Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow ВЕТЕРИНАРНАЯ МИКОЛОГИЯ
Посмотреть оригинал

ОБЩАЯ МИКОЛОГИЯ

МОРФОЛОГИЯ ГРИБОВ

Грибы — это организмы, лишенные хлорофилла. Вегетативное тело их (таллом) у некоторых (низших) форм состоит из одной клетки, а у большинства грибов — из тонких ветвящихся гриф, образующих мицелий.

Согласно современным представлениям, грибы — это обособленное царство органического мира. По типу питания и обмена веществ они характеризуются наличием общих признаков с растениями (апикальный рост, клеточная полярность, наличие клеточной оболочки) и животными (гетеротрофный тип обмена по углероду, наличие гликогена, хитина в клеточных оболочках и др.).

Грибы по численности видов занимают третье место после животных и растений и представляют обширную и гетерогенную группу организмов, отличаемых по морфологии, образу жизни, местообитанием, способам питания, механизмами адаптации к условиям среды и другими признаками.

Клетка гриба. Клетка гриба состоит из оболочки, цитоплазмы с цитоплазматической мембраной, эндоплазматической сетью, митохондриями, рибосомами, включениями, вакуолями, и ядра (или ядер) (рис. 1).

Ядро грибов четко обособленное и окруженное оболочкой. По строению ядерного аппарата грибы относятся к эукариотам.

Клеточная оболочка. Клеточная оболочка играет роль во многих функциях грибов, особенно тех, которые связаны с контактом грибной клетки с внешней средой

Рис. 1

Схема строения грибной клетки

I — аппарат Гольджи (диктиосомы); 2 — рибосомы; 3 — ломасомы;

  • 4 — эндоплазматическая сеть: 5 — митохондрии: 6 — цитоплазма;
  • 7 — клеточная стенка; 8 — ядро; 9 — ядерная оболочка; 10 — цитоплазматическая мембрана.

вегетативного роста, освоения субстрата, размножения, распространения и выживаемости грибов, взаимосвязи с растительными и животными организмами, паразитными грибами, таксономией грибов и др. Состав клеточной оболочки изменяется при переходе из одной фазы роста к другой и в зависимости от типов роста (дрожжеподобный, гифальный и т. д.).

Электронно-микроскопическое изучение показало, что ригидная клеточная оболочка грибов состоит из нескольких слоев — наружного, обычно аморфного или с неплотной укладкой молекул, и внутренних слоев. Последние представляют более или менее однотипный матрикс с уложенными в нем микрофибриллами полимерных субстратов. Толщина клеточной стенки около 0,2 ммк, у разных видов грибов в зависимости от возраста и условий культивирования ее размеры неодинаковы. Толщина клеточной оболочки, соотношение ее массы к общей массе клетки имеет значение в устойчивости клетки к воздействию неблагоприятных факторов, ее адсорбционной способности. Она содержит около 80-90% полисахаридов, связанных с белками и липидами, полифосфаты, пигменты, меланины. Матричные (скелетные) структуры состоят из хитина и целлюлозы. Наружный слой состоит из глюканов с различными типами связей у разных таксонов грибов.

Состав клеточной оболочки грибов очень разнообразный. Например, целлюлозо-хитиновый комплекс преобладает в клеточных оболочках многих видов зигомицетов, целлюлозно-глкжановый — у оомицетов, хитозан-хитино- вый — у некоторых видов оомицетов, хитино-глюкановый —- у хитридиальных, сумчатых, базидиальных видов грибов и дейтеромицетов, маннано-глюкановый — у дрожжей.

В составе оболочек грибов обнаружены также полимеры, содержащие глукуроновые кислоты (до 20%), гетерополимеры, содержащие маннозу, галактозу, глюкозу, глукуроновую кислоту.

Основными компонентами клеточной оболочки грибов являются хитин, глюканы, белок и жиры. Эти полимеры составляют сложный комплекс, в котором молекулы хитина покрыты слоем молекул глюканов. Хитин и глюканы могут быть связаны мостиками. В таких случаях хитиназа не гидролизует хитина, содержащегося в клеточной оболочке грибов.

У Aspergillius niger, например, оболочки состоят из нейтральных углеводов — глюкозы, галактозы, маннозы, арабинозы, которые составляют до 73-83%, гексозамина (9-13%), липидов (2-7%), белка (0,5-2,0%), фосфора (0,1%). В оболочках гиф Neurospora crassa содержатся хитин и глюкан; глюкан под действием Р-1-З-глюканазы превращается в глюкозу.

Основными компонентами клеточных оболочек, которые составляют 18% сухой массы мицелия Aspergilliu3 nidulans, являются хитин, р-глюкан, полисахариды, со стоящие из глюкозы, галактозы, маннозы, глукуроноьой кислоты, глюкозамина, N-ацетилглюкозамина, галакто- замина; р-глюкан гидролизуется на 60% экзо-рЛ)-1,3-глю- каназой из Streptomyces sp. Кроме этого, в клеточных оболочках обнаружены аминокислоты (0,6%), белок (10%), свободные и связанные липиды (2,3-2,8 и 6,2-7,2%) и меланин (16-18%). Меланин обнаружен во всех фракциях, но главным образом во фракции хитина, он полностью растворяется в горячем растворе 0,5 н. NaOH. Состав меланина в клеточных оболочках меняется в зависимости от условий культивирования, особенно при добавлении в среду о-однооксифенолов.

В клеточных оболочках Pythium и Phytophthora содержится целлюлоза. При воздействии на оболочки гиф Fusariuni литических ферментов в лизатах обнаружены глюкоза (14%), N-ацетилгексозамин (47%), нерастворимый остаток, образующий после гидролиза галактозу, маннозу, уроно- вую кислоту.

Рнс. 2

Строение оболочки Fusariuni culmorum

а конидия; б — зрелая гифа; п — ростовая трубка; / центральный, по мнкофибриллярнмй слой; 2 — оболочка конидии; 3 — район скопления микрофнбрилл; 4 — внутренний мик- рофибриллирный слой; .5 — слизеподобный слой; 6 — наружный микро- фибриллярный слой; 7 -- перегородка (по Marchnnt, 1966).

Хитин — азотсодержащее, не растворимое в крепких растворах щелочей вещество, он составляет у некоторых грибов до 60% сухой массы оболочки. Это вещество является также основным компонентом оболочки наружных покровов насекомых и некоторых ракообразных и оболочки клеток некоторых сине-зеленых водорослей. Хитин — линейный полимер, молекула которого состоит из р-1,4-связанных единиц N-ацетил- глюкозамина и агрегированных в оболочке грибов в кристаллиты. Хитин синтезируется, по-видимому, в две ста дии — вначале образуется полимерная цепь, затем она укладывается в фибриллы, которые включаются в матрицы нехитиновых материалов оболочки.

Существуют различные методы определения хитина. Одним из наиболее часто применяемых является опреде ление хитозанов, образуемых в результате диацетилирования при частичном гидролизе хитина. Однако в последние годы найден более точный метод — использование дифракции Х-лучей, позволяющий определять в исследуемом порошкообразном препарате также целлюлозу.

Часто (особенно у некоторых видов мукоральных грибов) хитозан находится в оболочке грибов в качестве

одного из главных компонентов. В оболочке грибов обнаружены также другие гексозамины, которые часто встречаются в комплексе с маннаном, белком, глюканом, некоторыми моносахарами.

При электронно-микроскопическом изучении строения оболочки конидий F. culmorum показано, что она состоит из трех-четырех слоев различной плотности и укладки фибрилл. Перегородки образуются путем выпячивания внутренних слоев, они отделяют отдельные клетки конидий или гиф, а наружная оболочка заключает всю гифу или конидию (рис. 2).

Состав клеточной оболочки у одного вида гриба зависит от типов роста культур, он неодинаков в оболочках мицелия, спорангиепосцев, спор (табл. 1). Так, в клеточной оболочке Penicillium chrysogenum содержатся рам- иоза, ксилоза. В клеточной оболочке грибов обнаружены уроновые кислоты, лигниноподобные вещества, липиды, меланиноподобные вещества, производные нуклеиновых кислот и др.

Таблиир /

Химический состав клеточной оболочки разных клеток Mucor rouxii, % к сухой массе оболочек

Компоненты

Клеток t)/южжгпо• Ообпо.'о типа /юста

Клеток еш/юлыю.'о типа /юста

Сноранене- носи,ев

Спор

Хитин

8,4

9,4

18,0

2,1

Xптозам

27,9

32,7

20,6

9,5

Манноза

8,9

1.6

0,9

4.8

Галактоза

1,1

1,6

0,8

0,0

Глукуромовая кислота

12,2

11,8

25,0

1,9

I лю коза

0.0

0,0

0,1

42,6

Протеям

10,3

6,3

9,2

16,1

Жиры

5,7

И

4.8

9,8

Фосфаты

22,1

23,3 j 0,8

2,6

Меланин

0,0

0,0 | 0,0

10,3

Полисахариды, главным образом содержащие d-глюкозу, N-ацетилглкжозамин и d-маннозу, составляют 80- 90%. Остальную часть составляют белки, липиды, пигменты (хиноны, меланины и др.), фосфаты, различные ионы и соли. Микрофибриллы хитина и целлюлозы в большинстве грибов образуют скелет, в который монтируются многие другие компоненты клеточной оболочки. Считают, что белок, полисахариды связывают микрофибриллы хитина, целлюлозы.

Клеточная оболочка придает форму клеткам гиф и органов размножения. Ее поверхность является местом локализации некоторых ферментов. Проницаемость клетки и способность связывать определенные вещества играют роль в питании грибов, их отношении к фунгицидам, антибиотикам. В связи с особенностями роста гифы (апикальный) структура и свойства клеточной оболочки грибов имеют важное значение.

Клеточная оболочка у многих видов грибов многослойная, состоит из фибриллярного вещества и слоя молекул, находящихся в аморфном слое матрицы. Например, у Phycomyces blackesleanus первичная оболочка ростовой зоны спорангия состоит из двух слоев микрофибрилл, отличающихся ориентацией (различной укладкой в матрице). В местах потенциального сниженного роста (ниже 2 мм от конца спорангиеносца) тонкий слой вторичной оболочки присоединяется к наружным слоям фибрилл двухслойной оболочки, у гиф Allomyces macrogynus фибриллы тонкого слоя ориентированы параллельно к главной оси гифы. Поперечные перегородки изучены на препаратах ультратонких срезов с помощью электронной микроскопии (рис. 3).

Клеточная оболочка грибов в результате лизиса может разрушаться двумя путями: воздействием ферментов, выделяемых другими клетками или организмами, и воздействием ферментов, образуемых в клетке самого гриба. Наиболее важными ферментами, катализирующими разложение отдельных компонентов клеточной оболочки грибов, являются а- и Р-глюканазы, протеазы и пептидазы, целлюлазы, липазы, хитиназы, гексозаминидазы, глуку- ропидазы, глюкозаминидазы, целлобиазы. Таким образом,

Рис. 3

Схема образования перегородок

В конидиях Altemalia brassicicola (Л): а — молодая спора, имеющая только первичную оболочку; б — первая разделительная перегородка; в — дальнейшее образование поперечных перегородок; г — зрелая спора с продольной перегородкой. Срез средней части конидии (Б): а — инвазионный слой ниже двух слоев поперечной плаэмолсммы перегородки; б — инвагинация достигает центра; в — вторичная оболочка: / — первичная оболочка; 2 — вторичная оболочка; 3 — поперечные перегородки; 4 — плазмолемма (по Campbell, 1969).

разрушение клеточной оболочки грибов катализируется комплексом различных ферментов. Этот комплекс зависит от особенностей состава компонентов клеточной оболочки разных видов грибов. Миколитические бактерии (Bacillus subtilis, В. megaterium, В. cereus) способны лизировать клеточную оболочку мицелия Fusarium oxysporum, F. culmorum и VerticiIlium spp. Препараты клеточных оболочек Aspergillius oryzae растворяются литическими ферментами Вас. circulans и хитиназой Streptomyces spp.

Многие виды почвенных бактерий и актиномицетов способны лизировать оболочки целого ряда грибов, в том числе фитопатогенных. При испытании действия некоторых литических культур зоны просветления были не совсем прозрачные, при комбинированном действии нескольких культур отмечены четкие зоны просветления. Очевидно, одни микроорганизмы способны разрушать клеточную оболочку грибов частично, другие более полно. Отдельные виды грибов образуют литические ферменты, способные лизировать клеточные оболочки, например, таких грибов: Verticillium hemileiae, Sclerotinia libertiana.

Способность к лизису клеточных оболочек разных видов грибов, а также в пределах вида оболочек гиф и конидий, хламидоспор неодинакова, например, литический препарат стрептозим не разрушает оболочки гиф, но разрушает оболочки конидий некоторых видов фузари- ев, однако после воздействия липазы на оболочки гиф они разрушаются. Особенности строения оболочек гиф и конидий отдельных видов зависят от возраста культуры, условий культивирования. В результате разных воздействий в определенной степени изменяется не только соотношение отдельных компонентов клеточной оболочки, но и характер связей между их молекулами и субъединицами, что влияет на чувствительность клеточной оболочки к действию литических ферментов.

В естественных условиях на многие клеточные оболочки гиф, конидий, особенно прорастающих, могут воздействовать литические агенты ферментативной, антибиотической и другой природы.

Используя высокоочищенные специфические ферменты, гидролизующие отдельные компоненты клеточной оболочки грибов отдельно или в различной комбинации и последовательности, можно установить некоторые особенности «архитектурной* композиции клеточной оболочки грибов. Например, под воздействием Р-1,3-глю- коназы и хитиназы полностью разрушается клеточная оболочка Fusarium solani, a Neurospora crassa разрушается только на 40%. Ферменты, разрушающие отдельные компоненты клеточной оболочки грибов, могут находиться в клетке и при определенных условиях способствуют разрушению или изменению состава клеточной оболочки гиф, конидий и других морфологических структур гриба.

На поверхности клеточной оболочки и цитоплазматической мембраны локализованы ферменты, превращающие не усваиваемые клеткой (не растворимые в воде) полимеры в мономеры.

Ломасомы — слой электронно-прозрачных структур. Они обнаружены почти у всех грибов между клеточной оболочкой и цитоплазматической мембраной. В них имеются везикулы электронно-плотных структур.

Протопласты грибов. Протопласты — это сферические образования клетки, лишенные клеточной оболочки, чувствительные к осмотическому шоку. Для них свойственны метаболические процессы и способность к регенерации.

Протопласты выделены и изучены у ряда видов дрожжей и мицелиальных грибов Candida utilis, Polystictus versicolor, Neurospora crassa, Fusarium culmorum и др. Протопласты из клеток грибов получают путем автолиза клеточных стенок. Этот автолиз может быть вызван ферментами или микроорганизмами, лизирующими оболочки, воздействием веществ, нарушающих синтез клеточной стенки. Например, антибиотик гризеофульвин ингибирует синтез клеточной оболочки у хитин-содержащих грибов. Полиэновый антибиотик нистатин связывает сте- ролы цитоплазматической мембраны и клеточной оболочки.

Иногда при механическом разрушении клеток или при плазмоитизе (помещение клеток в гипотонический раствор) клетки оболочек гифы или споры разрываются. При этом освобождаются протопластоподобные сферические тельца цитоплазмы, содержащие ядро и способные к размножению.

Протопласты обычно легче выделить из молодых клеток, чем из старых. Литические ферменты лизируют также оболочки гиф на растущем конце или в местах активного ее роста. Суспензию протопластов Fusarium culmorum можно выделить фильтрацией взвеси культуры через стерильный стеклянный фильтр или центрифугированием в надосадочной жидкости при 500 1000 g, а также воздействием ферментов Streptomyces spp. Выделены протопласты из Mucor sphaerosporus, Clado- sporium spp., Gliocladium roseum, Diplocladium spp., Trichothecium roseum, Penicillium italicum, Aspergillius nidulans, Alternaria spp., Vetricillium spp. и многих других видов грибов.

В качестве стабилизаторов протопластов используют разной молярности растворы (0,2-1,0 М) сахаров или минеральных солей. Протопласты быстро лизируются в дистиллированной воде. Действие литических ферментов в определенной степени зависит от используемых в растворах стабилизаторов. Протопласты из гиф Fusarium culmorum под воздействием ферментов Streptomyces sp. выделяются быстрее в растворах фруктозы, сахарозы, сорбозы, рамнозы, маннита, чем в растворах ксилозы, мальтозы. После выделения протопластов пустые оболочки устойчивы к действию литических ферментов. При воздействии литических ферментов в гифах Neurospora crassa образуется одна или несколько пор сбоку или на концах клеток, через которые выходят протопласты. Методами электронной микроскопии и непосредственного наблюдения живых препаратов и для других видов грибов установлено, что протопласты выделяются через верхушечные клетки гиф и поры в гифах и конидиях. При этом выделяемые через поры протопласты небольших размеров могут соединяться, образуя более крупные сферические образования, способные к регенерации. Места лизиса оболочки, способ освобождения протопластов, их размеры и число у разных грибов неодинаковы.

Протопласты грибов чувствительны к влиянию многих физико-химических факторов: звуковой вибрации, ультрафиолетовому облучению, встряхиванию. При разрушении протопластов и последующем дифференциальном центрифугировании из них выделяются отдельные клеточные органоиды: митохондрии, ядра и др.

Протопласты растут и регенерируют при переносе их из раствора стабилизатора в экспериментально подобранную для каждого вида гриба среду для роста. Например, в минерально-солевой среде, содержащей 10% сорбозы, 2% сахарозы, протопласты Fusarium culmorum через 4 ч увеличиваются в объеме, в них образуются вакуоли и почки (выросты), которые прорастают, образуя вначале ростовую трубку, а затем мицелий с перегородками. Полученные из гомогенизированного (разрушенного) мицелия Phytopthora fragaria протопласты имеют минимальный размер, способный к регенерации в гифальные нити 100 мм. Клетки, регенерированные из протопластов, устойчивы к осмотическому лизису, что свидетельствует о наличии у них синтезированной в процессе регенерации ригидной клеточной стенки (рис. 4).

5

Рис. 4

Протопласты грибов

а — способы образования протопластов у разных типов грибов: 1,2 — Candida utilis; 3 — Oospora sqaveolcns; 4 — Polystictus versicolor; 5. 6 — мицелии и конидии Fusarium cultorum; б — различные стадии освобождения протопластов из мицелия F. cultorum; я — протопласты мицелия F. cultorum; различные размеры сферических тел, + Ф — литический агент (по Vielonueva и др.. 1966).

Образование протопластов у грибов как при культивировании, так и в природе изучено недостаточно. Очевидно, оно имеет значение в патогенезе вызываемых грибами заболеваний и в их биологии.

Цитоплазматическая мембрана — тонкий слой протоплазмы, невидимый в световом, но обнаруживаемый в электронном микроскопе, находящийся между клеточной оболочкой и цитоплазмой.

Цитоплазматическая мембрана содержит липиды (до 40%) и белки (до 38%). Цитоплазматическую мембрану можно выделить путем дифференциального центрифугирования лизатов или при осмотическом лизисе протопластов.

Основным свойством цитоплазматической мембраны является проницаемость для определенных веществ, входящих в клетку и выходящих из нее. Это свойство, молекулярный механизм которого разнообразен и сложен, связано с ее главной функцией — регуляцией поступления растворов из окружающей среды в клетку и наоборот.

Вследствие этого в клетке поддерживается высокий уровень внутриклеточного осмотического давления, определенный уровень изоэлектрических потенциалов между клеткой и окружающей средой.

Цитоплазматическая мембрана представляет собой как бы диффузионный барьер между клеточной стенкой и цитоплазмой.

В цитоплазматической мембране локализованы ферменты пермеазы (ферменты проницаемости), фосфатазы и некоторые другие, поэтому она играет роль в расщеплении и синтезе ряда метаболитов клетки, в том числе субстратов для синтеза веществ клеточной оболочки. Вещества через цитоплазматическую мембрану в клетку поступают вследствие разницы электрических, химических и других потенциалов между растворами внешней среды и клетки. Однако в живой клетке с активным обменом веществ, его многообразием, синтезом и дегенерацией специфических метаболитов, которые всегда создают разницу потенциалов, этот процесс весьма сложен.

Поступление растворов в клетку без изменений, только вследствие разницы концентраций потенциалов, называется пассивным. Поступление сложных, необходимых клетке веществ в измененном виде, переработанных ферментами цитоплазматической мембраны или клеточной оболочки, называется активным переносом, или транспортом веществ.

Предполагают, что при поступлении растворов в клетку в разных соотношениях действуют оба процесса. Их роль зависит от свойств организма, физиологического его состояния, условий культивирования.

Жировой слой цитоплазматической мембраны, который у разных организмов имеет неодинаковый состав, способствует проницаемости через него различных жирорастворимых веществ.

При «активном» переносе высокими концентрациями раствора насыщается или вся цитоплазматическая мембрана, или ее отдельные участки. Это происходит вследствие действия специфических ингибиторов, препятствующих распространению раствора на всю поверхность цитоплазматической мембраны, или в результате связывания растворов, а также путем комплексообразо- вания, или парами химически сходных веществ и другими механизмами.

Цитоплазма клетки состоит из системы цитоплазматических мембран, представленных в виде нитей, тяжей, трубочек, систем пузырьков, окружающих отдельные клеточные органеллы, и цитоплазматического матрикса.

Мембранная система клетки имеет большое значение в процессах ее метаболизма, она осуществляет процессы переноса веществ в процессе метаболизма клетки во внутреннюю поверхность клетки, принимающей в нем участие, окружает отдельные клеточные органеллы со свойственными им специфическими процессами метаболизма, быстро реагирует на изменение условий и создание защитных метаболизмов клетки и т. д.

К мембранным системам грибной клетки относится аппарат Гольджи, представляющий агрегированные пузырьки или пластинки (диктиосомы) различных размеров, часто располагаемые у ядерной мембраны, у перегородок гиф, конидий. Цитоплазматический ретикулум составляет эту подвижную систему метаболитов клетки, обычно находящуюся вблизи цитоплазматической мембраны и митохондрии. Образуется путем инвагинации цитоплазмы или в результате деления. Цитоплазма представляет различной вязкости коллоидальную жидкую среду (цитоплазму), содержащую клеточные органеллы, различные белки, аминокислоты, РНК, углеводы, липиды и другие вещества, включения резервных веществ различной природы.

Вакуоли — хорошо видимые структуры, округлые или неправильной формы. Обычно в них концентрируются резервные вещества или токсические промежуточные метаболиты клетки и чужеродные вещества.

Считают, что вакуоли в клетке могут происходить от эндоплазматического ретикулума или аппарата Гольджи. В соответствии с происхождением в них преимущественно аккумулируются или резервные, или токсические вещества.

Лизосомы — клеточные органеллы, находящиеся в цитоплазматическом матриксе, представляют разнообразные по форме тельца, окруженные одинарной мембраной, они отшнуровываются от пузырьков аппарата Гольджи и в виде пузырьков размещаются в цитоплазме. Они содержат протеазы, способны аккумулировать вредные для клетки промежуточные продукты метаболизма.

Ядро окружено четко выраженной двуслойной с порами оболочкой, образуемой наружной и внутренней ядер- ными мембранами, содержит ядрышко, хромосомы, содержащие дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК).

Ядро у большинства грибов малых размеров, обычно круглое, иногда удлиненное, расположено по-разному — в центре клетки, полярно, у клеточной стенки или перегородки. Клетки гиф грибов содержат по одному или нескольку ядер (рис. 5).

У фикомицетов, имеющих хорошо развитый, обычно несептированный мицелий, содержится большое число клеточных ядер, многие хитридиевые — одноядерны. Из сумчатых грибов одноядерные клетки у Erysiphaceae, но обычно клетки многоядерные, у базидиальных грибов — одно- или двуядерные клетки в зависимости от смены фаз, часто в более старом возрасте одно- ядерность сменяется на много- ядерность.

•

Рис. 5

Ядра в макроконидиях (а );

микроконидиях (б ); хламидоспорах (в) фу.триса

Размеры клеточных ядер в среднем 2-3 мкм в диаметре, хотя у некоторых первичное копуляционное ядро достигает 10 мкм, у Synchytrium —

80 мкм. Ядро имеет оболочку, в которую заключены более или менее густая хроматино- вая цепь и обычно одно ядрышко.

Основными функциями ядра являются репликации ДНК и перенос генетической информации в цитоплазму через РНК. Таким образом, ядро является носителем наследственных свойств организма и контролирует цитоплазму через генетический материал — ДНК, РНК, хромосомы (гены — участки цепи ДНК). Цитоплазма влияет на активность отдельных фаз ядра, например, при определенных условиях роста в результате метаболических процессов в цитоплазме некоторые гены активируются, другие — не активируются. Метаболические процессы в цитоплазме влияют на морфологию ядра — его размеры и форму в различных клетках одного грибного организма и при разном их физиологическом состоянии. Ядра вегетативных клеток отличаются от ядер в аскогенных гифах у сумчатых грибов.

В многоядерных клетках гиф и конидий грибов ядра качественно неоднородны — одни ядра непрерывно делятся, другие находятся в состоянии покоя. При митотическом делении у многих грибов сохраняется ядерная оболочка, которая исчезает при последующем мейозе.

К особенностям ядерного аппарата грибов относятся также наличие дикарионов, спаренных ядер в клетке после слияния их цитоплазмы. У несептированных гиф ядра расположены по всей протоплазме, а у септирован- ных в отдельных клетках разных видов встречаются от 1-3 до нескольких десятков, например, до 100 ядер в клетках Neurospora crassa. Число ядер в спорах и конидиях также колеблется в значительных пределах. Оно зависит от генетических особенностей вида, физиологического состояния, условий культивирования и других факторов. Нередко у грибов с одноядерными конидиями или клетками гиф мицелия при прорастании отмечается многоядерность; например, в молодых и зрелых конидиях Colletotrichum falcatum содержится по одному ядру, расположенному в центре; многоядерность появляется только перед прорастанием конидий.

Число ядер в спорах многих, например, сумчатых грибов является диагностическим признаком.

На морфологию ядер диплоидных штаммов п-фтор- фенилаланин влияет специфически: у Aspergillius niger в процессе роста на среде с о-фторфенилаланином уменьшаются размеры диплоидных ядер и число ядер в клетке, увеличивается число ядерных фрагментов. Считают, что n-фторфенилаланин действует на процессы митоза, вызывает потерю хромосом, поэтому в клетках образуются гаплоидные ядра.

При движении цитоплазмы в гифах грибов ядра мигрируют из фиалид в новообразованную конидию, перед образованием новой клетки из прорастающей конидии в предделящуюся часть ростовой трубки. Ядра могут мигрировать из главной гифы в ее боковые ответвления, из конидиеносцев в конидии. В несептированных гифах ядра могут мигрировать к растущему или противоположному концу, в септированных гифах — из одной клетки в другую. При анастомозах гиф и конидий ядра также могут мигрировать из одной клетки в другую. При этом некоторые ядра могут мигрировать до деления, другие — после деления. Однако не все ядра этих же клеток мигрируют, они могут располагаться у клеточных стенок или перегородок (рис. 6).

При миграции ядер из одной клетки грибов в другую создаются неодинаковые условия для их взаимосвязей

Рис. 6

Схема возникновения фиалоконидий

Первая конидия образуется мри участии обоих слоев стенки (голобластически); базальные остатки наружной стенки часто образуют «бокальчик» или воротничок (1). Следующие, зитеробластические фиалоконидии тоже иногда оставляют после себя следы своих наружных стенок (2); А. Конидии легко отделяются друг от друга; у Phialophora они собираются в слизистые капельки возле устья фиолид. Б. Конидии остаются (из-за особенностей септ) связанными в цепочки (по Cole, Samson, 1979).

с цитоплазмой, для процессов метаболизма. Это, в свою очередь, является одной из причин проявления их раз- нокачественности и как следствие этого значительной изменчивости грибов.

Митохондрии. Генераторами энергии в клетке являются митохондрии. Это обычно эллипсоидоподобные структуры клетки, которые постоянно передвигаются в цитоплазме клетки и контактируют с другими ее структурами. Образуются в клетке путем инвагинации цитоплазмы или в результате их деления. Они покрыты одно- или двухслойной оболочкой и содержат внутренние выпячивания — кристы.

В зависимости от условий культивирования и физиологического состояния клетки форма митохондрий и их количество в клетке меняются: при неблагоприятных условиях роста митохондрии приобретают нитевидную форму, они могут быть также мелкими, округлыми на растущем конце гифы. Например, при культивировании в аэробных условиях на питательной среде с добавлением 5% глюкозы в клетках Saccharomyces cerevisiae было от 3 до 8 митохондрий, при добавлении 1% глюкозы — от 10 до 20 митохондрий, при культивировании в анаэробных условиях митохондрии отсутствовали.

В митохондриях сосредоточены ферменты: пиру- ватоксидаза, сукциндегидрогеназа, цитохромоксидаза, пероксидаза, ди- и три-пиридиннуклеотид цитохромре- дуктазы, щелочная и кислая фосфатазы и др. Ферменты из разрушенных клеток грибов можно выделить путем дифференциального центрифугирования во фракции субклеточных структур. Локализацию окислительно-восстановительных ферментных систем в митохондриях можно обнаружить цитологически, окрашиванием тетразолием. Тетразолий в восстановленной форме — это окрашенное в красный цвет вещество — формазан, который легко обнаружить в клетке при микроспории. Митохондрии дают положительную реакцию с краской Янус, с реактивом НАДИ для цитохромоксидаз.

Мембраны митохондрий содержат фосфолипиды, ферменты дыхательной цепи переноса электронов составляют до 25% белка митохондрий, в них происходит биосинтез нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов и других веществ. Митохондрии содержат ДНК, локализованную в зонах, называемых «митохондриальными нуклеотидами», они являются самовоспроизводящими- ся органеллами клетки.

Рибосомы. РНК, образовавшаяся в ядре, переходя в цитоплазму, локализуется в специальных структурах клетки — рибосомах. Это многочисленные мелкие тельца, обычно шаровидные. Рибосомы принимают участие в синтезе белка. Однако этот сложный и видоспецифический процесс происходит при участии ДНК ядра и трех других видов РНК — транспортной, рибосомаль- ной, информационной. Радиографическим методом, путем «скармливания» клеткам Neurospora crassa меченых аминокислот было установлено, что вновь образованный белок содержится в рибосомах. Однако связь вновь образованного белка с рибосомами весьма кратковременна — всего несколько секунд, а через минуту уже все белковые фракции цитоплазмы становятся радиоактивными. Рибосомы можно выделить непосредственно из гомогенизированных клеток грибов путем дифференциального центрифугирования при большом числе оборотов. При центрифугировании живых клеток Neurospora crassa ядро и богатые РНК рибосомы осаждаются ниже митохондрий.

Рибосомы можно выделить дифференциальным центрифугированием неклеточных фракций, последующим хроматографированием и элюированием в различных градиентах растворов NaCl или сахаров. Функциональную активность рибосом определяют по способности включения меченых аминокислот в белок. Число рибосом зависит от вида гриба, фазы и условий роста, оно изменяется при голодании, влиянии температуры, ядов, старении культуры и других факторах. Рибосомы разных видов отличаются коэффициентом седиментации, вязкости и др.

Включения. Роль основного запасного компонента грибной клетки выполняет гликоген, который у грибов, вероятно, является субстратом высокого уровня эндогенного дыхания. Гликоген обычно в клетках распределен равномерно в виде мелких гранул по всей цитоплазме. Растущие верхушки гиф лишены гликогена.

Полифосфаты (метахроматин) находятся в коллоидном состоянии в вакуолях. При витальном окрашивании их частицы выпадают в виде темно-синих гранул. Гранулы метахроматина (волютина) составляют большие запасы в клетке (до 22% от общего содержания минеральных веществ в грибной клетке), и их содержание зависит от условий питания, возраста культуры, свойства вида и других факторов.

Липиды и жировые вещества содержатся в клетке в виде капелек, называемых липосомами (сферосомами, микросомами). Включения жира чаще содержатся в клетках грибов при росте на средах, богатых углеводами, в более старых клетках гиф и конидий, в хламидо- спорах, в покоящихся структурах (склероциях, зимующих формах). Состав липидов и липопротеидов в той или иной степени специфичен для отдельных групп и видов грибов.

В клетках гиф и мицелия грибов могут накапливаться и другие метаболиты, иногда в значительном количестве. Например, рибофлавин в виде кристаллов, заполняющих всю клетку, накапливается у Eremothecium eschbyi. Многие пигменты, каротиноиды, особенно в более старых клетках, содержатся в растворенном виде или в виде включений в клетках гиф, конидий, спор или их оболочках. Включения и другие компоненты в клетках трибов не выделяются в среду вследствие непроницаемости для них клеточной мембраны и оболочки или вследствие связывания со структурными компонентами клетки или выделяются в среду вследствие изменения свойств цитоплазматической мембраны под влиянием продуктов метаболизма грибов. Отдельные компоненты клетки играют роль запасных веществ.

Жгутики — характерная структура подвижных клеток грибов-зооспор и гамет. Их строение в основном аналогично строению жгутиков эукариот. Жгутики грибов бывают двух типов: бичевидные гладкие и перистые.

Гифа — наиболее характерная морфологическая структура грибов, представляет собой цилиндрическую трубку, имеющую обычно 5-10 мкм в поперечнике. У некоторых грибов у основания диаметр гифы может достигать 160-170 мкм (например, Achlya conspicua). В оболочке гифы заключена многоядерная протоплазма, которая непрерывно образует новые клетки на конце. Гифы могут не иметь поперечных перегородок, тогда они называются неклеточными, или асептированными. Если протоплазма разделена поперечными перегородками, они называются септированными. Растущие в длину гифы разветвляются ниже конца, и протоплазма непрерывно движется к молодому, активно распространяющемуся участку гифы. Более старые отрезки гиф в колонии мо гут отделяться перегородкой, возникающей в результате врастания оболочки гифы. При этом образуются так называемые «гифальные тела». Отрезки гиф дают начало новой колонии грибов.

Иногда в несептированных гифах возникают поперечные перегородки, связанные с образованием фрагментов гиф из нескольких клеток или отделяющие органы размножения от мицелия.

Септированные гифы характерны для большинства сумчатых, базидиальных и дейтеромицетов (несовершенных грибов). Длина клеток гиф, то есть расстояние между двумя поперечными перегородками, различна у разных грибов и зависит от возраста и условий культивирования. Как правило, перегородка образуется на определенном расстоянии от конца гифы. Ветвящиеся гифы отделяются от главной поперечной перегородкой. Поперечные перегородки гиф имеют отверстия — поры, через которые цитоплазма проходит к растущему ее концу.

Поперечные перегородки у одних грибов представляют собой простой диск с порами, у других (главным образом базидиомицетов) — ежегодно утолщающуюся перегородку вокруг края поры, которая называется доли поровой перегородкой.

Деление клеток и образование перегородок в гифах происходит выпячиванием периферического слоя цитоплазматической мембраны или внутреннего слоя клеточной стенки. Затем точки выпячивания начинают центро- петально расти и внедряться в цитоплазму. Материал клеточной оболочки синтезируется на наружной поверхности двух слоев выпяченной цитоплазматической мембраны. Выпячивания растут до момента отделения перегородки от нижележащей клетки. При этом с двух слоев выпячивания образуются клеточные стенки.

У грибов различают полное и неполное деление. При полном делении новые клеточные стенки образуются на всей поверхности растущего выпячивания. При этом клетки отделяются друг от друга. При неполном делении перегородка гиф у большинства сумчатых, базиди- альных и дейтеромицетов имеет поры, клетки обычно не отделяются друг от друга и заключены в клеточную оболочку гифы. При экзогенном образовании конидий происходит полное деление, клетки отделяются путем сегментации (разделения на протяжении всей гифы), фрагментации — (отделения на отдельных участках гиф) или отделения от специализированных клеток — кони- диеносцев.

При старении, когда происходит вакуолизация и затем отдельные клетки гиф и конидий освобождаются от содержимого, поры перегородок могут закрываться и клетки отделяются от остальных или друг от друга. Цитоплазма клеток молодой части гифы плотная, гомогенная, с ядрами и митохондриями, а в клетках более старой части — вакуолизирована. Молодые части гифы характеризуются активностью биохимических процессов, в том числе связанных с синтезом клеточной стенки растущего конца гифы.

К молодой, растущей части гифы через поры в поперечной перегородке непрерывно поступает цитоплазма из предделящейся клетки, а к ней — из более старых.

У дрожжей и дрожжеподобных грибов отсутствуют настоящие гифы. Вегетативное тело их состоит из одноядерных простых клеток, которые размножаются делением или почкованием. У почкующихся дрожжей (Sac- charomyces) на материнской клетке образуется маленький бугорок, который удлиняется в процессе роста, достигая размера исходной клетки. Затем делится ядро и новая клетка отделяется в месте образования почки. На одной клетке и даже в одном месте может возникать одна или несколько почкующихся клеток.

Как правило, тело грибов имеет гифальное строение. Однако у некоторых более просто организованных грибов мицелий отсутствует (например, у некоторых низших грибов). Вегетативное тело их представляет собой комочек протоплазмы без оболочки или клетку с оболочкой и ги- фообразными отростками. При созревании вся клетка превращается в один или несколько подвижных репродуктивных органов — зооспор. Этот тип вегетативного тела называется голокарпическим в противоположность эукар- пическомуу характеризующемуся выраженной дифференциацией вегетативного и репродуктивного мицелия. У некоторых грибов зрелый таллом представлен тонкими корнеподобными разветвлениями в виде тяжей из гиф, называемых ризоидами или ризомицелием. Ризоиды могут образовываться на одном участке гифы (моноцентри- ческие) или на нескольких участках (полицентрические). Иногда таллом имеет древовидную форму, тогда он ризо- идными тяжами прикрепляется к субстрату (рис. 7).

У миксомицетов вегетативное тело представлено плазмодием, который состоит из многоядерной протоплазмы, лишенной клеточной стенки. Плазмодий способен передвигаться по субстрату на значительные расстояния.

У более сложно организованных грибов сплетение гиф мицелия создает образование более или менее дифференцированной ткани, называемой ложной тканью, в отли-

Рис. 7

Столоны и ризоиды у рода Hhizorus

А — Ph. nigricans; Б — Rh. oryzae: 1 — столоны; 2 — ризоиды; 3 — субстрат; 4 — спорамгисносцы; 5 — молодые спорангии; 6 — зрелые спорангии (примерно хБО no Zycha).

чие от настоящей ткани, образуемой у высших растений в результате деления клеток. Например, покровная ткань и мякоть, механическая и проводящая ткани у высших шляпочных грибов, ткани склероциев, тяжей и т. д. Ложная ткань плодовых тел, склероциев грибов образуется путем более или менее плотного сплетения гиф, она бывает псевдопаренхимного или плектенхимного строения. Плектенхима, состоящая из удлиненных клеток гиф, называется прозоплектенхимой, а из неудлиненных (длина не более чем в два раза превышает диаметр) — параплектенхимой.

Диморфизм — способность мицелиальных грибов в зависимости от условий культивирования развиваться в виде дрожжеподобных клеток и, наоборот, дрожжей образовывать мицелий. Основной причиной такой трансформации, по-видимому, является разница в условиях, необходимых для роста и размножения (деления ядра). Например, на концентрированных растворах сахаров отмечается дрожжеподобный рост у многих Endomycetales. При пересеве этих дрожжеподобных клеток на обычные среды вновь наблюдается мицелиальный тип роста. Эта способность свойственна многим видам патогенных грибов — головневым, фузариям, тафриновым и др. Mucor rouxii в атмосфере углекислоты образует дрожжеподобные почкующиеся клетки, которые отличаются цитологически и физиологически от клеток мицелия этого гриба.

Тонкое строение гиф изучено у многих видов (Neuro- spora crassa, Rhizopus homothallicus, Rh. rhizopodiformis и др.). Например, у Rhizopus rhizopodiformis оболочка клетки представляет собой однообразную электронноплотную структуру фибриллярного строения, с беспорядочно расположенными порами, очень тонкой цитоплазматической мембраной и связанными с ней пузырьками. Митохондрии имеют двойную оболочку и внутренние кристы, расположенные параллельно. Эндоплазматический ретикулум, освобожденный от РНК, шероховатого профиля, представляет собой разнообразную систему тяжей и трубок. Включения жира и гликогена в цитоплазме содержатся в виде пузырьков различной плотности или гранул. Клетки гиф многоядерные, ядра имеют двойную оболочку и различную электронную плотность.

У Helminthosporium victoriae, возбудителя заболевания овса, гифы имеют удлиненную нитчатую структуру, клеточные оболочки состоят из наружного тонкого, однообразного электронно-плотного слоя и слабо фибриллярной, электронно-прозрачной распростертой внутренней оболочки. Цитоплазматическая мембрана тонкая, электронно-плотная, четко отграниченная от внутреннего слоя клеточной оболочки. Отмечены включения гликогена, жира. Клетки гиф обычно многоядерны, ядра имеют пору.

Мицелий представляет собой сложную систему сплетения гиф с более или менее выраженной их дифференциацией, проявляемой в различной степени у разных видов грибов. В естественных условиях произрастания, а также при культивировании мицелий, образуемый часто из одной или нескольких проросших конидий или гиф, образует колонию. Морфологически и физиологически колония также представляет в определенной степени дифференцированную систему мицелия, отличающуюся по отдельным ее элементам у разных видов грибов и даже в пределах одного вида (рис. 8).

В апикальном районе гиф Rhizopus обнаружены отдельные зоны, содержащие многочисленные митохондрии, которые участвуют в биохимических процессах, превращений питательных веществ и синтезе оболочки

апекса гифы. В то же время в предрастущей зоне цитоплазма содержит ядро и мало митохондрий.

Быстрота роста гиф у разных видов различна, к быстрорастущим в культуре относятся многие виды муко- ровых грибов, триходерма и другие, к медленно растущим — отдельные виды пе- нициллов, многие виды паразитных грибов. Очевидно, быстрота роста в значительной степени определяется особенностями отдельных видов к быстрому синтезу материалов оболочки вновь образующейся верхушечной клетки гифы и другими биохимическими процессами.

Колония — это форма верхушечного роста главной гифы грибов и ее многочисленных ответвлений из материнской клетки. Гифы в субстрате могут распространяться от центра материнской (исходной, посевной) клетки, образуя субстратный мицелий, и в воздухе, образуя воздушный мицелий.

В колонии различают характер ветвления гиф, быстроту их роста, размеры клеток, ориентацию к главной гифе, разделение на воздушные и субстратные гифы, степень ветвления и соотношение между числом ветвления

Рис. 8

Мицелий грибов

А — система моноподиального разветвления мицелия края колоний: 1 — первичное ветвление у Absidia so.;

  • 2 — перегородки у Sordaria fimicolu;
  • 3 пряжки у Corpinus desiminatus; б — строение гиф и их клеток у гиме- номицетов: 1 — цилиндрическая гифа Pleuteus servinus; 2 — слабоутолщенные клетки гиф; 3 — железистая гифа Cantharellus floccosue; 4 — цилиндрическая гифа с перетяжками; .5 — сфе- роцисты из среза Cystoderma; 6 — гифа из подкожииы Cystoderma; 7 — извилистая гифа Polyporus glomerate; 8 — контексная гифа Gimnopilus specta- bilis; 9 — инкрустированная гифа Pho- liota librica; 10 — сфероцисты и сплетение гифы Russula aeruginea; / / — гифы с оболочкой стержнеподобных выростов Mycena lodiolens; 12 — жела- тииоподобные грибы Mycena vulgaris; 13 — гифы Panus strigosus с различной толщиной оболочек клеток; 14 — микосклериды Polyporus glomeratus; 15 — клетки гиф Leccinum из различных участков (по Smith и др.. 1966).

б

а

Рис. 9

Внешний вид колонии грибов

а — мозговидная, изогнутая, складчатая с широким аспорогенным краем у Aspergillus niger; б — моз- говидноскладчастая с широкой черной спорообразу- ющсй зоной; в — сильно пушистая у Kusarium оху- sporum; г — четко видны зоны спороношепия у колонии Dendrodochium toxicum.

первого, второго, третьего и т. д. порядков, их размерами (диаметром и длиной клеток).

Различия в характере морфологии колонии разных видов грибов обычно четко отмечаются при культивировании на специальных, чаще плотных средах, реже при поражении природных субстратов. Колонии растут радиально от центра посева исходной культуры путем удлинения и ветвления гиф (рис. 9).

Различают такие фазы роста колонии:

  • 1. Начальная фаза — от прорастания споры до образования гладкого ровного края радиально распространяющихся гиф. Начало ветвления наступает во время экспоненциального роста гифы. Если прорастающая спора (конидия) дает несколько ростовых трубок, они все, в свою очередь, образуют боковые гифы.
  • 2. Фаза линейного роста характеризуется постоянной быстротой роста.
  • 3. Фаза старения колонии характеризуется уменьшением скорости или прекращением роста колонии. Фазы роста колонии отличаются не только быстротой роста, но также строением клеток гиф. Обычно в молодом возрасте клетки гиф имеют гомогенную структуру, во второй и особенно третьей фазах в клетках края колонии и чаще центра ее образуются вакуоли, различные включения, пигменты и часто полые клетки, дополнительные перегородки, утолщается оболочка клеток гиф, закупориваются поры, наблюдаются анастомозы.

Из элементов морфологии колонии различают — край, характер поверхности (гладкие, мозговидно сморщенные, радиальные и др.) и обратной стороны (reversum), цвет мицелия, среды и органов спороношения, их расположение в колонии. У большинства видов грибов дифференциация концов гиф, связанная с образованием споронос- цев, конидиеносцев, столонов, коремиев, склероциев, тяжей, происходит в воздушном мицелии. Ризоиды и ризоморфы у некоторых видов фикомицетов образуются в субстратном мицелии. За развитием колонии на плотной среде в чашке Петри или пробирке наблюдают визуально, при небольшом увеличении (обычно в бинокулярной лупе), а также микроскопически при наблюдении срезов (поперечных) участков колонии с субстратом. Воздушные гифы обычно тоньше, клетки их длиннее, чем у субстратных. Ветвление гиф мицелия в колонии у разных видов грибов может быть дихотомическое, симподи- альное, моноподиальное (чаще), под разным углом по отношению к главной гифе и поверхности субстрата. Скорость роста мицелия края колонии, начало ветвления и его характер, протяженность веточек зависят от вида гриба и изменяющихся условий питания в процессе роста, образования ингибиторов или стимуляторов этих процессов. Скорость роста и ветвления гиф края колонии и отдаленных от него участков различны. Плотность гиф края колонии определяется отношением их общей длины к единице поверхности. Плотности воздушного и субстратного мицелия у разных видов грибов неодинаковы в зависимости от состава питательной среды, фазы роста колонии: обычно с возрастом плотность гиф увеличивается.

Колонии при погруженном периодическом росте визуально значительно отличаются от колоний на плотных питательных средах. При погруженном культивировании грибы растут в виде шариков, почкующихся дрожжеподобных клеток, нитевидным мицелием. Шарики — это своеобразные сферические колонии с более старым мицелием в центральной части и молодым в периферической. На характер мицелиального роста при погруженном культивировании влияет исходная густота посевного материала (инокулюма). При большой плотности инокулю- ма развиваются короткие, редко ветвящиеся гифы, при малой плотности посева — сферические колонии, форма и размеры которых зависят также от состава среды и других условий культивирования — температуры, pH, аэрации и т. д. В зависимости от интенсивности роста гиф и ветвления сферические колонии формируются с определенной морфологией края, центральной части и степенью морфологической и физиологической дифференциации клеток гиф. У некоторых грибов образуются густо ветвящиеся радиально растущие края шарика, они плотно прилегают друг к другу, у других гифы края редко ветвятся.

Клетки ветвящихся гиф при поверхностном росте имеют гомогенную цитоплазму с обильным содержанием гранул. Более отдаленные от края клетки гифы центральной части шарика содержат много вакуоль. Наиболее старые участки гиф являются автолизированными сегментами гиф. Отдельные виды грибов при погруженном культивировании не образуют органов размножения, но многие виды пенициллов, аспергиллов, фузари- ев, триходермы при определенных условиях обильно спо- роносят. Например, при погруженном культивировании некоторых штаммов Fusarium sporotrichiella микроконидии составляют до 80% всей биомассы гриба. У отдельных видов образуются более упрощенные конидиеносцы, без типичных кисточек или головок, например, у пенициллов или аспергиллов изменяется их морфология. При погруженном культивировании Claviceps purpurea образуются клетки мицелия, морфологически сходные с клетками склероциев.

Характер роста мицелия в колонии зависит от образования в процессе метаболизма морфогенных веществ, обусловливающих прорастание спор, спорообразование, характер роста, дифференциацию и лизис гиф.

Видоизменения мицелиального роста. У грибов известны такие видоизменения мицелиального роста, как хламидоспоры, тяжи, ризоморфы, склероции, аипрессо- рии, гаустории, кольца.

Хламидоспоры — клетки различной химической природы гиф с утолщенной оболочкой, обычно выполненных включениями жира и гликогена, с большим диаметром клетки, чем диаметр гифы. Хламидоспоры образуются как фрагменты гиф (интеркаллярные) или на концах их (терминальные), в конидиях. Биологическое значение их и условия образования не совсем ясны. Для некоторых видов наличие хламидоспор служит диагностическим признаком. В процессе роста у одних грибов хламидоспоры образуются при старении культуры после типичного спорообразования. У других — одновременно или даже предшествуют образованию типичных органов размножения (рис. 10).

ю

Рис. ю

Мицелиальные терми нальные (а), интеркал лярные (б) и кониди альные (в) хламидоспоры у фузариев

Рис. 11

Дситеромицет Histoplasma capsulatum А — характерные хламидо- споры правильной формы (I). возникающие на прохлами- доспорах (2): Б — микроконидии (х800. no Emmons et al.. 1977).

У грибов с несептированным и септированным мицелием могут образовываться фрагменты гиф с увеличенными клетками хламидоспорного типа, имеющими утолщенную оболочку. У многих видов, например у Fusarium, в конидиях или при их прорастании образуются хламидоспоры. У фитопатогенных грибов нередко хламидоспоры представляют одну из наиболее стойких форм в цикле развития гриба к воздействию неблагоприятных факторов, обеспечивающих их выживание в почве (рис. 11).

Склероции — своеобразная агрегация септированных гиф грибов в виде особых тел. Клетки гиф и их оболочки утолщаются, часто

Склероции

Рис. 12 Склероции

Л — бнзидиомицет Typhula intermedia (Aphylloplmrnlcs); Б — бплндиоми- цст Corpinus storcorarius (Agnricnles); И — Typhula gyrnus; Г - - дойтеромм* нет Botrytis rinerea (Monilialcs; половая стадии: аскомпцст Sclerotinia на Leotinles) (А. Б. Г: радиальные срезы короной зоны, х200: Б: вид сверху х170; Л: по Butler, Б: по Townsend, Willetts).

меланизируются и приобретают темную окраску. Утолщенные клетки гиф располагаются на наружном слое склероция вокруг более тонкостенных, обычно неокрашенных клеток внутренних слоев. Структура клеток скле- роциев и способ их образования разнообразны, но во всех случаях их образование связано с увеличением ветвления и числа перегородок в гифах. Размеры склероциев колеблются от нескольких миллиметров до нескольких десятков сантиметров у разных видов грибов (рис. 12). Склероции обычно сферические, нередко неправильной формы. У некоторых видов, например у Claviceps purpurea, состоят из гиф, перемежающихся с клетками ткани растения-хозяина.

Склероции устойчивы к воздействию неблагоприятных факторов. У фитопатогенных грибов склероции образуются в пораженных тканях растений и способствуют длительному выживанию паразита в почве, даже после разложения растительных остатков и освобождения их из тканей растения. Например, благодаря образованию микросклероциев у Verticillium albo-atrum, V. dahlea — возбудителей увядания хлопчатника и других растений, распространяется заболевание. Описаны два типа образования склероциев: 1. терминальный — на концах гиф; 2. интеркалярный — в отдельных фрагментах главных гиф.

У некоторых грибов, например Rhizoctonia solani, гифы склероциев дифференцированы не четко, склероции образуются свободно из мицелия, не имеющего утолщепной оболочки клеток и слоя поверхностной капсулы. Микросклероции — структуры с еще менее выраженной дифференциацией клеток гиф мицелия. Они образуются у отдельных видов грибов, например у Verticillium alboatrum и др. У грибов Botrytis cinerea, В. alii, Scle- rotium cepivorum склероции образуются на концах гиф путем вторичного дихотомического ветвления их, образования перегородок и трех разных слоев клеток гиф: кожуры, корковой паренхимы и внутри расположенных сплетений гиф; у Sclerotium rolfsii, Sclerotiuni gladioli склероции образуются путем нескольких боковых ветвлений одной или нескольких главных гиф, их закручивания и образования слоев с различными клетками мицелия — покровного, паренхимы и различного сплетения гиф.

Размер склероциев увеличивается в результате усиленного роста, образования перегородок у концов гиф и последующей дифференциации их клеток в отдельных слоях склероций. Зрелые склероции содержат меньше влаги по сравнению с мицелием, много запасных веществ — липидов, гликогена. Клетки наружного слоя содержат меланины или другие пигменты. При прорастании склероции образуют вегетативные или репродуктивные органы гриба, например у Claviseps purpurea, Sclerotina sp. и др.

Мицелиальные тяжи и ризоморфм. Видоизменения мицелиального типа роста проявляются в виде разнообразных многогифальных структур. Из этих многогифаль- ных вегетативных структур наиболее важную физиологическую функцию в жизненном цикле отдельных видов грибов выполняют тяжи и ризоморфы.

В отличие от склероциев они представляют линейно агрегированные гифы, от нескольких гиф до тяжей диаметром в несколько сантиметров. Они возникают из вегетативного мицелия чаще в естественных условиях, реже при культивировании. Мицелиальные тяжи и ризоморфы могут практически неограниченно однонаправленно распространяться в длину. Свойственны особенно для базидиальных грибов, образующих крупные плодовые тела. У некоторых видов несовершенных грибов также отмечается характерный рост вегетативного мицелия в виде тяжей, например у Penicillium funiculosum, видов Phaecilomyces. Эти постепенно агрегированные вокруг существующей центральной основы тяжи называются мицелиальными, более сложно агрегированное распространение концов (до нескольких сот) гиф называется ризоморфами. В этой множественной агрегации гиф наблюдаются определенные различия в уровне роста главной гифы, степени и протяженности боковых ветвлений, числа и размеров концов гиф в мицелиальном тяже или ризоморфе, степени морфологической и физиологической дифференциации клеток гиф поверхности и внутренней их части и других признаках. Мицелиальные тяжи и ризоморфы обеспечивают распространение гриба в субстрате, передвижение по гифам питательных веществ к месту образования плодовых тел, выживаемость при неблагоприятных условиях. Клетки гиф содержат запасные вещества, которые служат для сохранения вида при неблагоприятных условиях. К видоизменениям мицелия относятся также специальные разветвления мицелия на растущем их конце — ап- прессорий и гаусторий. Аппрессорий представляет разросшиеся клетки ростовой трубки гиф или верхушки мицелия. Бывает обычно у фитопатогенных грибов в ранней стадии инфекционного процесса (рис. 13). С помощью аппрессорий гриб прикрепляется к поражаемой ткани растения. Гаусторий — разветвления гиф, с помощью которых гриб проникает в живые клетки пораженного грибом организма, служит для поглощения питательных веществ, направляет их в другие области грибного таллома и там чаще дает спороношение.

Аскомицет Venturia inaequalis ( Dothideales). Заселение листа яблони

Рис. 13 Аскомицет Venturia inaequalis ( Dothideales). Заселение листа яблони

Аскоспора с проростковой гифой (I). из вздутого конца которой (апрессория) начинает развиваться суб- кутнкулярнаястрома(вид сверху, *600; по Nusbaum, Kcilt, 1938).

Очень часто от апрессория (или гифоподия) или образующей его гифы отрастает инфекционная гифа.

Гифоподии. Постоянные по форме, регулярно закладывающиеся аипрессории называются гифоподиями (рис. 14 и 15).

Рис. 14

Аскомицет Meliola melanochaeta (Meliolates)

Гифы (1) на поверхности хозяина с одноклеточными (2) и двуклеточными (3) гифоподиями (х500).

Аскомицет Xenostomella tovarensis (Dothiadeales)

Рис. 15 Аскомицет Xenostomella tovarensis (Dothiadeales)

экстраматриколышя гифа (1) с гифо- поднями(2Л инфекционными гифами (3) и гаусториями (4) в клетках хозяина (поперечный срез листа, х220; по Hansford).

Рис. 16

Оомицет Zoophagus tentaclum ( Peronosporales )

  • 1 — ловчая гифа с клейким секретом,
  • 2 — пойманная коловратка Monostyla solidus (х500, по Karling).

Они встречаются в разных эволюционных линиях и благодаря своему характерному облику часто используются для различения семейств, родов или видов.

Ловчие гифы — это петли, образуемые особыми гифами некоторых грибов (Zoopagales, Arthrobotrys и некоторые другие Fungi im- perfecti — так называемые хищные грибы), покрытые клейким выделением и мгновенно сокращающиеся в ответ на прикосновение. Жертвами этих почвенных грибов становятся преимущественно нематоды и простейшие. Их заселение осуществляют боковые гифы ловчих органов, внедряющиеся в тело добычи и распространяющиеся внутри него (рис. 16).

Другие органы прикрепления. Перфорирующие органы дерматофитов (рис. 17) в противоположность аппрес- сориям и гифоподиям всегда многоклеточные; они выполняют сразу несколько функций: прикрепления к субстрату, внедрения в него (в кожу, волосы, ногти и т. д.) и поглощения питательных

Рис. 17

Перфорационные органы деитеромицета Тrichophyton mentagrophytes ( Monilialcs): заражение волоса in vitro

А. Молодой орган прищепляется к поверхности колоса как многоклеточный комплекс (1от которого идет 11орфо|к|ционная тфа (2), НрОбОДК10ЩЛН КОркОКЫЙ СЛОИ (•{) ИОЛО-

са и «вытравливающая* в нем пе|>форлцн- онную яо|юнку (4). Б. Засоление сердцевинного слоя (5) волоса (прочие обозначения ем. /1.) И. Перфорационная гифа не смогла ниедриться п волен: (х650. но Mary Р. Ivngtish: Sabourmidia 2 [1963] 115-130).

веществ. Некоторые паразиты растений используют сходные по строению органы.

Инфекционные и перфорационные гифы. При внедрении в клетки эпидермиса и прорастании через внутренние клеточные стенки хозяина паразитические грибы, как правило, образуют специфические, чаще всего очень тонкие, инфекционные и перфорационные гифы. Растения-хозяева реагируют на поражение грибом по- разному. Часто при внедрении перфорационной гифы в клетку на стенке последней возникают своеобразные утолщения — лигнитуберы (рис. 18). Они, хотя и требуют присутствия гриба, формируются самим хозяином. Тело

Рис. 18

Лигнитубер при заражении пшеницы (Triticum vulgarc) ас ком и цет ом Си ей гп а п пот у res graminis (Diuporthales)

I -? стенка ранее инфицированной грибом соседней клетки; 2 -- стенка заражаемой клетки 3 — перфорационная гифа гриба; 4 ~~ лигнитубер, прободспный грибом; б — лигнитубер, не проболей ный перфорационной гифой (*3000. по Fellows).

гриба также, как правило, видоизменяется: перед внедрением в клетку его гифы образуют выпячивания или придатки типа аппрессориев, в лигнитуберах сильно утончаются, а внутри инфицированной клетки ветвятся подобно гаусториям или сворачиваются в клубок.

Столоны. Запас питательных веществ из зачатка или первая же поглощенная из среды пища используются некоторыми грибами (прежде всего из порядка Mucorales, Zegomycctes) для формирования гиф, поднимающихся над субстратом и на определенном расстоянии вновь соприкасающихся с ним — так называемых столонов. На месте нового контакта с субстратом образуются корневидные ризоиды. У грибов из рода Rhizopus (семейство Mucoraceae) от мест отхождения в сторону субстрата ризоидов отрастают вверх несколько спорангиеносцев и новые столоны (рис. 7). Многие грибы заселяют субстрат именно таким образом: сперва отдельные гифы распространяются над поверхностью на значительные расстояния.

Синнемы. Некоторые грибы растут не отдельными нитями, радиально распространяющимися от центра (зачатка), а их тонкими (по 2-5 гиф) или более толстыми округлыми в сечении пучками, в которых они идут параллельно друг другу. Такие тяжи называют синнемами.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы