Diverzita a ekologie mikroskopických hub Antarktidy

MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA ÚSTAV EXPERIMENTÁLNÍ BIOLOGIE ODDĚLENÍ MIKROBIOLOGIE Diverzita a ekologie mikroskopických hub Antarktidy Bakalářskká práce Monika Nováková Vedoucí bakalářské práce: Ing. Monika Laichmanová, Ph.D. Brno 2011

Bibliografický záznam Autor: Monika Nováková Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Ústav experimentální biologie, Oddělení mikrobiologie Název práce: Diverzita a ekologie mikroskopických hub Antarktidy Studijní program: Biologie Studijní obor: Obecná biologie Vedoucí práce: Ing. Monika Laichmanová, Ph.D. Rok obhajoby: 2011 Klíčová slova: Antarktida, mikroskopické houby, diverzita, substrát, adaptace, izolace

Bibliographic entry Author: Monika Nováková Faculty of Science, Masaryk University Institute of experimental biology, Department of microbiology Title of thesis: Diversity and ecology of Antarctic microscopic fungi Degree programme: Biology Field of study: General biology Supervisor: Ing. Monika Laichmanová, Ph.D. Year of defence: 2011 Keywords: Antarctica, microscopic fungi, diversity, substrate, adaptation, isolation

Poděkování Na tomto místě bych chtěla poděkovat své školitelce Ing. Monice Laichmanové za poskytnutí materiálů, konzultace a za rady a připomínky při tvorbě mé bakalářské práce, kterou jsem vypracovala na České sbírce mikroorganismů. Prohlašuji, že jsem svou bakalářskou práci napsala samostatně a výhradně s použitím citovaných pramenů. Brno 12. května 2011...

Abstrakt Tato bakalářská práce se zabývá diverzitou, ekologií a taxonomií mikroskopických hub Antarktidy. Antarktida je studený a nehostinný kontinent. Antarktické houby jsou vystaveny působení mnoha stresovým faktorům prostředí, proti nimž si vyvinuly různé ochranné mechanismy. Diverzita hub Antarktidy je nižší než v oblastech s mírným klimatem, ale naopak vyšší, než jak by se dalo původně očekávat. Houby se v Antarktidě nacházejí v půdě, vodě, vzduch, ledu, na vegetaci a na ptačích exkrementech. Některé jsou parazité zvířat nebo predátoři. Díky svým adaptačním schopnostem se dokázaly přizpůsobit i životu na nepůvodních substrátech. Většina druhů mikroskopických hub byla do Antarktidy zanesena z jiných oblastí. Mezi tyto houby patří široce rozšířené rody Phoma, Thelebolus, Penicillium a Geomyces. Pouze několik druhů je skutečně původních nebo dokonce endemických. Typickým příkladem jsou černé meristematické houby žijící v Suchém Údolí McMurdo ve Východní Antarktidě. Význam studia antarktických mikroskopických hub spočívá v jejich možném využití jako nových producentů antibiotik, modelů pro exobiologické studie nebo pro zkoumání vlivů globálního oteplování. Abstract This thesis is focused on diversity, ecology and taxonomy of Antarctic microscopic fungi. Antarctica is a cold and inhospitable continent thus the Antarctic fungi are exposed to many environmental stresses, against which they have developed different adaptations. Diversity of fungi in the Antarctic climate is lower than in temperate regions, but it is rather higher than one might initially expect. Antarctic fungi are found in soil, water, air, ice, bird excrement and on vegetation. Some of them are animal parasites or predators. They can live on allochthonous substrates due to their adaption abilities. Most species of microscopic fungi have been introduced to Antarctica from other areas. These fungi are cosmopolitan genera Phoma, Thelebolus, Penicillium and Geomyces. Only a few species are truly autochthonous, or even endemic. A typical example is a group of the black meristematic fungi living in the McMurdo Dry Valleys of East Antarctica. The importance of microscopic study of Antarctic fungi lies in their potential use as novel producers of antibiotics, models for exobiological studies or for exploration of the effects of global warming.

Obsah Úvod...3 Cíl práce...4 1 Antarktida...5 1.1 Geografie...5 1.2 Podnebí...6 1.3 Biota...7 1.3.1 Subantarktické ostrovy...7 1.3.2 Přímořská Antarktida...7 1.3.3 Kontinentální Antarktida...7 1.4 Obyvatelstvo...8 2 Mikroskopické houby Antarktidy...9 2.1 Definice mikroskopických hub...9 2.2 Taxonomický přehled mikroskopických hub Antarktidy...9 2.3 Rozšíření antarktických hub...9 2.4 Vztah k teplotě...10 2.5 Stresové faktory prostředí...10 3 Diverzita antarktických hub v různých ekosystémech...12 3.1 Skály...12 3.1.1 Černé meristematické houby...12 3.1.1.1 Suché údolí McMurdo...13 3.1.1.2 Kryptoendolitická společenstva mikroorganizmů...13 3.1.1.3 Taxonomie černých meristematických hub...14 Rod Cryomyces...15 Rod Friedmanniomyces...15 Rod Elasticomyces...16 Rod Recurvomyces...17 3.1.1.4 Strategie přežití...17 3.1.1.5 Černé meristematické houby jako model exobiologie...18 3.1.2 Hypolitická a chasmolitická společenstva hub...19 3.2 Led...19 3.3 Voda...20 3.4 Vzduch...21 3.5 Vegetace...23 3.5.1 Cévnaté rostliny...23 3.5.1.1 Colobanthus quitensis...23 3.5.1.2 Deschampsia antarctica...24 3.5.2 Mechy...24 Rod Phoma...26 3.5.3 Řasy...26 3.5.4 Lišejníky...26 3.6 Živočichové...27 Rod Arthrobotrys...27 3.7 Půda...28 3.7.1 Permafrost...29 3.7.2 Minerální půdy...29 3.7.3 Půdy pokryté vegetací...30 3.7.4 Ornitogenní půdy...30 3.7.5 Půdy ovlivněné lidskou činností...32 1

3.8 Dřevo...33 4 Izolace a identifikace mikroskopických hub...35 4.1 Meristematické houby...35 4.2 Vzduch...36 4.3 Voda...36 4.4 Led...37 4.5 Vegetace...37 4.6 Půda a jiné substráty...37 Diskuze...39 Závěr...40 Seznam literatury...42 2

Úvod Mikroskopický výzkum antarktického kontinentu probíhá již déle než sto let. Pozornost byla dříve zaměřena především na bakterie a archea, přičemž studie vypovídající o výskytu a diverzitě mikroskopických hub byly spíše výjimečné. V posledních desetiletích vzrůstá zájem o studium mikroskopických hub, které rovněž poskytují nenahraditelné modely pro studium evoluce. Výzkum vláknitých hub Antarktidy se zaměřuje převážně na zkoumání jejich biodiverzity, adaptací na různé stresové podmínky, taxonomii hub, fylogenetickou příbuznost a možné biotechnologické využití. Výsledky studií naznačují, že počet a rozmanitost antarktických mikroskopických hub je mnohem větší, než se původně předpokládalo. Navíc se neustále objevují nové poznatky a popisují se nové druhy. Údaje z roku 2005 hovoří o necelých dvou tisících izolátech vláknitých hub náležejících do 135 rodů a 232 druhů a vnitrodruhových taxonů (Onofri a kol. 2005b). Záznamy z roku 2007 už udávají 251 popsaných druhů a vnitrodruhových taxonů, což je o celých 8 % více než v roce 2005 (Ruisi a kol. 2007). Studie probíhají v přímořské i kontinentální Antarktidě. Analýzy mikrobiálního osídlení byly prováděny na vegetaci, půdě, vodě, vzduchu, ledu a ptačích exkrementech. V současnosti jsou v centru zájmu černé meristematické houby, které mohou sloužit díky svým specifickým adaptacím na nehostinné podmínky za model exobiologického zkoumání. Pochopení rozmanitosti mikroskopických hub Antarktidy, jejich obranných mechanismů a fylogenetické příbuznosti může v budoucnu sloužit nejenom pro možné biotechnologické využití jako potencionálních producentů nových antibiotik, ale také pro předpovědi globálních klimatických změn a jejich vlivu na mikroorganizmy po celém světě. Navíc jsou houby důležitou složkou antarktického ekosystému a změny v jejich složení ovlivní i ostatní organizmy a biologické děje, především rozklad organického materiálu v půdě, jehož jsou nejdůležitější součástí. Masarykova univerzita se zapojila do výzkumu antarktického kontinentu vybudováním české polární stanice na ostrově Jamese Rosse v severovýchodní části Antarktického poloostrova. Výzkum je zaměřen na poznání biodiverzity a abiotických procesů nezaledněného území, včetně biologické rozmanitosti mikroskopických hub. 3

Cíl práce Cílem mé bakalářské práce je zpracování literární rešerše týkající se výskytu mikroskopických hub z různých oblastí Antarktidy s přihlédnutím k ekologickým vazbám. V textu budou dále zpracovány poznatky o jednotlivých druzích vláknitých hub včetně jejich adaptačních mechanismů ke stresovým faktorům prostředí a srovnání metodiky experimentálních přístupů. 4

1 Antarktida 1.1 Geografie Antarktida je pátým největším kontinentem světa, který zaujímá asi 10 % zemského povrchu. Zabírá území ležící jižně od 60 jižní šířky, tj. převážně za polárním kruhem (King a Turner 1997). Název Antarktida pochází z řečtiny, v níž znamená naproti Arktidě. Antarktida má rozlohu přibližně 14 milionů km 2, a to včetně šelfových ledovců a subantarktických ostrovů. Skládá se z rozsáhlé pevniny a řady ostrovů při pobřeží. Stejně jako se zeměkoule rozděluje na východní a západní polokouli, tak i Antarktida odpovídá tomuto dělení (Obr. 1), které pro ni zavedl v roce 1902 E.S. Balch. Východní Antarktida, známá také jako Větší Antarktida, leží pod Afrikou, Asií a Austrálií. Má polokruhovitý a symetrický tvar, který poměrně přesně sleduje jižní polární kruh. Je charakteristická svým skalním štítem pokrytým ledovým příkrovem, v němž je uloženo asi 90 % antarktického ledu. Ledový příkrov, silný v průměru 2,3 kilometry a lokálně dosahující tloušťky až 5 kilometrů, pokrývá přibližně 98 % kontinentu (McGonigal a Woodworth 2005). Nezaledněné oblasti tvoří hlavně holá skála a tzv. nunataky (Yergeau 2008), což jsou skalnaté vrcholy hor vystupující z pevninského ledovce. Od západu k východu je na této straně Antarktidy jedenáct velkých zemí (McGonigal a Woodworth 2005). Obr.1: Mapa Antarktidy (převzato z http://www.geos.ed.ac.uk/research/icecap/background) 5

Menší Západní Antarktida zahrnuje Antarktický poloostrov táhnoucí se směrem k Jižní Americe. Její pobřeží je více členitější (King a Turner 1997). Břehy Antarktidy omývají vody Atlantského, Indického a Tichého oceánu, respektive jejich okrajová moře. Rossovo a Weddellovo moře se na jihu Atlantského oceánu hluboce zařezávají do obvodu kontinentu (McGonigal a Woodworth 2005). Topografický předěl mezi Východní a Západní Antarktidou tvoří Transantarktické pohoří, které je také nejrozsáhnějším horským pásmem Antarktidy. Nejvyšším vrcholem Antarktidy je Vinson Massif (5440 m) nacházející se mezi Transantarktickým pohořím a Antarktickým poloostrovem (King a Turner 1997). Důležitou součástí Antarktidy jsou i subantarktické ostrovy, ležící jižně od polární fronty. Polární fronta se nachází mezi 40. a 60. stupněm jižní šířky a tvoří přechod mezi teplými subtropickými a chladnými polárními vodami. Mezi subantarktické ostrovy patří i ostrovy s chladným mírným klimatem, které se nacházejí severně od polární fronty, jako jsou Falklandy, Macquarieův ostrov, Kergueleny, Crozetovy ostrovy, atd. (McGonigal a Woodworth 2005). 1.2 Podnebí Antarktida je nehostinný kontinent s nejstudenějším a nejsušším podnebím na světě (Ruisi a kol. 2007). Jsou zde dokonce mnohem drsnější klimatické podmínky než v severských oblastech stejných zeměpisných šířek (Convey 2001). Klima jižní polokoule ovládají masivní oceány se svými proudy, které se táhnou přes rozsáhlé šířkové pásy a na podnebí mají skutečně hluboký vliv (McGonigal a Woodworth 2005). Nejnižší zaznamenaná teplota na Zemi -89,2 C byla naměřena poblíž ruské stanice Vostok ve Východní Antarktidě. Ve vnitrozemí se zimní teploty pohybují mezi -40 C až -80 C, teploty u pobřeží mezi -15 C až -35 C. V létě mohou teploty na Antarktickém poloostrově dosáhnout až 15 C, ve Východní Antarktidě se u pobřeží pohybují okolo 0 C, ve vnitrozemí okolo -25 C (McGonigal a Woodworth 2005). Antarktida se skládá z oblastí s různými klimatickými podmínkami. Podnebí Západní Antarktidy je obecně teplejší než podnebí Východní Antarktidy. Rozdíly existují i u Antarktického poloostrova, jehož východní část je chladnější a sušší než západní (Øvstedal a Lewis Smith 2001). Podle závěrů Turnera a kol. (2002) se západní část Antarktického poloostrova postupně otepluje, a to za desetiletí v průměru o 0,56 C. Naopak Doran a kol. (2002) uvádí, že se celý kontinent ochlazuje. Antarktida je také největrnějším místem planety, přičemž nejsilnější větry panují 6

na pobřeží. Nízké množstvím srážek je způsobeno chladným vzduchem nad kontinentem, který je příliš studený na to, aby se v něm udržela vodní pára. K suchému klimatu přispívá i vypařování vody do suché atmosféry, které značně převyšuje množství srážek. Příkladem mohou být Suchá údolí, kde spadne ročně jen několik centimetrů sněhu (McGonigal a Woodworth 2005). Zejména Suché údolí McMurdo v jižní části Viktoriiny země je považováno za území s nejextrémnějším podnebím na planetě (Ruisi a kol. 2007). 1.3 Biota Pokud jde o živočichy a rostliny, oblast Antarktidy lze rozdělit šířkově na tři zřetelné zóny: 1.3.1 Subantarktické ostrovy Vyskytují se zde všechny hlavní skupiny rostlin s výjimkou jehličnanů. Jsou zde také početní mikroskopičtí a jiní bezobratlý (McGonigal a Woodworth 2005). 1.3.2 Přímořská Antarktida Přímořská Antarktida zahrnuje Jižní Sandwichovy ostrovy, Jižní Shetlandské ostrovy a Jižní Orkneje, včetně západní části Antarktického poloostrova (Øvstedal a Lewis Smith 2001). Vegetace je složena hlavně z mechů a lišejníků (Yergeau 2008). Jsou známy pouze dva druhy cévnatých rostlin, které se vyskytují v západní části Antarktického poloostrova. Patří mezi ně antarktická tráva Deschampsia antarctica a bylina z čeledi hvozdíkovitých Colobanthus quitensis (Alberdi a kol. 2002). Jako všechna antarktická vegetace rostou i tyto rostliny velmi pomalu. V půdě a mezi kameny a vegetací žijí mikroskopičtí a větší bezobratlý. Suchozemští obralovci se sice rozmnožují na pobřeží, přesto ale žijí na moři (McGonigal a Woodworth 2005). 1.3.3 Kontinentální Antarktida Kontinentální Antarktida zahrnuje celý antarktický kontinent a ostrovy u pobřeží s výjimkou západní části Antarktického poloostrova (Øvstedal a Lewis Smith 2001). Pobřeží je vlhčí, teplotně méně extrémní a poskytuje větší druhovou rozmanitost než zbytek kontinentu. Ve vnitrozemí se rostliny vyskytují velmi výjimečně, a to na nezaledněných místech. Na některých vulkanicky zahřívaných oblastech Viktoriiny země mohou žít mechorosty. Kromě těchto oblastí jsou jedinými známými rostlinnými formami života kontinentální Antarktidy řasy, rostoucí na sněhu a ledu, a lišejníky. 7

V nezaledněných oblastech se nacházejí jezera, z nichž nejznámější jsou v Suchých údolích na jihu Viktoriiny země a ve Vestfoldské oáze ve Východní Antarktidě. V každém z jezer žije populace mikroorganizmů: zelené řasy, houby, prvoci, cyanobakterie a další prokaryota. Celý ledový příkrov obsahuje mikroskopické spory hub a další jednobuněčné organizmy (McGonigal a Woodworth 2005). Se stoupající zeměpisnou šířkou klesá rozmanitost a hojnost vegetace, počty druhů, množství biomasy, poměr země pokryté rostlinami i průměrný vzrůst rostlin. Tyto změny připomínají také měnící se srážkový gradient směrem od dobře zavlažovaných oblastí k aridním pouštím (McGonigal a Woodworth 2005). Množství a rozmanitost mikroorganizmů klesá podél šířkového gradientu, od pobřeží do kontinentální Antarktidy a dále se zvyšující se nadmořskou výškou (Ruisi a kol. 2007). 1.4 Obyvatelstvo Antarktida je jediným kontinentem, který nemá stálé obyvatelstvo. To tvoří jen příslušníci výzkumných vědeckých stanic, které jsou roztroušeny po celé pevnině. Největší antarktická základna McMurdo je umístěna na Rossově ostrově u severozápadního okraje Rossova šelfového ledovce. Spojené státy zde v roce 1956 zahájily dlouhodobou výzkumnou operaci (McGonigal a Woodworth 2005). V severní části ostrova Jamese Rosse, poblíž Antarktického poloostrova, se nachází i česká vědecká stanice J.G. Mendla, na níž probíhá multidisciplinární výzkum nezaledněných částí ostrova. Podle mezinárodní úmluvy z roku 1959 nepatří Antarktida k žádnému státu, nesmí se těžit její nerostné bohatství a všechny státy ji mohou využívat, ale jen pro mírové účely. 8

2 Mikroskopické houby Antarktidy 2.1 Definice mikroskopických hub Houby jsou chemoheterotrofní eukaryotické organizmy, které nemohou růst bez přítomnosti organických zdrojů uhlíku. V přírodě se vyskytují v nejrůznějších substrátech, určité druhy hub mohou být patogenní pro člověka, zvířata, rostliny nebo hmyz (Klaban 2001). Mikroskopické houby (zkráceně mikromycety) tvoří skupinu hub, jejichž vegetativní a rozmnožovací struktury lze nejlépe pozorovat pomocí mikroskopu. Jejich kolonie nebo porosty na kultivačních půdách nebo přírodních substrátech mohou však dosahovat makroskopické velikosti a být tedy dobře viditelné pouhým okem (Klaban 2001). 2.2 Taxonomický přehled mikroskopických hub Antarktidy Zástupci říše Chromista představují 0,6 % antarktické mykoflóry a většinou pocházejí z vodních biotopů. Dominantní skupinou (99,4 %) jsou druhy z říše Fungihouby (Onofri a kol. 2005b), které náležejí do oddělení Chytridiomycota, Ascomycota, Basidiomycota a Zygomycota (Onofri a kol. 2005a). Mikroskopické houby Antarktidy tvoří z 22,3 % kvasinky a ze 77,7 % vláknité houby. Anamorfní houby, které se rozmnožují pouze nepohlavně, zahrnují až 66,8 % celkového množství hub, tudíž je anamorfní stádium převažujícím životním cyklem pro houby žijící v Antarktidě (Onofri a kol. 2005a). Důvodem, proč se houby přestávají pohlavně rozmnožovat, je zkrácení životního cyklu a snížení metabolických výdajů, což je jedna z možných adaptací na nepříznivé podmínky (Ruisi a kol. 2007). 2.3 Rozšíření antarktických hub Mikroskopické houby se snadno šíří, kolonizují velké množství substrátů a odolávají i extrémním podmínkám prostředí. Díky svým vlastnostem jsou rozšířeny po celém světě (Ruisi a kol. 2007). Jednotlivé oblasti kontinentu poskytují vhodné podmínky pro přežití různým druhům vláknitých hub (Ruisi a kol. 2007). Rozmanitost hub je větší v přímořských oblastech Antarktidy než ve vnitrozemí (Yergeau 2008). Většina mikroskopických hub Antarktidy je kosmopolitních, patřících mezi druhy zanesené do Antarktidy z jiných oblastí. Řada z nich není schopna dalšího růstu, zatímco jiné jsou dobře přizpůsobeny 9

nepřízivým faktorům prostředí. Jedná se o druhy rychle fruktifikující, schopné ukončit svůj vývojový cyklus v krátkém čase antarktického léta. Pouze několik druhů patří mezi psychrofilní mikroorganizmy, které jsou schopny růstu a rozmnožování (Ruisi a kol. 2007). Onofri a kol. (2005a) ve své studii uvádí, že 25 druhů vláknitých hub je schopno aktivního růstu v kontinentální Antarktidě a nejméně 26 druhů hub patří mezi endemické organizmy Antarktidy. 2.4 Vztah k teplotě V Antarktidě převažují psychrotolerantní mezofilní druhy (Kerry 1990, Kostadinova a kol. 2009, Onofri a kol. 2004, Onofri a kol. 2005a, Zucconi a kol. 1996), které jsou schopné růst v širokém rozmezí teplot až do nuly. Převaha psychrotolerantních druhů je dána hlavně velkým kolísáním teplot v nezaledněných stanovištích, které vyžadují schopnost mikroorganizmů přežít v nestabilních podmínkách (Onofri a kol. 2004). Na toto poukázal i Baross a Morita (1978) u bakterií, kde byly psychrofilní bakterie výhradně izolovány ze stabilního chladného prostředí jako je například polární oceán, přičemž ve více teplotně nestabilních podmínkách suchozemské Antarktidy převládaly mezofilní psychrotolerantní druhy. Psychrofilové jsou definováni jako organizmy schopné růst při 0 C a nižší, ale neschopné růst při teplotě vyšší než 20 C, zatímco psychrotolerantní organizmy rostou při 0 C a také při teplotě nad 20 C (Cavicchioli a kol. 2002). Psychrofilní druhy mají optimální růstovou teplotu 12 C až 20 C. Optimální růstová teplota pro psychrotrofní a mezofilní druhy leží mezi 25 C až 30 C (Kostadinova a kol. 2009). 2.5 Stresové faktory prostředí Antarktida se vyznačuje kombinací extrémních podmínek prostředí, jako jsou nízká teplota, vysoká hodnota UV záření, silný vítr a nízká dostupnost vody a živin, které omezují život v těchto oblastech (Onofri a kol. 2005b). Je obvyklé, že současně na organizmy působí více stresových faktorů. Reakce antarktických hub na různé stresové podněty jsou podobné jako u hub v oblastech s mírným klimatem (Ruisi a kol. 2007). U mikroorganizmů žijících v tomto prostředí se vyvinuly různé morfologické a fyziologické adaptace (Onofri a kol. 2005b, Ruisi a kol. 2007). Organizmy žijící v Antarktidě se přizpůsobily ve svých enzymatických systémech, ve složení membrán a dokonce genů, což může být využito v biotechnologické praxi (Kostadinova a kol. 10

2009). Další usnadnění života antarktických hub představuje například život ve skalních výklencích, nepohlavní rozmnožování nebo tvorba různých ochranných látek (Ruisi a kol. 2007). 11

3 Diverzita antarktických hub v různých ekosystémech Diverzita antarktických hub je úzce spojena s rozložením rozdílných substrátů, jako jsou skály, led, voda, vegetace, ptačí trus a půda a rovněž s rozložením výzkumných stanic podél pobřeží, kde se nachází velké množství druhů, které kolonizují téměř všechna suchozemská prostředí Antarktidy (Arenz a kol. 2006, Del Frate a Caretta 1990, Ellis-Evans 1985, Kostadinova a kol. 2009, Marshall 1996, Patel 2006, Selbmann a kol. 2005, Tosi a kol. 2002). 3.1 Skály Kámen a skály tvoří hlavní substráty v antarktických pouštích (Nienow a Friedmann 1993). Holé skalní povrchy jsou obývány různými epilitickými a endolitickými mikroorganizmy. Houby osídlující kameny jsou děleny do dvou ekologických skupin: na půdní a epifytní hyfomycety a černé meristematické mikroskopické houby (Gorbushina a kol. 2005). Kromě endolitických společenstev rostoucích v horninách těsně pod pevným povrchem byly zaznamenány i méně častá hypolitická společenstva, která se vyskytují pod kameny (Cowan a kol. 2011), a chasmolitická společenstva rostoucí v puklinách skal (Pointing a kol. 2009). 3.1.1 Černé meristematické houby Tyto mikroskopické houby se vyskytují od rovníku po Antarktidu v prostředích, kde jsou vystaveny extrémním podmínkám. Některé z nich jsou oportunní patogeny člověka (Selbmann a kol. 2005). Druhy, které byly popsány z prostředí Antarktidy jsou endemické (Ruisi a kol. 2007). Jejich endemický původ dokládají značné odchylky sekvencí genomu od ostatních taxonů (Selbmann a kol. 2005). Meristematické houby rostou velmi pomalu, utvářejí černé kolonie květákovitého vzhledu a množí se izodiametrickým rozšířením a následným rozdělením buněk (Obr. 2). Vykazují meristematický růst a tvoří ve skále kompaktní mikrokolonie, proto jsou někdy nazývány mikrokoloniálními houbami. Jejich typická morfologie jim umožňuje vydržet drsné podmínky (Gorbushina a kol. 2005). Vzhledem k tomu, že meristematickým houbám chybí jakékoli specializované struktury podporující jejich rozptyl, je přenos zprostředkován pasivně prachovými bouřemi (Selbmann a kol. 2005). 12

Obr. 2: Schéma vývoje meristematických hub, možnosti ontogenetického vývoje jsou vyznačeny čarami: (A) růst hyf, (B) pučení buněk, (C-D, F) izodiametrický růst, (E) unilaterální růst, (G, H) konidiogeneze (G) blastická (H) thalická, (I-K) rozpad vláken a buněk (I) rozpad vlákna na jednotlivé buňky (J) zvětšování buněk a klíčení (K) zvětšování buněk a mnohostranný rozpad (Selbmann a kol. 2005) 3.1.1.1 Suché údolí McMurdo Suché údolí McMurdo (nebo také Rossova poušť), nacházející se v jižní části Viktoriiny země ve Východní Antarktidě, tvoří svým podnebím nejextrémnější nezamrzající prostředí známé na Zemi (Onofri a kol. 2004). Po mikrobiálních rozborech půdy se myslelo, že zde není možná přítomnost jakýchkoli forem života (Horowitz a kol. 1972). Přesto byla v této oblasti později objevena kryptoendolitická společenstva mikroorganizmů kolonizující meziprostory porézních hornin, zpravidla pod skalní kůrou (Ruisi a kol. 2007). 3.1.1.2 Kryptoendolitická společenstva mikroorganizmů Antarktické kryptoendolitické mikroorganizmy tvoří velmi jednoduchá společenstva složená z několika druhů (Nienow a Friedmann 1993). Nejběžnější a dobře prostudované jsou společenstva lišejníků, která obývají porézní pískovce nebo vulkanickou horninu pegmatit a objevují se jako nápadná oblast tvořená rovnoběžnými a různě zbarvenými pásy, sahající do hloubky 10 mm pod skalní kůrou 13

(Onofri a kol. 2000). Pásy se skládají z černé zóny umístěné hned pod skalní kůrou, následuje bílá, zelená a někdy modrozelená zóna (Obr. 3) (Onofri a kol. 2004, Selbmann a kol. 2005). Hornina je v kolonizované zóně bezbarvá, neboť dochází k vymývání červenohnědého oxidu železitého v důsledku tvorby kyseliny šťavelové houbami (Onofri a kol. 2000). Černé meristematické houby tvoří součást společenstev lišejníků, přesto ale nejsou lichenizované. Jejich způsob výživy není zatím znám (Selbmann a kol. 2005). Obr. 3: Kryptoendolitická společenstva lišejníků obývající pískovce v Suchém údolí McMurdo, Antarktida (upraveno podle Ruisi a kol. 2007); typické rozdělení v substrátech kolonizovaných kryptoendolitickými společenstvy: (1) černá vrstva obývaná lichenizovanými a nelichenizovanými houbami, (2) bílá vrstva obývaná lichenizovanými houbami a lichenizovanými řasami, (3) zelená vrstva obývaná nelichenizovanými řasami a cyanobakteriemi, (4) typická červenohnědá vrstva oxidu železitého (Selbmann a kol. 2005) 3 2 1 4 10 mm mm Antarktické černé meristematické houby mohou vstoupit do horniny již existujícími vzdušnými dutinkami a uvnitř mechanicky vytvořit další prostory (Selbmann a kol. 2005). Nápadným znakem mikrobiálního osídlení viditelného na povrchu skal je charakteristické biologické zvětrávání (Onofri a kol. 2004). Černé meristematické houby byly izolovány pouze ze společenstev lišejníků (Selbmann a kol. 2005). Tento specifický vztah k lišejníkům byl potvrzen i nálezy Sikaroodiho a kol. (2001). 3.1.1.3 Taxonomie černých meristematických hub Černé meristematické houby tvoří polyfyletickou skupinu askomycet zahrnující řády Capnodiales, Dothideales, Chaetothyriales a Pleosporales (Sterflinger a kol. 1999, 14

Selbmann a kol. 2008). Většina druhů černých meristematických hub Antarktidy se řadí k podtřídě Dothideomycetidae zahrnující v nedávné době nově identifikované rody Friedmanniomyces, Cryomyces, Recurvomyces a Elasticomyces (Selbmann a kol. 2005, 2008). Téměř všechny kryptoendolitické houby Antarktidy jsou psychrofilní, schopné růst v širokém rozmezí teplot, což naznačuje, že jsou schopné přežít v prostředí s velkými teplotními výkyvy. Jejich optimální růstová teplota je mnohem vyšší, než jaká je teplota jejich přirozeného prostředí. Schopnost růstu kolem 0 C jim umožňuje růst během období největší fotosyntetické aktivity společenstva (Selbmann a kol. 2005). Rod Cryomyces Zvláštní morfologie rodu Cryomyces zdůrazňuje jejich vhodnost pro obývání extrémních prostředí. Tvoří velmi jednoduché, kvasinkám podobné struktury (monilioidní hyfy a meristematické mycelium) uvolňující jednobuněčné konidie rychle se měnící na silně melanizované tlustostěnné propagule, které jsou pravděpodobně více odolné vůči UV záření a dehydrataci (Obr. 4). Klíčení a tvorba vegetativního stádia je možná pouze během krátkého období antarktického léta. Optimální růstová teplota zástupců rodu Cryomyces je 15 C až 20 C. Tento rod zahrnuje pouze dva druhy Cryomyces antarcticus a Cryomyces minteri, oba izolované z Antarktidy (Selbmann a kol. 2005). Obr. 4: C. antarcticus, struktury připomínající kvasinky (upraveno podle Selbmann a kol. 2005) 10 μm Rod Friedmanniomyces Tento rod je zastoupen druhy Friedmanniomyces endolithicus 15

a Friedmanniomyces simplex, které se vyskytují pouze na antarktickém kontinentu. Druhy rodu Friedmanniomyces jsou více rozšířeny než druhy rodu Cryomyces, a to pravděpodobně v důsledku přítomnosti účinnějšího mechanismu pro šíření. Rod Friedmanniomyces má velmi pomalý růst s optimální růstovou teplotou 10 C až 15 C. Jednotlivé druhy netvoří kvasinkám podobné struktury, ale tvoří složitější mnohobuněčné stélky (Obr. 5). Vysoce odolné propagule jako u rodu Cryomyces chybí, ale jejich nižší teplotní preference naznačují možnost dobrého přežití v extrémních podmínkách i přes nižší stupeň morfologického přizpůsobení (Selbmann a kol. 2005). Obr. 5: F. endolithicus, monilioidní větvené hyfy (upraveno podle Selbmann a kol. 2005) 10 _ μm _ Rod Elasticomyces Rod Elasticomyces byl poprvé izolován z antarktických lišejníků, později byl nalezen také jako součást kryptoendolitických společenstev. Meristematické houby rodu Elasticomyces se zdají být obzvláště citlivé na oligotrofní prostředí skal. Lišejníky jim proto mohou sloužit jako dobré zdroje živin. Charakteristická je pro ně schopnost tvořit spojky (Obr. 6). Druhy rodu Elasticomyces rostou ve velkém rozsahu teplot (od 0 C až do 25 C), což jim umožňuje vydržet jak nízké teploty, tak i časté teplotní výkyvy, které jsou mnohem výraznější v epilitickém než endolitickém prostředí. Rod Elasticomyces je zastoupen jedním druhem Elasticomyces elasticus (Selbmann a kol. 2008). Obr. 6: E. elasticus, fragmenty hyf propojené spojkami (bílé šipky), (upraveno podle Selbmann a kol. 2008) 20 μm 16

Rod Recurvomyces Rod Recurvomyces byl izolován jako součást kryptoendolitických společenstev lišejníků v Antarktidě a je zastoupen pouze jedním doposud popsaným druhem Recurvomyces mirabilis (Obr. 7). Rod Recurvomyces byl izolován rovněž ve středomořských oblastech. Důvodem tohoto rozšíření je tvorba snadno rozptýlitelných konidií, která není u černých meristematických hub obvyklá. Na rozdíl od rodu Elasticomyces není schopen růst při teplotě 25 C (Selbmann a kol. 2008). Obr. 7: R. mirabilis, hyfy s rozvětvenými konidiofory tvořící přehrádkované konidie (upraveno podle Selbmann a kol. 2008) 10 μm 3.1.1.4 Strategie přežití Kryptoendolitické houby jsou nejvíce extromotolerantní houby na Zemi (Selbmann a kol. 2005). Vykazují některé typické vlastnosti, které jsou velmi důležité pro přežití a činí z nich trvalé obyvatele biofilmu skal v extrémních prostředích (Staley a kol. 1982). Účinnou ochranou jsou silné melanizované buněčné stěny, které houby chrání proti vyschnutí a negativním vlivům UV záření (Selbmann a kol. 2005). Meristematický růst může u některých druhů sloužit k ochraně proti UV záření, neboť zmenšuje povrch kolonií, na který dopadají sluneční paprsky a zároveň může být využit jako ochrana i proti jiným stresovým faktorům prostředí (Ruisi a kol. 2007, Selbmann a kol. 2005). Schopnost tvořit vnitrobuněčné kryoprotektanty, pravděpodobně polysacharidy, které jsou zapojeny do obranných procesů mikroorganizmů proti vysychání a střídání období zmrznutí-tání, je také vlastnost charakteristická pro černé meristematické houby. Extracelulární polymerní látky (EPS), vylučované houbami vně hyf nebo v okolí vícebuněčných konidií, chrání proti vyschnutí a umožňují lepší přichycení k substrátu 17

(Selbmann a kol. 2002, 2005). EPS mohou přispět i k vytvoření vhodnějších fyzikálních a chemických podmínek v mikrobiálním biofilmu (de los Rìos a kol. 2003). Meristematické houby jsou známé svou schopností reagovat na osmotický stres tvorbou glycerolu (Sterflinger 1998), proto jsou schopny vydržet i koncentraci 24 % NaCl v prostředí (Onofri a kol. 2007). Mykosporiny, nízkomolekulární ve vodě rozpustné molekuly pohlcující UV záření vlnové délky 310 a 320 nm, byly zjištěny u osmi kmenů, kde zastávaly jak ochrannou funkci proti nadměrnému UV záření, tak měly také vztah k možnému přežití, neexpanzivnímu růstu a dlouhověkosti hub (Gorbushina a kol. 2003, Oren a Gunde-Cimerman 2007, Sinha a kol. 2007). Další strategie přežití je schopnost produkovat antibiotické látky, které brání růstu fotobiontů (především řas) a přispívají k zachování vrstevnatosti společenstva (Ocampo- Friedmann a Friedmann 1993). Kryptoendolitické houby žijící v nezaledněných oblastech Viktoriiny země vykazují extrémní zjednodušení svých životních cyklů. Většina z nich není ani schopna tvořit anamorfní reprodukční struktury a rozmnožovací částice vznikají rozpadem monilioidních hyf, jak bylo popsáno u rodu Friedmanniomyces (Ruisi a kol. 2007). Rychlá expanze není nutná, neboť zde probíhá pouze malá soutěž s jinými druhy hub, vzhledem k nízké biologické rozmanitosti (Selbmann a kol. 2005). Kromě toho, jednoduchá morfologie a málo diferencované struktury přispívají k jejich schopnosti přežít ve stresovém prostředí (Onofri a kol. 2004). 3.1.1.5 Černé meristematické houby jako model exobiologie Exobiologie je obor studující možnosti života ve vesmíru. Pozornost byla dříve zaměřena na prokaryota, dnes se ale obrací na černé meristematické houby ze Suchého údolí McMurdo, které byly navrženy jako nejlepší eukaryotický model pro biologické zkoumání Marsu. Černé meristematické houby tvoří taxonomicky velmi heterogenní skupinu hub, která sdílí schopnosti obývat různá extrémní prostředí s nedostatkem vody a živin, vysokou slaností, vysokou hodnotou UV záření a také vysokou i nízkou teplotou. V současnosti probíhají testy na některých kmenech rodu Cryomyces, které se pokoušejí stanovit možnost dlouhodobého života ve vakuu, působení UV záření a také vesmírné radiace (Onofri a kol. 2007). 18

3.1.2 Hypolitická a chasmolitická společenstva hub Hypolitická společenstva jsou dělena do třech skupin podle kolonizujícího organizmu: hypolitická společenstva cyanobakterií (typ I), hub (typ II) a mechů (typ III). Nejčastějšími substráty jsou křemen nebo mramor vyskytující se v Suchém údolí McMurdo ve Východní Antarktidě. Prostředí pod těmito průsvitnými kameny obývají hypolitická společenstva hub (Obr. 8), která tvoří rozsáhlé sítě, sloužící ke stabilizaci půdy v okolí kolonizovaných hornin (Cowan a kol. 2011). Obr. 8: Vzorek hypolitických společenstev hub (upraveno podle Cowan a kol. 2011) Pointing a kol. (2009) zkoumal mikrobiální diverzitu extrémně slaných polárních pouští. Do svých výsledků zahrnul i chasmolitická společenstva hub. Houby těchto společenstev patří do tříd Dothideomycetes (Ascomycota), Sordariomycetes (Ascomycota) a Cystobasidiomycetes (Basidiomycota). Hypolitická a chasmolitická společenstva tvoří extrémně odolnou populaci Suchých údolí ve Východní Antarktidě. 3.2 Led Led představuje unikátní prostředí pro současné nebo minulé mikroorganizmy. Biologický materiál v ledovcích se skládá z pylu, fragmentů dřeva a bakteriálních a houbových spor (Patel 2006). Dříve se myslelo, že led slouží pouze jako médium pro konzervaci mikroorganizmů, současné objevy ale prokázaly, že je v různých typech ledu možný aktivní mikrobiální život (Gunde-Cimerman 2006, Ma a kol. 2000, Patel 2006, Willerslev a kol. 1999). Led obsahuje organizmy charakteristické pro polární oblasti, tak i v malé míře mikroorganizmy mírných a tropických prostředí, které byly do Antarktidy zaneseny vzdušnými proudy. Led může být považován za vynikající prostředí pro uchovávání mikroorganizmů a umožňuje studium jak současné, tak i minulé mikrobiální diverzity (Patel 2006). Mikrobiální společenstva ukrytá v ledu 19

po staletí poskytují důkaz o tom, že je život možný i na Marsu nebo na Jupiterově měsíci Europě (Skidmore a kol. 2000). Z ledu náhorní plošiny Východní Antarktidy pochází nejstarší nález vláknité houby rodu Penicillium, který měl stáří 38 600 let. Několik tisíc let staré byly i suchomilné druhy Eurotium repens a Penicillium chrysogenum (Abyzov 1993, Onofri a kol. 2004). Schopnost mikroorganizmů přežít v prostředí ledu je pravděpodobně způsobena kryokonzervací. Kryogenní procesy chrání mikroorganizmy před fyzikální a chemickou degradací (Patel 2006). Struktura ledu naznačuje přítomnost kapalné vody kolem ledových krystalků. Vodní aktivita mikroorganizmů ve sněhu nebo v ledu je dominantním faktorem, který ovlivňuje mikrobiální růst. Některé houby s nízkou vodní aktivitou, které jsou dobře přizpůsobeny prostředí s vysokou koncentrací solí a nízkou teplotou, mohou led kolonizovat a růst na něm (Gunde-Cimerman a kol. 2003). Led v jezerech Antarktidy obsahuje mnoho houbových a jiných organizmů (Frisvad 2008). Žádný výzkum nebyl zatím proveden na přítomnost hub v mořském ledu. Stejně tak nebyly zatím houby objeveny ani v subglaciálním prostředí (Gunde- Cimerman 2006). Analýzy sekvencí oblasti ITS (internal transcribed spacer) rdna prokázaly bohaté zastoupení hub v ledovcích. Výzkum probíhal převážně v kontinentální Antarktidě. Byly izolovány některé askomycety a basidiomycety. Askomycety zahrnovaly tři druhy penicilií: Penicillium commune, Penicillium farinosum a P. chrysogenum, a také druh Togninia minima a rod Cladosporium. Basidiomycety byly zastoupeny druhem Sporobolomyces sp. a kvasinkami rodu Rhodotorula (Patel 2006). 3.3 Voda Antarktida má pozoruhodnou rozmanitost jezer: sladkovodní, brakická, meromiktická i hyperslanná. Dominantními organizmy jsou zde bakterie, prvoci a řasy (Laybourn-Parry 2002), důležitou složkou sladkovodních systémů jsou také houby (Vincent a Laybourn-Parry 2008). V antarktických jezerech jsou mikroorganizmy neustále vystaveny nízké teplotě, stejně jako nedostatku světla a živin (Laybourn-Parry 2002). Jezera přímořské Antarktidy mají obecně větší biologickou rozmanitost než jezera kontinentální Antarktidy, nicméně nižší biodiverzita poskytuje vhodný model pro studium vztahů mikroorganizmů v daném ekosystému. Mikrobiální diverzita 20

antarktických jezer je stále nedostatečně popsána (Vincent a Laybourn-Parry 2008). Ellis-Evans (1985) popisuje výskyt různých druhů hub ve sladkovodních jezerech na Jižních Orknejích. Z jezer bylo izolováno několik půdních hyfomycet, vodní hyfomycety izolovány nebyly. Všudypřítomné byly různé druhy penicilií a druhy Chrysosporium verrucosum a Chrysosporium pannorum, vyskytující se především v oblastech podléhajících značným biotickým vlivům (přítomnost ptáků a tuleňů). Dále zde byl nalezen jeden druh hyfochytriomycety (Hyphochytrium catenoides), pět druhů chytridiomycet (Catenophlyctis variabilis, Chytriomyces sp., Chytriomyces willoughbyi, Chytridium versatile a Rhizophydium sp.) a dva druhy oomycet (Aphanomyces sp. a Lagenidium giganteum). Druhy Chytriomyces sp. a Ch. willoughbyi parazitovaly na oogoniích druhu Aphanomyces sp., který byl rovněž často izolován. Kosmopolitní druhy Cladosporium cladosporioides a Ch. verrucosum byly izolovány z jezer, které byly obklopeny mechy. Další ojedinělé nálezy v přímořské Antarktidě tvořily druhy Chloridium sp., Gliocladium sp., Mortierella sp., Arthrobotrys sp. a Phlyctochytrium acuminatum. Vysoké množství vláknitých hub bylo v jezerech zaznamenáno v průběhu jara a léta, kdy dochází k oplachu okolní půdy a vegetace. Výskyt jednotlivých druhů může být sezónní, což znamená, že nejsou původními obyvateli jezer, ale jsou splavovány do jezer při jarním a letním tání ledovců (Ellis-Evans 1985). Také ptáci slouží jako zdroje inokula pro antarktická jezera (Vincent a Laybourn-Parry 2008). Z jezer ve Viktoriině zemi byly izolovány některé chytridiomycety (Phlyctochytrium recurvastomum, Rhizophydium proliferum, C. variabilis a Ch. versatile), oomycety (Pythium sp., Aphanomyces sp.) a zygomyceta rodu Mucor. Zatímco počet chytridiomycet byl velký, druhová diverzita byla velmi nízká (Ellis- Evans 1985). Rod Thelebolus, vyskytující se na ptačím trusu, byl také přítomen (Vincent a Laybourn-Parry 2008). D'Elia a kol. (2009) zaznamenal různé psychrotolerantní druhy hub žijící v jezeře Vostok ve Východní Antarktidě. Během projektu MICROMAT bylo z jedenácti antarktických jezer získáno 160 izolátů vláknitých hub, patřících do patnácti různých rodů, v nichž dominovaly kosmopolitní rody Penicillium, Aspergillus, Beauveria a Cladosporium (Brunati a kol. 2009). 3.4 Vzduch Antarktida je kontinent izolovaný od okolního světa. Přesto pobřežní oblasti, 21

které jsou v blízkosti na organizmy bohatých zdrojů, jako je Jižní Amerika, jsou zásobovány množstvím rozmnožovacích mikrobiálních částic. Důkazem toho je vysoká četnost kosmopolitních druhů ve většině těchto lokalit. Přenos propagulí na tak dlouhou vzdálenost je zprostředkován větrem nebo zvířaty (Ruisi a kol. 2007). Koncentrace spor ve vzduchu nad Antarktidou je mnohem nižší než v jiných částech světa. Koncentrace je velmi nízká během zimy, stoupá ale s příchodem léta (Marshall 1997). Mikrobiální částice se vyskytují v atmosféře jak nad přímořskou, tak i nad kontinentální Antarktidou (Marshall 1996). Marshall (1996) zaznamenal vysokou koncentraci houbových spor rodů Tetraploa a Sporormiella ve vzduchu nad Antarktidou, které se tam normálně nevyskytují. V přímořské Antarktidě byly chlamydospory nejčastějším typem rozmnožovacích částic hub. Konidie druhu Cladosporium sp. byly druhé nejčastější. Dále byly ve vzduchu nalezeny spory druhu Epicoccum sp., askospory a fragmenty hyf (Marshall 1997). Białasiewicz a Czarnecki (1999) provedli analýzu vzduchu na polární stanici Arctowski v přímořské Antarktidě. Izolovali 43 kmenů vláknitých hub řadících se do rodů: Penicillium (26 kmenů), Cladosporium (8 kmenů), Alternaria (2 kmeny), Rhizoctonia (2 kmeny), Scopulariopsis (2 kmeny), Botrytis (1 kmen), Aspergillus (1 kmen) a Sclerotinia (1 kmen). Zmíněné houby mohly pocházet z okolní půdy, přenos lidmi také není vyloučen. Singh a Agarwal (1998) sledovali populace mikroskopických hub v atmosféře nad Východní Antarktidou. Dominantním taxonem zde byl rod Penicillium, konkrétně druhy Penicillium olivicolor, Penicillium corylophilum, Penicillium viridicatum, Penicillium waksmanii, Penicillium camemberti a P. chrysogenum. Také byl detekován druh Fusarium oxysporum a Paecilomyces variotii. Optimální růstová teplota všech zjištěných druhů byla okolo 30 C. Nejčastěji izolovanými rody z atmosféry jsou Penicillium a Cladosporium. Penicilia jsou všudypřítomná v půdě a rovněž ve vzduchu. Snadno se rozptylují pomocí různých mechanismů, neboť mají malé hydrofobní konidie (McRae a kol. 1999). Konidie rodu Cladosporium jsou zase nejčastějším typem vzdušné spory v mírných a tropických oblastech, kde tvoří 20 až 54 % celkového obsahu spor v atmosféře (Marshall 1997). 22

3.5 Vegetace Antarktická flóra se skládá pouze z několika druhů lišejníků, mechů, řas a cévnatých rostlin (Rosa a kol. 2009). 3.5.1 Cévnaté rostliny Pouze dvě cévnaté rostliny jsou součástí antarktického ekosystému. Patří mezi ně druhy Deschampsia antarctica (Poaceae) a Colobanthus quitensis (Caryophyllaceae) vyskytující se v severní a západní části Antarktického poloostrova. Obě rostliny jsou vysoce odolné vůči mrazu a suchu (Rosa a kol. 2009). Izolace mikroskopických hub byly prováděny na kořenech a listech obou rostlin (Rosa a kol. 2009, Rosa a kol. 2010, Upson a kol. 2009). 3.5.1.1 Colobanthus quitensis Druh C. quitensis vystupuje jako možný rezervoár dekompozičních, saprobních, fytopatogenních a endofytických hub, které mohou sloužit jako model pro ekologické studie a pro studium chování houbových společenstev v extrémních podmínkách prostředí (Rosa a kol. 2010). Endofytické houby žijí alespoň část svého života v buňkách nebo mezi buňkami rostlin a nezpůsobují očividné příznaky infekce. Endofytická společenstva hub spojená s rostlinou C. quitensis poskytují některé výhody pro zdraví této rostliny. Naopak rostlina nabízí houbám ochranné prostředí, které pomáhá endofytickým druhům odolávat extrémním podmínkám (Rosa a kol. 2010). Izolace endofytických hub byla provedena z listů. Identifikované houby se řadily do rodů Aspergillus (druh Aspergillus reptans), Entrophospora, Cadophora (druh Cadophora luteo-olivacea), Davidiella (druh Davidiella tassiana), Fusarium (druh Fusarium proliferatum), Geomyces (druh Geomyces pannorum), Gyoerffyella, Microdochium (druh Microdochium phragmitis), Mycocentrospora a Phaeosphaeria. Kosmopolitní D. tassiana (teleomorfa druhu Cladosporium herbarum) byla převládajícím druhem. Kromě endofytických druhů byly nalezeny fytopatogenní a dekompoziční druhy spojené se zdravými listy (Rosa a kol. 2010). Původ endofytických společenstev hub spojených s rostlinou C. quitensis je zatím neznámý. Pro vysvětlení jejich původu existují dvě hypotézy. První hypotéza předpokládá, že se endofytické houby dostaly do Antarktidy společně s rostlinou C. quitensis. Druhá se zakládá na předpokladu, že jsou endofytické houby původním 23

obyvatelem Antarktidy, který se časem přizpůsobil životu na novém substrátu (Rosa a kol. 2010). 3.5.1.2 Deschampsia antarctica Druh D. antarctica představuje jednu ze dvou cévnatých rostlin vyskytujících se na antarktickém kontinentě (Rosa a kol. 2009). Rody Alternaria (57,7 %) a Phaeosphaeria (19,2 %) byly nejčastěji zaznamenané mikroskopické houby na listech. Druhy rodu Alternaria jsou široce rozšířené saprofytní houby vyskytující se v půdě a na rozkládajícím se rostlinném materiálu. Některé jsou také patogenní nebo tvoří endofytická společenstva v mírných a tropických oblastech. Na listech rostliny D. antarctica se rovněž vyskytovaly dva mykorhizní druhy Entrophospora sp. (Rosa a kol. 2009) a Glomus antarcticum, který byl rovněž izolován z půdy v blízkosti kořenů rostliny (Cabello 1994). Černé endofytické houby spojené s kořeny rostlin se vyskytují hojně i ve studeném prostředí. Většina izolátů z rostlin C. quitensis a D. antarctica byla zařazena do řádu Helotiales (oddělení Ascomycota), konkrétně druhy Leptodontidium orchidicola, Rhizoscyphus ericae a rody Tapesia a Mollisia. Studie prokázala, že členové řádu Helotiales běžně kolonizují kořeny obou antarktických trav (Upson a kol. 2009). Taxonomicky se převážná část endofytických hub řadí k oddělení Ascomycota a jejich anamorfám. Většinu taxonů tvoří houby schopné produkovat melanin ve svých hyfách, který uděluje rezistenci vůči nízké teplotě a vysoké hodnotě UV záření. Výše uvedené studie podporují hypotézu, že nízká frekvence endofytických izolátů, stejně tak jako nízká diverzita hub, je způsobena extrémními podmínkami Antarktidy (Rosa a kol. 2009, 2010) 3.5.2 Mechy Mechy jsou jedním z mikrostanovišť bohatých na mikroskopické houby, obzvláště na psychrofilní původní druhy. Přesto převážnou část hub izolovaných z těchto substrátů tvoří kosmopolitní druhy (Tosi a kol. 2002). Mechy absorbují a zadržují velké množství vody. Některé houby potřebují ke svému životu vodu v kapalném stavu, zatímco jiné (xerotolerantní) houby přežívají i ve velmi suchém prostředí (McRae a Seppelt 1999). Studie prováděné McRaem a Seppeltem (1999) neprokázaly žádný vztah mezi obsahem vody v meších nebo 24

v okolní půdě a rozmanitostí hub. Předpokládá se, že rozmanitost vláknitých hub je více závislá na podmínkách prostředí než na dostupnosti vody (McRae a Seppelt 1999). Mikroskopické houby byly izolovány z mechů v kontinentální Antarktidě. Nejčastěji zaznamenané druhy vláknitých hub byly: C. cladosporioides, Mortierella antarctica, Geomyces pannorum var. pannorum, Cadophora malorum, Geomyces pannorum var. vinaceus, Phoma herbarum a Verticillium lecanii. P. herbarum byla nejčastěji izolovaným druhem, neboť dává přednost mechu jako hlavnímu nutričnímu substrátu. Dalšími izolovanými druhy byly: Conidiobolus sp., Chaetomium gracile, Aureobasidium pullulans, Penicillium brevicompactum, Penicillium minioluteum (Tosi a kol. 2002) a Arthrobotrys ferox (Sharma 2000). Většina izolovaných druhů měla optimální růstovou teplotu 15 C až 24 C. Druhy Ch. gracile a P. miniolutem, izolované z mechů rostoucích v blízkosti sopečných průduchů, měly optimální teplotu kolem 30 C (Tosi a kol. 2002). Při dalším zkoumání antarktické mykoflóry rostoucí ve spojitosti s mechy byly nalezeny druhy Embellisia sp., Penicillium sp., Trichoderma sp. (Bradner a kol. 2000), Trichoderma viride, G. pannorum, Thelebolus microsporus, Mortierella minutissima, Penicillium solitum, P. corylophilum, P. commune (McRae a Seppelt 1999), Conidiobolus antarcticus (Tosi a kol. 2004), T. microsporus, zástupci rodů Phoma, Penicillium, Chrysosporium, a myceliální druhy hub bez fruktifikačního stádia (Azmi a Seppelt 1998). Druhy G. pannorum, P. corylophilum a P. commune byly nalezeny rovněž v okolní půdě (McRae a Seppelt 1999). Izolované houby mohly být součástí neparazitické bioty na povrchu listů nebo bylo spojení s mechy náhodné (McRae a Seppelt 1999). Hypotézu, že by mohlo být spojení náhodné, vyvrátily experimenty prováděné Bradnerem a kol. (2000), neboť Embellisia sp. rostla při kultivaci pouze na miskách naočkovaných mechem, což potvrzuje úzké spojení mezi houbami a mechy. Některé houby aktivně napadají mechy rostoucí v Antarktidě a vytvářejí skvrny na umírajících listech v mechovém koberci. Tyto houby způsobují nejenom rozpad mechového listu, ale také infekci celého mechového společenstva během rozkladného procesu. Odumřelá místa v mechovém porostu pak osídlují vyšší rostliny, jiné mechy nebo řasy a vytváří se zde nové ekologické niky. Přítomnost hub patogenních pro mechy byla zaznamenaná v kontinentální i přímořské Antarktidě. Mezi vláknité houby parazitující na meších patřily druhy Coleroa turfosorum, Thyronectria antarctica var. hyperantarctica, Bryosphaeria megaspora, Rhizopus sp., 25

Epibryon chorisodontii a rod Pythium (Hoshino a kol. 2001). Rod Phoma Rod Phoma je široce rozšířený a tvořený velkým množství druhů, které obývají různé ekologické niky. Druh P. herbarum byl izolován z půdy, vzduchu, trusu a peří ptáků (Aveskamp a kol. 2008) a také kosterních pozůstatků (Sharma 2000). Většinou se ale vyskytuje ve spojení s rostlinami (Aveskamp a kol. 2008). Druh P. herbarum je pravděpodobně původním druhem Antarktidy (Aveskamp a kol. 2008). Byla u něho zjištěna produkce exopolysacharidů, která je spojena se schopností prevence vůči poškození způsobené opakovaným zmrznutím-táním nebo jako obrana proti vyschnutí (Selbmann a kol. 2002). Hughes a kol. (2003) zaznamenali u antarktických kmenů P. herbarum tvorbu hnědého pigmentu, pravděpodobně melaninu. 3.5.3 Řasy Řasy představují podstatný zdroj mikroskopických hub izolovaných z moře, přičemž až jedna třetina všech známých vláknitých hub vyskytujících se u pobřeží využívá tento substrát (Loque a kol. 2009). Většina hub rostoucích ve spojení s řasami jsou askomycety (Loque a kol. 2009). Z řas byly často izolovány druhy Rhizopus stolonifer a T. microsporus, dále druhy rodu Aspergillus, Penicillium, Mortierella, Geomyces, Antarctomyces, Oidiodendron, Phaeosphaeria, Aureobasidium a myceliální typy hub bez fruktifikačního stádia (Azmi a Seppelt 1998, Loque a kol. 2009). Druh Antarctomyces psychrotrophicus je nejspíše endemickým druhem Antarktidy (Loque a kol. 2009). 3.5.4 Lišejníky Lišejníky jsou nejčastější typ vegetace na Antarktickém poloostrově. Nachází se na nich poměrně velké množství psychrofilních druhů, přesto se předpokládá, že více než se substrátem jsou houby spojené s různými klimatickými oblastmi kontinentu (Möller a Dreyfuss 1996). Lišejníky jsou také známé jako substrát pro nejrůznější obvykle dosti specifické houby (Möller a Gams 1993). Z jejich povrchu byly izolovány druhy Acremonium antarcticum, Acremonium psychrophilum (Sharma 2000), Acremonium butyri, Acremonium cerealis, Acremonium rutilum, Alternaria alternata, Chaetomium globusum, Phaeosphaeria eustoma, C. malorum, Chalara constricta, 26