможность поиска наиболее сходных штаммов с использовани-ем Интернета (например, http://www.cbs.knaw.nl). В последние годыбурно развивается система генобанков, доступных через Интернет (на-пример, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/), позволяющих искать наиболеесходные нуклеотидные последовательности. Однако следует помнить,что при идентификации с использованием таких формальных проце-дур возможны серьезные ошибки, поэтому для надежного определе-ния вида дрожжей необходима консультация со специалистом-систе-матиком, имеющим большой опыт изучения разнообразия этих орга-низмов. В первую очередь это относится к идентификации штаммов,выделенных из природных местообитаний.

Приведенные ниже идентификационные ключи для определения родасоставлены на основе существующих определителей дрожжей и основа-ны главным образом на использовании морфологических и некоторых фи-зиологических признаков. Определение аскомицетовых и базидиомице-

217

товых дрожжей проводится по разным критериям, поэтому первое, чтонеобходимо установить при идентификации дрожжевой культуры - ее аф-финитет, то есть принадлежность к аско- или базидиомицетовым грибам.Для этого исследуется совокупность признаков аффинитета, рассмотрен-ная выше (см. табл. 3). Для определения видов внутри найденного родаследует обратиться к определителям.

Ключ для определения родов аскомицетовых дрожжей

1 а Облигатные паразиты других организмов, не культивируются налабораторных средах .............................................................................. 2

б Виды, способные к росту на лабораторных средах ............................ 32 а Облигатные паразиты грибов, образуют на мицелии аски со шляпо-

видными аскоспорами ............................................................ Endomycesб Внутриклеточные паразиты в клетках эпителия кишечника дрозо-

фил. Образуют удлиненные аски с веретеновидными аскоспорами ......................................................................................................Coccidiascus

3 а Вегетативное размножение исключительно путем деления .............. 4б Вегетативное размножение преимущественно почкованием или

почкующимся делением ......................................................................... 74 а Одноклеточные, мицелий не образуют ............... Schizosaccharomyces

б Преимущественно мицелиальные, дрожжевые колонии возникаютза счет дробления мицелия на отдельные клетки ................................ 5

5 а Аскоспор не образуют ........................................................... Geotrichumб Аскоспоры образуют .............................................................................. 6

6 а Аски сферические, содержат одну аскоспору, которая быстро осво-бождается после разрушения стенки аска ....................... Galactomyces

б Аски цилиндрические, открываются отверстием на вершине, содержат4-100 эллипсоидальных аскоспор ......................................... Dipodascus

7 а Вегетативное размножение исключительно биполярным почковани-ем на широком основании (почкующееся деление), клетки апикулят-ные ............................................................................................................ 8

б Вегетативное размножение многосторонним истинным почкованиемна узком основании .............................................................................. 11

8 а Аскоспоры образуют .............................................................................. 9б Аскоспор не образуют .......................................................................... 10

218

9 а Аскоспоры круглые, гладкие, обычно 4 в аске, при созревании копу-лируют попарно непосредственно в аске, клетки крупные ......................................................................................................... Saccharomycodes

б Аскоспоры круглые, поверхность покрыта шипами, аски обычносодержат одну спору и образуются после педогамной копуляции,клетки крупные, преимущественно лимоновидные ..............Nadsonia

в Аскоспоры с асимметричным смещенным ободком (кепковидные),обычно 1-2 в аске, аски быстро разрушаются .................. Wickerhamia

г Аскоспоры шляповидные или сферические, аски образуются безпредшествующей конъюгации, клетки мелкие ............. Hanseniaspora

10 а Сахара сбраживают ..................................................................Kloeckeraб Сахара не сбраживают ............................................ Schizoblastosporion

11 а Почкующиеся клетки треугольные ...................................... Trigonopsisб Клетки не бывают треугольными ........................................................ 12

12 а Культуры интенсивно образуют уксусную кислоту, чтопридает им характерный запах, клетки удлиненные сзаостренным концом, культуры короткоживущие ............................. 13

б Не образуют уксусную кислоту, культуры долгоживущие ............... 1413 а Аскоспоры образуют .................................................................. Dekkera

б Аскоспоры не образуют ................................................... Brettanomyces14 а Аскоспоры образуют ............................................................................ 15

б Аскоспоры не образуют ....................................................................... 3815 а Дрожжеподобные грибы с обильным истинным мицелием,

аски образуются в основном из клеток мицелия ............................... 16б Истинного мицелия не образуют или он скудный, аски

одиночные ............................................................................................. 2216 а Гифы имеют септы с долипорами, которые заметны в световом

микроскопе как черная точка, споры шляповидные ..... Ambrosiozymaб Гифы с септами без долипор ............................................................... 17

17 а Аскоспоры игловидные, с хлыстовидными придатками, иногда споперечной септой или вздутием в центральной части .................................................................................................................... Eremothecium

б Аскоспоры не игловидные ................................................................... 1818 а Аски образуются в результате слияния двух соседних клеток гиф

(гаметангиогамия) ................................................................................ 19б Аски образуются без предварительной конъюгации клеток гиф ......... 20

219

19 а Аски круглые, с одной стерильной клеткой на вершине, содержат2-4 шляповидные аскоспоры ........................................... Stephanoascus

б Аски круглые или обратнояйцевидные, содержат 1-4 аскоспорыполусферической формы ........................................................ Zygoascus

в Аски цилиндрические или игловидные, открываются отверстием навершине; в аске множество овальных или бобовидных аскоспор ................................................................................................... Dipodascopsis

20 а Аски овальные собраны в мутовки на вершине прямых неветвящих-ся гиф, открываются отверстием на вершине, аскоспоры шляповид-ные, по 4 в аске ...................................................................Cephaloascus

б Аски содержат множество аскоспор, которые освобождаются черезотверстие на вершине аска; новые аски образуются, прорастая черезостатки старого; аскоспоры овальные, со смещенным ободком .............................................................................................................. Ascoidea

в Аски одиночные, не собранные в пучки, на мицелии или свободные,содержат 1-4 аскоспоры ....................................................................... 21

21 а Аски на мицелии или свободные, быстроразрушающиеся, содержат1-4 круглые или шляповидные аскоспоры, интенсивно разжижаютжелатин ....................................................................................... Yarrowia

б Аски на мицелии, устойчивые, желатин не разжижают ............................................................................................................. Saccharomycopsis

22 а Аски мешковидные, образуются после копуляции соседних почек(адельфогамия) или педогамно ........................................................... 23

б Аски иные .............................................................................................. 2423 а Колонии слизистые, аскоспоры янтарного цвета, аски образуются из

особых выростов клеток, быстро разрушаются .................... Zygozymaб Колонии слизистые, аскоспоры янтарного цвета, аски мешковидные,

устойчивые ............................................................................... Lipomycesв Колонии не слизистые, аскоспоры бесцветные ....................... Babjevia

24 а Культуры растут только при температере 30-40°C, для роста необхо-димо присутствие аминокислот, витаминов группы B и высокоесодержание CO2, обитают в кишечнике кроликов ........... Cyniclomyces

б Специфические условия роста не требуются .................................... 2525 а Аски образуются из длинных трубчатых выростов клеток, содержат

4 шляповидных споры, сбраживают ксилозу ......................Pachysolenб Аски иные .............................................................................................. 26

220

26 а Аскоспоры игловидные, аски булавовидные или овальные, обычнообразуются из хламидоспор, ........................................... Metschnikowia

б Аскоспоры не игловидные ................................................................... 2727 а Аскоспоры сферические, удлиненные или бобовидные, без ободка ... 28

в Аскоспоры сферические или овальные, с экваториальным ободком ... 37г Аскоспоры шляповидные или сферические с субэкваториальным

ободком ............................................................................................Pichia28 а Аски быстро разрушаются с высвобождением аскоспор ................. 29

б Аски устойчивые .................................................................................. 3129 в Аскоспоры овальные, сферические, или бобовидные, обычно более

одной в аске, оболочка зрелого аска разрушается полностью ......... 30а Аскоспоры овальные, по одной в аске, освобождаются через отверстие

на вершине аска, после чего аски сморщиваются ............ Wickerhamiellaб Аскоспоры булавовидные, 1-2 в аске .................................... Clavispora

30 а Активно сбраживают глюкозу, инозит не ассимилируютKluyveromyces

б Глюкозу не сбраживают или сбраживают слабо,инозит ассимилируют ................................................Sporopachydermia

31 а Аскоспоры сферические ...................................................................... 32б Аскоспоры овальные, 1-2 в аске ....................................... Lodderomyces

32 а Активно сбраживают глюкозу ............................................................. 33б Глюкозу сбраживают слабо или не сбраживают ........... Debaryomyces

33 а Клетки с длинными выростами (протуберанцами) ........... Torulasporaб Клетки без выростов ............................................................................ 34

34 а Аски образуются непосредственно после конъюгации двух клеток,часто гантелевидные ................................................Zygosaccharomyces

б Аски образуются из диплоидных клеток, круглые или овальные ........ 3535 а Образуют хорошо выраженную пленку при при росте в жидкой

среде ....................................................................................... Issatchenkiaб Пленку не образуют ............................................................................. 36

36 а Аскоспоры бородавчатые, нитраты ассимилируют ........... Citeromycesб Аскоспоры бородавчатые, нитраты не ассимилируют ..........................

................................................................................................... Arxiozymaв Аскоспоры гладкие, нитраты не ассимилируют ........... Saccharomyces

37 а Ксилозу ассимилируют ............................................................ Williopsisб Ксилозу не ассимилируют .................................................. Saturnispora

221

38 а Колонии пигментированные, розовые, оранжевые или желтые, обыч-но образуют крахмалоподобные соединения ......................................................................... анаморфы порядков Taphrinales и Protomycetales

б Колонии непигментированные, белые или кремовые ....................... 3939 а Колонии слизистые, образуют крахмалоподобные соединения ..........

................................................................................................... Myxozymaб Колонии не слизистые, крахмалоподобные соединения не образу-

ют ........................................................................................................... 4040 а Обильный мицелий с игловидными бластоконидиями .........................

......................................................................................... Aciculoconidiumб Псевдомицелий, терминальные клетки которого дихотомически

ветвятся и трансформируются в апрессории ...................... Botryozymaв Гифы, распадающиеся на короткие артроспоры и образующие блас-

токонидии на коротких зубчиках ................................................. Arxulaг Бластоконидии на коротких зубчиках, образуются гроздьями на

слегка вздутых концах гиф, часто имеют остевидные или хлысто-видные придатки ................................................................... Blastobotrys

д Бластоконидии образуются симподиально и при отделении оставля-ют заметные рубцы ......................................................... Sympodiomyces

е Отсутствие перечисленных выше признаков .......................... Candida

Ключ для определения родов базидиомицетовых дрожжей

1 а В культуре присутствуют мицелий (обычно дикариотический с пряж-ками), а также телиоспоры или базидии (телеоморфная стадия) ........ 2

б Телиоспоры или базидии отсутствуют, мицелий, если присутству-ет, то без пряжек (анаморфная стадия) .............................................. 13

2 а Телиоспоры присутствуют .................................................................... 3б Телиоспоры отсутствуют ....................................................................... 8

3 а Крахмалоподобные соединения образуют ........................................... 4б Крахмалоподобные соединения не образуют ...................................... 6

4 а Конидии (почки) образуются на длинных выростах (стеригмах) ......................................................................................... Sterigmatosporidium

б Конидии (почки) сидячие или на коротких зубчиках .......................... 55 а Глюкозу не сбраживают, мицелий обычно с пряжками, колонии

пигментированные, оранжевые, розово-красные ..... Cystofilobasidiumб Обычно сбраживают глюкозу, мицелий без пряжек, колонии белые ..

........................................................................................................ Mrakia

222

6 а Баллистоспоры образуют .................................................. Sporidiobolusб Баллистоспоры не образуют .................................................................. 7

7 а Колонии пигментированные, красные, розовые или оранжевые .................................................................................................. Rhodosporidium

б Колонии белые ................................................................ Leucosporidium8 а Баллистоспоры образуют ....................................................................... 9

б Баллистоспоры не образуют ................................................................ 109 а Базидии многоклеточные, обычно продольно септированные, обра-

зуют баллистоспоры ........................................................... Bulleromycesб Базидии (спорогенные клетки) одноклеточные, с утолщенной обо-

лочкой, прорастают билатерально симметричными баллистоконидия-ми ............................................................................................... Itersonilia

10 а Крахмалоподобные соединения не образуют ............. Erythrobasidiumб Крахмалоподобные соединения образуют ......................................... 11

11 а Базидии с цепочками базидиоспор, образующихся базипетально ....................................................................................................Filobasidiella

б Базидиоспоры одиночные, не образуют цепочек .............................. 1212 а Инозит ассимилируют .........................................................Filobasidium

б Инозит не ассимилируют ..........................................Xanthophyllomyces13 а Конидии (почки) образуются на длинных выростах (стеригмах) ... 14

б Конидии (почки) сидячие или на коротких зубчиках ........................ 1814 а Инозит ассимилируют, ксилоза в гидролизатах клеток присут-

ствует ..................................................................................................... 15б Инозит не ассимилируют, ксилоза в гидролизатах клеток отсут-

ствует ..................................................................................................... 1715 а Баллистоспоры образуют ..................................................... Kockovaella

б Баллистоспоры не образуют ................................................................ 1616 а Септа, отделяющая почку и материнскую клетку, закладывается на

дистальном конце стеригмы .................................................. Fellomycesб Септа в средней части стеригмы ........................................... Tsuchiyaea

17 а Септа, отделяющая почку и материнскую клетку, закладывается надистальном конце стеригмы ........................................ Kurtzmanomyces

б Септа в средней части стеригмы ..................................Sterigmatomyces18 а Баллистоспоры образуют ..................................................................... 19

б Баллистоспоры не образуют ................................................................ 2219 а Баллистоспоры центрально-симметричные .............................. Bullera

б Баллистоспоры билатерально-симметричные ................................... 20

223

20 а Баллистоспоры крупные, до 10-15 мкм в диаметре, ксилоза в гидро-лизатах клеток присутствует ............................................. Udeniomyces

б Баллистоспоры мелкие, ксилоза в гидролизатах клеток отсутству-ет ............................................................................................................. 21

21 а Колонии красные или оранжево-красные, кофермент Q-10 ............................................................................................................... Sporobolomyces

б Колонии белые или бледно-окрашенные, кофермент Q-9 ................................................................................................................... Bensingtonia

22 а Почкование монополярное на широком основании, отделившаясяпочка оставляет на материнской клетке шрам в виде воротничка, изкоторого появляются последующие почки .......................... Malassezia

б Почкование иное ................................................................................... 2323 а Образуют септированный мицелий, распадающийся на артроспоры,

которые образуют характерный «зигзаг» ..........................Trichosporonб Мицелий, если образуется, не распадается на артроспоры ............. 24

24 а Глюкозу сбраживают, колонии красно-оранжевые ................... Phaffiaб Глюкозу не сбраживают ....................................................................... 25

25 а Инозит ассимилируют, крахмалоподобные соединения обычнообразуют, ксилоза в гидролизатах клеток присутствует ....................................................Cryptococcus и анаморфы Tremella и близких родов

б Инозит не ассимилируют, крахмалоподобные соединения не образу-ют, ксилоза в гидролизатах клеток отсутствуют ......................................................... Rhodotorula и анаморфы грибов из клада Microbotryum

Коллекции дрожжейВновь описываемые виды должны типифицироваться штаммами,

которые помещают в крупные коллекции, где они поддерживаются вживом состоянии. Это делает их доступными для научной общественно-сти. Кроме хранилищ таких штаммов коллекции выполняют различныефункции: научные, учебные, производственные. Они проводят патенто-вание практически ценных штаммов, осуществляют обмен и выдачу куль-тур для разных целей, проводят таксономические исследования, состав-ляют периодически публикуемые каталоги. Коллекции дрожжей разли-чаются как по своему объему, так и по направленности. Есть очень круп-ные, хорошо известные в научном мире коллекции, где проводятся ши-рокие исследования по систематике дрожжей, разрабатываются спосо-

224

бы наилучшего хранения штаммов. Есть и небольшие, но очень ценныеколлекции, где собраны штаммы с конкретной целью, служащие длявыполнения специальных исследований.

Крупнейшая коллекция дрожжей - CBS (Centraalbureau voorSchimmelcultures). Эта коллекция была создана в 1904 г. по решению11-го международного Ботанического Конгресса в Вене. Она поддержи-вается Королевской Нидерландской Академией Искусств и Наук и до 2000г. располагалась на родине Левенгука в г. Дельфте. В настоящее время кол-лекция CBS находится в г.Утрехте и является мировым центром по изуче-нию систематики дрожжей. Главным образом на базе этой коллекции быласоздана серия определителей дрожжей, содержащих описания всех извес-тных видов и диагностические ключи для их идентификации.

Среди других крупных коллекций дрожжей ВКМ (Всероссийскаяколлекция микроорганизмов) и ВКПМ (Всероссийская коллекция про-мышленных микроорганизмов) в России, ATCC (American Type CultureCollection) в США, IFO (Institute of Fermentation in Osaka) в Японии, CCY(Culture Collection of Yeasts) в Словакии, NCYC (National Collection ofYeast Cultures of the United Kingdom) в Англии. Существует также рядкрупных специализированных коллекций дрожжей, например, генети-чески модифицированных штаммов Saccharomyces cerevisiae, штаммов,используемых в виноделии и других биотехнологических процессах.

Основная проблема, с которой сталкиваются работники микробио-логических коллекций - необходимость длительного поддержания чис-тых культур в жизнеспособном состоянии. Для хранения дрожжевыхкультур используются разные методы, каждый из которых имеет своипреимущества и недостатки.

Наиболее доступный и широко применяемый метод хранения - под-держание культур путем их периодических пересевов, обычно в пробир-ках со скошенным агаром. Сроки пересевов определяются скоростьювысыхания среды и зависят от температуры и влажности помещения.Промежутки между пересевами можно увеличить за счет более плотно-го закупоривания пробирок и снижения температуры хранения. Хране-ние в холодильной камере при температуре около 5°C дает возможностьувеличить сроки пересевов до 2-3 лет. Для предотвращения высыханиякультур используют заливку культур минеральным маслом. Этот способ

225

позволяет сохранять культуры большинства видов дрожжей без пересе-вов в течение 10 и более лет.

Другой способ, используемый для длительного хранения дрожже-вых культур - лиофилизация, то есть высушивание под вакуумом из за-мороженного состояния. Лиофилизированные культуры хранят в запа-янных стеклянных ампулах при комнатной температуре или в холодиль-нике. Такие культуры могут сохраняться в жизнеспособном состоянии втечение нескольких десятилетий. Недостатком этого способа являетсяневозможность визуального контроля за жизнеспособностью культуры.Кроме того, не все виды дрожжей выдерживают процесс лиофилизации,а при длительном хранении лиофилизированных культур могут проис-ходит существенные изменения в их метаболизме.

В последнее время все шире применяется еще один способ длитель-ного хранения культур микроорганизмов - замораживание в жидком азо-те. Замороженные в ампулах культуры хранят в специальных контейне-рах-рефрижераторах с жидким азотом при температуре -196°C. Такойспособ позволяет сохранять жизнеспособные культуры дрожжей в тече-ние практически неограниченного времени.

226

ЛИТЕРАТУРАБабьева И.П. Дрожжи в биогеоценозах разных природных зон. В кн.:

«Почвенные организмы как компоненты биогеоценоза», М.: Наука,1984

Бабьева И.П. Дрожжи. В кн.: «Мир растений», М.: Просвещение, 1990, т. 2

Бабьева И.П., Голубев В.И. Методы выделения и идентификации дрож-жей. М.: Пищевая промышленность, 1979

Бабьева И.П., Горин С.Е. Почвенные дрожжи. М.: Изд-во МГУ, 1987

Берри Д. Биология дрожжей. М.: Мир, 1985

Квасников Е.И., Щелокова И.Ф. Дрожжи. Биология. Пути использова-ния. Киев: Наукова Думка, 1991

Кудрявцев В.И. Систематика дрожжей. М.: Изд-во АН СССР, 1954

Новое с систематике и номенклатуре грибов. Ред. Ю.Т.Дьяков, Ю.В.Сер-геев. М.: Национальная академия микологии. Медицина для всех,2003, 494 с.

Barnett J.A., Payne R.W., Yarrow D. A guide to identifying and classifyingyeasts. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1991

Biology and activity of yeasts. Eds. F.A.Skinner, S.M.Passmore,R.R.Davenport. London et al., 1980, 310 p.

The expanding realm of yeast-like fungi. Eds. G.S. de Hoog, M.Th.Smith,A.C.M.Weijman. Amsterdam: Elsevier Science Publ., 1987, 510 p.

The yeasts. A taxononic study. Second ed. Ed. J.Lodder. Amsterdam: North-Holl. Publ. Co., 1970, 1386 p.

The yeasts. A taxonomic study. Ed. N.J.W.Kreger-van Rij. Third edition.Amsterdam: Elsevier, 1984, 1082 p.

The yeasts. A taxonomic study. Eds. C.P.Kurtzman, J.W.Fell. Fourth revisedand enlarged edition. Amsterdam: Elsevier Science B.V., 1998, 1055 p.

Phaff H.J., Miller M.W., Mrak E.M. The life of yeasts. 2-d edition. Cambridge:Harvard Univ. Press, 1978.

The Yeasts. Eds. A.H.Rose, J.S.Harrison. Biology of yeasts. London et al.,:Acad. Press, vol. 1-3, 1987.

227

НЕКОТОРЫЕ ИНТЕРНЕТ САЙТЫ, ПОЛЕЗНЫЕ ДЛЯИЗУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ ДРОЖЖЕЙ

Сайты крупнейших коллекций дрожжей:http://www.vkm.ru - Всероссийская коллекция микроорганизмов (ВКМ)

http://fbsd.genetika.ru/vkpm/index.htm - Всероссийская коллекция промыш-ленных микроорганизмов (ВКПМ)

http://www.cbs.knaw.nl - коллекция грибных культур, Голландия(Centraalbureau voor Schimmelcultures -CBS)

http://www.atcc.org/SearchCatalogs/Fungi_Yeasts.cfm - каталог дрожжейАмериканской коллекции типовых культур (American Type CultureCollection - ATCC)

http://www.ifr.bbsrc.ac.uk/ncyc/ - Национальная коллекция дрожжевыхкультур Великобритании (National Collection of Yeast Cultures of theUnited Kingdom - NCYC)

http://www.inra.fr/clib/english/index.htm - Коллекция дрожжей, использу-емых в биотехнологии, Франция (Collection of Yeasts of Biotech-nological Interest)

Сайты некоторых научных журналов, наиболее частопубликующих статьи по биологии дрожжей:

http://www.elsevier.com/locate/femsyr - FEMS Yeast Research

http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/jtoc?Type=DD&ID=89011179 -Yeast

http://www.kluweronline.com/issn/0003-6072 - Antonie van Leeuwenhoek

http://aem.asm.org/ - Applied and Environmental Microbiology

http://www.nrc.ca/cgi-bin/cisti/journals/rp/rp2_desc_e?cjm - Canadian Journalof Microbiology

Персональные страницы крупнейших зимологовhttp://www.uwo.ca/biology/Faculty/Lachance/index.htm - М.А.Лачанс

(M.A.Lachance, The University of Western Ontario, Canada).

http://biology.syr.edu/Starmer/ - В.Т.Стармер (W.T.Starmer, Department ofBiology, Syracuse University, USA).

228

http://www.rsmas.miami.edu/divs/mbf/people/jfell.html - Дж. Фелл (J.Fell,Department of Marine Biology and Fisheries, University of Miami)

Прочееhttp://www.crem.fct.unl.pt/dimorphic_basidiomycetes/ - Биология диморф-

ных базидиомицетов (статьи, новости, библиография).

http://www.rusmedserv.com/mycology/html/kandidoz3.htm - Этиология, па-тогенез и лабораторная диагностика кандидоза.

http://www.doctorfungus.org - Патогенные грибы и дрожжи.

http://genome-www.stanford.edu/saccharomyces/ - База данных по молеку-лярной биологии и генетике Saccharomyces cerevisiae.

ftp://ncbi.nlm.nih.gov/repository/yeast/yeaster.lst - Список email-адресовспециалистов, занимающихся изучением биологии дрожжей

229

ИСТОЧНИКИ ЗАИМСТВОВАННЫХ ИЛЛЮСТРАЦИЙИсточники фотографий:Надсон Г.А. Избранные труды. Т.1. М.: Наука, 1967.Biology and Activity of Yeasts. F.A.Skinner, S.M.Passmore, R.R.Davenport

(Eds.). London et al., 1980.Byzov B.A., Vu Nguyen Thanh, Babjeva I.P. Interrelationships between yeasts

and soil diplopods. Soil Biol. Biochem., 1993, vol. 25, № 8, p. 1119-1126.

The expanding realm of yeast-like fungi. Eds. G.S. de Hoog, M.Th.Smith,A.C.M.Weijman. Amsterdam: Elsevier Science Publ., 1987

http://timm.main.teikyo-u.ac.jp/pfdb/species/http://www.cbs.knaw.nlhttp://www.cu.lu/labext/rcms/cppe/biere/hist.htmlhttp://www.doctorfungus.orghttp://www.medicinfo.huhttp://www.mykoweb.comhttp://www.sciencephoto.com

Авторы штриховых рисунков - И.А.Максимова, И.П.Бабьева

230

Аавтохтонные почвенные дрожжи 92,

100, 168адельфогамия 42, 47, 49азолы 72азотфиксация 114активность воды 69–70актидион. См. циклогексимидалкалофильные дрожжи 91алкогольоксидаза 133аллохтонные почвенные дрожжи 92амебы 96, 114амилазы 133аммоний 65амфотерицин 72, 117, 119анаморфы 147, 187, 194, 195, 209–210систематика 147

антибиотики 24, 71, 115, 117полиеновые 72

антимикотики 117, 119апикулятные клетки 33, 181, 183апрессории 190, 206артроконидии. См. артроспорыартроспоры 28, 36, 153, 158, 159, 163,

189, 215аскиазиготические 47зиготические 47из хламидоспор 47, 52мешковидные 47, 94, 166, 168на мицелии 47, 150, 157, 158образование 45после педогамной копуляции 47типы 47

аскокарп 150аскомицетовые дрожжи 45–52аскоспорыбобовидные 175игловидные 164, 170кепковидные 183с экваториальным ободком 173, 179строение 46форма 46, 150

число в аске 47шляповидные 161, 177, 184, 185, 186

атопический дерматит 121аффинитет 17, 134ацетоин 65

Ббазидии 118, 205, 206, 209базидиомицетовые дрожжи 52–56баллистоконидии. См. баллистоспорыбаллистоспоры 37, 88, 199, 203, 206,

210белково-витаминные концентраты 128–

130белок одноклеточных 128–130беспозвоночные 78–86, 82, 92, 103, 111кишечный тракт 82, 84переносчики дрожжей 86, 92питание дрожжами 96, 114сапрофаги 84фитофаги 85, 103экскременты 84

бета-кетоадипинат 64бета-кетоадипиновый путь 64бета-окисление 62биотехнология 128–129бластоспоры 36брожение 9, 22, 58–61, 76, 122верховое 126низовое 126пентозы 61субстраты 59–61

буровая мука 81, 85, 103, 111, 157

Ввакуоли 16, 21, 24вид у дрожжей. См. концепция видавиноград 75, 77, 85, 124, 181виноделие 77, 85, 122, 124–125, 178вторичное 125традиционное 124

виски 7, 122витамины 6, 124, 133

УКАЗАТЕЛЬ ТЕРМИНОВ

231

волютин 16, 20вторичные продукты 64высокогорья 110высшие спирты 64

Ггалактозидаза 133галотолерантные дрожжи 70гапло-диплоидные дрожжи 51гаплоидные дрожжи 48геносистематика 10, 138гетеробазидиомицеты 52, 76, 134гетероталличные дрожжи 43, 52, 137,

147гигантские колонии 26, 139глеевые горизонты 91гликоген 11, 20, 22, 23гликолиз 20, 59глиоксилатный цикл 62глицерин 59, 70, 132глюкан 17, 19, 132, 140глюкуроновая кислота 142голобазидии 56головневые грибы 6, 53, 106, 200, 201гологамия 42, 49голосумчатые грибы 150гомоталличные дрожжи 43, 51, 137

Дделение 150, 153дерматитатопический 121себоррейный 121

диагноз вида 145, 146диазониевый синий 149диацетил 65дикие дрожжи 86диктиосомы 16диморфизм 36, 92диморфные базидиомицеты 194диплоидные дрожжи 50ДНК-азы 64, 149долипоры 39, 145дрожалковые грибы 54дрозофилы 80дыхание 61–64

Жжизненные формы дрожжей 76, 111–

113, 135. См. также экоморфыдрожжей

жизненный цикл 42

Ззакваски 122зимостерол 14зональность 100–114

Иидентификация дрожжей 216изолимонная кислота 132инвертаза 72, 133ингибиторы роста 71инозит 194ассимиляция 194, 195

инсулин 6, 124интерфаза 40интерферон 6интерфертильность 137инулин 130итраконазол 117

Ккактусы 80кандидоз 72, 115–117капсула 18–20, 22, 88, 103, 105, 109,

113, 211кариогамия 42, 49, 52, 119кариокинез 40, 41каротиноиды 6, 28, 88, 103, 104, 149катаболизм 58–64анаэробный 58–61ароматических соединений 63аэробный 61–64белков 64бета-кетоадипиновый путь 64брожение 58–61гексоз 61гетероциклических соединений 63жирных кислот 62крахмала 62одноуглеродных соединений 63пентоз 62

232

полисахаридов 62углеводов 61–62углеводородов 62

катаболитная репрессия 58кивсяки 82киллерный эффект 72–74кислотность среды 70клеточная стенка 11, 17, 22, 139, 140–

141, 149, 195моносахаридный состав 140

клеточный цикл 40коллекции дрожжей 41, 223–224комплекс Гольджи 15, 16, 21, 24, 74концепция вида 136–138биологическая 137монофилетическая 138номиналистическая 136типологическая 136

копуляция гаметангиев 159, 161, 163,167

кормовые дрожжи 128–130короеды 81кофермент Q 142–143, 149коэволюционные ассоциации 85крахмал 125, 127, 130образование 195, 196

крахмалсодержащие отходы 130криптококкоз 6, 56, 72, 117–120кристы 13, 22, 23круговорот дрожжей 75ксеротолерантные дрожжи 70, 132ксиланазы 133ксилит 70, 132ксилоза 132, 141в клеточной стенке 142, 196

ксилофаги 81, 85, 158ксилулозо-монофосфатный цикл 60, 63

Ллактоза 130лесная полоса 102лизосомы 16лимитирующие факторы 68–74липазы 162липиды 20–21, 22, 94, 113, 124липомицеты 107

адаптации 94внеклеточные полисахариды 97методы учета 93распространение 95–97функции в почвах 96–97

Ммакроморфология 26маннан 17, 19, 141манноза 195мед 181медвяная роса 84, 85мейоз 42, 45, 49, 53, 119мейозная почка 49меланины 28, 104, 106, 151мембрана цитоплазматическая 14, 21метанол 23, 63, 130метилотрофные дрожжи 23, 63микопаразиты 163микофаги 85микроморфология 28–39микропора 144митоз 25, 40, 41митохондрии 11, 13–14, 21, 22, 24, 61мицелийдикариотический 39, 44, 52, 55, 118,

197, 198, 199, 200, 206истинный 39, 45ложный. См. псевдомицелий

мицетомы 81мокрицы 82молочная сыворотка 130молочница 116мочевинаассимиляция 66

муст 124

Ннасекомые 78, 79, 80, 81, 157, 158дереворазрушающие 81кишечный тракт 82опылители 78

нектар 78, 84, 85, 181нефть 129, 132нистатин 72нитратыассимиляция 66

233

нормальная микрофлора человека 115нуклеолемма 12

Оолигонитрофилия 113определители 9, 134, 136, 148, 150, 217опылители 78органические кислоты 131, 132органогенные горизонты 91органолептические соединения 64, 125осмопротекторы 132

Ппальмитиновая кислота 149парентосомы 39, 145педобионты 94, 113педогамия 42, 49пекарские дрожжи 127, 128пектиназы 133пентозофосфатный цикл 20, 60, 61, 62пентозы 129, 131сбраживание 131

переаминирование 66пероксисомы 23, 62пестрый лишай 120пивоварение 7, 122, 125–127пиноцитоз 23питириаз 121плазмиды 73плазмогамия 42, 49, 52, 55плазмодесмы 144плазмолеммосомы 23плеоморфизм 36, 136плодовые тела 6, 55, 150подстилка 101, 103, 106, 111полиеновые антибиотики. См.

антибиотики: полиеновыеполиолы 6, 70, 132полисахариды 6, 124, 130, 132внеклеточные 139

половое размножение 42–56помбе 123почвенные дрожжиавтохтонные 92, 168аллохтонные 92

почвы 86–99, 91–98

болотные 95, 104бурые лесные 91, 104горные 95зоогенные 102каштановые 91, 95лугово-степные 95надмерзлотные горизонты 91пахотные 95подзолистые 91, 95, 104примитивные высокогорные 95серо-бурые пустынные 91, 107сероземы 91солончаки 91такыры 91тундровые глеевые 91, 101тундровых пятен 91условия развития дрожжей 91черноземы 91, 95, 106численность дрожжей 91

почкование 21, 28голобластическое 30, 143, 149многостороннее 31, 34множественное 32, 172на выростах 33, 211, 212, 214на широком основании 33, 120, 150,

181, 193полярное 31, 32, 34, 120, 150, 181,

193симподиальное 33, 193энтеробластическое 30, 120, 143, 149

почкующееся деление. См. почкование:на широком основании

прессованные дрожжи 128признаки аффинитета 134, 148–149признаки таксономические 138–145биохимические 139генетические 139макроморфологические 139микроморфологические 139морфологические 138физиологические 139цитологические 139экологические 140

природные зонылесная полоса 102–105пустыня 107

234

степь 105–106тундра 100–102

промицелий 53, 54, 197, 198, 199, 207,208

пространственно-сукцессионный ряд 98протеазы 64, 162пряжки 52, 197, 198, 199, 200псевдомицелий 35, 45, 148, 191примитивный 35сложный 35

психротолерантные дрожжи 69психрофильные дрожжи 69, 110психрофобные дрожжи 69пуллулан 132пульке 123пульхерримин 28пустыня 107пчелы 78

Ррастения 86–99растительные остатки 89–90, 98, 101видовой состав дрожжей 90численность дрожжей 90

ретикулум 11, 15, 21ржавчинные грибы 6, 196рибофлавин 133

Ссакэ 123сапробионты 90, 92, 113сапрофаги 82сахаробионты 112себоррейный дерматит 121секвенирование 135, 149септовые поры 143, 149, 195сивушные масла 64склерофиты 88сокотечения 79, 85, 103, 157, 171сукцессии 80

солод 125соматогамия 42сорняки брожения 181споридии 53, 54, 197, 198, 199, 207, 208стандартное описание вида 145

степь 105–106стрептомицин 24суккуленты 88сукцессии 98, 111сусло пивное 126сухие дрожжи 128

Ттаксономические признаки. См.

признаки таксономическиетакыры 91текила 123телеоморфа 148, 194телиоспоры 39, 53, 54, 197, 198, 199,

207, 208тельца Воронина 144термитники 95термотолерантные дрожжи 68терпены 81типы спаривания 42, 43–44, 52, 147топинамбур 130торф 105трегалоза 20, 59треугольные клетки 194тундра 100туникамицин 72

Уубихинон 142углеводороды 23, 60, 129, 132ультраструктура септ 143уреаза 67, 149тест на наличие 67

уроновые кислоты 19усачи 81

Ффагосомы 24фенилаланинаммиаклиаза 133феноловый красный 67ферменты 6, 124, 130, 131, 132филогенетическая систематика 134фитобионты 88, 92, 113фитопатогенные грибы 151фитофаги 84, 85, 103флоккуляция 127

235

флуконазол 72, 117, 119фолликулит 121форезия 86фосфатидилсерин 14фосфатидилхолин 14фосфатидилэтаноламин 14фосфоманнаны 19фукоза 142, 196фумаровая кислота 132

Ххитин 17, 22, 141хламидоспоры 37, 38, 45, 52, 94, 105,

209хлебопечение 122, 127–128хлорамфеникол 24, 72хранение культур 224хроматин 12хромосомы 12, 25

Ццветки 78целлюлазы 62, 130центриоли 13цикл трикарбоновых кислот 13, 60, 62,

72циклогексимид 25, 71, 73цитокинез 40, 41цитоплазма 20

Ччерные дрожжи 28, 92, 106, 151, 186

Шшампанские вина 125шрамы почкования 22, 29, 32, 51

Ээкзоспориум 172экоморфы дрожжей 76педобионты 94, 113сапробионты 90, 92, 113сахаробионты 112фитобионты 88, 92, 113

экссудаты растений 88эндоспоры 36, 37

эндофиты 88эпибазидии 56эпифитные дрожжи 78, 87–89, 92, 100,

103, 106, 107адаптивные особенности 88динамика 89численность 87

эргостерол 14этанолпроизводство 131

эфирные масла 81эффект Кребтри 58, 128эффект Пастера 58, 128

Яяблочная кислота 124, 132ядерные поры 12, 25ядро 11, 12–13, 21, 24, 42ядрышко 12

236

Aciculoconidium 188, 221aculeatum 188

Ambrosiozyma 39, 81, 82, 144, 156, 184,218

monospora 184Anthomyces

reukaufii 78Archiascomycetes 151–155, 151–215Arthroascus 45, 47, 185

javanensis 79, 186Arxiozyma 170, 220

telluris 58, 61, 68, 171Arxula 28, 102, 187, 188, 221

adeninivorans 63Ascoidea 150, 156, 219Ascoideaceae 156Ashbya 164Aspergillus 125

niger 132Aureobasidium 109, 186

pullulans 19, 92, 106, 132

Babjevia 165, 219anomala 95, 166

Bensingtonia 109, 143, 210, 223Blastobotrys 102, 135, 161, 187, 189, 221Botryomyces 186Botryozyma 189, 221Brettanomyces 124, 174, 187, 190, 218Bullera 37, 69, 106, 109, 142, 143, 203,

204, 210, 215, 222Bulleromyces 203, 204, 222

albus 204

Candida 31, 36, 53, 62, 72, 73, 75, 78, 80,81, 82, 83, 84, 102, 113, 115, 141,143, 147, 148, 149, 156, 161, 187,190, 213, 221

albicans 25, 38, 115–117aurita 105boidinii 63catenulata 132famata 148frigida 148

fusiformata 201gelida 148glabrata 115guillermondii 115guilliermondii 62, 115, 129hydrocarbofumarica 132intermedia 62krusei 115lipolytica 62, 129lusitaniae 115, 117maltosa 129methylica 63nivalis 148paludigena 105parapsilosis 115, 117pulcherrima 148robusta 148rugosa 115shehatae 61, 131tenuis 192tropicalis 62, 68, 115, 117tsukubaensis 201utilis 12диагноз рода 147

Cephaloascaceae 157Cephaloascus 150, 157, 219Citeromyces 171, 220

matritensis 171Clavispora 169, 220Coccidiascus 165, 217Coccidioides

immitis 36Cryptococcus 19, 26, 38, 58, 69, 73, 75,

78, 98, 113, 132, 142, 143, 149, 210,211, 223

aerius 98, 107, 110, 113albidus 87, 101, 103, 104, 105, 106,

108diffluens 100, 103, 108, 109, 110dimennae 110gilvescens 100, 101, 102, 103, 110humicolus 113laurentii 87, 100, 101, 103, 104, 106,

109, 133

УКАЗАТЕЛЬ ЛАТИНСКИХ НАЗВАНИЙ

237

neoformans 33, 56, 117, 117–120, 205var. gattii 118var. neoformans 118серотипы 118

podzolicus 100, 104, 106, 113terreus 98, 113terricola 21, 98, 104, 113uniguttulatus 56серотипы 118

Cyniclomyces 171, 219guttulatus 69, 70, 172

Cystofilobasidiales 203Cystofilobasidium 28, 203, 207, 210, 211,

221capitatum 54, 90, 104, 106, 110, 113

Debaryomyces 31, 46, 47, 58, 72, 73, 78,83, 84, 102, 104, 113, 172, 220

hansenii 49, 63, 64, 70, 103, 148, 172vanrijiae 172

Dekkera 156, 173, 187, 190, 218Deuteromycetes 187Dipodascaceae 144, 158Dipodascopsis 165, 166, 219Dipodascus 150, 158, 191, 217

Endomyces 28, 135, 163, 164, 217Endomycetaceae 163Endomycetales 150Endomycopsella 185Endomycopsis 185Eremascus 150Eremotheciaceae 164Eremothecium 46, 164, 218Erythrobasidium 199, 210, 222

hasegawianum 199Euascomycetes 150, 151, 186–187Exophiala 186

Fellomyces 33, 143, 203, 211, 212, 222penicillatus 211

Fibulobasidium 203Filobasidiaceae 200Filobasidiales 203, 211Filobasidiella 203, 204, 211, 222

neoformans 56, 118, 144, 205var. bacillispora 118var. neoformans 118

Filobasidium 142, 203, 205, 210, 211,222

uniguttulatum 56

Galactomyces 28, 159, 191, 217Geotrichum 158, 159, 164, 191, 217Guilliermondella 185

Hanseniaspora 33, 47, 71, 78, 102, 104,124, 150, 181, 187, 192, 218

uvarum 50, 77Hansenula 177Helicogonium 164Hemiascomycetes 150, 151, 155–185Holleya 164Holtermannia 203Hormonema 186Hymenomycetes 194, 202–209, 210Hyphopichia

burtonii 133

Issatchenkia 174, 220Itersonilia 206, 222

Kloeckera 71, 182, 187, 191, 218apiculata 77

Kluyveromyces 46, 47, 71, 72, 73, 113,130, 131, 174

fragilis 59lactis 73marxianus 133, 175polysporus 175thermotolerans 68

Kockovaella 203, 212, 222Kurtzmanomyces 33, 143, 212, 222

Lalaria 155Leucosporidium 39, 44, 53, 109, 196,

201, 213, 222scottii 54, 69, 101

Lipomyces 19, 27, 38, 45, 46, 47, 48, 58,92–98, 102, 104, 132, 143, 156, 167,193, 219

anomalus 95, 166kononenkoae 95, 96lipofer 95, 96, 104starkeyi 21, 95, 96, 104tetrasporus 49, 95, 96, 107, 168адаптации 94

238

Lipomycetaceae 144, 165Lodderomyces 46, 47, 175, 220

elongisporus 176

Malassezia 120–121, 200, 202, 223Malasseziales 200Mastigomyces 102, 192

philippovii 192Metschnikowia 38, 45, 46, 78, 102, 170,

220lunata 170pulcherrima 28, 39, 51, 52, 84, 101,

103, 106, 148, 170reukaufii 78, 84, 101, 106, 170

Metschnikowiaceae 169Microbothrium 223Microbotryum 201, 223Mrakia 39, 109, 203, 208, 221

frigida 54, 69, 101Mucor 125Myriogonium 164Myxozyma 192, 221

kluyveri 193

Nadsonia 27, 33, 46, 47, 150, 156, 182,218

elongata 49, 79Nematospora 46, 164

Pachyiulusflavipes 83

Pachysolen 176, 219tannophilus 61, 131, 132, 176

Phaeococcomyces 109, 186Phaeotheca 186Phaffia 38, 142, 223

rhodozyma 79, 209Phialoascus 164Phialophora 186Phyllogloea 203Pichia 19, 31, 36, 46, 47, 58, 72, 73, 78,

79, 80, 81, 82, 102, 103, 104, 113,156, 177, 185, 220

amethionina 80anomala 130cactophila 80membranaefaciens 132opuntiae 80pastoris 63

polymorpha 63, 130stipitis 61, 131

Pityrosporum 120Pneumocystis 153Protomyces 102, 151, 153, 155, 156Protomycetales 153, 221Pseudozyma 200, 202, 212

prolifica 201

Rhinocladiella 186Rhodosporidium 39, 44, 109, 142, 197,

200, 201, 210, 213, 222babjeviae 54dacryoidum 197toruloides 53, 197

Rhodotorula 19, 26, 28, 58, 75, 76, 78,113, 132, 142, 210, 213, 223

fujisanensis 54, 103glutinis 52, 53, 88, 101, 103, 104, 133,

134hasegawae 199minuta 101mucilaginosa 103, 104, 105

Saccharomyces 7, 9, 10, 11, 14, 17, 31,45, 46, 47, 124, 149, 178, 220

bayanus 123carlsbergensis 126cerevisiae 11, 12, 14, 17, 40, 41, 43, 44,

45, 51, 58, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 77,112, 123, 126, 127, 131, 133, 140,141, 148, 178дикие популяции 123

cheresiensis 123chevalieri 123ellipsoides 123oviformis 123paradoxus 123pastorianus 123vini 123межвидовые гибриды 123расы 123

Saccharomycetaceae 170Saccharomycetales 156Saccharomycodaceae 181Saccharomycodes 33, 45, 150, 182, 218

ludwigii 50, 183

239

Saccharomycopsidaceae 184Saccharomycopsis 45, 82, 141, 185, 219

fibuliger 61, 130, 133javanensis 186

Saitoella 153Sarcinomyces 186Saturnispora 178, 220Schizoblastosporion 33, 102, 193, 218

starkeyi-henricii 105, 193Schizosaccharomyces 45, 123, 141, 143,

150, 151, 153, 156, 217octosporus 153pombe 40, 49, 58, 70, 153

Schwanniomyces 46, 173occidentalis 61, 130, 133

Sirobasidium 203Sirotrema 203Sporidiobolus 37, 44, 53, 113, 198, 201,

210, 214, 222Sporobolomyces 19, 27, 28, 37, 58, 69,

113, 142, 143, 213, 214, 223antarcticus 201roseus 87, 88, 101, 103, 104, 105, 106

Sporopachydermia 160, 220Stephanoascus 45, 47, 161, 188, 213, 219

flocculosus 201rugulosus 201

Sterigmatomyces 33, 143, 213, 214, 215,222

aphidis 201halophilus 214

Sterigmatosporidium 203, 208, 221Sympodiomyces 187, 193, 221

parvus 193

Taphrina 102, 153, 154, 156deformans 154populina 154

Taphrinales 151, 153, 221Tausonia

pamirica 110Tilletia 202Tilletiales 201Tilletiopsis 135, 202Torula 75Torulaspora 83, 113, 179, 220Torulopsis 75, 148

Tremella 55, 203, 210, 223Tremellales 54, 203, 211Trichoderma 62Trichomonascus 164Trichosporon 28, 37, 106, 113, 142, 189,

203, 214, 223oryzae 201pullulans 62, 63, 87, 90, 101, 104, 130

Trichosporonales 203Trichosporonoides 135Trigonopsis 194, 218

variabilis 133, 194Trimorphomyces 203Tsuchiyaea 203, 215, 222

wingfieldii 215

Udeniomyces 109, 143, 203, 215, 223puniceus 54

Unicellomycetales 134Uredinales 196Urediniomycetes 194, 196–200, 201, 210Ustilaginales 201Ustilaginomycetes 194, 200–202, 210Ustilago 201

maydis 202

Waltomyceslipofer 95

Wickerhamia 46, 183, 218Wickerhamiella 162, 220Williopsis 46, 47, 83, 179, 220

saturnus 51Wingea 46

Xanthophyllomyces 203, 209, 222dendrorhous 209

Yarrowia 162, 219lipolytica 130, 132, 133, 144, 162

Zygoascus 162, 219Zygosaccharomyces 45, 47, 180, 220

bailii 70, 132rouxii 70, 132

Zygozyma 144, 168, 219