Lichenologie 4

1. Lichenologie 4 Interakce houby a fotobionta – Sekundární metabolity – Experimentální lichenologie

2. Lišejník jako kultivační komora pro svou řasu / sinici • vnitřní struktura lišejníku zajišťuje fotobiontu ideální pozici • přizpůsobení k vysychání • ochranné pigmenty na povrchu stélky • důmyslně organizovaný přísun vody fotobiontu Hydrofilní kůra Řasová vrstva a dřeň obojí tvořeno hyfami s hydrofobním povrchem

3. Přísun vody řasovým buňkám Lichenin (skupina β-glukanů) ve svrchní vrstvě buněčné stěny hyf je silně hydrofilní a po zvlhčení stélky se nacucává vodou, kterou předává fotobiontu. Tvoří v podstatě takové potrubí. Naopak povrch hyf je hydrofobní a zajišťuje alespoň jakous takous provzdušněnost mezibuněčných prostor a tím přísun vzduchu řasám. HOUBA Řasy v lišejnících jsou vlastně silně přizpůsobeny k aridním podmínkám. V plně hydratovaných podmínkách nejsou schopné fotosyntetizovat. Vysychání je nezbytné pro kladnou uhlíkovou bilanci fotobionta. Buněčná stěna Vrstva licheninu Oblasti s licheninem označeny protilátkou (černé tečky) Hydrofobní povrch hyfy HOUBA ŔASA sekundární metabolity řasy i hyfy pokryty mozaikovitou hydrofobní vrstvou produkovanou mykobiontem

4. Získávání živin z řasových buněk Houbové hyfy na styku s řasou / sinicí vytvářejí haustoria nebo appresoria. Appresorium je místo, kde hyfa těsně přiléhá k řasové buňce. V tomto místě bývá ztenčená buněčná stěna obou partnerů a dochází k výměně látek. Haustoria hub mají stejnou funkci; liší se tím, že pronikají do protoplazmy řas / sinic. Houba odebírá z řasových buněk sacharid ribitol, který je dále houbou přeměňován na alkoholové cukry mannitol nebo arabitol. Tyto sacharidy se dále podílejí na houbovém metabolizmu. Haustoria in Lecanora Xanthoria parietina Cladonia caespiticia

5. Typy haustorií

6. Adaptace k periodickému vysychání a zamrzání Stěny houbových buněk drží tvar po vyschnutí (buněčná stěna se nehroutí). Lišejník, na rozdíl od mnohých plodnic hub po vyschnutí drží tvar. Při zamrzání lišejník vytlačí vodu z buněk do mezibuněčných prostor a tím se vyhne destrukci protoplazmy Po rozmrznutí lišejník opět přečerpá vodu dovnitř buněk Lišejníkové buňky si pomáhají držet tvar „kavitačními bublinami“

7. Životaschopnost symbiotického vztahu při trpění suchem a mrazem Xanthoria parietina zamražená (nahoře, b) a uskladněná v suchu (dole, d) Xanthoria parietina zamražená řasové buňky živé – autoflorescence patrná na obr. g, i Xanthoria parietina uskladněná v suchu autoflorescence chlorofylu nulová (k, m)

8. Adaptace k periodickému vysychání a zamrzání Buňky řas mohou vlivem vysušení silně změnit tvar, ovšem jde o reverzibilní změnu suchá stélka vlhká stélka

9. Sekundární metabolity houbového partnera zkvalitňují symbiotický vztah Jde o velké množství látek (také nazývané Lišejníkové látky, lišejníkové kyseliny), zpravidla polyfenolické povahy, které plní v lišejníku nejrůznější funkce (zatím často neznáme jaké). • Lišejníkové látky v kůře jsou zpravidla barevné (pigmenty). Zabraňují pronikání UV- záření do stélky. Může • jít o ochranu řasového partnera před mutagenními vlivy. • Lišejníkové látky ve vnitřních pletivech mohou např.: (a) zvyšovat hydrfobii povrchů buněk, (b) zlepšovat • permeabilitu membrán a tím usnadňovat výměnu látek mezi lišejníkovými partnery. • Lišejníkové látky mohou mít antimikrobiální účinky nebo mohou chránit lišejník proti predaci. Anthrachinony v krásnicích (Caloplaca)

10. Primární a sekundární metabolity a jejich syntetické cesty Tři cesty chemosyntézy sekundárních metabolitů u lišejníků

11. Identifikace sekundárních metabolitů Přítomnost / absence lišejníkových látek je důležitým znakem, využívaným při určování lišejníků. Jednoduchá metoda pro identifikaci lišejníkových látek jsou „bodové testy“ KOH+ anthrachinony u Xanthoria parierina Parafenylen diamin+ psoromová kys. Rhizocarpon lecanorinum UV+ thamnolová kyselina Thamnolia vermicularis

12. Identifikace sekundárních metabolitů sofistikovanější metody - chromatografie TLC HPLC Absorpční spektrum

13. Experimentální lichenologie, aneb pěstování lišejníků in vitro Xanthoria parietina, 17, přírodní stélka s bakteriemi; 18, 19, 20 resyntetizovaná stélka • Schwendener objevil dvojitý původ lišejníku • - teprve 1869! • První úspěšné pokusy resyntézy lišejníkové stélky • už na konci 19. století! .... ovšem byly zapomenuty • Axenické kultury fotobiontů – běžná praxe • Kultivace hub ze spor – méně časté ale proveditelné • Kultivace hub z lišejníkových tkání, praktická metoda • Resyntéza vyžaduje specifické podmínky • například vysychání média a sřídání teplot • Resyntetizované stélky mohou vytvářet plodnice, ale... • ... ale spory často nedozrávají a nevyklíčí • současný úspěch: Životaschopné spory se vytvořily • u Cladonia po pěti letech kultivace

14. Experimentální lichenologie, aneb pěstování lišejníků in vitro Příběh o resyntéze Lichenomphalia hudsoniana Záhy po započatí resyntézy Po 6ti měsících Resyntéza na sinicích nebo na speciálním médiu Plodnice se podařilo vypěstovat pouze na kultuře čisté houby, na lišejníku ne... po 18ti měsících

15. Další organizmy žijící v lišejníku anebo přiživující se na lišejníku (a) bakterie víme, že existují, kde se v lišejníku nacházejí a kam fylogeneticky patří. Jejich význam není znám... (b) lichenikolní houby budou součástí jedné z následujících přednášek (c) viry o virech v lišejnících nebylo dosud nic publikováno, nicméně existují. Jejich význam není znám...