Ταξινομική και οικολογική μελέτη αερομεταφερόμενων μυκήτων στην περιοχή Αθηνών

Abstract

Numerous microorganisms such as fungi, bacteria, viruses, mites etc. are suspended in the atmosphere. Fungi constitute the biggest part of the airborne biological material. The fungal spores and the hyphal fragments are suspended in the atmosphere and travel in long distances with the air currents. The airborne fungi have important consequences on the plants (phytopathogenic fungi) and on humans as well (allergenic fungi). In Greece the airborne mycobiota have been studied very little and only fragmentary data exist. The aim of the present investigation was to study thoroughly the airborne mycobiota from a taxonomic and ecologie point of view. The airborne fungal spores were studied mainly by the viable method in the present investigation. The non-viable method was used simultaneously, in order to be possible to study those groups of fungi that cannot grow in culture. Two portable Burkard air samplers were used during this study, one for agar plates and one for glass slides. During the sampling period 6600 Petri dishes were exposed with the Burkard for agar plates. In this time 320 fungal strains which belong to 51 genera, 146 species and 1 variety, were isolated in pure culture and studied. The 51 genera that were identified are the following and in brackets are shown the number of species or varieties in each genus: Acremonium (3), Acrodontium (3), Aiternaria (4), Arthrinium (1), Aspergillus (22), Aureobasidium (2), Beauveria (2), Botryosporium (1), Botrytis (1), Chaetomium (2), Chromelosporium (1), Chrysonilia (1), Circinella (2), Cunninghamella (1), Cladobotryum (1), Cladosporium (12), Curvularia (2), Dichobotrys (1), Dicyma (1), Doratomyces (1), Drechsiera (3), Emericella (2), Epicoccum (1), Eurotium (3), Fusarium (6), Geotrichum (2), Mucor (3), Neosartorya (1), Nigrospora (1), Paecilomyces (4), Pénicillium (30), Periconia (2), Pestalotiopsis (1), Petriella (2), Petromyces (1), Phoma (1), Rhizopus (1), Sclerotinia (1), Scopulariopsis (4), Spiniger (1) , Sporotrichum (1), Stachybotrys (2), Stemphyiium (1), Syncephalastrum (1), Torula (2) , Trichoderma (1), Trichothecium (1), Ulocladium (3), Verticillium (2), και Zygosporium (1). In addition, the genera that belong to Sphaeropsidales, to yeasts, to Basidiomycetes, to N.S.F. (Non Sporulating Fungi) and the unidentified spores have been recorded as groups. The strains that were isolated in pure culture were studied taxonomically. The macroscopical and microscopical morphological features of every strain were described in detail. The most important taxonomical conclusions that emerged from the macroscopical and microscopical study of the strains were discussed. All the strains have been deposited in the ATHUM Culture Collection of Fungi of the University of Athens. In the present investigation they are included 92 species which are reported for the first time from Greece, while 23 species are reported for the second time. At the same time, 19 species were isolated from the air for the first time in the world, while 29 species for the second time. The species Cladosporium breviramosum is reposted for the second time globally. It is interesting that 3 of the species isolated in pure culture do not exist in any other Culture Collection in the world, 5 species are deposited in two other Collections and 3 species in three other Collections (World Data Center on MicroorganismsWDCM 2008). During the four year sampling period 562 glass slides were exposed with Burkard for slides concurrently with the agar plates. The spores that were isolated and studied belong to 24 fungal genera: Alternarla, Arthrinium, Cladosporium, Coprinus, Curvularia, Drechslern, Emericella, Epicoccum, Ganoderma, Helminthosporium, Humicola, Nigrospora, Periconia, Pestalotiopsis, Plthomyces, Pleospora, Polythrincium, Puccinia, Scopulariopsis, Stachybotrys, Stemphylium, Torula, Trichothecium, και Ulocladium. The genera that belong to Ascomycetes, to Basidiomycetes, to Myxomycètes, to Erysiphales, to Ustilaginales and Uredinales, the genera Aspergillus and Pénicillium, the hyphal fragments and the unidentified spores were recorded as groups. This method allows the identification of certain groups of fungi that cannot grow in culture. The Erysiphales order of Ascomycetes and the Ustilaginales and Uredinales orders of the Basidiomycetes include fungi that are biotrophic parasites and they cannot grow on artificial media. This method allows also the recording of the ascospores of certain Ascomycetes genera which they produce their anamorphic stages in culture and the recording of limited genera of the Basidiomycetes which in culture they do not produce reproductive structures. The number of genera that can be identified to genus level only with the morphology of the spores they produce is very limited. A striking example is the difficulty to distinct the genera Aspergillus and Pénicillium which produce phialidospores with similar morphology and size. The dominant component was the genus Cladosporium which constituted the 34% of the total fungal load. The genus Pénicillium came second with 23%. The genera Aspergillus and Aiternaria followed with 8% and 5% respectively. The frequency of appearance of the genera Arthrinium, Aureobasidium, Botrytis, Emericella, Eurotium and Paecilomyces ranged between 0,3 and 0,91%, while the frequency of appearance of the genera Acremonium, Epicoccum, Fusarium, Geotrichum, Mucor, Rhizopus, Scopulariopsis, Spiniger and Ulocladium was from 0,12 to 0,26%. The rest of the genera had frequency of appearance lower than 0,1% as they were recorded once or twice during the four years of sampling. The concentrations of the total fungal load and of the dominant genera presented seasonal fluctuations. The seasonal distribution was repeated the four years of sampling with a few differences in the maximum concentrations from year to year. The numerical data from both of the air samplers were related with various meteorological parameters. The genera Aiternaria, Aspergillus, Cladosporium and the total spore count have a statistically significant positive relationship with temperature and solar radiation and a statistically significant negative relationship with relative humidity and precipitation. The genus Pénicillium has a statistically significant positive relationship with relative humidity and precipitation and a statistically significant negative relationship with temperature and solar radiation. In addition the airborne fungi were related to pollution parameters. The genera Aiternaria, Aspergillus, Cladosporium and the total spore count have a statistically significant negative relationship with the majority of the pollutants. The genus Pénicillium has a statistically significant positive relationship with almost all the pollutants. As a final conclusion we can say that this investigation contributes not only to the enrichment of the knowledge about the biodiversity of the fungi in Greece but has a practical interest because it facilitates the medical research with the study and recording of the fungi to species level. Finally, the isolation of the fungi in pure culture allows the preservation of valuable material for the future exploitation in many practical issues.

Στην ατμόσφαιρα βρίσκεται σε αιώρηση μια πληθώρα οργανισμών όπως οι μύκητες, τα βακτήρια, οι ιοί, τα ακάρεα κ.ά. Οι μύκητες αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος του αερομεταφερόμενου βιολογικού υλικού. Στην ατμόσφαιρα αιωρούνται συνήθως τα σπόρια τους, σπανιότερα δε τεμάχια των υφών τους και μεταφέρονται με τα ρεύματα του αέρα. Οι αερομεταφερόμενοι μύκητες έχουν σημαντικές επιπτώσεις τόσο στα φυτά (φυτοπαθογόνοι) όσο και στον άνθρωπο (αλλεργιογόνοι). Η μυκητοχλωρίδα του αέρα έχει μελετηθεί ελάχιστα στην Ελλάδα, και τα δεδομένα είναι περιορισμένα. Σκοπός της παρούσας έρευνας ήταν η μελέτη των αερομεταφερόμενων μυκήτων στην περιοχή Αθηνών από ταξινομική και οικολογική άποψη. Στην παρούσα έρευνα η μελέτη των αερομεταφερόμενων μυκήτων έγινε κυρίως με τη μέθοδο της αναγνώρισης από καλλιέργεια σε θρεπτικά υποστρώματα. Για τη μελέτη ομάδων μυκήτων που δεν είναι δυνατό να αναπτυχθούν σε καλλιέργεια έγινε παράλληλα μελέτη και με τη μέθοδο της οπτικής αναγνώρισης σε αντικειμενοφόρο πλάκα. Για την πραγματοποίηση του πειραματικού μέρους χρησιμοποιήθηκαν παράλληλα δύο φορητές σποριοπαγίδες Burkard. Με τη σποριοπαγίδα Burkard για τρυβλία εκτέθηκαν συνολικά 6600 τρυβλία. Απομονώθηκαν σε καθαρή καλλιέργεια και μελετήθηκαν 320 στελέχη μυκήτων, που ανήκουν σε 51 γένη, 146 είδη και 1 ποικιλία. Τα 51 γένη που προσδιορίστηκαν είναι τα παρακάτω (παρένθεση αναφέρεται ο αριθμός των ειδών ή των ποικιλιών σε κάθε γένος): Acremonium (3), Acrodontium (3), Altemaria (4), Arthrinium (1), Aspergillus (22), Aureobasidium (1), Beauveria (2), Botryosporium (1), Botrytis (1), Chaetomium (2), Chromelosporium (1), Chrysonilia (1), Cirei nel la (2), Cunninghamella (1), Cladobotryum (1), Cladosporium (12), Curvularia (2), Dichobotrys (1), Dicyma (1), Doratomyces (1), Drechslern (3), Emericella (2), Epicoccum (1), Eurotium (3), Fusarium (6), Geotrichum (2), Mucor (3), Neosartorya (1), Nigrospora (1), Paecilomyces (4), Pénicillium (30), Periconia (2), Pestalotiopsis (1), Petromyces (1), Petrieila (2), Phoma (1), Rhizopus (1), Sclerotinia (1), Scopulariopsis (4), Spiniger (1), Sporotrichum (1), Stachybotrys (2), Stemphylium (1), Syncephalastrum (1), Torula (2), Trichoderma (1), Trichothecium (1), Ulocladium (3), Verticillium (2), και Zygosporium (1). Επίσης, όσα γένη ανήκουν στα Sphaeropsidales, στις ζύμες, στους βασιδιομύκητες, στα N.S.F. (Non Sporulating Fungi) και ορισμένα άγνωστα έχουν καταγραφεί ως ομάδες. Τα στελέχη που απομονώθηκαν σε καθαρή καλλιέργεια μελετήθηκαν ταξινομικά. Σε όλα έγινε αναλυτική περιγραφή των μακροσκοπικών και μικροσκοπικών μορφολογικών χαρακτηριστικών και επισημάνθηκαν τυχόν ταξινομικά προβλήματα Όλα τα στελέχη έχουν κατατεθεί στη Συλλογή Καλλιεργειών Μυκήτων ATHUM του Πανεπιστημίου Αθηνών. Στην παρούσα έρευνα περιλαμβάνονται 92 είδη που αναφέρονται για πρώτη φορά από την Ελλάδα, ενώ 23 είδη αναφέρονται για δεύτερη φορά. Παράλληλα, 19 είδη απομονώθηκαν για πρώτη φορά από τον αέρα σε παγκόσμια κλίμακα, ενώ 29 είδη για δεύτερη φορά. Επίσης, το είδος Cladosporium breviramosum αναφέρεται για δεύτερη φορά παγκοσμίως. Είναι ενδιαφέρον ότι 3 από τα είδη που απομονώθηκαν σε καθαρή καλλιέργεια δεν υπάρχουν σε καμία άλλη Συλλογή Καλλιεργειών στον κόσμο, 5 είδη είναι κατατεθειμένα σε δύο άλλες Συλλογές και 3 είδη σε τρεις άλλες Συλλογές (Παγκόσμιο Κέντρο Δεδομένων για τους Μικροοργανισμούς-WDCM 2008). Στο χρονικό διάστημα των τεσσάρων ετών παράλληλα με τα τρυβλία εκτέθηκαν και 562 αντικειμενοφόρες πλάκες με τη χρήση σποριοπαγίδας Burkard για αντικειμενοφόρο πλάκα. Τα σπόρια που συλλέχθηκαν και μελετήθηκαν ανήκουν σε 24 γένη μυκήτων: Aiternaria, Arthrinium, Cladosporium, Coprinus, Curvularia, Drechslera, Emericella, Epicoccum, Ganoderma, Helminthosporium, Humicola, Nigrospora, Periconia, Pestalotiopsis, Pithomyces, Pleospora, Polythrincium, Puccinia, Scopulariopsis, Stachybotrys, Stemphylium, Torula, Trichothecium, και Ulocladium. Τα γένη που ανήκουν στους Ασκομύκητες, στους Βασιδιομύκητες, στους Μυξομύκητες, στα Erysiphales, στα Ustilaginales και στα Uredinales, τα γένη Aspergillus και Pénicillium, τα τεμάχια των υφών και τα άγνωστα καταγράφηκαν ως ομάδες. Η μέθοδος αυτή επιτρέπει την αναγνώριση ομάδων μυκήτων που δεν μπορούν να αναπτυχθούν σε καλλιέργεια. Η τάξη Erysiphales των Ασκομυκήτων και οι τάξεις Ustilaginales και Uredinales των Βασιδιομυκήτων περιλαμβάνουν μύκητες που είναι υποχρεωτικά παράσιτα των ανώτερων φυτών και δεν αναπτύσσονται σε τεχνητά θρεπτικά υποστρώματα. Επίσης η μέθοδος αυτή επιτρέπει την καταγραφή των ασκοσπορίων ορισμένων γενών Ασκομυκήτων τα οποία στην καλλιέργεια σχηματίζουν συνήθως αναμορφές, καθώς και ελάχιστων γενών Βασιδιομυκήτων που στην καλλιέργεια δεν σχηματίζουν αναπαραγωγικές δομές. Όμως, με τη μέθοδο αυτή, ο αριθμός των μυκήτων που μπορεί να προσδιοριστεί σε επίπεδο γένους με βάση μόνο τη μορφολογία των σπορίων είναι περιορισμένος. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα γένη Aspergillus και Pénicillium τα οποία σχηματίζουν φιαλιδιοσπόρια με παρόμοια μορφολογία και μέγεθος. Το πιο κοινό γένος ήταν το Cladosporium με ποσοστό 34% του συνόλου. Δεύτερο σε ποσότητα ήταν το γένος Pénicillium με ποσοστό 23%. Ακολούθησαν τα γένη Aspergillus με ποσοστό 8% και Aiternaria με ποσοστό 5%. Τα γένη Arthrinium, Aureobasidium, Botrytis, Emericella, Eurotium και Paecilomyces είχαν ποσοστά εμφάνισης από 0,3 έως 0,91%, ενώ τα γένη Acremonium, Epicoccum, Fusarium, Geotrichum, Mucor, Rhizopus, Scopulariopsis, Spiniger, και Ulocladium από 0,12 έως 0,26%. Τα υπόλοιπα γένη είχαν ποσοστά εμφάνισης πολύ μικρότερα του 0,1%, και καταγράφηκαν σπάνια και συγκεκριμένα από μία έως τρεις φορές, κατά τη διάρκεια των τεσσάρων ετών δειγματοληψίας. Η συγκέντρωση του συνόλου των σπορίων των μυκήτων και των επικρατέστερων γενών παρουσίασε εποχιακή διακύμανση. Η διακύμανση αυτή επαναλήφθηκε και τα τέσσερα έτη δειγματοληψίας με μικρές διαφορές στο μέγιστο αριθμό των σπορίων ανά έτος. Τα αριθμητικά δεδομένα από την καταγραφή των μυκήτων συσχετίστηκαν για κάθε σποριοπαγίδα χωριστά με διάφορες μετεωρολογικές παραμέτρους. Τα γένη Aiternaria, Aspergillus, Cladosporium, και το σύνολο των σπορίων έχουν στατιστικά σημαντική συσχέτιση, θετική με τη θερμοκρασία και την ηλιακή ακτινοβολία και αρνητική με την υγρασία και τη βροχόπτωση. Το γένος Pénicillium έχει θετική συσχέτιση με τη σχετική υγρασία και τη βροχόπτωση και αρνητική με τη θερμοκρασία και την ηλιακή ακτινοβολία. Επίσης, έγινε ανάλυση συσχέτισης και με παραμέτρους της ρύπανσης. Τα γένη Aiternaria, Aspergillus, Cladosporium, και το σύνολο των σπορίων έχουν στατιστικά σημαντική αρνητική συσχέτιση με την πλειονότητα των ρύπων. Το γένος Pénicillium έχει θετική συσχέτιση με όλους σχεδόν τους ρύπους. Ως τελικό συμπέρασμα μπορούμε να πούμε ότι η έρευνα αυτή συμβάλλει, όπως φαίνεται από την παράθεση των αποτελεσμάτων, όχι μόνο στον εμπλουτισμό των γνώσεων για τη βιοποικιλότητα των μυκήτων στην Ελλάδα, αλλά έχει και πρακτικό ενδιαφέρον, διότι διευκολύνει την ιατρική έρευνα με τη μελέτη και καταγραφή των μυκήτων σε επίπεδο είδους. Η απομόνωση των μυκήτων σε καθαρή καλλιέργεια, επιτρέπει τη διατήρηση πολύτιμου υλικού για αξιοποίηση στο μέλλον σε πολλές εφαρμογές.