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Quantification of autolysis in Penicillium chrysogenum by semiautomated image analysis

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Abstract:

An image analysis method is described for the characterization of empty (autolyzed and inactive) regions within the mycelia of filamentous fungi. It extends a previous method that characterized only regions filled with cytoplasm or vacuoles (i.e., the active biomass). The method is semiautomatic, requiring some manual editing before automated measurements. When the method was used for samples from a batch fermentation of an industrial strain of Penicillium chrysogenum, the empty regions were observed to constitute up to 15% (by projected area) of the biomass during the growth phase. After nutrient exhaustion, however, the proportion of empty regions rose rapidly, eventually representing more than 50% of the biomass by the end of fermentation. The increase in the percentage of empty regions coincided with a decrease in biomass (as measured by dry cell weight) and a fall in penicillin titre. Further morphological analysis revealed that fragmentation of mycelia, particularly clumps, coincided with increases in the levels of empty regions. This new image analysis method gave additional information on hyphal differentiation and a measure of autolysis. It was also a useful indicator of the processes leading to autolysis.Key words: autolysis, penicillin, differentiation, double grey.

Nous décrivons une méthode d'analyse d'images pour la caractérisation de régions vides (autolysées et inactives) à l'intérieur de mycéliums de champignons filamenteux. Celle-ci s'ajoute à une méthode antérieure qui caractérisait uniquement les régions remplies de cytoplasme ou de vacuoles (c.-à-d., la biomasse active). La méthode est semi-automatique puisqu'elle requiert des saisies manuelles avant les mesures automatiques. Lorsque la méthode fut appliquée à des échantillons d'un lot de fermentation d'une souche industrielle de Penicillium chrysogenum, les régions vides observées ont représenté 15% (par surface projetée) de la biomasse pendant la phase de croissance. Cependant, à la suite de l'épuisement des nutriments, la proportion des régions vides grimpa rapidement, représentant plus de 50% de la biomasse à la fin de la fermentation. L'augmentation du pourcentage de régions vides a coïncidé avec la diminution de la biomasse (telle que mesurée par le poids cellulaire sec) et pas une chute du titre de pénicilline. Des analyses morphologiques plus poussées ont révélé que la fragmentation du mycélium, en particulier des amas, a coïncidé avec les hausses de niveaux de régions vides. Cette nouvelle méthode d'analyse d'image nous a fourni des informations supplémentaires sur la différenciation des hyphes, ainsi qu'un moyen de mesurer l'autolyse. Elle a également été un bon indicateur des circonstances menant à l'autolyse.Mots clés : autolyse, pénicilline, différenciation, double gris.[Traduit par la Rédaction]

Keywords: autolyse; autolysis; differentiation; différenciation; double grey; double gris; penicillin; pénicilline

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2001

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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nrc/cjm/2001/00000047/00000004/art00007
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