МИКРОБИОЛОГИЯ, 2015, том 84, № 5, с. 503-511
ОБЗОРЫ
К ВОССТАНОВЛЕНИЮ ДРОЖЖЕВОГО РОДА ZYGOWILLIOPSIS KUDRIAVZEV (1960) © 2015 г. Г. И. Наумов*, Е. С. Наумова*, Ч.-Ф. Ли**
*Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов, Москва **Department ofApplied Science, National Hsinchu University of Education, 521 Nanda Road, Hsinchu 300, Taiwan Поступила в редакцию 18.11.2014 г.
Обобщены экспериментальные исследования по генетической и молекулярной классификации и идентификации дрожжей рода Zygowilliopsis. Этот род представлен как минимум пятью биологическими видами и тремя разновидностями Z. californica: var. californica, var. dimennae и var. fukushimae. Рассмотрена биогеография, экология и киллерная активность дрожжей Z. californica. Обсуждается гетерогенность таксономического рода Barnettozyma Kurtzman et al. (2008) и необходимость его ревизии.
Ключевые слова: Zygowilliopsis, Barnettozyma, филогенетика, молекулярные маркеры, генетический анализ, фертильность гибридов.
DOI: 10.7868/S0026365615050158
Дрожжи, первоначально описанные как Zygo-hansenula californica Lodder (1932), где Zygo-hansenula рассматривался как подрод рода Hansenula H. et P. Sydow, за последующие более чем 80 лет подвергались многочисленным таксономическим ревизиям. Wickerham и Burton (1948) и Wickerham (1951) отнесли этот вид непосредственно к роду Hansenula: H. californica Wickerham (1951). Однако описание таксона было сделано не на типовой культуре CBS 252 (NRRL Y-17395), а на штамме NRRL Y-1680. Позднее Lodder и Kreger-van Rij (1952) согласились с помещением этих дрожжей в род Hansenula. Кудрявцев (Кудрявцев, 1954; Kudrjawzev, 1960), придавая большое значение гаплоидному жизненному циклу и сатурновидной форме спор, отнес рассматриваемые дрожжи к новому монотипному роду Zygowilliopsis, имеющему родовой приоритет над названием Zygohansenula. Wickerham (1970) не признал род Zygowilliopsis Kudriavzev (1960), продолжая использовать для дрожжей Z. californica родовое имя Hansenula и "типовую" культуру NRRL Y-1680. von Arx et al. (1977), обращая внимание на сатурновид-ную форму спор, реклассифицировали дрожжи как Williopsis californica (Lodder) von Arx et al. (1977). Kurtzman (1984), будучи приемником Викерхама, продолжал пользоваться названием Hansenula californica (Lodder) Wickerham. Тем не менее, через
1 Автор для корреспонденции (e-mail: gnaumov@yahoo.com).
семь лет Kurtzman (1991) признал род Williopsis Zender (1925) с размещением в нем Williopsis californica. Это им было еще раз подтверждено позднее (Kurtzman, 1998). Однако Kurtzman et al. (2008) по прошествии 10 лет создали новый род Barnettozyma на основе типового вида B. populi (Phaff et al.) Kurtzman et al. (2008) и еще нескольких видов, включая B. californica (Lodder) Kurtzman et al. (2008). Хотя, согласно традиционным правилам, в таком случае можно было не создавать новый род, а провести возобновление рода Zygowilliopsis Kudriavzev, как это сделали его предшественники. К тому же типовым видом рода Barnettozyma не был выбран вид самого раннего описания B. californica. По мнению самих авторов (Kurtzman et al. 2008) род Barnettozyma уже при создании был гетерогенным и при описании новых видов может подвергнуться ревизии. На наш взгляд, необоснованно в него был включен с низкой статистической поддержкой род Komagataea Y. Yamada et al. (1994) с типовым видом K. pratensis (Bab'eva & Reshetova) Y. Yamada et al. (1994). В последнем определителе (Kurtzman, 2011) дрожжи Z. californica отнесены к роду Barnettozyma.
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РОДСТВО ДРОЖЖЕЙ ZYGOWILLIOPSIS
С 1980 г. по настоящее время дрожжи рода Zy-gowilliopsis интенсивно изучаются с помощью ге-
0.02
100
100
Z. californica > var. dimennae
BKM Y-839 CBS 252 -
NRRL Y-1709 - CBS 5762 NRRL YB-2757
NRRL YB-4269
IFO 1765
Z. californica var. californica
— CBS 5782 Z. californica var. fukushimae
Рис. 1. Филогенетическое древо 5.8S-ITS районов рДНК дрожжей Zygowilliopsis californica (Наумова и соавт., 2006). Приводятся значения бутстрепа >70%. Шкала соответствует 20 нуклеотидным заменам на 1000 нуклеотидных позиций.
нетического и молекулярного анализов. Опираясь на концепцию генетического рода аскомицет-ных грибов (Наумов, 1978), согласно которой род есть группа скрещивающихся видов, обладающих общей системой типов спаривания, и с учетом результатов межвидовой (на тот период) гибридизации дрожжей Hansenula anomala (типовой вид), H. saturnus, H. beijerinckii, H. mrakii, H. californica и H. dmennae эти дрожжи были разделены на три рода в составе: H. anomala, WШюpsis saturnus (типовой вид), W. beijerinckii, W. mrakiiи ZygowШюpsis californica/dimennae (Наумов и соавт., 1980). Позднее на основе фертильности гибридов и рекомбинации контрольных маркеров дрожжи H. dmennae были с оговорками реклассифицированы как синоним Z. californica (Наумов и соавт., 1981). Надо обратить внимание на то, что гибриды Z. californi-ca х H. dmennae имели пониженную выживаемость аскоспор (17—21%) по сравнению с внут-риштаммовыми гибридами (соответственно, 77 и 78%). Это может указывать на некоторую дивергенцию геномов Z. californica и H. dmennae.
Принимая во внимание, что ШскегИат (1970) отнес к виду ZygowШюpsis (Hansenula) californica дрожжи Endomycopsis fukushmae 8опеёа и Pichia saturnospora 8опеёа была проведена генетическая реидентификация последних двух таксонов (Наумов и соавт., 1985). Результаты генетического анализа действительно позволили говорить об их близком родстве с Z. californica. Были получены гибриды E. fukushmae х Z. californica и P. saturnos-
pora х Z. сalifornica. У этих гибридов при низкой выживаемости (0—10%) спор обнаружена рекомбинация контрольных маркеров. Так как не удалось получить фертильные генетические линии родительских штаммов (не считая Z. californica), то степень их генетического родства однозначно на тот период не была установлена.
ФИЛОГЕНЕТИКА ДРОЖЖЕЙ ZYGOWILLIOPSIS
Высокая степень ДНК-ДНК гибридизации (94—100%) позволила отнести все три вышеупомянутых таксона к одному виду Zygowilliopsis (Wil-liopsis) californica (Kurtzman, 1991). Тем не менее, в дальнейшем с помощью рестриктазного анализа амплифицированного фрагмента рДНК, включающего ген 5.8S рРНК и внутренние транскрибируемые спейсеры ITS1 и ITS2, выявлена значительная гетерогенность вида Z. californica (Наумова и соавт., 2006). Филогенетический анализ нуклеотидных последовательностей районов ITS1 и ITS2 позволил дифференцировать три разновидности: Z. californica var. californica, Z. californica var. dimennae и Z. californica var. fukushimae (рис. 1). Наибольшие отличия отмечены по району ITS2: 7—26 нуклео-тидных позиций. Напомним, что указанные разновидности образуют между собой полустерильные гибриды с мейотической рекомбинацией контрольных маркеров (Наумов и соавт., 1985). На примере слишком больших изменений последовательности ITS2 у разновидностей Z. californi-ca обнаружена ограниченность филогенетической концепции вида. Yamada et. al. (1994), вслед за авторами (Наумов и соавт., 1980), восстановили род Zygowilliopsis Kudriavzev, расширив его диагноз. УП-ПЦР с универсальными праймерами L45 и N2 и последующая дот-гибридизация с зондом ампли-фицированной ДНК типового штамма позволили проводить видовую диагностику дрожжей Z. califor-nica (Токарева и соавт., 2001). Наряду с универсальным праймером N2 для дифференциации дрожжей Zygowilliopsis, Williopsis и Komagatae может быть использован метод молекулярного ка-риотипирования (Naumova et al., 2004).
Изучение молекулярно-генетической гетерогенности дрожжей Z. californica было продолжено на материале большой коллекции штаммов из различных регионов мира. Новая информация была получена на японских штаммах IFO/NBRC 1771, IFO/NBRC 1880, IFO/NBRC 1881, IFO/NBRC 1882 и IFO 1767 (Наумова и соавт., 2003). Согласно филогенетическому древу (рис. 2) последовательностей доменов D1/D2 26S рДНК дрожжей рода Zygowilliopsis штаммы IFO 1881 и IFO 1882 представляют собой один новый вид, тогда как штамм IFO 1767 — второй новый вид (Газдиев, 2005). В дальнейшем эти виды были описаны, соответственно, под названиями Barnettozyma vusti-
0.02
100
100
76
76
100 83 100
IFO 1765* ' BKM Y-839* CBS 252*
NRRL YB-2757* I Zygowilliopsis
NRRL YB-4269* | californica
NRRL Y-1709*
CBS 5762*
CBS 5782* __
IFO 1767*Zygowilliopsis sp. _ Pichia populi NRRL Y-12728
100
IFO 1882* IFO 1881*
}
Zygowilliopsis sp.
74
84
Komagataea pratensis CBS 7079
_Pichia wickerhamii NRRL Y-2435
_Candida norvegica NRRL Y-17660
■ Pichia salicaria NRRL Y-6780
Candida montana NRRL Y-17326
Рис. 2. Филогенетическое древо нуклеотидных последовательностей доменов гена D1/D2 268 рРНК дрожжей рода Zy-gowilliopsis (Газдиев, 2005). Звездочкой отмечены штаммы, нуклеотидные последовательности которых были определены в работе (Газдиев, 2005). Приводятся значения бутстрепа >70%. Шкала соответствует 20 нуклеотидным заменам на 1000 нуклеотидных позиций.
nii Yurkov et al. (2010) и B. sucrosica Imanishi et al. (2010). Учитывая молекулярные данные (Kurtz-man, Robnett, 1998) о близости дрожжей Pichia populi и Z. californica, мы провели гибридологический анализ дрожжей P. populi (Наумов и соавт., 2009). Одновременно были привлечены дрожжи Zygowilliopsis sp. (IFO 1881 и IFO 1882), Zygowilliopsis sp. (IFO 1767), а также дивергентный штамм P. populi UCD-FS&T 68-603 из Северной Америки. У последнего штамма согласно Phaff et al. (1983) ДНК-ДНК реассоциация с типовой культурой была 77%. Ввиду способности образовывать гибриды, все пять таксонов были отнесены к одному и тому же роду Zygowilliopsis, тогда как стерильность гибридов указывала на существование пяти биологических видов: Z. californica, Zygowilliopsis sp. (=B. vistinii), Zygowilliopsis sp. (=B. sucrosica), Zygowilliopsis (Pichia) populi, Zygowilliopsis sp. (USD-FS&T 68-603).
Род Barnettozyma был создан на основании филогенетического анализа нуклеотидных последовательностей гена 18S рРНК, домена D1/D2 гена 26S рРНК и фактора элонгации трансляции EF-1a (Kurtzman, 2011; Kurtz
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.