Trichoderma reesei

Телеоморфа образует коричневую строму 1,5—2,7 мм в диаметре с перитециями. Перитеции 185—210 × 110—145 мкм.

Колонии на агаре с 2 % солодовым экстрактом на 4-е сутки 5,5—7 см в диаметре. Реверс жёлто-зелёный. Конидиальное спороношение позднее, в небольших подушечках, в светло-жёлто-зелёных тонах.

Колонии на картофельно-декстрозном агаре (PDA) быстрорастущие, выделяют в среду ярко-жёлтый водорастворимый пигмент. Имеется тенденция к образованию двух концентрических колец пушистого мицелия в центральной и краевой частях чашки. Конидии в массе жёлто-зелёные, более активно образуются в центральной части колонии. Запах у колоний практически не выражен.

Конидиеносцы с длинной центральной веточкой и короткими боковыми, обычно дополнительно не разветвлёнными. Фиалиды цилиндрические либо слегка вздутые, 5,5—8 × 2—3,7 мкм. Конидии светло-зелёные, эллипсоидальные до почти шаровидных, 3,5—4,5 × 2,8—4 мкм, гладкостенные, у изолятов, полученных с телеоморфных экземпляров, более вытянутые — 5,5—7,5 × 2,8—4 мкм.

Преимущественно тропический вид, однако в 2020 году штаммы T. reesei были впервые обнаружены в почвах Австрии^[5]. Впервые описан с Соломоновых островов. Встречается преимущественно на разлагающейся древесине.

Широко известный продуцент внеклеточных целлюлаз и гемицеллюлаз. Ключевое значение для науки и биотехнологии имеет типовой штамм QM6a. Он был выделен на Соломоновых островах во время Второй мировой войны и является прародителем всех промышленных штаммов, используемых сегодня. Благодаря способности в больших количествах секретировать целлюлазы и гемицеллюлазы, QM6a стал модельным организмом для изучения процессов расщепления растительной биомассы. В 2017 году его геном был полностью отсеквенирован, что ускорило генетические исследования.

На основе «дикого» штамма QM6a путём мутагенеза (в том числе с использованием облучения) были созданы гиперпродуцирующие штаммы (например, RUT-C30), чья ферментативная активность многократно превышает активность исходного штамма^[6].

Trichoderma reesei является одним из ключевых промышленных продуцентов ферментов, в первую очередь целлюлаз и гемицеллюлаз, которые используются для расщепления растительной биомассы^[7].

Одной из важнейших областей применения этих ферментов является производство биотоплива, в частности биоэтанола. Ферментные комплексы T. reesei используются для гидролиза лигноцеллюлозного сырья, такого как пшеничная и рисовая солома или пустые плодовые грозди масличной пальмы, с целью получения сбраживаемых сахаров^[8][9][10]. Несмотря на эффективность, высокая стоимость производства ферментов остаётся одним из основных препятствий для рентабельности биотопливной промышленности^[11].

Помимо биотоплива, ферменты T. reesei широко востребованы в:

• текстильной промышленности — для смягчения тканей и создания эффекта «потёртости» на джинсовых изделиях;
• целлюлозно-бумажной промышленности — для улучшения обработки древесной массы;
• пищевой промышленности — в производстве напитков и хлебобулочных изделий;
• производстве моющих средств — в качестве активного компонента для удаления пятен растительного происхождения^[12].

В 2020 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) подтвердило долгую историю безопасного использования гриба в промышленности, что упростило регуляторные процедуры для его применения^[13].

Для повышения эффективности производства ведутся исследования по оптимизации процессов культивирования. Среди современных подходов — совместное культивирование (ко-культивирование) T. reesei с другими грибами, например, с Aspergillus niger, для получения более сбалансированных ферментных комплексов^[14], а также разработка усовершенствованных технологий твердофазной ферментации^[15]. Кроме того, на рынок выводятся новые ферменты, полученные с помощью генетически модифицированных штаммов, например, фитаза, безопасность которой была оценена EFSA в 2025 году^[16].

Trichoderma reesei активно используется для производства ферментных препаратов, предназначенных для кормопроизводства^[17]. Ферменты, продуцируемые грибом, в первую очередь ксиланазы и эндоглюканазы, добавляют в корма для сельскохозяйственных животных с целью повышения их усвояемости. Эти ферменты расщепляют трудноперевариваемые некрахмалистые полисахариды, содержащиеся в зерновом и зернобобовом сырье, что увеличивает его питательную ценность. Исследования показали, что добавление таких ферментов способно в 2–3 раза увеличить выход усвояемых сахаров из кормовых смесей^[18].

Ведутся работы по созданию мутантных штаммов с повышенной ферментативной активностью, что позволяет снизить себестоимость кормовых добавок. Например, были получены штаммы, использование которых сокращает расход ферментов на 35–40 % при одновременном увеличении выхода растворимого белка на 10–15 %^[18]. Другой пример — мутантный штамм Co-44, ставший основой для ферментного препарата с высокой пектиназной активностью, перспективного для обработки соевого шрота^[19]. Также изучается применение кормовых добавок на основе T. reesei для снижения заболеваемости и стимуляции иммунитета у телят^[20].

Одним из наиболее перспективных направлений стало применение T. reesei для создания самовосстанавливающихся строительных материалов и биореставрации. Российский стартап «Микокарст» разработал технологию, основанную на способности гриба в процессе жизнедеятельности производить карбонат кальция — природный аналог цемента^[21][22].

Суть метода заключается в том, что споры гриба, смешанные с питательной средой из органических отходов, наносятся на повреждённую поверхность камня или бетона. Мицелий проникает в микротрещины (размером от 5 мкм) и в процессе биоминерализации заполняет их кристаллами карбоната кальция, «залечивая» повреждения^[23][22]. Этот процесс позволяет не только восстанавливать структуру, но и значительно повышать прочность материала. Лабораторные испытания показали, что за три месяца прочность обработанного материала увеличивается в 2,5 раза^[21][22].

Технология, разработка которой началась в 2017 году, позиционируется как экологически чистая («зелёная») альтернатива традиционным методам ремонта^[23]. В 2024 году проект вошёл в топ-10 Академии инноваторов России, а его пилотное внедрение запланировано на 2026 год^[21][22].

Trichoderma reesei является одним из ключевых модельных организмов в микологии и биотехнологии, особенно в области генетической инженерии. Полное секвенирование генома типового штамма QM6a стало отправной точкой для целенаправленного улучшения его свойств.

Основными целями генетических модификаций являются повышение выработки ферментов (в первую очередь целлюлаз) и создание на основе гриба универсальных «клеточных фабрик» для синтеза ценных веществ. Широкое распространение получил метод редактирования генома CRISPR/Cas9, который значительно ускорил создание новых промышленных штаммов^[24].

Для увеличения продукции ферментов используются различные подходы. На ранних этапах применялся мутагенез (например, с использованием облучения), что привело к созданию гиперпродуцирующих штаммов, таких как RUT-C30. Современные методы включают:

• Рациональную инженерию: В 2020 году с помощью CRISPR/Cas9 в штамм RUT-C30 было внесено шесть генетических модификаций, включая экспрессию генов гетерологичных ферментов и удаление генов-репрессоров, что позволило достичь рекордной секреции белка — 80,6 г/л^[25].
• Модификацию регуляторных генов: Мутации в ключевом регуляторном гене xyr1 позволяют грибу производить целлюлазы даже в присутствии глюкозы, которая в норме подавляет этот процесс^[26].
• Морфологическую инженерию: Было показано, что усиленная экспрессия гена cdc42, отвечающего за ветвление гиф, приводит к значительному увеличению производства целлюлазы^[27].

Другим перспективным направлением является превращение T. reesei в «шасси» (англ. chassis) — базовый штамм с «очищенным» фоном для производства гетерологичных (чужеродных) белков и метаболитов. Для этого из генома удаляют гены, отвечающие за синтез собственных высокосекретируемых белков и нежелательных протеаз^[28]. Такие модифицированные штаммы были успешно использованы для производства:

• человеческого сывороточного альбумина и бактериальной ксиланазы^[28];
• терпенов — класса органических соединений, используемых в ароматизаторах, лекарствах и биотопливе^[29];
• вторичных метаболитов других грибов^[30].

• Hypocrea jecorina Berk. & Broome, 1873 — название телеоморфной (половой) стадии гриба. Название Trichoderma reesei исторически относилось только к анаморфной (бесполой) стадии^[31].

Следует отличать от близкородственного криптического вида Trichoderma parareesei, который является самостоятельным таксоном^[32].