Введение к работе
МИКРОСКОПИИ НаХОДИТ ВС9 бОЛ99 ШИрОКОе Применение В МИКОЛОГИИ,
в исследованиях морфогенетического плана он используется еще недостаточно широко. Особенно это касается агариковых грибов (порядок Agaricaies н.і.) - обширной группы гояобазидиошще-тов, имеющей большое теоретическое и практическое значение. Агариковые грибы относятся к шляпочным грибам - сборной группе, получившей свое название от того, что их плодовые тела обычно состоят из ножки и шляпки. В настоящей работе оба эти термина' ("агариковые" к "шляпочные" грибы) используются как синонимы, хотя в строгом смысле это не совсем точно.
До наших исследований ультраструктура агариковых,грибов изучалась в основном за рубежом и эти работы касались лишь отдельных вопросов морфогенеза - особенностей структуры и пове- , дения ядер в хода митоза и мейоза, структуры цитоплазмы базидий и спор, зрелой спородермн, а также порового аппарата септ. Сведения по стерильным элементам плодовых тел практически отсутствовали. По существу, морфогенез ни одного типа клетки не был известен от начала до конца. Неясными оставались ряд кардинальных вопросов морфогенеза: строение и механизм образования клеточной оболочки, особенности роста клеток, ультраструктура разных типов гиф в плодовых телах в процессе их развития, закономерности формирования базидий и спор (в том числе спородермн), а такжэ ряд других.
Такой вашій признак, как ультраструктура еелтальных лор, изучался главным образом у вегетативного мщения голобазидао-мщотов, в плодовых не телах - только в пределах гименойора, обычно на одной стадии развития, часто без учета типа клетки. Это привело К представлению (Pattern, Merchant, 1978; Khan, Kimbrough, 1982, и др.), что по ультраструктуро септальннх пор различия у базндисшцегов выявляются только на уровне порядка и выше. Данное представл&шю требовало экспериментальной проверки, включающей детальные сравнительно-онтогенетические исследования прежде всего клеток плодовых тел у разных видов одного рода,- видов из разных родов одного семейства и, накопец, разных семейств в пределах одного порядка голобазидиальных гри-
иов, из чего мы и исходили при выборе объектов настоялдзго исследования.
В целом знания, по морфогенезу агариковых грибов веобхо- -дамы не только для правильного понимания закономерностей биологии их развития, но и для решения ряда проблем систематики, и филогении.
Актуальность настоящей работы определяется тем, что в неб предпринята попытка решить вышеперечисленные вопросы.
Цель и задачи работы. Основной целью данной работы было проведение сравнительного ультраструктурного анализа различных типов клеток представителей разных семейств агариковых грибов в ходе развития для выяснения закономерностей их морфогенеза.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
-
под световым микроскопом изучить особенности анатомического строения плодовых тел;
-
изучить особенности структуры и ультраструктурній преобразований латеральных клеточных оболочек гиф, септ в их норового аппарата в ходе развития клеток разного типа;
-
выяснить закономерности морфогенеза спородерми разных типов;
-
проанализировать проблему роста и старения различных типов клеток агариковых грибов;
-
выяснить особенности морфогенеза клеток вегетативного мицелия, а также стерильных (ножка, оляпка н гвкнофор) н спо-рообразующих (базидии, споры) элементов плодовых тех;
-
выяснить, существуют ни у агариковых грибов признаки ультраструктуры цитоплазмы и норового аппарата септ, ииехщие значение для систематики рассматриваемой группы ж, если имеются, то определить таксономический вес каадого из них;
-
применить факторный и кластерный анализы с целью выяснения возможности использования ультраструктурних признаков в систематике агариковых грибов.
Место проведеная работы. Работа выполнялась в лаборатории' микологии Института ботаники АН ТуркмССР и электронно-микроскопические исследование в лаборатории морЧиогии и" анатоыки Ботанического Института им. В.Л.Комарова АН ГГ*Ор и течение ISS4-09 г.г, .Статистичеокая обрабопа материала проводилась в лаборатории высших растений Биологического института Лонгосу-
ниверситета.
Счзгеш своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность А.Е.Васильеву за ценные совета и замечания в ходе проведения работы, а также участие в обсуждении материала, М.Ф.Даниловой, Е.Н.Кошкеловой, К.М.Мурадову и А.Я.Язкулыеву за постоянное содействие и помощь при выполнении исследований. Выражаю также искреннюю признательность З.Л.Нездоіїминого за определение грибов, Б.Р.Васильеву и С.Ф.Колодязному за большую помощь при математической обработке материала на ЭВМ, а также П.А.Цинману за постоянное содействие при съемке материала на электронных микроскопах.
Натчная новизна. В работе представлены полученные с использованием метода электронной микроскопии сведения по морфогенезу всех типов клеток у 17 видов из И семейств агариковых грибов. В таком объеме работа выполнена впервые.
Получены данные, опровергающие общепринятое представление"
о том, что v базшшсмицетов признаки структуры порового аплара-
систематическое та септ имеют!значение только на уровне порядка или подкласса.
Впервые показано, что для целей систематики агариковых грибов:
I) ббльшую информацию дает ультраструктура порового аппарата
септ плодовых тел, а не вегетативного мицелия, 2) помимо поро
вого аппарата септ, большое значение имеют признаки ультраструк
туры базидий и спор, 3) все эти признаки должны изучаться в хо
де морфогенеза клеток. .
Показано, что у агариковых грибов признаками ранга семейства являются размеры допипорового утолщения, распределение и структура наружных колпачков долклор в ходе развития плодовых тел, признаками видового ранга - толщина парентесом, размеры и расстояние между центрами их окон. Впервые для агариковых грибов выделен» два типа парентесом по'их топографии. Показаны различные варианты топографии и динамики наружных колпачков до-липор в ходе морфогенеза плодовых тел, по этим критериям у рассматриваемых представителей вцполенн восемь типов плодозых тел. До-сих пор наружные колпачки была известны в качестве компонентов порового аппарата септ только гимекофора, в клетках но^ки и трамы шляпки они описаны наїли впервые. Показана несостоятельность представления о том, что спецификой порового аппарата септ плодовых тел высших базиддомицетов в отличие от пор гиф вегетативного мицелия является отсутствие пробок.
Обоснована несостоятельность теории, объясняющей механизм образования базидиоспор агариковых грибов ростом центральной вакуоли ("поршневая" гипотеза). Выявлены таксоноспецифическио ультраструктурные различия в ходе морфогенеза базидаи и показано, что они появляются начиная с кариогамии и сохраняются до от-брасывшшя спор, тогда как начальные и конечные этапы морфогенеза эти клетки у разных видов проходят довольно сходно. Установлены общие признаки дифференциации базидий. Выявлены два основных типа зрелых базидий. (до формирования, спор) по ультраструктуре и три типа по характеру взаимосвязи в системе базидия-спорц. Показано, что общей чертой агариковых грибов является поздняя миграция ядер из базидаи в споры (только после завершения последними роста и формирования спородерми). Выделены пять основных типов морфогенеза спородерми.
Показано, что в пределах гимения агариковых грибов наиболее простую и однообразную ультраструктуру имеют парафизы, наиболее сложную - базидаи, наиболее разнообразную - цистиды. Детализирован механизм миграции ядер из базидаи в споры, предложена модель, описшзашцая механизм погружения полярного тельца веретена в ядро и последующий выход из него в .процессе ядерного'деления.
Обосновано представление о тем, .что экзоцитоз пузырьков не является, как считали ранее, единственным механизмом секреции компонентов матрикса клеточных оболочек плодовых тел и спородерми. Цистерны Гольдаи не всегда участвуют в синтезе и секреции веществ оболочки и вообще не характерны для клеток представителей исследуемой группы.
Показана возможность Использования ультраструктурных признаков в целях филогении агариковых грибов.
Впервые проанализирована проблема старения разных типов клеток агариковых грибов. Обнаружено, что ультраструктурные различия, выявляемые между разнотипными клетками водном плодовом тале, объясняются не их специализацией, а тем, что они находятся на разных этапах казненного цикла, который они проходят довольно сходно.
Впервые для грибов описаны фибриллярныэ центры ядрышка и специфические мембраноподобные структуры цитоплазмы. Показано, что блок околоядрышкового плотного хроматина является обязательным компонентом интерфазного ядра. Открыт новый компонент поро-
зого аппарата септ - рибосомоподобные гранулы, приуроченные к лембране трового канала. Установлено присутствие в базидшгх всех изученных видов и клетках'генеративных гиф ножки видов семейства Coprinaceae митохоядриального ретикулума.
Вшшлены специфические черти ультраструктури агарпковых грибов, являющиеся показателями их большей эволюционной продви-нутости по сравнению с исследованными сумчатыми: идентичный характер хроматизации ингерфазных ядер (вне зависимости от типа клеток и типа гиф), значительно, более стабильная ультраструктура порового аппарата септ, наличие у него обязательных компонентов - долипоровых утолщений и парентесом, отсутствие в норме полностью открытых пор, регуляция диаметра порозого.канала с помощью дошшорового утолщения, наличие всегда трехе дойных септ. В плодовых телах агариковых грибов стерильные элементы имеют более однообразную ультраструктуру, более очевидную ультраструктурную специализацию клеток гниения, чем у аскомицетов, отмеча—* ется сочетание в плодовом теле разных типов роста на фоне одного типа в вегетативном мицелии.
У агариковых грибов по сравнению с сумчатыми тлеется более широкий спектр таксономических ультраструктурних признаков.Впервые показано, что эти признаки характеризуют таксоны разного ранга - от вида и до порядка. Предложен набор наиболее информативных признаков - индикаторов плеяд, которые рекомендуется использовать для разработки системы агариковых грибов. Впервые показана возможность использования факторного и кластерного анализов для решения вопросов систематики на уровне таксонов ранга семейства и выше.
Практическое значение работы. Данные настоящей работы имеют значение для решения ряда частных и общих проблем систематики агариковых грибов, а тшае длл познания путей пх эволюция. В ней даны рекомендации по отбору ряда цитологических признаков, необходимых для такого рода исследований. Полученные сведения по биологии развития плодовых тол могут быть полезными для различного рода физиологических исследований.
Результаты настоящей работы использованы для составления Атласа по ультраструктуре грибов, а также привлекаются для чтения спецкурса по применению электронно?! микроскопии в ботанике на кафедре Ленинградского государственного университета.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на УІ, УП и УШ научных конференциях молодых ученых Института ботаники и ЦБС АН ТССР (Ашхабад, 1986, 1987, 1988), УП Республиканской научной конференции молодых ученых и специалистов Туркменистана (Ашхабад, 1986), ІУ научно-практической конференции молодых ученых и специалистов АН ТССР (Ашхабад, 1987); Туркмен-оком отделении ВБО (Ашхабад, 1987), на секции микологии ВБО (Ленинград, 1987), объединенном совещании Совета по координации научной деятельности Отделения общей биологии АН СССР (Ашхабад, 1987), УІ Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (Чернигов, Т988), УШ Делегатском съезде ВБО (Алма-Ата, 1988), заседании Ученого совета Института ботаники АН ТССР (Ашхабад, 1988), заседании отдела структурной ботаники (Ленинград, 1989), заседании лаборатории микологии Института ботаники .АН ТССР (Ашхабад, 1989) и X Конгрессе европейских микологов (Таллинн,1989).
Публикации. Материалы диссертации представлены в 2б'печат-ных работах.
Структура и объем -работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и выводок. Она чи зложена наД^ страницах машинописного текста, из которых
микрофотографий, _ ^
