Hình thái và Phương pháp Nhận dạng Nấm

Hình thái và các phương pháp nhận dạng nấm là các đặc điểm cấu trúc và kỹ thuật phòng thí nghiệm được sử dụng để nhận biết nấm và phân loại chúng vào các taxon đã biết. Chúng bao gồm từ kính hiển vi cổ điển về sợi nấm, bào tử và cấu trúc sinh sản, thông qua đặc điểm dựa trên nuôi cấy đến các phương pháp phân tử như mã vạch DNA và nhận dạng dựa trên protein bằng khối phổ.

Definition

Nhận dạng nấm là việc gán một chủng phân lập vào một taxon đã biết bằng cách sử dụng kết hợp các đặc điểm hình thái (hiển vi và đại thể), đặc điểm nuôi cấy và các phương pháp phân tử hoặc proteomic, trong khi hình thái nấm là nghiên cứu về các đặc điểm cấu trúc mà phần lớn việc nhận dạng đó dựa vào.

Scope

Chủ đề này bao gồm các đặc điểm hình thái được sử dụng để mô tả và phân biệt nấm cũng như các phương pháp chính để nhận dạng một chủng phân lập chưa biết. Nó đề cập đến kính hiển vi trực tiếp và nhuộm, hình thái nuôi cấy, mã vạch trình tự DNA và khối phổ ion hóa/khử hấp phụ laser hỗ trợ ma trận – thời gian bay (MALDI-TOF) như các phương pháp bổ sung. Đây là một tổng quan tham khảo về phương pháp luận, không phải là một quy trình chẩn đoán hoặc hướng dẫn điều trị.

Core questions

• Những cấu trúc hình thái nào được sử dụng để nhận dạng nấm bằng kính hiển vi?
• Các phương pháp dựa trên nuôi cấy và kiểm tra trực tiếp bổ sung cho nhau như thế nào?
• Mã vạch DNA là gì và tại sao vùng ITS là dấu hiệu tiêu chuẩn cho nấm?
• Khối phổ MALDI-TOF nhận dạng nấm như thế nào, và nó liên quan đến các phương pháp hình thái và phân tử như thế nào?

Key concepts

• Sợi nấm có vách ngăn so với không vách ngăn
• Bào tử đính, bào tử túi và các loại bào tử khác
• Hình thái khuẩn lạc đại thể
• Kính hiển vi trực tiếp và nhuộm (ví dụ KOH, calcofluor white)
• Nhận dạng mô bệnh học nấm trong mô
• Mã vạch DNA và vùng ITS
• Khối phổ MALDI-TOF
• Nhận dạng đa pha

Mechanisms

Nhận dạng hình thái đọc các cấu trúc chẩn đoán: liệu sợi nấm có vách ngăn đều đặn hay rộng và không vách ngăn, hình dạng và sự sắp xếp của bào tử, và hình dạng của thể quả và khuẩn lạc. Kính hiển vi trực tiếp và nhuộm mô bệnh học cho thấy các yếu tố nấm trong vật liệu lâm sàng (Guarner & Brandt, 2011). Nhận dạng phân tử so sánh một vùng DNA được chuẩn hóa, vùng đệm phiên mã nội bộ (ITS), với các cơ sở dữ liệu tham chiếu, cung cấp cho nấm một mã vạch phổ quát (Schoch et al., 2012) được diễn giải trong phân loại phát sinh chủng loại của giới (Hibbett et al., 2007). Khối phổ MALDI-TOF nhận dạng nấm bằng cách so khớp phổ khối protein của chúng với các thư viện tham chiếu, cung cấp nhận dạng nhanh chóng bổ sung cho hình thái và giải trình tự (Clark et al., 2013). Việc kết hợp nhiều bằng chứng được gọi là nhận dạng đa pha.

Clinical relevance

Các phương pháp này là xương sống của nấm học chẩn đoán: kính hiển vi và mô bệnh học nhận biết nấm trong mẫu vật (Guarner & Brandt, 2011), trong khi mã vạch phân tử và khối phổ cung cấp nhận dạng ở cấp độ loài (Schoch et al., 2012; Clark et al., 2013). Mục này mô tả cách thực hiện nhận dạng và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Các tiêu chuẩn phương pháp luận được tham chiếu ở đây là mã vạch ITS như một dấu hiệu phân tử phổ quát cho nấm (Schoch et al., 2012), khối phổ MALDI-TOF như một nền tảng nhận dạng thường quy (Clark et al., 2013), và nhận dạng mô bệnh học các yếu tố nấm (Guarner & Brandt, 2011), được diễn giải trong phân loại toàn giới của Hibbett et al. (2007).

History

Trong phần lớn lịch sử nấm học, việc nhận dạng phụ thuộc vào hình thái hiển vi và đại thể và vào nuôi cấy. Từ cuối thế kỷ XX, giải trình tự DNA đã bổ sung một chiều phân tử khách quan, đỉnh điểm là việc chính thức chấp nhận vùng ITS làm mã vạch nấm phổ quát (Schoch et al., 2012). Song song đó, khối phổ MALDI-TOF đã chuyển từ nghiên cứu sang vi sinh lâm sàng thường quy (Clark et al., 2013), do đó việc nhận dạng đương đại thường tích hợp hình thái, giải trình tự và proteomics.

Key figures

• Conrad Schoch
• Keith Seifert
• Jeannette Guarner
• Donna Wolk

Seminal works

• schoch-2012
• clark-2013
• hibbett-2007

Frequently asked questions

Tại sao vùng ITS được sử dụng làm mã vạch DNA của nấm?

Một nghiên cứu so sánh đa phòng thí nghiệm lớn đã phát hiện ra rằng vùng đệm phiên mã nội bộ (ITS) mang lại sự cân bằng tốt nhất giữa khuếch đại đáng tin cậy và độ phân giải ở cấp độ loài trên toàn giới nấm, dẫn đến việc nó được chấp nhận làm mã vạch nấm phổ quát.

Liệu nhận dạng phân tử đã thay thế hình thái học chưa?

Chưa. Hình thái học, nuôi cấy, mã vạch DNA và khối phổ là các phương pháp bổ sung; nhiều phòng thí nghiệm sử dụng phương pháp đa pha, lựa chọn sự kết hợp phù hợp nhất với sinh vật và bối cảnh lâm sàng hoặc môi trường.