Contrôle métabolique et aspects ultrastructuraux de la conidiation (macro-microconidies) de Neurospora crassa

Summary

Sugar consumption as measured by fructose disappearance from culture filtrates is much quicker in ammonium, mycelial (M) than in nitrate, conidial (C) cultures of Neurospora crassa. This disappearance rate is slowed down to that of C filtrates in ammonium cultures enriched with glycine acting as conidiating agent. Similarly, ammonium cultures in which d-xylose is substituted to sucrose as carbone source are fully conidiated and the pentose is removed in 5 days from the filtrates. Various antiglycolytic agents such as iodoacetate and phtiocol are highly conidiogenous in the M medium. In filtrates of all C-induced cultures, ethanol is found in traces only comparatively to M filtrates.

High ethanol as well as relatively elevated concentrations of acetaldehyde are measured in filtrates of wild type cultures on M medium only while ethanol and acetaldehyde are high in filtrates of both M and C cultures of the macroconidialess “fluffy” strain. A high glycolytic activity is also detected in cultures of “amyc” and a few other morpho-biochemical mutants.

Zn deficiency in the M medium also leads to less alcohol production, lower CO₂/O₂ respiratory quotient and fair conidiation while reverse effects can be obtained with excess of Zn ions in the C medium.

In M cultures, ammonium disappearance is practically achieved in 5 days like nitrate from C medium. M extracts contain two to three times more free α-alanine than those of C. Carotenoids synthesis is slow and remains relatively low in the vegetative mycelia; it is higher in the microconidia and especially the macroconidia.

M→C “conversion” effects through iodoacetate addition is restricted to the first 36 hours after inoculation of the M medium. Conidial induction can be prevented with 5-fluorouracil. Inverse effects C→M are obtained with bisulfite trapping acetaldehyde or with addition of NH₄Cl (first 8 hours only).

Electron microscopy of microconidiating apparatus in the “fluffy” strain has revealed lamellated structure of collerette terminating the phialide-like mother cell; scarcity of poorly organized mitochondria contrasting with their development in control, macroconidial cultures, density of the cytoplasm surrounded by a membranous and dark external wall (chitinous and melanic) are striking features of microconidia. Cytoplasmic ultrastructure is similar in the mutant “amyc” (apophragmous and especially aschizogenous) except for the additional feature of an endoplasmic reticulum narrowly lining up exceptionally thick walls which maintain successive, incomplete conidia united in a pseudomycelial structure.

Résumé

La consommation du sucre, mesurée par la disparition du fructose des filtrats, est beaucoup plus rapide dans les cultures de Neurospora crassa sur milieu ammoniacal (mycéliennes, M) que sur nitrate (conidiennes, C). Cette disparition est ralentie au rythme de celle des filtrats C dans les cultures ammoniacales enrichies de glycine exerçant un effet conidiogène. De même, les cultures ammoniacales dans lesquelles de d-xylose est substitué au saccharose en tant que source de carbone sont couvertes de conidies et le pentose disparaît en 5 jours des filtrats. Divers agents antiglycolytiques tels que l'iodoacétate et le phthiocol sont fortement conidiogènes dans le milieu M. Dans les filtrats de toutes les cultures induites en C, l'éthanol n'a été trouvé qu'en traces en comparaison des filtrats M.

Une haute teneur en éthanol ainsi que des concentrations relativement élevées d'acétaldéhyde ont été mesurées dans les filtrats de cultures du type sauvage sur milieu M seul alors que les taux d'éthanol et d'acétaldéhyde sont élevés tant dans les filtrats de cultures M que de C avec la souche «fluffy», incapable de former des macroconidies. Une haute activité glycolytique a aussi été détectée dans les cultures de la souche «amyc» et de quelques autres mutants morpho-biochimiques.

Une déficience en Zn dans le milieu M réduit aussi la production alcoolique, abaisse le quotient respiratoire CO₂/O₂, tout en favorisant une conidiation modérée; des effets inverses sont obtenus en présence d'un excès d'ions Zn dans le milieu C. Dans les cultures M, l'ammoniaque disparaît en 5 jours des filtrats, comme d'ailleurs le nitrate du milieu C.

Les extraits de mycélias M contiennent de deux à trois fois plus d'α-alanine libre que ceux de mycélias conidiogènes C. La synthèse des caroténoïdes est lente et reste relativement faible dans les mycélias végétatifs mais est importante dans les microconidies et surtout dans les macroconidies.

Les effets de «conversion» M→C par addition d'iodoacétate sont limités aux premières 36 heures après l'inoculation du milieu M. L'induction conidienne peut être empêchée par le 5-fluorouracil. Des effets inverses C→M sont produits par complexion de l'acétaldéhyde par le bisulfite ou par addition de NH₄Cl (premières 8 heures).

L'étude au microscope électronique de l'appareil microconidien de la souche «fluffy» a révélé la structure lamellée de la collerette placée au sommet de la cellulemère phialiforme; parmi les caractéristiques des microconidies, relevons les mitochondries peu abondantes et peu organisées par comparaison avec celles des macroconidies, la densité du cytoplasme entouré d'une paroi externe membraneuse et foncée (chitineuse et mélanique). L'ultrastructure cytoplasmique est similaire chez le mutant «amyc» (apophragmique et surtout aschizogène), à l'exception du réticulum endoplasmique appliqué le long de parois particulièrement épaisses contribuant au maintien des unités conidiales incomplètes en une structure pseudomycélienne.