TAXONOMIA.

TAXONOMIA.

Los hongos anaerobios pertenecientes al phylum Neocallimastigomycota, el linaje más antiguo fueron equivocadamente asignados al reino Kindom y están estrechamente relacionados con los quitridios. Si bien comparten características morfológicas con sus parientes principales los quitridios, al poseer una fisiología anaeróbica distintiva y aparatos flagelares. Además, los análisis genéticos han demostrado diferencias consistentes en Neocallimastigomycota, bien soportado un clado basal con los quitridios. El phylum Neocallimastigomycota actualmente se compone de seis géneros, cada uno distinguible por características morfológicas: morfología del talo (rizoide vs bulbosa) y zoosporas flageladas (mono flageladas vs poli flageladas). Estas características se resumen en la tabla 1, junto con algunas imágenes microscópicas ilustradas en la figura 1. Aunque la identificación de estos géneros de hongos anaerobios pude ser un reto al utilizar enfoques microscópicos, la asignación de los aislados en bulbos (Caecomyces, Cyllamyces), monocéntrico hyphael (Neocallimastix y Piromyces) y policentrico hyphael (Orpinomyces y Anaeromyces) por examen directo de colonias/culturas es bastante sencillo. Sin embargo, se observan dificultades en la liberación de zoosporas, la forma de crecimiento pleomorfico y la variabilidad en la morfología de los esporangios de algunos islotes puede hacer aún más desafiante la identificación. Esto ha dado lugar a desacuerdo en cuanto a la validez y el carácter distintivo de algunos taxones. Antes de la llegada de los códigos de barra de ADN, la dificultad de transportar cultivos viables y la ausencia de cualquier almacenamiento establecido para estos hongos también hizo muy difícil las comparaciones entre laboratorios.

La aplicación de los códigos de barras de ADN ha servido para poder destacar estos problemas; Sin embargo, el intercambio de datos a través del repositorio de GenBank ha facilitado una ruta hacia un reevaluación mucho más fuerte de estos hongos. El análisis genotípico se inició por Dore y Stahl (1991 ), que utilizaron la secuencia parcial de  pequeñas  subunidades del ARN ribosomal (ARNr) para confirmar la monofilia de los hongos anaeróbicos. Sin embargo, la región 18S está altamente conservada en neocallimastigomycota por lo que es difícil determinar las relaciones entre los taxones que están más estrechamente relacionados. La Clasificación genética posterior se ha centrado principalmente en los más variables espaciadores internos transcritos (ITS) del locus rRNA, hoy se reconoce formalmente como la región de código de barras de ADN primaria para todos los hongos.

La amplificación por PCR en los ITS en cebadores que se unen a las regiones 18s y regiones 28s,

APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS

Los numerosos beneficios demostrados en la presencia de hongos anaerobios en el rumen han conducido a un creciente interés en su uso como un pro biótico en la última década. La aplicación de los hongos anaeróbicos como suplemento microbiano directo con suministro ha sido investigado, tanto en rumiantes y no rumiantes en la producción ganadera, como un medio para mejorar la utilización de los forrajes de baja calidad. La inclusión de cultivos de hongos anaerobios en las dietas de los diversos rumiantes se ha investigado y demostrado en la mejorara del consumo de alimento, la tasa de crecimiento de los animales, la eficiencia alimenticia y la producción de leche (Lee et al, 2000b; Dey et al., 2004, Paul et al. 2004, 2011; Tripathi et al, 2007;.. Samanta et al, 2008; Sehgal et al, 2008;.. Mamen et al, 2010; Saxena et al, 2010; Gao et al, 2013). Los beneficios observados es aún más marcada en los rumiantes jóvenes (Theodorou et al, 1990;.. Sehgal et al, 2008) y de ovino carente de hongos anaeróbicos (Elliott et al, 1987; Gordon y Phillips, 1993). En conjunto, estos estudios ilustran que la aplicación de los hongos anaeróbicos como alimento directo microbiano se puede utilizar para mejorar la digestibilidad in vivo mediante la mejora de: Características de la fermentación en el rumen (pH, VFA, N-amoníaco) rumen poblaciones microbianas y actividades enzimáticas celulolíticas. Por el contrario, la inclusión de enzimas secretadas por hongos anaeróbicos solas no altera la fermentación ruminal, destacando la importancia de la utilización de cultivos viables como aditivo en piensos para rumiantes (Lee et al., 2000b). En contraste con los resultados con rumiantes, las enzimas fúngicas anaerobias solo parecen ser más eficaces que los cultivos viables en la producción de animales mono gástricos (cerdos y aves de corral). Se especula que esto es probable que sea debido a la incapacidad de los hongos anaeróbicos de establecerse en el tracto gastrointestinal de estos animales. En las dietas de cerdos y aves, cereales que contienen polisacáridos no amiláceos difíciles de digerir (β-glucano de cebada y trigo, y arabinoxilanos en el centeno y avena), constituyen el principal componente recalcitrante de estos piensos. Estos polímeros también tienen efectos antinutritivos conocidas que están asociadas con la propensión de estas moléculas para formar de alto peso molecular, los agregados viscosos que reducir la tasa de tránsito intestinal, disminuir la difusión de las enzimas digestivas, promueven pérdidas endógenas y estimulan la proliferación bacteriana no deseada (Bedford y Schulze , 1998). La inclusión en la dieta de anaerobios glucósido hidrolasas fúngicas (GH) se ha encontrado para aumentar el crecimiento de pollos de engorde en un 25%, al ayudar a la descomposición de estos polímeros (Azain et al., 2002).

El reto más importante para el uso biotecnológico de hongos anaerobios, sin embargo, como aditivo para piensos o de otra manera, es la dificultad en la creación de las culturas de flujo continuo para la producción eficiente de la biomasa y / o enzimas de hongos anaerobios. Para la aplicación de monogástricos, esto ha llevado a los intentos de manipular genéticamente la bacteria Lactobacillus reuteri, un componente natural de la tripa de pollos de engorde comunidades microbianas, para expresar xilanasas fúngicas anaeróbicas y celulasas (Liu et al., 2005a, b, 2007, 2008). Este tipo de enfoque, sin embargo, no es factible para los sistemas de producción de rumiantes y otras aplicaciones donde se necesitan los hongos anaeróbicos viables. En la actualidad, el cultivo de hongos anaerobios requiere cultivos por lote repetido con transferencias frecuentes que a menudo son difíciles de mantener, además consume mucho tiempo y es muy costoso. Los procesos que utilizan las células en crecimiento inmovilizados parecen ser más prometedor que las fermentaciones tradicionales con células libres. Los estudios que examinan la inmovilización de hongos monocéntricos y policéntricos se han reportado, sin embargo, ninguna de estas tecnologías eran viables para su uso comercial en su formar actual. El uso de hongos anaerobios como alimento directo microbiano a los rumiantes también requerirá el desarrollo de un medio adecuado para la aplicación y el almacenamiento de los cultivos para asegurar el mantenimiento de su viabilidad. Se han realizado progresos identificando una cepa más adecuada mediante el aislamiento de una cepa de Neocallimastix, que es más tolerante al oxígeno, los cambios en las condiciones de cultivo y requiere un menor número de transferencias de mantenimiento. La reciente identificación de hongos anaerobios en nuevos huéspedes y comprensión mejorada de la producción de estados resistentes en el futuro, sin embargo, también puede habilitar otras oportunidades para superar los retos actuales. Mientras tanto, una gran cantidad de esfuerzo de investigación se ha centrado específicamente en la explotación de enzimas de hongos anaerobios en diversas industrias. Los hongos anaeróbicos producen una amplia gama de enzimas degradadoras de polisacáridos potentes que los hacen especialmente interesante para varias industrias: elaboración de la cerveza, alimentos, textil, papel y la producción de biocombustibles. La capacidad celulolítica y hemicelulolıtica conferido a los hongos anaeróbicos por sus enzimas degradadoras de la pared celular de las plantas es mayor que algunas mezclas de enzimas comerciales que se utilizan actualmente. Las preparaciones de enzimas extracelulares de una cepa Piromyces y N. patriciarum se han encontrado para ser altamente estable y mostraron una mayor capacidad para degradar la celulosa microcristalina que los productos enzimáticos comerciales derivados de Trichoderma reesei (Celluclast: preparación de celulasa) y Aspergilus niger (Novozyme: β- preparación glucosidasa, Novo-Nordisk, Dinamarca) (Dijkerman et al., 1997). En la industria del papel, celulasas fúngicas anaeróbicas y xilanasas proporcionan métodos ecológicos para el tratamiento de la pasta de papel. Dado que el procesamiento de papel y blanqueo de pasta utiliza condiciones duras (altas temperaturas y pH), la ingeniería racional enzima usando PCR propensa a error ha sido utilizado para desarrollar una xilanasa, derivado de Neocallimastix, que es más estable durante estos procesos. Tal vez una de las áreas de investigación más interesantes para la aplicación de los hongos anaeróbicos, sin embargo, es la producción de biocombustibles.

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