CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về giới nấm Giới nấm (Fungi kingdom) bao gồm những sinh vật nhân chuẩn tự dưỡng có thành tế bào bằng chitin. Phần lớn nấm phát triển dưới dạng các sợi đa bào gọi là sợi nấm (hyphae) tạo nên hệ sợi (mycelium), một số nấm khác lại phát triển dưới dạng đơn bào. Những đại diện tiêu biểu của nấm gồm nấm mốc, nấm men và nấm lớn (nấm quả thể).
Nấm phân bố trên toàn thế giới và phát triển ở nhiều dạng môi trường khác nhau, kể cả sa mạc. Đa phần nấm sống trên cạn, nhưng một số loài được tìm thấy ở môi trường nước. Phân loại nấm Dựa theo tỉ lệ giữa số loài nấm với số loài thực vật ở trong cùng một môi trường, người ta ước tính giới nấm có khoảng 1.000 loài đã được các nhà nấm học phát hiện và miêu tả [11]. Các lớp chính của nấm được phân loại chủ yếu dựa trên cấu trúc cơ quan sinh sản hữu tính của chúng.
Hiện tại nấm được chia làm 6 lớp: Sơ đồ 1.1: Sơ đồ phân loại nấm Lớp Nấm cổ (Chytridiomycetes) Lớp Nấm trứng (Oomycetes) Lớp Nấm tiếp hợp (Zygomycetes) Nấm Fungi Lớp Nấm túi (Ascomycetes) Lớp Nấm đảm (Basidiomycetes) Lớp Nấm bất toàn (Deuteromycetes) 7 1. Lớp Nấm cổ (Chytridiomycetes) Lớp có 3 bộ, trong đó đại diện điển hình nhất là bộ Chytridiales với giống đại diện là Synchytrium (Nấm mụn), giống này có khoảng 150 loài thường ký sinh trên các thực vật bậc cao, gây nên các bệnh ở lá, cuống lá và thân cây, tạo thành những mụn sần sùi màu đen hay nâu. Lớp nấm trứng (Oomycetes) Lớp có 4 bộ, trong đó đại diện điển hình nhất là bộ mốc nước (Saprolegniales) với họ đại diện là Saprolegniaceae. Lớp nấm tiếp hợp (Zygomycetes) Lớp gồm 4 bộ với khoảng 500 loài, phần lớn hoại sinh, ở trên cạn, ít khi ký sinh, bộ đại diện là Mucorales (bộ nấm mốc) với họ điển hình của bộ là Mucoraceae: đây là họ lớn nhất trong bộ gồm 12 giống và khoảng 145 loài, phần lớn hoại sinh trên các sản phẩm hữu cơ.
Một số loài có hoạt tính enzime cao (amylase và proteinase) thường được sử dụng trong một số lĩnh vực công nghiệp. Lớp nấm túi (Ascomycetes) Nấm túi là một lớp lớn, khoảng hơn 30.000 loài, chiếm tới 30% số nấm hiện biết, được chia làm 2 phân lớp và nhiều bộ. - Phân lớp nấm túi trần (Hemiascomycetidae): gồm những nấm túi chưa có thể quả và sợi sinh túi. - Phân lớp nấm túi thật (Euascomycetidae) 1.
Lớp nấm Ðảm (Basidiomycetes) Lớp nấm đảm này thành 3 phân lớp: - Phân lớp nấm đảm đơn bào (Holobasidiomycetidae) - Phân lớp nấm đảm đa bào (Phragmobasidiomycetidae) - Phân lớp nấm đảm có bào tử đông (Teliosporomycetidae). Lớp nấm bất toàn (Deuteromyces) Số lượng loài của lớp này khá lớn và không ổn định, chiếm tới 50% tổng số loài nấm và hầu hết thuộc về nấm bậc cao. 8 Tế bào nấm thuộc lớp Chytridiomycetes Sợi nấm rễ mút phân nhánh Nấm bệnh Mucor mucedo Phycomyces thuộc Zygomycetes (thuộc Zygomycetes) trên thực vật mọc lên từ một miếng cá Nấm Aspergillus fumigatus với các bào tử nang Coccidioides immitis với các nội bào tử Trichoderma fertile thuộc Ascomycetes Humidicutis lewelliniae thuộc Basidiomycota Nấm linh chi (Ganoderma lucidum) Nấm mồng gà (Cantharellus) thuộc Basidiomycetes Hình 1.1: Một số hình ảnh về các lớp nấm 9 1. Vai trò của nấm với con người Nấm được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu trong nhiều món ăn (đặc biệt là ở Trung Quốc, Hàn Quốc, Châu Âu, và Nhật Bản).
Chúng được gọi là "thịt" của thế giới thực vật [12]. Đó là do nấm có giá trị dinh dưỡng cao, có độ đạm cao và ít chất béo, chứa nhiều vitamin nhóm B và C [13]. Ngoài ra khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời ngay cả sau khi thu hoạch nấm thì ergosterol trong nấm chuyển hóa thành vitamin D2 [12]. Nấm cũng chứa nhiều nguyên tố vi lượng như sắt, selen, natri, kali, magiê và photpho [14].
Loại nấm ăn được phổ biến nhất là nấm mỡ (Agaricus bisporus) [15], được trồng ở nhiều quốc gia trên thế giới. Những dạng khác của A.bisporus là portabella và nấm mũ (crimini) cũng được trồng thương mại. Nhiều loại nấm Châu Á cũng được trồng và tiêu thụ rộng rãi là nấm rơm (Volvariella volvacea), nấm hương (Lentinula edodes), nấm sò (Pleurotus ostreatus), mộc nhĩ (Auricularia auricula-judae), enokitake (nấm kim trâm, Flammulina) và nấm múa (Grifola frondosa). Tuy nhiên có nhiều loại nấm đặc biệt độc đối với con người.
Độc tính của nấm có thể nhẹ và gây ra bệnh tiêu hóa hay dị ứng cũng như ảo giác, nhưng cũng có thể đủ mạnh để gây liệt các cơ quan và chết người, có khoảng 10.000 loại nấm thịt, trong đó có một nửa là ăn được và 100 loài có độc tố cao [13]. Bên cạnh việc sử dụng nấm làm thực phẩm, nhiều loại nấm ăn đã được sử dụng trong y học truyền thống hàng ngàn năm nay. Đó là nấm múa, nấm hương, nấm chaga, nấm linh chi. Loài nấm Đông trùng hạ thảo (Cordyceps sinensis) được coi là một dược liệu quý hiếm và đã được sử dụng ở Trung Quốc từ lâu.
Loài nấm cổ linh chi (Ganoderma applanatum) cũng từng được coi là một "thần dược" ở Việt Nam. Tính đến tháng 6 năm 2014, toàn bộ nấm hoặc các thành phần nấm đã được nghiên cứu trong 32 thử nghiệm lâm sàng trên con người đã đăng ký với Viện Quốc gia y tế Hoa Kỳ về tác động tiềm 10 năng của chúng trên nhiều loại bệnh và điều kiện sinh lý bình thường, trong đó có sự thiếu hụt vitamin D, ung thư, chuyển hóa xương, bệnh tăng nhãn áp, chức năng miễn dịch và bệnh viêm ruột [16]. Những chất được phân lập từ nấm như psilocybin và lysergic acid diethylamide (LSD) là những chất gây ảo giác có thể dùng để chữa các bệnh về tâm thần, như chứng rối loạn ám ảnh cưỡng chế (OCD), và cũng được dùng (với lượng nhỏ) để chấm dứt những cơn nhức đầu hàng loạt hay đau nửa đầu. LSD mạnh gấp 100 lần psilocybin, được tổng hợp vào năm 1938, và là một loại ma túy quen thuộc [17].000 loại kháng sinh được biết năm 1995 có khoảng 22% được sản xuất từ nấm sợi [18].
Trong số đó, kháng sinh penicillin G (1) được Alexander Fleming phát hiện và phân lập từ nấm Penicillium chrysogenum vào năm 1928, được sử dụng rất rộng rãi trong y học thế kỷ 20. Trong khi một số nghiên cứu khác cho thấy các chất này có tiềm năng kháng virus, kháng khuẩn, ký sinh trùng, chống viêm, trị đái tháo đường [20]. Hiện nay, một số chiết xuất của chúng đã được sử dụng rộng rãi ở Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc, hỗ trợ cho những phương pháp điều trị bức xạ và hóa trị liệu mặc dù bằng chứng lâm sàng về hiệu quả ở người chưa được xác nhận [19]. Ngày nay áp dụng công nghệ ADN tái tổ hợp, nhiều gen đã được chuyển vào những loại nấm như nấm men S.
cerevisiae, Pichia pastoris, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces lactis, Candida albicans, Hansenula polymorpha, 11 Yarrowia lipolytica… và nấm sợi Aspergillus niger, A. oryzae, Neurospora crassa, Trichoderma reesei.[21] với mục đích sản xuất công nghiệp. Nhờ khả năng phát triển nhanh, chúng được nuôi trồng và cho ra nhiều loại sản phẩm protein đa dạng giá trị rất lớn trong y học như insulin [22]. Tóm lại ngày nay nấm được sử dụng với rất nhiều mục đích khác nhau như làm thực phẩm, làm thuốc kháng sinh, góp phần hỗ trợ và điều trị một số loại bệnh.
Họ nấm Xylariaceae 1. Giới thiệu chung về họ nấm Xylariaceae Xylariaceae là họ nấm có số lượng loài lớn nhất trong bộ nấm túi Xylariales thuộc lớp nấm túi Ascomycetes. Hiện nay, trên thế giới đã xác định được khoảng 85 chi và ít nhất 1. Chúng được phân bố ở khắp nơi trên trái đất, nhưng tập trung với độ đa dạng cao ở những vùng nhiệt đới [24, 25, 26].
Họ Xylariaceae gồm các loài nấm túi có quả thể (ascocarp) bằng chất da (leathery) hoặc chất than (carbonous), hình cầu hoặc hình chai màu sẫm, quả thể có vách rõ ràng, các quả thể hình chai có miệng nhỏ (ostiole), quả thể hình cầu không có miệng, miệng có các sợi bên (periphyses). Quả thể thường nằm trong khối mô đệm (stroma), màu tối hoặc màu đen, chất màng chất gỗ hoặc chất than. Túi (asci) có vách một lớp dạng chùy hoặc dạng túi, xen kẽ có các sợi ngang (paraphyses) hình thành một lớp sinh sản. Các túi trong quả thể hình chai trưởng thành vào các thời gian khác nhau.
Do đó, các bào tử trong các giai đoạn khác nhau có thể thấy trong cùng một quả thể. Bào tử túi (ascospores) trong suốt hoặc màu sẫm, có một hoặc vài tế bào, phổ biến thường có 8 bào tử túi trong một túi. Các loài thuộc họ Xylariaceae chủ yếu hoại sinh tên gỗ mục, gốc cụt, cành và lá cây, một số hoại sinh trên phân động vật, một số ký sinh gây bệnh nguy hiểm ở thực vật. Ở Việt Nam có 82 loài với 13 chi thuộc họ Xylariaceae đã được công 12 bố [7], đây là một trong những họ nấm thường gặp của ngành Nấm túi Ascomyccota ở nước ta.
Thành phần hóa học trong họ nấm Xylariaceae Qua nghiên cứu cho thấy nấm và đặc biệt là họ nấm Xylariaceae là một nguồn tài nguyên vô cùng phong phú về số lượng loài cũng như những hoạt chất hóa học có ích.B Turner đã ghi nhận gần 1000 hợp chất có hoạt tính vào năm 1971, con số này đã tăng gấp đôi đến năm 1983 và ngày nay thực tế có thể vượt quá 6000 hợp chất khác nhau [27]. Trong tương lai con số này sẽ có nhiều thay đổi hơn nữa. Từ đó có thể thấy được rằng, nghiên cứu về các hợp chất hóa học có hoạt tính từ nấm là một trong những hướng nghiên cứu khả quan, có nhiều triển vọng và ứng dụng trong đời sống của con người. Dưới đây là một vài ví dụ điển hình về những hợp chất hóa học có hoạt tính đã được phân lập, chuyển hóa từ những chất trong nấm họ Xylariacea: Dựa theo cấu trúc, các hợp chất trong nấm Xylariaceae được chia thành 4 loại: Nhóm 1: Các dẫn xuất của cytochalasin.
Các nghiên cứu về hóa học của các loài nấm họ Xylariaceae đã tách được nhiều hoạt chất sinh học quý [28, 29, 30]. Trong đó, hợp chất cytochlasin được phân lập từ nấm Xylaria sp. có nhiều hoạt tính sinh học như: có khả năng gây độc tế bào, ví dụ như 18-deoxycytochalasin H. Vào năm 1994, các tác giả đã đưa ra công thức cấu tạo của 2 hợp chất cytochalasin (2, 3) [31]: H3C O H3C O HN H3C O O R OH 2.
R = OH Hợp chất cytochalasin có khung 10-phenyl-[11]-cytochalasin (4-7) được phân lập từ nấm Daldinia sp.