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24.4: 真菌寄生虫和病原体

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    培养技能

    • 描述植物的真菌寄生虫和病原体
    • 描述人类中不同类型的真菌感染
    • 解释为什么抗真菌治疗会因为真菌和动物细胞之间的相似性而受到阻碍

    寄生主义描述了一种共生关系，在这种关系中，协会的一个成员受益而牺牲了另一个成员。 寄生虫和病原体都会伤害宿主；但是，病原体会导致疾病，而寄生虫通常不会。 当一个成员在不影响另一个成员的情况下受益时，就会发生@@ 共产主义。

    植物寄生虫和病原体

    生产充足的优质作物对人类的生存至关重要。 植物病害毁坏了农作物，带来了广泛的饥荒。 许多植物病原体是导致组织腐烂并最终导致宿主死亡的真菌（图\(\PageIndex{1}\)）。 除了直接破坏植物组织外，一些植物病原体还会产生强效毒素，从而破坏农作物。 真菌也是食物变质和储存农作物腐烂的原因。 例如，真菌 Claviceps purpurea 会导致麦角病，麦角是一种谷类作物（尤其是黑麦）的疾病。 尽管这种真菌会降低谷物的产量，但麦角的生物碱毒素对人类和动物的影响要重要得多。 在动物中，这种疾病被称为麦角症。 牛最常见的体征和症状是抽搐、幻觉、坏疽和牛奶流失。 麦角的活性成分是麦角酸，它是药物迷幻剂的前体。 黑穗病、锈病、白粉病或霜霉病是影响农作物的常见真菌病原体的其他例子。

    A部分显示葡萄柚上的真菌寄生虫。 B 部分显示百日草上的真菌寄生虫。 C 部分显示了一捆大麦上的真菌寄生虫。 D 部分显示了葡萄上的真菌寄生虫。
    图\(\PageIndex{1}\)：一些真菌病原体包括（a）葡萄柚上的绿色霉菌，（b）百日草上的白粉病，（c）一捆大麦上的茎锈和（d）葡萄上的灰腐病。 在潮湿的条件下，引起灰腐病的真菌 Botrytis cinere a 可以摧毁葡萄作物。 但是，灰霉病对葡萄的控制感染会导致贵族腐烂，这种情况会产生浓烈而备受珍贵的甜点葡萄酒。 （来源 a：USDA-ARS Scott Bauer 对作品的修改；来源 b：USDA-ARS Stephen Ausmus 的作品修改；来源 c：USDA-ARS David Marshall 对作品的修改；来源 d：USDA-ARS Joseph Smilanick 对作品的修改）

    黄曲霉毒素是曲霉属真菌释放的有毒致癌化合物。 坚果和谷物的收成周期性地受到黄曲霉毒素的污染，导致农产品被大规模召回。 这有时会毁掉生产者并导致发展中国家的粮食短缺。

    动物和人类寄生虫和病原体

    真菌可以通过多种方式影响动物，包括人类。 真菌病是一种由感染和直接损害引起的真菌病。 真菌通过定植和破坏组织直接攻击动物。 霉菌毒素中毒是指被真菌毒素（霉菌毒素）污染的食物中毒人类（和其他动物）。 Mycetismus 描述了在有毒蘑菇中摄入预制毒素的情况。 此外，对霉菌和孢子表现出超敏反应的人会产生强烈而危险的过敏反应。 真菌感染通常很难治疗，因为与细菌不同，真菌是真核生物。 抗生素仅靶向原核细胞，而杀死真菌的化合物也会伤害真核动物宿主。

    许多真菌感染是表面的；也就是说，它们发生在动物的皮肤上。 它们被称为皮肤（“皮肤”）真菌病，可能产生毁灭性的影响。 例如，近年来世界青蛙数量的减少可能是由 chytrid 真菌 B atrachochytrium dendrobatidis 引起的，它会感染青蛙的皮肤，并可能干扰气体交换。 同样，美国有超过一百万只蝙蝠被白鼻子综合症杀死，白鼻子综合症在蝙蝠嘴周围呈现为白环。 它是由喜欢寒冷的真菌 Geomyces destructans 引起的，它在蝙蝠冬眠的洞穴中传播其致命的孢子。 真菌学家正在研究 G. destructans 的传播、机制和控制，以阻止其传播。

    导致表皮、头发和指甲表面真菌病的真菌很少扩散到下层组织（图\(\PageIndex{2}\)）。 这些真菌经常被错误地命名为 “dermatophytes”，来自希腊语 dermis 的意思是皮肤，phyte 的意思是植物，尽管它们不是植物。 皮肤真菌也被称为 “癣”，因为它们会在皮肤上造成红环。 它们分泌细胞外酶，分解角蛋白（一种存在于头发、皮肤和指甲中的蛋白质），从而导致脚痒和股痒等疾病。 这些疾病通常使用非处方外用药膏和粉末进行治疗，并且很容易清除。 更持久的浅表真菌病可能需要处方口服药物。

    A部分是红色环状皮肤病变的照片。 B 部分是长线状菌丝体和椭圆形小孢子囊的显微照片。 C 部分是真菌感染者的胸部 X 光检查。
    图\(\PageIndex{2}\)：(a) 癣在皮肤上呈现为红环；(b) 这张明场光显微照片显示的紫色毛癣会导致头皮表面真菌病；(c) 囊状组织胞浆是一种感染呼吸道并引起与流感相似症状的 ascomycete。 （来源 a：美国疾病预防控制中心 Lucille K. Georg 博士对作品的修改；来源 b：疾病预防控制中心 Lucille K. Georg 博士对作品的修改；来源 c：疾病预防控制中心 M. Renz 对作品的修改；来自 Matt Russell 的比例尺数据）

    全身性真菌病扩散到内脏器官，最常见的是通过呼吸系统进入人体。 例如，球孢子菌病（山谷热）常见于美国西南部，那里的真菌存在于尘埃中。 一旦吸入，孢子就会在肺部发育并引起与结核病相似的症状。 组织胞浆菌病是由二态性真菌 Hi stoplasma capsulatum 引起的。 它还会导致肺部感染，在极少数情况下，还会导致大脑和脊髓膜肿胀。 治疗这些和许多其他真菌病需要使用具有严重副作用的抗真菌药物。

    机会性真菌病是真菌感染，要么在所有环境中都很常见，要么是正常生物群的一部分。 它们主要影响免疫系统受损的人。 艾滋病晚期的患者患有机会性真菌病，可能危及生命。 酵母念珠菌属是天然生物群的常见成员，如果周围环境的pH值、人的免疫防御能力或正常的细菌种群发生变化，它可以不受控制地生长并感染阴道或口腔（口腔鹅口疮）。

    吃了有毒的蘑菇时会发生真菌炎。 它在蘑菇采摘季节造成多人死亡。 许多可食用的真菌子体类似于毒性很强的亲属，因此提醒业余蘑菇猎人仔细检查其收获情况，避免食用来源可疑的蘑菇。 不幸的是，“有大胆的蘑菇采摘器和老式的蘑菇采摘器，但没有旧的、大胆的蘑菇采摘器吗” 这句格言是正确的。

    科学方法连接：荷兰榆树病

    问题：抗荷兰榆树病的树木会分泌抗真菌化合物吗？

    假设：构造一个解决这个问题的假设。

    背景：荷兰榆树病是一种真菌侵扰，影响北美许多种类的榆树（Ulmus）。 这种真菌会感染树的血管系统，从而阻断植物内的水流并模仿干旱压力。 它在20世纪30年代初意外引入美国，摧毁了整个非洲大陆的遮荫树。 它是由真菌 Ophiostoma ulmi 引起的。 榆树皮甲虫充当媒介，将疾病从一棵树传播到另一棵树。 许多欧洲和亚洲的榆树比美国榆树更不容易感染这种疾病。

    检验假设：检验该假设的研究人员可能会采取以下措施。 接种几个含有支持真菌生长的培养基的培养基和 Ophiostoma 菌丝体片段的培养板。 （用金属冲头）从易感品种的美国榆树和抗性欧洲和亚洲榆树的血管组织中切出几个圆盘。 包括接种没有植物组织的菌丝体的对照培养板，以验证培养基和孵育条件不会干扰真菌的生长。 作为阳性对照，在接种了菌丝体的培养板上添加浸有已知杀菌剂的纸盘。

    将盘子孵育一定天数，以允许真菌生长并使菌丝体在板表面扩散。 记录组织样本和杀菌剂控制盘周围清理区域（如果有）的直径。

    在下表中记录您的观测结果。

    表\(\PageIndex{1}\)：对不同种类榆树的血管组织进行抗真菌测试的结果

    磁盘 抑制区域 (mm)
    蒸馏水  
    杀菌剂  
    来自易感榆树的组织 #1  
    来自易感榆树的组织 #2  
    来自抵抗榆树的组织 #1  
    来自抵抗榆树的组织 #2  

    分析数据并报告结果。 比较蒸馏水和杀菌剂的效果。 这些是阴性和阳性对照组，可验证实验设置。 杀菌剂应被一个抑制真菌生长的空旷区域所包围。 不同种类的榆树之间有区别吗？

    得出结论：杀菌剂是否具有预期的抗真菌活性？ 结果是否支持该假设？ 如果不是，怎么解释呢？ 对病原体的耐药性有几种可能的解释。 积极遏制感染只是其中之一。

    摘要

    真菌与动植物建立寄生关系。 真菌病会在储存过程中毁灭农作物并破坏食物。 真菌产生的化合物可能对人类和其他动物有毒性。 真菌病是由真菌引起的感染。 浅表真菌病影响皮肤，而全身性真菌病则通过人体传播。 真菌感染很难治愈。

    词汇表

    共产主义
    共生关系，其中一个成员受益，而另一个成员不受影响
    mycetismus
    摄入有毒蘑菇中的毒素
    霉菌病
    真菌感染
    霉菌中毒
    食物中释放的真菌毒素中毒
    寄生现象
    共生关系，在这种关系中，协会的一名成员受益而牺牲了另一名成员