Giới nấm và ứng dụng

1. Những đặc trưng cơ bản của nấm, phân loại và nguồn gốc

1.1. Đặc trưng của nấm

Không có sắc tố quang hợp, dinh dưỡng kiểu hấp thụ bằng hoại sinh hay kí sinh, có sinh sản hữu tính và không có khả năng cố định nitơ phân tử.

1.2. Phân loại nấm

Cơ bản chia thành gồm hai nhóm là nhóm nấm nhầy và nhóm nấm thật

a. Nhóm nấm nhầy

Cơ thể nấm nhầy là một khối nhầy không có màng bọc gọi là thể nguyên hình, thường có màu vàng hoặc màu hồng. Thể nguyên hình chứa nhiều nhân lưỡng bội, mỗi nhân là một tế bào nhưng không có màng bọc, nên thể nguyên hình là một hợp bào có khả năng di chuyển kiểu amip, sống hoại sinh trên xác chết của thực vật, hoặc kí sinh trên thực vật.

Sinh sản: Hợp bào của nấm nhầy thường sống trong các giá thể ẩm ướt và tối. Đến kì sinh sản hợp bào di chuyển ra bề mặt giá thể khô ráo và tạo ra các túi bào tử, toàn bộ nội chất của hợp bào tạo nên một túi bào tử khổng lồ. Nhân lưỡng bội phân chia giảm nhiễm tạo ra các bào tử đơn bội. Trong túi có các sợi xoắn đơn giản hay phân nhánh, có thể đơn độc hay dính lại với nhau thành mạng lưới màu đen, trên các sợi đó tập trung nhiều bào tử đơn bội. Bào tử có màng cứng bằng xenlulôza và chứa chất dự trữ chủ yếu là glycogen. Các túi bào tử thường được nâng lên khỏi giá thể nhờ cuống túi bào tử, tập trung thành đám hoặc dính nhau thành khối. Khi chín bào tử được phát tán, gặp điều kiện thuận lợi màng cứng vỡ ra, nội chất thoát ra ngoài và phân chia nguyên nhiễm tạo ra hai động bào tử có hai roi. Sau đó mất roi biến thành một amip nhày đơn bội. Khi di chuyển các amip nhày gặp nhau kết hợp từng đôi một tạo thành amip nhày lưỡng bội. Các amip nhày lưỡng bội di chuyển và gặp nhau không có giới hạn số lượng thì liên kết nội chất với nhau còn nhân vẫn riêng biệt tạo thành một hợp bào mới.

Trên giới nầm nhầy được phân thành 3 ngành:

            +)Ngành Acrasiomycota: Là những hợp bào sống hoại sinh trên phân động vật ăn cỏ.

            +) Ngành Plasmodiophoromycota: Là những hợp bào nhỏ, sống kí sinh trong tế bào cây chủ.   Loài thường gặp là Plasmodiophora brassicae gây bệnh thối rễ các loài họ cải (su hào, bắp cải, cải củ,…).

+) Ngành Myxomycota: mang các đặc điểm chính của nấm nhầy. Chi thường gặp là Stemonitis, sống hoại sinh trên lá, thân cây gỗ mục hoặc trên đất rừng có nhiều cặn bã thực vật. Túi bào tử hình trụ, màu nâu tím tối, cuống túi bào tử dài nâng túi cao lên khỏi giá thể. Các túi bào tử thường mọc thành đám lớn.

b.  Nhóm nấm thật

b.1. Những đặc điểm đặc trưng của nhóm nấm thật

- Phần lớn các loài có cấu tạo đa bào dạng sợi phân nhánh gọi là sợi nấm, cả đám sợi chằng chịt gọi là hệ sợi nấm.

- Những nấm đơn bào, amip, sợi không phân nhánh hoặc sợi phân nhánh nhưng không có vách ngăn ngang là nấm bậc thấp.

- Nấm bậc cao là nấm có sợi phân nhánh và có vách ngăn ngang.

- Phần đầu sợi nấm được gọi là đỉnh, có vách mỏng cấu tạo bởi sợi kitin và xenluloza xếp dọc và thưa. Tiếp theo là phần sinh trưởng và phân nhánh, có vách chắc hơn do các sợi kitin và xenluloza đan chéo nhau. Phần còn lại là phần sợi trưởng thành, phần này ngoài các sợi đan chéo còn có các sợi xếp dọc làm cho vách dày và chắc.

- Hệ sợi nấm có thể biến đổi thành dạng rễ, dạng bó sợi, thể đệm, hạch nấm...Hệ sợi nấm thường nằm trong giá thể, chỉ khi sinh sản cơ quan mang bào tử mới nhô ra ngoài. Phần lớn nấm bậc cao (nấm túi và nấm đảm) khi sinh sản hình thành nên cơ quan đặc biệt mang bào tử được gọi là thể quả do các sợi nấm bện xoắn với nhau thành khối có hình thái đặc trưng cho loài.

b.2. Sinh sản

Có cả 3 hình thức sinh sản: Sinh sản sinh dưỡng, vô tính và sinh sản hữu tính.

+) Sinh sản sinh dưỡng: Bằng bào tử vách mỏng, bằng sợi nấm, bằng hạch nấm, nảy chồi.

+)  Sinh sản vô tính: bào tử có thể có roi chuyển động (động bào tử) và bào tử không có roi (bào tử bất động). Bào tử được hình thành theo hai kiểu là bào tử nội sinh và bào tử ngoại sinh.

+) Sinh sản hữu tính: Ở nấm bậc thấp có thể gặp các hình thức sinh sản hữu tính đẳng giao, dị giao, noãn giao, tiếp hợp giao và toàn giao. Còn nấm bậc cao hình thành cơ quan sinh sản hữu tính trên hai sợi nấm khác nhau hay chỉ là sự kết hợp của hai nhân có nguồn gốc từ hai bào tử khác nhau thành hợp tử. Sau đó hợp tử phân chia giảm nhiễm tạo ra bào tử đơn bội gọi là bào tử hữu tính.

Phương thức sinh sản, cấu tạo cơ quan sinh sản và hình thái, cấu tạo bào tử là những đặc điểm chính để định loại nấm.

b.3. Phân loại:

Hiện nay nấm thật được chia thành 3 ngành nấm noãn, ngành nấm cổ và ngành nấm thật.

- Ngành nấm noãn (Oomycota): Có hệ sợi phát triển, nhưng chưa có vách ngăn ngang. Vách tế bào bằng xenluloza, sinh sản vô tính bằng động bào tử hay dính bào tử.

+) Ngành nấm cổ (Chytridiomycota): Cơ thể là dạng amip hợp bào hoặc dạng sợi phát triển yếu. Sinh sản vô tính bằng động bào tử, sinh sản hữu tính là đẳng giao, dị giao, noãn giao hoặc toàn giao.

+)  Ngành nấm thật (Mycota): Trừ một số ít loài là đơn bào còn hầu hết có hệ sợi phát triển và phân nhánh, chưa có hoặc có vách ngăn ngang, sống hoại sinh hay kí sinh. Có cả ba hình thức sinh sản. Những nhóm kém tiến hoá hoặc do thích nghi đời sống kí sinh thì không hình thành thể quả còn hầu hết các loài đều hình thành thể quả là cơ quan mang bào tử hữu tính.

Ngành này được phân thành 3 lớp là lớp nấm tiếp hợp, lớp nấm túi và lớp nấm đảm.

-  Lớp nấm tiếp hợp (Zygomycetes): Hệ sợi phân nhánh phát triển, nhưng chưa có vách ngăn, sinh sản vô tính bằng tiếp hợp. Hầu hết nấm tiếp hợp trong sinh sản hữu tính không tạo thành thể quả, hợp từ nằm rải rác trên hệ sợi.

- Lớp nấm túi (Ascomycetes): Sợi nấm đa bào, trừ chi nấm men là đơn bào. Sợi nấm đa bào ít vách ngang, trong mỗi tế bào thường chứa một nhân, một số ít loài có nhiều nhân. Trong chu trình sống tồn tại ở thể sợi đơn nhân là chủ yếu, tiếp theo là thể sợi song nhân, giai đoạn lưỡng bội chỉ tồn tại ở hợp tử; Hợp tử phân chia giảm nhiễm tạo ra các bào tử túi là bào tử hữu tính. Túi bào tử có thể nằm rải rác trên sợi nấm hoặc tập trung thành đám nhưng không hình thành cơ quan mang và bảo vệ chúng thì gọi là nấm túi trần. Nấm có cơ quan mang túi bào tử được hình thành do các sợi nấm bện loại gọi là nấm túi thật và cơ quan đó gọi là thể quả, có ba dạng thể quả:

Thể quả kín: Do các sợi nấm bện xoắn tạo ra có dạng hình cầu kín, phía trong mang các túi bào tử. Bào tử được phóng thích ra ngoài khi vách túi bào tử huỷ hoại đi.

Thể quả mở lỗ: Thể quả có dạng hình chai để chừa một lỗ, các bào tử được phóng thích khi túi bào tử mở hay rách ra.

Thể quả mở: Thể quả hình đĩa có dạng gương sen hay dạng cốc, dạng tai.

Đa số nấm túi sống hoại sinh trên đất, trên tàn tích thực vật, một số sống kí sinh trên người, động vật, thực vật, một số sống kí sinh với tảo hình thành địa  y.

Một số đại diện điển hình:

            * Saccharomyces cerevisiae: là nấm lên men bia và lên men bột bánh mì.

            * S.vini: Được sử dụng lên men các loại quả sản xuất rượu vang.

            * Họ nấm cúc (Eurotiaceac) thường sống hoại sinh, đặc biệt chi Penicillium có loài P.notatum và P. chrysogenum dùng để sản xuất Penicillin; chi Aspergillus dùng để sản xuất kháng sinh Tetracyclin; loài A.niger và loài A.oryzae dùng lên men tinh bột và các hạt có dầu để sản xuất rượu, bia, xì dầu.

            * Họ Gymnoascaceae có nhiều loài kí sinh trên người và động vật như: loài T. ocentricum gây bệnh vảy rồng; loài T. rabrum gây bệnh hắc lào; loài Eksema maginatium gây bệnh eksema.

- Lớp nấm đảm (Basidiomycetes): Sống hoại sinh trên đất, trên tàn tích thực vật hay sống kí sinh trên thực vật. Sợi nấm đa bào phát triển có vách ngăn ngang. Trong chu trình sống giai đoạn song nhân chiếm ưu thế, sợi đơn nhân chỉ có một số ít tế bào, giai đoạn lưỡng bội là hợp tử, sinh sản vô tính hầu như không có, nếu có thì bằng đính bào tử, sinh sản sinh dưỡng bằng sợi nấm. Sinh sản hữu tính bằng tạo ra bào tử hữu tính ngoại sinh gọi là bào tử đảm. Một số ít loài sống kí sinh thì đảm nằm rải rác trên hệ sợi, còn hầu hết đảm được hình thành tập trung trên cơ quan đặc biệt gọi là thể quả.

Một số đại diện:

Nấm lim (Ganoderma lucidum) thường mọc trên thân cây gỗ lim, rất độc; Nấm rơm (Volvariella esculenta) mọc trên rơm rạ mục hoặc đất nhiều mùn, ăn ngon; Mộc nhĩ (Acmiculania polytricha) thường mọc đơn độc hay thành cụm trên các thân gỗ mục, ăn ngon; Nấm than (Ustilago zeae) gây bệnh than ở ngô, nứa; Nấm gỉ (Hemileia vastatric) gây bệnh gỉ sắt ở cây cà phê.

_*      Nguồn gốc của nấm:

Dựa vào cấu trúc của vách tế bào, cấu trúc của hai roi không đều nhau và lối sinh sản độc đáo của nó khác với các lớp nấm khác nên người ta cho rằng nấm noãn có tổ tiên từ tảo roi lệch mất sắc tố quang hợp chuyển sang lối sống hoại sinh hay kí sinh. Nấm tiếp hợp phát sinh từ trùng roi không roi, chuyển động amip, rồi từ nấm tiếp hợp phát sinh nấm túi và nấm đảm.

Ý kiến khác cho rằng nấm có nguồn gốc đơn nguyên phát sinh từ một dạng động vật nguyên sinh có roi hoặc chân giả phân nhánh, cách nhận thức ăn từ thực bào sang hấp thụ và mất khả năng di chuyển phát sinh các dạng nấm có roi đầu tiên hoặc phát sinh từ một dạng Eukaryota nguyên thuỷ nào đó và tiến hoá theo ba hướng khác nhau hình thành ba giới là giới nấm, giới thực vật và giới động vật.        

2. Mặt có lợi, mặt có hại của nấm

2.1. Mặt có lợi:

- Cũng như vi khuẩn, nấm hoại sinh tác động như một sinh vật phân hủy trong hệ sinh thái, chúng phân giải các chất hữu cơ, đặc biệt là các chất khó phân giải như xenluloza, lignin... thành chất vô cơ cung cấp chất dinh dưỡng cho thực vật, đóng vai trò quan trọng trong sự tuần hoàn vật chất.

- Nấm là một bộ phận quan trọng cho các công nghệ lên men. Các loài nấm men, như Saccharomyces cerevisiae được dùng để oxy hóa đường thành ethanol và cacbondioxyt. Quá trình này được gọi là sự lên men rượu được sử dụng làm rượu vang, bia và bánh mỳ.

Phomat được sản xuất chủ yếu do lên men vi khuẩn nhưng cũng cần có tham gia của nấm để tăng thêm mùi vị và trang trí như phomat xanh thì những vân xanh là hệ sợi bào tử nấm...

- Một số loài nấm (nấm đảm) là thực phẩm: nấm hương, nấm rơm, nấm mỡ, nấm sò, men bia, mộc nhĩ,...

- Nhiều chất kháng sinh quan trọng chiết rút từ nấm và được sử dụng rộng rãi trong y học: nấm Penicillium, Aspergillus,... Nhiều loài nấm được dùng làm dược liệu:  nấm linh chi, nấm thông (phục linh), nấm cựa gà,...

- Một số loài kí sinh trên côn trùng đã được sử dụng để diệt mối và các loài côn trùng sâu hai, hoặc sản xuất chất kích thích sinh trưởng phát triển cho thực vật.

2.2. Mặt có hại:

+) Kí sinh trên cây trồng  gây hại cho nhiều loài cây trồng (gây bệnh thán thư trên cây cà phê, bệnh mốc sương trên cây cà chua và khoai tây, bệnh than hay rỉ sắt trên ngô, lúa...)

+) Kí sinh trên người và động vật rất khó chữa khỏi như bệnh vảy rồng, hắc lào, toét mắt, nấm tóc và các bệnh eksema...

+) Làm hỏng quần áo, sách vở, dụng cụ quang học, lương thực thực phẩm gỗ (10 - 30% gỗ bị phá hoại bởi nấm hoại sinh).

+) Gây ngộ độc cho người. Các độc tố của nấm được phân thành ba nhóm:

- Nhóm Polypeptit như asnunitin, asmanin, phalin phalloidin,... Các chất này có thể tìm thấy ở Amanita phalloides, phalin làm tan huyết, amanitin làm ngừng dự trữ glycogen ở gan gây hư đường huyết....

- Nhóm Amanita muscorin chiết được từ Amanita muscorin. Người bị ngộ độc các chất nhóm này giống như say rượu, vã mồ hôi, rối loạn tiếu hóa, giãn đồng tử, gây tử vong.

- Nhóm Aflatoxin chiết được từ Aspergillus flavus có tác dụng gây tổn thương gan.