Hubridisatsioon ja heteroploidsus kui bioloogilise mitmekesisuse allikad huufe moodustavatel seentel (0)

Hübridisatsioon ja heteroploidsus kui bioloogilise 
mitmekesisuse allikad hüüfe moodustavatel seentel  
 
Bellis Kullman 
 
Seentel on Maa toitumisahelates väga tähtis osa. On nii majanduslikult 
kasulikke liike, nagu mükoriisaseened, kui ka patogeenseid seeni, mis 
laastavad taimepopulatsioone. Seente evolutsiooni uurimine on olnud 
kuni molekulaarse fülogeneetika esilekerkimiseni ääretult raske. 
Viimase aastakümne jooksul on neid uusi meetodeid rakendades tehtud 
jahmatavaid avastusi, mille hulka kuulub ka seente liikidevahelise 
hübridisatsiooni võime (Schardl & Craven, 2003). 
 
Seeneriigis valitsevad haploidid, vahel küll dikarüootsel viisil.  Kui 
inimesel saavad ema  munarakk ja isa seemnerakk kokku, siis 
seeneeosed, munaraku ja seemneraku ekvivalendid, idanevad eraldi 
hüüfideks. Tavaliselt peetakse  seeneks selle viljakeha , tegelikult on seen  
ise aga maa all ja ajab seal oma niidistikku laiali. Nõiaringis kasvavad 
seened on tegelikult kõik üks ja sama seen, selle erinevad  viljakehad . 
Nagu õunapuu ja õunad . 
 
Teineteise äratundmiseks võivad kaks ühetuumsete rakkudega hüüfi 
kasutada feromoone. Seejärel võib toimuda midagi sellist, mida me 
oleme  harjunud  seksiks  pidama . Kui hüüfide tuumadel on erinev nn 
paarumisfaktor, siis moodustatakse nende vahele torujas kanal, mille 
kaudu kumbki hüüf saab teiselt tuuma, mida siis kogu hüüfi pikkuses 
paljundatakse. Võiks öelda, et kandseente haploidsete hüüfide 
anastomoseerumisel on toimunud tuumade „ ristsiire “. Sissetunginud 
tuum migreerub kiiresti rakust rakku, ise mitootiliselt jagunedes. Selle 
tulemusel muutub monokarüootne mütseel  dikarüootseks, 
kaksiktuumseks. Migratsiooniteed markeerivad hüüfirakkude 
vahekohale  tekkivad   pandlad  (fenotüübi muutus!?). Nüüd võib ehk 
hakata geeniekspressioon toimuma sarnaselt diploididele, s.t. meile, 
inimestele. Tähelepanuväärne erinevus võrreldes näiteks inimese 
genoomiga on asjaolu, et vanematelt saadud geneetilist materjali 
hoitakse eri tuumades. Seentele on iseloomulik suletud  mitoos : 
tuumamembraan säilib tuuma jagunemisel, tuuma jagunemine 
meenutab tihti amitoosi (Kullman, 2004). 
 
82
 
Seentele on tüüpiline kromosoomi pikkuse  polümorfism  (CLP) 
aneuploidsus , mtDNA rekombinantsus ning transposonite, viiruste ja 
mitmesuguste funktsioonidega plasmiidide (nt. killerplasmiidid) 
olemasolu rakus ( Weber , 1993, Zolan, 1995, Saville et al., 1998, Beadle 
et al., 2003 ); esineb horisontaalne geeniülekanne (Kullman, 2002). See 
kõik annab mitmeid varuvariante mitmekesisuse suurendamiseks ka 
siis, kui puudub suguline paljunemine. 
 
Seentele kõige olulisem  iseärasus  on hüüfi tipmine kasv, mis tagab 
genoomi sobilike muutuste edasikandumise, pärandumise vegetatiivse  
kasvu käigus. Radiaalselt levivad hüüfid võivad oma tippudes kanda 
erinevaid genoome (tekkinud mutatsioonide, tuumade „ristsiirde“, 
paraseksi jm. tulemusel) ja neid erinevates tingimustes, erinevatele 
kasvusubstraatidele  levides läbi katsetada. (Seened on välispidise 
seedimisega, nagu bakteridki absorbeerivad nad toitaineid, olles neid 
eelnevalt ensüümidega lagundanud.) 
 
Loeb see, mis juhtub hüüfi tipurakus. Iduplasma ja somatoplasma on 
siin üks ja seesama. Nad pole eristunud nagu teame selle olevat 
loomariigile iseloomuliku, kus munaraku tekkele järgneb  kudedeks  
diferentseerumine . Üldjuhul seentel pole kudesid (erandiks on selts 
Laboulbeniales) ja „munarakk“, kui see tuumade liitumisel eoskoti või 
eoskanna näol tekib, taandub kohe haploidseteks eosteks – sügootne 
meioos. 
 
Mutatsioonid on toormaterjal evolutsiooniks, kuid mõningail juhtudel 
annab liikidevaheline hübridisatisioon evolutsiooniks lisavõimalusi, 
põhjustades laiaulatuslikke muutusi genoomi struktuuris ja 
geenivahetust lähedaste liikide vahel. 
 
Liikidevahelist hübridisatsiooni tunti taimedel juba ammu . Seentel on 
hübridiseerimiseks mitmeid erinevaid mehhanisme. Hübriidid võivad 
moodustuda  kas  osalise  või täieliku seksuaaltsükli või paraseksuaalse 
protsessi käigus. 
 
Sugulise paljunemise käigus liituvad sobivate ristumistüüpidega isas - ja 
emasstruktuurid kahetuumse faasi tekkeks. Kahetuumses olekus 
 
83
viibimise ajaline kestus erineb liigiti. Hübriidid võivad säilitada 
kaksiktuumse faasi pikkadeks aastateks. Kui aga   tuumad liituvad, 
järgneb sellele kohe meioos – sügootne meioos, mis taastab esialgse 
euploidse oleku (paljude seente jaoks tähendab see haploidset olekut). 
Mitte-euploidsed ehk heteroploidsed hübriidid võivad tekkida 
ebanormaalse meioosi käigus. Kromosoome või kromosoomifragmente 
kaotades peavad nad oma genoomis säilitama vähemalt need geenid , 
milleta elu pole võimalik, et paljuneda edaspidi kasvõi ainult 
vegetatiivselt. 
 
Heteroploidsuse kohta võib kirjanduses leida vastukäivaid andmeid 
(Tolmsoff 1983, Beadle 2003, Bresinsky et al. 1987). Meie poolt 
koostatud seente genoomi suuruse andmebaas http://www.zbi.ee/fungal -
genomesize (Kullman et al. 2005a, Tamm et al., 2005) sisaldab üle 
1000 kirje. Välja on toodud kasutatud meetodid, genoomi suurus, 
kromosoomide arv jm. Uurides põhiliselt mittesuguliselt paljunevaid 
seeni ja kasutades elektroforeetilist karüotüpiseerimist on leitud, et 
seeneliigi sees on genoomi suuruse ja kromosoomide arvu varieerumine 
pigem reegel kui erand (Beadle 2003). Vastuoksa, suguliselt 
paljunevaid seeni tsütofluoromeetriliselt uurides on leitud, et liigi sees 
on tüvede ja varieteetide tuumade DNA sisaldus stabiilne; samas on 
leitud suuri erinevusi liikide vahel ühe perekonna piires ja seltsi piires 
perekondade  vahel (Bresinsky et al., 1987). Näib, et sugulise 
paljunemise võimeta liigi genoomi suurus on ebapüsivam kui suguliselt 
paljunevatel  liikidel, mis  viitab meioosi osale liigispetsiifilise genoomi 
suuruse kujunemisel. 
 
Kummatigi esineb sugulise paljunemise kaotanud vegetatiivselt 
paljunevatel seentel rekombinatsioone. Nende teket võib  seostada  
horisontaalse geeniülekande (HGT) (Kullman, 2002a) ja 
paraseksuaaltsükli olemasoluga seentel (Kullman, 2004). Nii on seen 
Penicillium chrysogenum saanud oma penitsilliini tootva geeni HGT 
käigus bakterilt (Penalva et al., 1990.) Riikide vahel esineb 
geeniülekannet harva kuid ühe seeneperekonna liikide vahel võib 
introgressioon ja hübridiseerumine olla üsana tavaline ning avalduda 
võrkja evolutsioonina. 
 
 
84
Paraseksuaalset hübridisatsiooni on üldiselt peetud liigisiseseks 
mehhanismiks, kuid rohttaimede endofüütidel ja arbuskulaarset 
mükoriisat moodustavatel seentel esineb ka liikidevahelist 
hübridiseerumist (Schardl & Craven, 2003). Paraseksuaalne tsükkel  
algab vegetatiivsete rakkude liitumisega ja kahe erineva genotüübiga 
paljutuumsete rakkude tekkimisega . Tuumade liitudes võib 
kromosoomide vahel toimuda mitootiline ristsiire. Stohhastiliste 
protsesside käigus kaob kromosoome ja tekib palju uusi genotüüpe 
( Papa 1979; Caten 1981). 
 
Seened, eriti  kottseened  on kohastunud kiireks evolutsiooniks tänu 
haploidsusele, lühikesele generatsiooniajale ja anastomooside 
olemasolule, mis võimaldab sugulist ja/või paraseksuaalset 
geenivahetust genetite või isegi liikide vahel. Haploidse genoomi kiire 
replitseerumine tagab  suure hulga mutatsioonide kiire leviku, samas 
paraseksuaalsus ja liikidevaheline ristumine aitavad kaasa 
introgressioonile ja genoomi laiaulatuslikele ümberkorraldustele. 
Hübriidide tunnused ei ole mitte ainult segu vanemate tunnustest. 
Hübriidid võivad omada täiesti uusi võimeid ja asustada uusi 
ökoloogilisi nišše. Järjest enam tehakse kindlaks nii sugulise kui 
mittesugulise päritoluga hübriide. Liikidevahelisi hübriide võib kohata 
enamikus seenehõimkondades (Schardl & Craven, 2003). 
 
Rääkides liikidevahelistest hübriididest lähtume sellest, et nende 
vanemad on liigid, mis vastavad kindlatele kriteeriumitele (Clardige et 
al., 1997; Taylor et al., 1999, 2000; Schardl & Craven, 2003). Kohn 
(2006) tõdeb  oma ülevaateartiklis, et seeneliigi tekkemehhanismid 
vajavad põhjalikumat analüüsi. Seente liigikontseptsioonile on pööratud 
vähe tähelepanu, kuigi seeneliike on kirjeldatud 100 000 kuni 1 500 
000. Valitsevad kolm liigikontseptsiooni: morfoloogiline, bioloogiline 
ja fülogeneetiline, millest viimane leiab mükoloogide hulgas järjest 
enam poolehoidu. Fülogeneetilise liigikontseptsiooni puhul lähtutakse 
monofüleetiliste gruppide olemasolust, kuid kuna selline grupp võib 
esindada iga taksonoomilist tasandit, mitte ainult liiki, siis on vaja 
inkorporeerida morfoloogilise või ka bioloogilise liigi kriteeriumid 
fülogeneetilisse liigikontseptsiooni (Schardl & Craven, 2003). 
 
 
85
Paljudel juhtudel langevad erinevate kriteeriumide järgi eristatud liigid 
ühte, kuid  harvad pole juhud , kus morfoloogilise ja/või bioloogilise 
kontseptsiooni kriteeriumide järgi eristatud liigid moodustavad ühe 
fülogeneetilise liigi. Heidi Tamme (2004) uuringud näitasid, et 
morfoloogiliste kriteeriumite järgi eristatud liigid Peziza varia  ja  P. 
violacea  kompleksides moodustavad vastavalt vaid ühe või siis kaks 
fülogeneetilist liiki. Konflikt fülogeneetiliste ja teiste liigikriteeriumite 
vahel ilmnes perekonna Epichloë  uuringutes, kus fülogeneetiliste 
kriteeriumite alusel polnud võimalik eristada liike E. typhina ja E. 
sylvatica hoolimata sellest, et need kaks liiki pole interfertiilised, 
kasvavad erinevatel peremeestaimedel ja on eristatavad morfoloogiliselt 
(Schardl & Craven, 2003, Box 1). Veelgi enam, selle perekonna liigid 
moodustavad mittesugulises staadiumis omavahel heteroploidseid 
hübriide (Kuldau et al., 1999). Liikidevaheline hübridisatsioon on 
ilmselt palju tähtsam  evolutsiooniline protsess paljudes seenerühmades, 
kui seni arvatud.  
 
Kuigi liikidevaheline hübridiseerumine teeb liikide piiritlemist 
fülogeneetilise analüüsi abil keerulisemaks, vähendades toetust ristuvate 
liikide klaadidele, annab just fülogeneetiline liigikontseptsioon kõige 
kindlama evolutsioonilise baasi seente süstemaatikale. Liikidevahelised 
hübriidid on identifitseeritavad teatud markerite abil. Epichloë/ 
Neotyphoideum liikide puhul on kasutatud hübriidsete tüvede 
tuvastamiseks markerina ß-tubuliini geeni (tub2) (Schardl & Craven, 
2003). Kim et al. (2001) kasutasid geenidevahelise speisserregiooni 
(intergenic spacer, IGS) RFLP  mustreid perekonna Armillaria 
liigisisese ja liikidevahelise hübridiseerumise tuvastamiseks. 
Fülogeneetilistest uuringutest  nähtub , et iga heteroploid omab mingit 
osa või kogu geneetilist materjali, mis on pärit kahelt või enamalt 
eellaselt ( Moon  et al. 2000, 2002; Craven et al. 2001a).  
 
Seda, mis juhtub hübriidse genoomi suurusega sügootses meioosis, 
näitab ühe viljakeha eosproovi (sisuliselt F1) DNA-sisalduse analüüs. 
Meie poolt tehtud uuringud näitasid, et Pleurotus, Lentinula, Phellinus 
ja Cystoderma liikide eosproovides võib esineda kahesuguse genoomi 
suurusega aneuploidseid või heteroploidseid eospopulatsioone 
(Kullman, 2000, 2002b, Kullman et al., 2005b, Irja Saare ja Margus 
Pedaste avaldamata materjalid).  
 
86
 
Seentel on liikidevahelise hübriidi vormiks kaksiktuum (dikaarüon), kus 
tuumad pärinevad eri liikidesse kuulunud vanematelt (Schardl & 
Craven, 2003). Looduses kasvades võib kompleksi Pleurotus ostreatus 
kuuluva seene mütseel sisaldada kahe erineva teisikliigi testtüvedega 
sobivaid tuumi. Võib arvata, et selline seen on  hübriid . Antud juhul 
moodustavad dikaarüoni tuumad, mis sobivad kahe bioloogilise 
liigikriteeriumi alusel eristatud liigi tuumadga. Nimelt selliste 
tuumadega monospoorsed hüüfid kultuuris kokku ei kasva, nad on 
interinkompatibiilsed. 
 
Möödunud aastal Moskva Ülikoolis kaitstud doktoritöös (Шнырева, 
2005) käsitleti uut genotüüpide rekombinatsiooni tüüpi looduses, kus 
substraadil kasvav viljakehi moodustav dikarüootne mütseel võib 
vahetada tuumi eostest kasvama hakanud (homokarüootsete) hüüfidega, 
ise sel viisil korduvalt dikarüotiseerudes. Teiste sõnadega, dikarüootne 
mütseel liitub monokarüootsega ja moodustub mütseel kolme 
geneetiliselt erineva tuumaga , millede jaotumine sellel mütseelil 
kasvavatesse viljakehadesse on juhuslik. Shnyreva (Шнырева, 2005) 
nimetab uut rekombinatsioonitüüpi kitsamas mõttes mittemeiootiliseks. 
Kirjeldatud asjaolu näib kokku sobivat M. Öpiku (1995) poolt saadud 
tulemustega, kus ta sai di- mono ristustel dikarüootse mütseeli sobivuse 
kolme liigi monokarüootsete testtüvedega. 
 
Hübriidide  esinemist  kandseente looduslikes populatsioonides näib 
kinnitavat erineva genoomi suurusega eospopulatsioonide  lahknemine  
meioosis. Looduses kasvanud seen, kelle eosproovis avaldus eoste 
divergents DNA ja valgu sisalduse alusel, oli oma viljakeha ja 
kultuuritunnuste poolest liikide P. osteratus ja P. pulmonarius 
vahepealsete tunnustega (A. Kollomi määrang). Seente genoomi 
suuruse andmebaas (Kullman, et al., 2005a) näitab, et liigi P. ostreatus 
genoomi varieeruvus kirjandusandmete alusel ja meie poolt saadud 
genoomi suurused jäävad samadesse  piiridesse . Saadud kromosoomide 
arvu ja genoomi suuruse erinevus avaldub kui aneuploidsus ja 
heteroploidsus. Austerservikul tuntakse ka konidiaalset, mittesugulist 
paljunemist, mis võib omakorda olla üks genoomi suuruse 
mitmekesisuse allikas. 
 
 
87
Tööstuslikult kasvatatava tüve eosproovis avaldus divergents veelgi 
markantsemalt (Kullman, 2002b). Naaberperekondade Pleurotus  ja 
Lentinula liikide, austerserviku ja shiitake, kunstlikul ristamisel saadud 
tüved (Ramirez Carillo & Leal Lara , 2002) produtseerisid kahesuguse 
genoomi suurusega eoseid, mis olid lähedased nende eellastüvedele 
genoomi suurustele (Kullman et al., 2005b). Võib arvata, et selline 
divergents kajastab hübriidse genoomi saatust meioosis (Kullman, 
2000, 2002b). 
 
Kottseente  Peziza varia ja P. violacea kompleksi liikidel võib leida 
polüspoorsetest kultuuridest heteroploidseid hüüfe (avaldamata 
andmed), seetõttu võib kahtlustada neil paraseksuaalse tsükli olemasolu. 
P. varia ja P. violacea kompleksi liikidel esineb konidiaalstaadiumis 
anamorf  Oedocephalum sp. ( Öpik , 1998). Tuleks kontrollida, kas 
monospoorsete tüvede ristamisel kultuuris esineb anastomoose, 
tuumade liitumist ja haploidiseerumist ning koniidide DNA-sisalduse 
heteroploidsust (NB! sugulisel paljunemisel liituvad tuumad alles 
viljakehas, vahetult enne eoskoti teket).  
 
P. varia ja P. violacea  kompleksid erinevad oma paljunemistüübi 
poolest. Esimene on homotalne, teine heterotalne (Weber, 1992). 
Valitseva seisukoha järgi on sugulise paljunemise puudumine 
taandareng (Yun et al., 1999). Võimalik, et paraseksuaalsusest tingitud 
heteroploidsus on üheks põhjuseks, miks paljudel kottseentel on 
suguline paljunemine kadunud. Pealtäha vegetatiivselt paljunevates  
seenehüüfides toimub geneetilise materjali  rekombineerumine  ja uute 
tüvede teke, mis ei allu populatsioonigeneetika seadustele . 
 
Hübridisatsioon ja heteroploidsus seentel alles ootab täpsemat uurimist 
ja rakendamist.  
 
Artikli koostamisel on kasutatud andmeid, mis on saadud ETF grantide 
3580 ja 4989 ning DAAD (1998. a., 2002. a.) ja DFG (2000. a.) 
uurimisgrantide käigus. 
 
 
Beadle, J., Wright, M., McNeely, L. & Bennett, J.W. 2003. Electrophoretic 
karyotype analysis in fungi. Advances in Applied Microbiology 53: 243-
270. 
 
88
Bresinsky, A., Wittmann-Meixner, B., Weber, E. & Fischer, M. 1987. 
Karyologische Untersuchungen an Pilzen mittels 
Fluoreszenzmikroskopie. Zeitschrift für Mykologie 53: 303-318. 
Caten, C.E. 1981. Parasexual processes in fungi. In: The Fungal Nucleus (eds Gull 
K., Oliver S.G.), pp. 191–214. Cambridge University  Press, Cambridge. 
(not seen) 
Claridge, M.F., Dawah, H.A., Wilson, M.R. 1997.  Species : the Units  of 
Biodiversity, 1st edn. Chapman & Hall, London. (not seen) 
Craven, K.D., Hsiau, P.T.W., Leuchtmann, A, Hignight, K. & Schardl, C.L. 2001. 
Multigene phylogeny of Epichloë  species, fungal symbionts of grasses. 
Ann. Mo. Bot. Gard . 88: 14–34. 
Kim, M.-S., Klopfenstein, N.B., McDonald, G.I., Arumuganathan, K. & Vidaver, 
A.K. 2001. Use of flow cytometry, fluorescence microscopy, and 
PCRbased techniques to assess intraspecific and interspecific matings of 
Armillaria species Mycol. Res. 105: 153-163.