Isolamento, identificazione e caratterizzazione di lieviti da ambienti estremi

Descrizione

Un crescente numero di studi ha dimostrato che i microrganismi rappresentano la più rilevante quota di biodiversità esistente sulla terra. I microrganismi colonizzano tutte le nicchie ecologiche e sono considerati essenziali per il mantenimento degli ecosistemi terrestri. L’importanza relativa allo studio della biodiversità microbica è stata riconosciuta a livello internazionale grazie a numerosi programmi di ricerca finalizzati all’investigazione ed alla conservazione del germoplasma microbico, sia in situ che ex situ. Sebbene il numero di specie fungine ad oggi descritte corrisponde a circa 150.000 (di cui 2.000 appartengono a specie di lievito), è stato calcolato che queste equivale a meno del 7% del numero di specie stimate. Considerando la frequenza con cui le nuove specie di lievito vengono descritte, è possibile ipotizzare che serviranno fra i 300 e i 500 anni per poter documentare tutta la biodiversità esistente di questo gruppo di microrganismi.

Gli ambienti inesplorati (es. ambienti marini, tropicali, glaciali, ecc.) rappresentano nicchie ecologiche la cui diversità microbica è ancora poco esplorata. In particolare, studi recenti hanno messo in evidenza che gli ambienti permanentemente freddi (che rappresentano una delle più estese biosfere terrestri, es. oceani profondi, regioni artiche ed antartiche, ghiacciai montani, ecc.) possono essere colonizzati da una larga diversità di microrganismi psicrofili (sia obbligati che facoltativi). È stato inoltre verificato che tali ecosistemi rappresentano uno degli habitat più sotto-campionati in ambito ecologico e che oltretutto sono destinati in parte a sparire a causa del global warming determinando la perdita della biodiversità in essi contenuta. Inoltre le popolazioni microbiche psicrofile presenti in queste nicchie costituiscono una parte importante della biodiversità adattata alle basse temperature che gioca un ruolo essenziale nei cicli biogeochimici e nella mineralizzazione della sostanza organica.

Pertanto, una delle missioni della Collezione DBVPG è rappresentata dall’isolamento, identificazione e caratterizzazione di lieviti non-convenzionali (non-conventional yeasts – NCY) da ambienti glaciali quali Antartide, regioni artiche, Ande e Alpi. Grazie alle diverse campagne di campionamento in Italia e all’estero, e al lavoro di coltivazione e isolamento svolto in laboratorio, è stato possibile inserire all’interno della collezione oltre 1.000 ceppi psicrofili (sia obbligati che facoltativi) appartenenti a 138 specie e 57 generi diversi.

E’ ormai universalmente accettato che la classificazione dei lieviti richiede un approccio polifasico comprendente lo studio della morfologia e fisiologia cellulare, seguito dall’identificazione ottenuta tramite impiego di una o più tecniche molecolari (sequenziamento del DNA ribosomiale – dominio D1/D2 del gene 26S rRNA o dell’Internal Transcribed Spacers – regione ITS 1 & 2, compreso il gene 5.8S) o di altre regioni target.

Descrizione di specie nuove

Negli ultimi anni i ricercatori del Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali che si occupano della Collezione DBVPG hanno contribuito alla descrizione di diversi nuovi generi e specie (mai descritti prima), riportate in pubblicazioni scientifiche internazionali peer-reviewed:

  • Mrakia robertii Thomas-Hall & Turchetti sp. nov.;
  • Holtermanniella Libkind, Wuczkowski, Turchetti & Boekhout gen. nov.;
  • Holtermanniella takashimae Wuczkowski, Passoth, Andersson, Turchetti, Prillinger, Boekhout & Libkind sp. nov.;
  • Glaciozyma Turchetti, Connell, Thomas-Hall & Boekhout gen. nov.;
  • Glaciozyma martinii Turchetti, Connell, Thomas-Hall & Boekhout sp. nov.;
  • Glaciozyma watsonii Thomas-Hall, Connell, Boekhout & Turchetti sp. nov.;
  • Candida molendinolei Čadež, Turchetti & Péter sp. nov.;
  • Taphrina antarctica Selbmann & Turchetti sp. nov.;
  • Naganishia vaughanmartiniae (Turchetti, Blanchette & Arenz) Yurkov sp. nov;
  • Naganishia onofrii (Turchetti, Selbmann & Zucconi) Yurkov sp. nov.;
  • Dioszegia patagonica Trochine, Turchetti, Vaz, Brandao, Rosa, Buzzini & Libkind sp. nov;
  • Cystobasidium alpinum Turchetti, Selbmann, Onofri & Buzzini sp. nov.;
  • Vustinia Kachalkin, Turchetti & Yurkov gen. nov.;
  • Vustinia terrea Kachalkin, Turchetti & Yurkov sp. nov.;
  • Kwoniella fici Turchetti & Buzzini sp. nov.;
  • Heterocephalacria gelida Turchetti & Kachalkin sp. nov.;
  • Piskurozyma silvicultrix Turchetti, Mašínová, Baldrian & Yurkov sp. nov.;
  • Naganishia nivalis Turchetti & Buzzini sp. nov.;
  • Mrakia fibulata Yurkov & Turchetti sp. nov.;
  • Mrakia stelviica Turchetti & Buzzini sp. nov.;
  • Mrakia montana Turchetti & Buzzini sp. nov.;
  • Knufia obscura Isola & Varese sp. nov.;
  • Knufia victoriae Canini & Zucconi sp. nov.

Lavori pubblicati sull’argomento negli ultimi 5 anni

A. V. Kachalkin, B. Turchetti, J. Inácio, C. Carvalho, T. Mašínová, A. Pontes, O. Röhl, A. M. Glushakova, A. Akulov, P. Baldrian, D. Begerow, P. Buzzini, J. P. Sampaio, A. M. Yurkov (2019) Rare and undersampled dimorphic basidiomycetes. Mycological Progress 18:945–971; DOI: 10.1007/s11557-019-01491-5.

A. M. Yurkov, C. Sannino, B. Turchetti (2019) Mrakia fibulata sp. nov., a psychrotolerant yeast from temperate and cold habitats. Antonie van Leeuwenhoek, 113(4):499-510; DOI: 10.1007/s10482-019-01359-4.

L. De Vero 1, M.B. Boniotti, M. Budroni, P. Buzzini, S. Cassanelli, R. Comunian, M. Gullo, A.F. Logrieco, I. Mannazzu, R. Musumeci, I. Perugini, G. Perrone, A. Pulvirenti, P. Romano, B. Turchetti, G.C. Varese (2019) Preservation, Characterization and Exploitation of Microbial Biodiversity: The Perspective of the Italian Network of Culture Collections. Microorganisms. 7,685; DOI: 10.3390/microorganisms7120685.

A.-H. Li, F.-X. Yuan, M. Groenewald, K. Bensch, A.M. Yurkov, K. Li, P.-J. Han, L.-D. Guo, M.C. Aime, J.P. Sampaio, S. Jindamorakot, B. Turchetti, J. Inacio, B. Fungsin, Q.-M. Wang, F.-Y. Bai (2020) Diversity and phylogeny of basidiomycetous yeasts from plant leaves and soil: Proposal of two new orders, three new families, eight new genera and one hundred and seven new species. Studies in Mycology 96:17-140; DOI: 10.1016/j.simyco.2020.01.002.

G. Verkley, G. Perrone, M. Pina, A.H. Scholz, J. Overmann, A. Zuzuarregui, I. Perugini, B. Turchetti, M. Hendrickx, G. Stacey, S. Law, J. Russell, D. Smith, N. Lima (2020). New ECCO model documents for Material Deposit and Transfer Agreements in compliance with the Nagoya Protocol. FEMS Microbiology Letters, 367(5), fnaa044; DOI: 10.1093/femsle/fnaa044.

B. Turchetti, C. Sannino, A. Mezzasoma, L. Zucconi, S. Onofri, P. Buzzini (2020). Mrakia stelviica sp. nov. and Mrakia montana sp. nov., two novel basidiomycetous yeast species isolated from cold environments. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 70(8), 4704-4713; DOI: 10.1099/ijsem.0.004336.

A. Yurkov, A. Alves, F-Y Bai, K. Boundy-Mills, P. Buzzini, N. Čadež, ……, B. Turchetti, Q-M Wang, T. Boekhout (2021) Nomenclatural issues concerning cultured yeasts and other fungi: why it is important to avoid unneeded name changes. IMA Fungus 12:18; DOI: 10.1186/s43008-021-00067-x.

B. Turchetti, C. Sannino, A. Mezzasoma, L. Zucconi, S. Onofri, P. Buzzini (2020). Mrakia stelviica sp. nov. and Mrakia montana sp. nov., two novel basidiomycetous yeast species isolated from cold environments. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 70(8), 4704-4713; DOI: 10.1099/ijsem.0.004336.

A. Yurkov, A. Alves, F-Y Bai, K. Boundy-Mills, P. Buzzini, N. Čadež, ……, B. Turchetti, Q-M Wang, T. Boekhout (2021) Nomenclatural issues concerning cultured yeasts and other fungi: why it is important to avoid unneeded name changes. IMA Fungus 12:18; DOI: 10.1186/s43008-021-00067-x.

T. Boekhout, A.S. Amend, F. El Baidouri, T. Gabaldón, J. Geml, M. Mittelbach, V. Robert, C. Shuhui Tan, B. Turchetti, D. Vu, Q.‑M. Wang, A. Yurkov (2021) Trends in yeast diversity discovery. Fungal Diversity 114, 491–537; DOI: 10.1007/s13225-021-00494-6.

D. Isola, V.P. Prigione, L. Zucconi, G.C. Varese, A. Poli, B. Turchetti, F. Canini (2022) Knufia obscura sp. nov. and Knufia victoriae sp. nov., two new species from extreme environments Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 72:005530; DOI: 10.1099/ijsem.0.005530.

E. Troiano, I. Larini, R.L. Binati V. Gatto, S. Torriani, P. Buzzini, B. Turchetti, E. Salvetti, GE. Felis (2023) Finding a correct species assignment for a Metschnikowia strain: insights from the genome sequencing of strain DBT012. FEMS Yeast Research, 2023, 23, 1–8;  DOI: 10.1093/femsyr/foad024.

B. Turchetti, A. Bevivino, P. Casella, C. Coleine, G.E. Felis, C.E. Girometta, A. Molino, I. Perugini, A. Pollio, V. Prigione, L. Selbmann, G.C. Varese, P. Buzzini (2023) Selected Case Studies on Fastidious Eukaryotic Microorganisms: Issues and Investigation Strategies. Diversity, 15, 862; DOI: 10.3390/d15070862.

M. Moretti, J. Tartaglia,…….C. Varese (2024) Treasures of Italian Microbial Culture Collections: An Overview of Preserved Biological Resources, Offered Services and Know-How, and Management Sustainability, 16, 3777; DOI: 10.3390/su16093777.

C.S. Bhunjun, Y.J. Chen, C. Phukhamsakda, T. Boekhout, J.Z. Groenewald,….. B. Turchetti,….., P.W. Crous (2024) What are the 100 most cited fungal genera? Studies in Mycology 108: 1–411; DOI: 10.3114/sim.2024.108.01.

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