The effect of the environment on cellular aggregation of the natural yeast strains Saccharomyces cerevisiae

Drożdże piekarnicze Saccharomyces cerevisiae należą do grzybów jednokomórkowych. Są samowystarczalne jako pojedyncze komórki, jednak najczęściej żyją w grupach. Są zdolne zarówno do jedno- jak i wielokomórkowego stylu życia, w zależności od warunków środowiska, w którym się znajdują. Wielokomórkowość drożdży powstająca poprzez skupianie się pojedynczych komórek w większe zespoły nazywana jest agregacją komórkową. Przypuszcza się, że agregacja stanowi adaptację do niekorzystnych dla tych mikroorganizmów warunków środowiska. Jest ona szczególnie charakterystyczna dla szczepów drożdży izolowanych z ich środowiska naturalnego tj. gleby, czy kory drzew. Wiele z takich naturalnych szczepów charakteryzuje się fenotypem agregującym. Celem pracy było zbadanie wpływu stresowego środowiska na proces agregacji komórkowej wśród kolekcji szczepów drożdży pochodzących z różnych środowisk ekologicznych. Do eksperymentu wykorzystano kolekcję szczepów drożdży Saccharomyces cerevisiae pochodzenia naturalnego, które inkubowano w standardowej pożywce płynnej YPD (ang. Yeast Peptone Dextrose) z dodatkiem jednej z trzech substancji stresowych: etanolu, chlorku sodu lub kofeiny. Środowisko optymalne w badaniu stanowiło natomiast standardowe podłoże pełne YPD. Stopień agregacji komórkowej określono poprzez wyznaczenie współczynnika agregacji (WA) każdego szczepu, będącego ilorazem wartości gęstości optycznych (OD) frakcji dolnej oraz górnej zawiesin komórek drożdży w danym medium. Wszystkie szczepy przydzielono do jednej z 22 klas ekologicznych według ich pochodzenia. Wyniki eksperymentu wykazały zmienność w stopniu agregacji w poszczególnych klasach szczepów w zależności od środowiska inkubacji. Wszystkie klasy ekologiczne szczepów osiągnęły wartość współczynnika agregacji (WA) większą od 1. Sugeruje się, że kolejne badania z wykorzystaniem kolekcji naturalnych szczepów drożdży powinny zostać rozszerzone o analizy genetyczne skupiające się na analizie dostępnych sekwencji genomowych pozwalających na badanie zmienności genetycznej szczepów oraz identyfikacji genów prawdopodobnie odpowiedzialnych za tworzenie agregatów komórkowych w odpowiedzi na określone substancje stresowe.

The baker's yeast Saccharomyces cerevisiae belongs to unicellular fungi.They are self-sufficient as single cells, but most often live in groups. They are capable of both unicellular and multicellular lifestyles, depending on the conditions of their environment. The multicellularity of yeast formed by aggregation of single cells into larger units is called cellular aggregation. It is supposed that aggregation is an adaptation to unfavorable environmental conditions for these microorganisms. It is particularly characteristic for yeast strains isolated from their natural environment, i.e. soil or tree bark. Many such natural strains are characterized by an aggregating phenotype.The aim of this study was to investigate the effect of a stressful environment on the cellular aggregation process among a collection of yeast strains from different ecological environments. For the experiment a collection of yeast strains Saccharomyces cerevisiae of natural origin was used, which were incubated in standard YPD (Yeast Peptone Dextrose) liquid medium with addition of one of three stress substances: ethanol, sodium chloride or caffeine. In contrast, the optimal environment in the study was a standard YPD complete medium. The degree of cellular aggregation was determined by determining the aggregation coefficient (WA) of each strain, which is the quotient of the values of optical densities (OD) of lower and upper fractions of yeast cell suspensions in a given medium. All strains were assigned to one of 22 ecological classes according to their origin. The results of the experiment showed variability in the degree of aggregation in different classes of strains depending on the incubation environment. All ecologicalclasses of strains achieved an aggregation coefficient (WA) value greater than 1. It is suggested that further studies using collections of natural yeast strains should be expanded to include genetic analyses focusing on the analysis of available genomic sequences allowing for the study of genetic variation among strains and the identification of genes likely responsible for the formation of cell aggregates in response to specificstress substances.