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Isolamento e cruzamento de cepas/strains

Maria Psilocybe

Cogumelo maduro
Membro Ativo
21/01/2012
122
76
Neverland
Durante minhas perambulancias pelo fórum Shoomery encontrei esse comentário perdido em meio a um debate a respeito de isolamento e cruzamento. O texto que vocês lerão é um texto básico sobre o tema, que visa apesar introduzir o assunto, visto que aqui no fórum postagens com essa temática são escassas.
As fotos foram retiradas da internet, somente para ilustrar um pouco. A minha criança interior não gosta de textos sem imagens, não sei como é a de vocês.
Gostaria de dizer que além de uma tradução, esse texto é uma versão minha do texto original. Digo isso, pois precisei contextualizar toda a discussão e procurar outras fontes seguras, para que a informação fosse mais completa.
E por fim, esse texto é só uma tradução, não expressa a minha opinião e nem é de meu mérito. Sou só uma amante da língua inglesa e dos cogumelos, que calhou de achar um fórum onde minhas duas taras fossem úteis. Agradeço em especial ao @MarceloHirosse por ter revisado e contribuído com o texto!
No mais, é isso aí. Deliciem-se com as informações abaixo.



ISOLAMENTO E CRUZAMENTO DE CEPAS

Eu tenho uma cepa (strain) chamada Corumbá, consegui de um cara do Brasil. Eu sempre consegui bons resultados via multi-esporos, em vários substratos. Tenho outras duas chamadas TLY e Z-Strain, ambas me dão o mesmo resultado de cultivo em cultivo, geração após geração.
Tirando carimbo e cultivando, tirando carimbo e cultivando, eles sempre me dão os mesmos bons resultados.

Um cultivador disse uma vez:
“A genética de um cogumelo é um pouco estranha, um único cogumelo produz esporos que geram entre si um novo micélio. Essencialmente, o cogumelo está se autofecundando, trocando consigo mesmo os próprios genes toda vez que se faz um cultivo via multi-esporos.”

Agora considere uma coleção de esporos selvagens de Psilocybe cubensis com uma alta heterozigosidade¹. Isso significa, basicamente, que a maior parte ou todos os pares de genes são diferentes um do outro. É a mesma localização do gene com a mesma função básica, mas em diferentes versões. Por exemplo, se tiver um único gene para altura, você talvez tenha uma versão que produza cogumelos curtos e outra versão que produza cogumelos compridos. Se a heterozigosidade for alta, você tem um gene de cada, o que pode resultar em cogumelos médios, a menos que um dos genes de altura seja dominante.

Agora, quando você cultiva via multi-esporos de um único cogumelo, você, aleatoriamente, tem um mix de todos os genes. Continuando com o nosso exemplo de gene relacionado à altura, você pode ter um par de genes que irão estimular o crescimento, um par de genes que irão limitar o crescimento ou um par de com os dois tipos de genes combinados. Obviamente cepas com dois genes curtos serão curtas e com dois genes compridos, serão compridas.

Agora digamos que nós gostamos de cogumelos curtos, então nós tiramos um carimbo de esporos de um desses cogumelos curtos para depois. Nesse exemplo, a variedade de cogumelos compridos é perdida nas gerações posteriores. Há uma perda substancial de heterozigosidade (variação genética).
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A = gene que estimula o crescimento
a = gene que limita o crescimento

Então, matematicamente, nós podemos descobrir quantas quantas vezes é preciso cultivar uma geração de carimbos até que a heterozigosidade seja reduzida a um nível insignificante e a cepa seja isolada até via multi-esporos.

Comecemos presumindo uma alta heterozigosidade (100%) de uma coleção de cogumelos selvagens. Na realidade, a heterozigosidade é provavelmente menor que 100%, mas esse é um bom número para se começar. Então:

100% Esporos selvagens
50% 1ª geração de esporos selvagens
25% 2ª geração de esporos selvagens cultivados com esporos da 1ª geração
12.5% 3ª geração de esporos selvagens cultivados com esporos da 2ª geração
6.25% 4ª geração de esporos selvagens cultivados com esporos da 3ª geração
3.12% 5ª geração de esporos selvagens cultivados com esporos da 4ª geração
1.56% 6ª geração de esporos selvagens cultivados com esporos da 5ª geração
0.78% 7ª geração de esporos selvagens cultivados com esporos da 6ª geração

Você pode ver que a heterozigosidade cai rapidamente na 1ª geração e na última é menor que 1% depois 6ª geração. Isso destaca a importância de escolher as melhores características desde cedo, quando ainda há o que escolher. A tentativa de isolar características em uma cepa estabilizada resulta em melhorias mínimas, a menos que mutações espontâneas aumentem a heterozigosidade de forma positiva.

Resumindo:
Cepas clássicas e populares em circulação cresceram muito mais que 6 gerações e são relativamente estáveis via multi-esporos com pouca necessidade de isolamento.

Novas cepas, de cogumelos selvagens ou de cruzamentos entre diferentes cepas da mesma espécie, podem ser estabilizadas bem rápido com 6 ou 7 gerações de cultivos sequenciais via multi-esporos.

A seleção é mais importante no início do processo, se bons genes forem perdidos, serão perdidos para sempre ou muito dificilmente recuperados. Guardar o carimbo de esporos original ou mais antigo é fundamental para preservar a heterozigosidade para uma futura seleção de cepas ou fenótipos. O isolamento contínuo de uma cepa ruim com a esperança de significante melhora é inútil.

Mas toda essa informação ajuda em algo?
Se eu puder dar minha opinião, sim, nos verdadeiros aspectos da seleção via multi-esporos.

Você perde em média 50% da heterozigosidade com cada geração via multi-esporos (análogo a auto-fecundação nas plantas). O que isso significa é que quanto mais sequências de gerações você cultivar via multi-esporos, menos variabilidade você verá nas gerações seguintes, até que a variabilidade seja indetectável. Até que em algum momento as únicas variabilidades que você encontrará serão mutações aleatórias.

Ok, mas qual o ponto, quantas gerações até eu estar confiante de que criei uma nova cepa? Com um cogumelo selvagem você assume que há 100% heterozigosidade. Cepas já domesticadas obviamente tem menos heterozigosidade, mas como isso não é conhecido, não custa nada ser conservador.

Matematicamente você pode ver uma redução na variabilidade a cada geração. A variabilidade cai drasticamente a partir do 5º e 6º geração. Depois da 7ª geração, com a heterozigosidade menor que 1%, a taxa de mutações aleatórias ultrapassará qualquer variabilidade perdida, nas próximas gerações.

Selvagem 100%
F1 50%
F2 25%
F3 12.5%
F4 6.25%
F5 3.125%
F6 1.5625%
F7 0.78125%

Novas cepas devem ter a heterozigosidade alta. Escolha a cepa com os traços que você quer (no caso, cor do chapéu e tamanho) e tire carimbos de esporos. Repita isso com esses novos carimbos. Você provavelmente irá se sentir mais confiante depois de fazer isso cinco ou seis vezes, quando a cepa é estável e você não vê nenhuma mutação ou variante nas próximas gerações.
Bom, espero que tudo isso que foi dito tenha sido compreensível até aqui.

Agora um dos meus assuntos favoritos: cruzamento.

Sim, é possível que os cogumelos façam “sexo”. Claro que você tem que se ater a mesma espécie, Psilocybe cubensis com outro de Psilocybe cubensis não é um híbrido. Mas isso pode, e é, usado para gerar novas cepas.
Esporos são como óvulos e esperma, tem somente uma metade dos cromossomos das células somáticas². Um esporo sozinho germina e cresce um fino filamento tubular monocariótico³ até entrar em contato com outro filamento de um esporo diferente. No ponto de contato, onde os dois micélios se encontram, eles se fundem em uma hifa dicariótica que cresce mais espessa, rápido e desejavelmente será capaz de frutificar.

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A parte difícil em reproduzir cepas dessa maneira é isolar individualmente esporos e fazer com que cresça um micélio monocariótico. O livro “The Mushroom Cultivator” de Paul Stamets e Chilton fala sobre a técnica de diluição de esporos nas páginas 340 e 341.
Existem também outro método de cruzamento de cepas, não tão conhecido, chamado anastomose4. Esse método se encontra na página 8 do livro “The Mushroom Cultivator”. A anastomose ocorre quando dois micélios dicarióticos se fundem, trocando material genético e formando uma nova cepa. Normalmente uma zona de incompatibilidade se forma onde os micélios das duas cepas se encontram.
O processo de anastomose pode ser feito em uma placa de ágar usando aditivos, com duas cepas crescendo juntas na mesma placa. Antes de parear as diferentes cepas na mesma placa é necessário submeter os esporos a um processo de diluição seriada, a mesma usada pela homeopatia. Extraímos uma gota e a introduzimos num novo frasco com água, várias vezes até que reste apenas um esporo dentro da micropipeta. Daí sim, podemos parear um de cada espécie e torcer para que façam a conexão.
Se tentarmos fazer isso diretamente com a seringa multi-esporo, cada cepa vai criar a própria colônia e quando encostar na outra vai encarar como competição, criando uma área de repulsão endurecida para que a outra não invada seu território. Sem contar que quando houver tal conexão, as hifas de cada colônia já estarão completas de material genético e a chance de trocar genes é baixa. E mesmo nesse caso, só teríamos certeza que deu certo usando um microscópio para procurar os clamps:
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É raro, porém na zona de rejeição pode haver união entre as strains. Se um pequeno pedaço é retirado da zona de incompatibilidade e frutificado, existe a chance de obtermos um cruzamento entre as duas cepas. Por alguma razão o cruzamento aparece de maneira mais abundantemente nos últimos flushes. É aconselhável que você cruze cepas com características bem distintas em relação a aparência, caso você escolha por usar esse método, assim o cruzamento será facilmente reconhecido quando ocorrer.

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Atualmente os cultivadores americanos usam da dedicariotização, que é uma técnica agressiva para "contornar" essa rivalidade. Recortam um micro fragmento com uma alça laboratorial e dão um banho com peptona + enzima digestiva bovina, que faz as hifas racharem, perdendo metade do núcleo. Então misturam com hifas de outra cepa na mesma situação e a chance de cruzamento é quase que garantida.

Mas e quanto a autofecundação? Bom, geralmente é ruim a longo prazo, porém muito benéfico para aprimoramento de cepas e isolamentos de fenótipos.
Cada cultivo via multi-esporos é autogâmico5 (autofecundação). Isso não parece um problema inicialmente, mas após consecutivos cultivos via multi-esporos a heterozigosidade é reduzida. O que eu quero com “cultivo consecutivo via multi-esporos”, refere-se ao cultivo usando sempre o carimbo do último cultivo para começar o próximo.
Para preservar a heterozigosidade do seu cultivo, a melhor opção é guardar o carimbo do seu cultivo mais antigo o máximo de tempo que for possível. Esporos de Cubensis podem durar mais de dez anos mantidos em local frio e seco, mas a viabilidade cai conforme o passar dos anos, então talvez com o tempo você precise de quantidades cada vez maiores para cultivar uma cultura vinda de esporos antigos.
Perder a heterozigosidade significa que os esporos irão produzir frutos que mostram cada vez menos variabilidade ou características diferentes, o que parece ser ótimo. Assim, você tem uma bela e uniforme colheita, com pouca variabilidade, muito parecido com o que acontece quando se clona uma cepa. Mas isso também faz com que seu cultivo seja vulnerável a mutações aleatórias. Mutações aleatórias podem ser recessivas e invisíveis ao cultivador. A mutação do Penis Envy é um exemplo disso.
A mutação da cepa Penis Envy é recessiva, vinda da cepa Amazonian, então, vamos dizer que você fez um cultivo via multi-esporos vindo de um carimbo 1, talvez você tenha isolado o micélio em uma placa de ágar ou simplesmente injetado diretamente os multi-esporos em um spawn. Então, após colher belos frutos você escolhe os melhores e tira vários carimbos de esporos, mas acaba doando quase todos os carimbos e só te sobra um (carimbo 2).
Sem querer, o cogumelo do qual você retirou o carimbo 2, que ficou com você, foi gerado por um par de esporos, no qual um dos esporos foi atingido por um raio cósmico, que danificou um gene necessário para o desenvolvimento do píleo (chapéu). Você cultiva novamente via multi-esporos com o carimbo 2 e novamente retira um novo carimbo (carimbo 3) para o próximo cultivo. O cogumelo do qual você retirou o carimbo 3 parece bem, porque cada uma de suas células têm as características de outro gene que não está não danificado.
Você, então, inicia novamente um cultivo via multi-esporos com o carimbo 3 e espera ter os mesmos resultados de antes. Mas algo dá errado, várias mutações aparecem, todas com chapéus estranhos e mal formados, como o Penis Envy. A autogamia ou autofecundação resultou em pares de genes danificados, assim 25% dos frutos aparecem com a mutação do Penis Envy. Vários frutos na colheita parecem normais, porém a maior parte deles contém o gene danificado. E o chapéu é só uma das características. Mais mutações podem vir com o tempo, quase todas ruins, algumas podem fazer com que o micélio não frutifique.
Então, sempre guarde seus carimbos de esporos antigos, para salvar as melhores características de cada cultivo. Combine esporos de diferentes variedades para aumentar a heterozigosidade que pode então ser novamente selecionado para produzir uma nova variedade ou fenótipo.


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V = Característica normal
v = Fenótipo a ser isolado
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Eu sei, isso parece confuso e provavelmente eu não expliquei muito bem, mas talvez eu tenha ajudado um pouco a esclarecer as coisas sobre cruzamentos e isolamentos.
Devo pontuar que o senso comum acha que autofecundação é uma coisa ruim, pois expõem genes recessivos defeituosos ou características não desejáveis. É normal que você deseje uma alta heterozigosidade para dar a uma cepa uma alta variedade de genes disponíveis, o que faria com que a cepa se tornasse bem mais adaptável a condições ambientais imprevisíveis. Isso pode ser obtido através da clonagem de um exemplar selvagem ou ainda de um cruzamento entre duas cepas muito diferentes. Na minha experiências, os cogumelos vindos de cruzamentos são muito mais vigorosos e produtivos (vigor híbrido).
O caso é que nós precisamos de esporos estáveis. Os esporos vindos desses cogumelos selvagens ou de cruzamentos tem alta heterozigosidade, pois são geneticamente recombinados e não produzem a cepa original (talvez você possa obter algo próximo com isolamento agressivo). O cultivo via multi-esporos proveniente desses cogumelos será terrível, não porque a nova geração seja ruim, mas sim porque são geneticamente diferentes um do outro. As diferentes combinações genéticas não se dão bem no mesmo ambiente e isso reduz sua produtividade. Se nós pudermos reduzir as diferenças entre os fenótipos gerados através de multi-esporos para o menor nível possível, os esporos tendem a diminuir a heterozigosidade como uma mesma cepa.
A questão é que estamos lidando com esporos e não clones. Muitos (a maioria) dos cultivadores usam seringas multi-esporos sem isolamento para os seus cultivos. Nesse contexto, estabilizar as cepas é desejável. Se todo mundo pudesse trocar micélios/clones isso não seria um problema.


¹ Heterozigosidade refere-se a uma medida da variação genética em uma população. Quanto maior a heterozigosidade, maior a variação genética de uma população ou grupo de indivíduos. Em todo o genoma a perda é de 50% por geração, ou seja, a cada cultivo perde-se 50% da variação genética.

² As células somáticas, de forma generalista, são todas as células de um organismo, com exceção dos gametas (células reprodutivas como óvulo e esperma). Assim, as células somáticas representam todas as células do corpo que possuem o conjunto genético completo, essas são denominadas como diplóides.

³ Monocariótica é a hifa micelial que possui somente um núcleo (n).

4 Anastomose é o processo em que as hifas se ramificam e fundem-se umas as outras.

5 Autogâmica é a reprodução que ocorre predominantemente por autofecundação.

Fonte: How does one get awesome genetics? - Mushroom Cultivation - Shroomery Message Board
 
Então quebrando em miúdos quer dizer que multiesporo só vai realmente produzir uma strain predominante ?

Desperdiçando outras variantes ?

Sendo a melhor técnica fazer um spawn de diferentes strains e misturalas quando vai fazer o casing ne ?
 
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