Sinh sản và hình thành bào tử ở nấm

Nấm sinh sản cả vô tính và hữu tính, và trong hầu hết các trường hợp, sản phẩm của quá trình sinh sản là bào tử: một thể truyền thường đơn bào, có khả năng phân tán, có thể sống sót qua các điều kiện bất lợi và nảy mầm thành một cá thể mới. Sinh sản vô tính (ví dụ như nảy chồi ở nấm men và tạo bào tử trần ở nấm mốc) nhân lên các bản sao một cách nhanh chóng, trong khi sinh sản hữu tính liên quan đến sự giao phối giữa các đối tác tương thích, sự hợp nhất nhân và giảm phân, tạo ra sự biến đổi di truyền. Bào tử là yếu tố trung tâm trong cách nấm lây lan, bao gồm cả các bào tử trần trong không khí gây ra nhiều bệnh nhiễm trùng ở người.

Definition

Sinh sản và hình thành bào tử ở nấm đề cập đến các quá trình vô tính và hữu tính mà nấm nhân lên, và đến việc sản xuất bào tử: các thể truyền có khả năng phân tán, thường có khả năng chống chịu stress, được tạo ra thông qua quá trình nảy chồi, tạo bào tử trần, hoặc các chu trình hữu tính liên quan đến giao phối, hợp nhất nhân (karyogamy) và giảm phân.

Scope

Chủ đề này bao gồm các phương thức sinh sản vô tính và hữu tính của nấm, các sự kiện tế bào của quá trình giao phối và giảm phân, các loại bào tử chính và cách chúng hình thành, cũng như vai trò sinh học của bào tử trong việc phân tán và tồn tại. Nó xem xét sinh sản như một phần sinh học tham khảo liên quan đến nấm học y tế và không phải là hướng dẫn quản lý bệnh nấm.

Core questions

• Nấm sinh sản vô tính như thế nào, và điều này khác với sinh sản hữu tính ra sao?
• Những sự kiện tế bào nào xảy ra trong quá trình giao phối và giảm phân ở nấm?
• Các loại bào tử chính là gì và chúng hình thành như thế nào?
• Tại sao bào tử lại là yếu tố trung tâm trong sự phân tán của nấm và trong quá trình lây nhiễm?

Key concepts

• Sinh sản vô tính (nảy chồi, tạo bào tử trần)
• Sinh sản hữu tính và các kiểu giao phối
• Plasmogamy, karyogamy và giảm phân
• Bào tử trần (Conidia)
• Bào tử túi (Ascospores) và bào tử đảm (Basidiospores)
• Bào tử túi bào tử (Sporangiospores)
• Phân tán và trạng thái ngủ của bào tử
• Nảy mầm

Mechanisms

Sinh sản vô tính tạo ra các thế hệ con cái giống hệt về mặt di truyền mà không cần giảm phân: nấm men thường nảy chồi, trong khi nấm sợi tạo ra bào tử trần từ các cấu trúc chuyên biệt, cho phép lây lan vô tính nhanh chóng. Sinh sản hữu tính bắt đầu khi các đối tác giao phối tương thích, được xác định bởi các locus kiểu giao phối, hợp nhất tế bào chất của chúng (plasmogamy); nhân của chúng có thể vẫn ghép đôi trước khi hợp nhất (karyogamy), sau đó giảm phân tạo ra các bào tử hữu tính tái tổ hợp như bào tử túi (ở nấm túi) hoặc bào tử đảm (ở nấm đảm). Bào tử, dù là vô tính hay hữu tính, thường nhỏ, có khả năng chống chịu và dễ dàng phân tán bởi không khí, nước hoặc các vật trung gian, và chúng vẫn ở trạng thái ngủ cho đến khi các tín hiệu môi trường kích hoạt sự nảy mầm và tăng trưởng trở lại.

Clinical relevance

Nhiều bệnh nhiễm nấm ở người bắt đầu bằng việc hít phải hoặc lắng đọng bào tử, đặc biệt là bào tử trần trong không khí của nấm mốc như Aspergillus, khiến sinh học bào tử trở nên liên quan đến cách phơi nhiễm dẫn đến bệnh. Các chu trình hữu tính cũng góp phần tạo ra sự đa dạng di truyền có thể ảnh hưởng đến độc lực và khả năng kháng thuốc. Mục này mô tả sinh học sinh sản như tài liệu tham khảo và không cung cấp hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị.

Evidence & guidelines

Các mô tả ở đây dựa trên các bài tổng quan hiện tại về sinh sản hữu tính và vô tính của nấm và trên các sách giáo khoa nấm học tiêu chuẩn; chúng truyền tải sự đồng thuận về cơ chế và mô tả hơn là bằng chứng từ thử nghiệm lâm sàng.

History

Nấm học cổ điển phân loại nấm chủ yếu dựa trên các cấu trúc mang bào tử hữu tính của chúng, phân biệt nấm túi, nấm đảm và các nhóm khác. Việc nhận dạng các kiểu giao phối và trình tự tế bào của plasmogamy, karyogamy và giảm phân đã làm rõ chu trình hữu tính, trong khi di truyền học phân tử sau này đã tiết lộ sự sinh sản ẩn và đơn tính ở những loài nấm từng được cho là hoàn toàn vô tính, định hình lại sự hiểu biết về cách đa dạng nấm và các đặc điểm gây bệnh phát sinh.

Key figures

• Joseph Heitman
• Constantine John Alexopoulos

Seminal works

• ni-2011
• alexopoulos-1996

Frequently asked questions

Bào tử nấm là gì?

Bào tử là một thể truyền thường đơn bào, có khả năng phân tán được tạo ra bởi nấm, thường có khả năng chống chịu stress, có thể sống sót trong môi trường và nảy mầm để hình thành một cá thể mới.

Tất cả các loài nấm đều sinh sản hữu tính phải không?

Không. Nhiều loài nấm sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi hoặc tạo bào tử trần, và một số loài từ lâu đã được cho là không có chu trình hữu tính. Khi sinh sản hữu tính xảy ra, nó liên quan đến sự giao phối giữa các đối tác tương thích sau đó là giảm phân, tạo ra sự biến đổi di truyền.