Содержание к диссертации
Введение
2. Обзор литературы 8
2.1. Ультраструктура женского гаметофита 8
2.2. Формирование и развитие нуклеарного эндосперма . 16
2.3. Клеткообразование в эндосперме 20
2.4. Цитологические особенности развития эндосперма . 32
2.5. Запасные вещества эндосперма пшеницы 36
2.5.1. Синтез и запасание белка в крахмалистом эндосперме пшеницы 37
2.5.2. Синтез крахмала в эндосперме пшеницы 43
2.6. Алейроновый слой эндосперма зерновки пшеницы 45
3. Материал и методика 53
4. Результаты и обсуждение 58
4.1. Структурные и ультраструктурные особенности развития эндосперма зерновки пшеницы 58
4.1.1. Цитология нуклеарного эндосперма пшеницы. 58
4.1.2. Ультраструктура оболочки зародышевого мешка пшеницы 66
4.1.3. Ультраструктура клеток нуцеллуса зерновки пшеницы 70
4.1.4. Ультраструктура антипод зародышевого мешка пшеницы 76
4.2. Клеткообразование в эндосперме пшеницы 78
4.2.1. Ультраструктурные особенности образования клеточных пластинок в вакуолизированных клетках и полиморфизм ядер в эндосперме пшеницы 100
4.2.2. Ультраструктура и топография "цитоплазма-тических шаров" в эндосперме пшеницы 108
4.2.3. Структурные особенности эндоспермальных клеток микропилярной, вентральной и дорзальной сторон зерновки пшеницы 110
4.3. Ультраструктурные особенности клеток эндосперма пшеницы в период синтеза запасных веществ 113
4.3.1. Ультраструктура клеток крахмалистого эндосперма пшеницы в период синтеза белковых тел 114
4.3.2. Синтез крахмала в эндосперме пшеницы. 119
4.3.3. Ультраструктура клеток алейронового слоя эндосперма пшеницы 121
5. Заключение и выводы 128
6. Список литературы 139
7. Приложение (II том)
7.1. Список используемых аббревиатур
7.2. Иллюстрационный материал
- Синтез и запасание белка в крахмалистом эндосперме пшеницы
- Ультраструктура оболочки зародышевого мешка пшеницы
- Структурные особенности эндоспермальных клеток микропилярной, вентральной и дорзальной сторон зерновки пшеницы
- Ультраструктура клеток алейронового слоя эндосперма пшеницы
Введение к работе
Эндосперм большинства покрытосеменных играет важную функциональную роль в жизни растения, обеспечивая жизнедеятельность зародыша при его формировании и развитии. Эндосперм ряда растений имеет и большое народнохозяйственное значение, поскольку является центром синтеза и накопления ценных запасных веществ, используемых человеком. Это прежде всего относится к эндосперму пшеницы, которая является одной из главных хлебных культур.
Причиной образования щуплых семян злаков часто являются нарушения в развитии эндоспермальной ткани. Это, главным образом, характерно для гибридов, значение которых в селекции растений возрастает с каждым годом. Для понимания причин этих нарушений необходимы детальные сведения о развитии эндосперма в норме. С другой стороны, проблема щуплости зерна, являющаяся следствием диспропорции между скоростью потери воды эндоспермом и накоплением питательных веществ при его наливе, также трудноразрешима без подробного знания механизма функциональных процессов в эндоспермальной ткани, связанных с синтезом запасных веществ.
Сведения по ультраструктуре эндосперма пшеницы, а также выяснение динамики и механизма процессов, имеющих место в нем, весьма важны и актуальны, поскольку проливают свет на процесс синтеза, накопления и запасания ценных веществ, открывают определенные возможности для решения практически важных вопросов как при отдаленной гибридизации, так и при неблагоприятном воздействии внешних условий, и открывают перспективы для дальней -ших экспериментальных исследований, направленных на повышение продуктивности зерновых культур.
С другой стороны, изучение эндосперма пшеницы, характеризу -5 ющегося нуклеарным типом развития, присущим многим культурным растениям, имеет и теоретический интерес, поскольку расширяет представления об онтогенезе цветковых растений и эволюции эндо-спермальной ткани, а также позволяет выявить некоторые общебиологические закономерности.
Литературные данные, посвященные отдельным этапам генезиса эндосперма пшеницы, довольно многочисленны, однако нет ни одной работы, в которой был бы подробно рассмотрен весь ход развития этой ткани. Наиболее слабо изучены начальные этапы эндоспермо-генеза, связанные с образованием нуклеарного эндосперма и его переходам в дифференцированную клеточную ткань и, в особенности, процесс клеткообразования в эндосперме пшеницы. Данные по этим вопросам носят фрагментарный характер и весьма противоречивы. Развитие клеточного эндосперма также изучено недостаточно подробно .
Более подробно освещены в литературы заключительные этапы развития, связанные с дифференциацией эндосперма пшеницы как запасающей ткани. Однако ряд вопросов, поднятых исследователями, далек от разрешения и требует дополнительного изучения. Все это побудило нас провести ультраструктурное исследование онтогенеза эндосперма пшеницы с использованием методов электронной и свето-оптической микроскопии, обращая внимание на наиболее спорные и малоизученные вопросы.
Целью настоящей работы было выяснение на ультраструктурном уровне основных закономерностей формирования и развития эндо -сперма зерновки пшеницы в его ценоцитной фазе, в период клеткообразования, дифференцировки клеток и во время синтеза основных запасных веществ. В соответствии с этой целью в работе были поставлены следующие конкретные задачи:
1. Изучить закономерности цитокинеза в ценоцитном эндосперме и делящихся клетках эндосперма пшеницы.
2. Исследовать субмикроскопическую структуру цитоплазмы це-ноцитного и клеточного эндосперма в процессе его формирования
и во время синтеза запасных веществ (крахмала, белков, липидов); выявить структурные особенности клеток алейронового, субалейронового слоев и клеток крахмалистого эндосперма зерновки пшеницы.
3. Исследовать ультраструктуру нуцеллярных клеток семяпочки пшеницы в период их деградации в процессе роста и развития эндосперма; выявить структурные особенности дегенерирующих клеток нуцеллуса.
4. Показать генезис полисахаридной оболочки зародышевого мешка пшеницы и ее возможную роль в процессе формирования эндосперма.
5. Изучить некоторые особенности, присущие эндосперму пшеницы в процессе его формирования и развития (вакуолизация эндо-спермальной цитоплазмы, "цитоплазматические шары", полиморфизм ядер и клеток в эндосперме, синтез крахмальных гранул А и Б типов).
В соответствии с выполненной экспериментальной работой на защиту выносятся следующие основные положения:
1. Закономерности клеткообразования в нуклеарном эндосперме зародышевого мешка пшеницы и в делящихся клетках эндосперма связаны с характером их вакуолизации.
2. Ультраструктура цитоплазмы ценоцитного эндосперма, делящихся клеток эндосперма и клеток в период синтеза запасных веществ специфична для определенной фазы развития эндосперма пшеницы, дифференциация которого направлена на синтез и накопление запасных веществ.
3. Полисахаридная оболочка зародышевого мешка пшеницы ко времени формирования нуклеарного эндосперма достигает своего максимального развития - утолщается и формирует значительные выросты (протуберанцы). По мере формирования клеток эндосперма протуберанцы диссоциируются.
4. Особенностью дегенерации нуцеллярных клеток зерновки пшеницы является их сильная вакуолизация, осуществляющаяся путем формирования обширных перинуклеарных пространств и многочисленных расширенных цистерн эндоплазматического ретикулума.
Ультраструктурная характеристика всех этапов эндоспермогене-за пшеницы, а также некоторые новые данные, полученные нами в ходе исследования и обсуждаемые в свете имеющихся литературных данных, расширяют представления о закономерностях развития эндосперма нуклеарного типа и, в частности, эндосперма пшеницы и обеспечат сравнительную основу для будущих экспериментальных работ.
Синтез и запасание белка в крахмалистом эндосперме пшеницы
До недавнего времени обсуждался вопрос: синтезируются ли запасные белки в цитоплазматических органеллах эндоспермальных клеток, а именно в цистернах ЭР и аппарате Гольджи, или белки синтезируются непосредственно в специализированных органеллах, которые можно рассматривать как белоксинтезирующие пластиды? Наличие единичной мембраны вокруг белковых тел, о которой сообщает большинство авторов, поддерживает первую точку зрения, однако обнаружение функциональной РНК, связанной с белковыми телами ( Morton , Raison , 1963, 1964; Morton et al., 1964-в), a также отдельные упоминания о двойной мембране, окружающей белковые тела В ЭНДОСПерме пшеницы ( Graham et al. , 1962; Morton , Raison , 1963), говорят в пользу второй точки зрения.
Начиная с 1962 года, группа исследователей во главе с Морто-ном описывает наличие в эндосперме пшеницы белковых тел, окруженных двойной мембраной - так называемых "протеопластов" ( Graham et al. , 1962; Morton, Raison, 1963), которые, ПО мнению авторов, являются специализированными органеллами для синтеза белка. Последующими исследованиями было показано, что выделенные "протеопласты" способны синтезировать запасной белок in vitro ( Morton, Raison , 1964; Morton et al. , 1964B) благодаря специфическим рибосомам, прочно связанным с поверхно -СТЬЮ ЭТИХ органелл ( Morton et al. , 1964а).
По мнению авторов, в эндосперме пшеницы параллельно существуют два механизма синтеза белков. Согласно первому механизму, запасной белок синтезируется в виде белковых тел внутри "про-теопластов" или "белоксинтезирующих пластид". Второй механизм связан с действием цистерн ЭР и имеет место при синтезе так называемых цитоплазматических белков.
Синтез белка in vitro был успешно проведен на выделенных беЛКОВЫХ телах целого ряда растений ( Barlow et al. , 1974; Larkins , Dalby , 1975). Однако последующими исследованиями было установлено, что белковые тела в эндосперме, например, кукурузы окружены одинарной мембраной, к которой прикреплены многочисленные рибосомы и которая, по-видимому, является мембраной шероховатого ЭР ( Burr , Burr , 1976). поскольку вмєстє с бел ковыми телами выделяется и окружающая мембрана с рибосомами, то, следовательно, вполне возможен синтез запасного белка in vitro на рибосомах и, следовательно, нельзя говорить о своеобразном механизме синтеза белка в специализированных органеллах ( Burr , Burr , 1976; Rignetti et al. , 1977). Наличие в белковых телах функциональной РНК также хорошо согласуется с данной концепцией ( Pernoiiet , 1978).
В настоящее время установлено, что белковый синтез в эндосперме пшеницы осуществляется в цистернах шероховатого ЭР и, следовательно, единичная мембрана белковых тел со связанными с ней рибосомами является мембраной шероховатого ЭР ( Hughes , 1976; Pernoiiet , 1978; Campbell et ai., 1981). Развитие белковых отложений внутри расширений цистерн ЭР было показано также В ЭНДОСПерме кукурузы ( Khoo , Wolf, 1970; Burr, Burr, 1976), ячменя ( Mifiin , Shewry, 1979), в семядолях гороха ( Bain , Mercer, 1976) и бобов ( Briarty , 1973). Использование методов количественного анализа эндоспермальной ткани показало, что отношение поверхности мембран ЭР к его объему уменьшается по мере увеличения белкового синтеза ( Briarty , 1973; Hughes , Briarty, 1976; Briarty et al. , 1979). На ЭТОМ основании было сделано заключение, что мембраны белковых тел полностью или почти полностью представлены мембранами ЭР.
Однако в литературе есть сообщения, что запасные белки, накапливающиеся в цитоплазматических вакуолях, могут синтезиро -ваться на свободных рибосомах, а затем, благодаря пиноцитозной деятельности тонопласта, транспортироваться в вакуоли ( Barlow et al. , 1974). Авторы считают, что такой механизм синтеза запасного белка имеет место на ранних стадиях развития эндосперма пшеницы и лишь на более поздних стадиях к белковому синтезу подключаются мембраны шероховатого ЭР. Аналогичные вакуолярные структуры, содержащие отложения белка, были недавно описаны в эндосперме пшеницы ( Campbell et al. , 1981) и в семядолях гороха ( Craig et al. , 1980).
В синтезе запасного белка в эндосперме пшеницы могут принимать участие И Комплексы ГОЛЬДЖИ ( Buttrose , 1963; Hughes , 1976). Было показано наличие мелких пузырьков, окруженных мембраной, находящихся в контакте с периферией белковых тел, что, по-видимому, отражало процесс отложения белка. Такие же пузырь доки были обнаружены в непосредственном контакте с диктиосомами аппарата Гольджи, на основании чего был сделан вывод, что пузырьки берут свое начало от этих органелл. Аналогичные образования, контактирующие с поверхностью белковых тел в эндосперме пшеницы, были описаны и другими исследователями, использовавшими самые различные фиксаторы, причем, их происхождение также связывалось с диктиосомами Гольджи ( Jennings et ai. , 1963;
Morton , Raison, 1963, 1964; Barlow et al. , 1974; Hallam , 1979; Parker , 1980). Участие пузырьков аппарата Гольджи в формировании белковых тел было также отмечено у некоторых масличных культур ( Dieckert , Dieckert , 1972),
По-видимому, в эндоспермах покрытосеменных.растений может параллельно существовать несколько механизмов синтеза и отложения запасных белков. Так, например, А.М.Соболевым (1979) описывается три механизма этого процесса. Имеются в виду, во-первых, механизм, по которому белковые тела образуются в расширениях ЭР, во-вторых, - формирование пузырьков, содержащих белок, отшнуро-вывающихся от цистерн ЭР и аппарата Гольджи и затем переносящихся в запасающие вакуоли и, в-третьих - формирование белковых тел за счет пиноцитозной деятельности тонопластов вакуолей (цит. по Холодова и др., 1980).
Ультраструктура оболочки зародышевого мешка пшеницы
Быстрое развитие нуклеарного эндосперма требует значительных энергетических затрат. В связи с этим возникает вопрос: откуда и каким образом питательные вещества поступают к молодой эндоспермальной ткани? Ответ на этот вопрос тем более важен, что существуют гипотезы о значительной изоляции гаметофита от спорофита у злаков, обусловленной тем, что вокруг зародышевого мешка, например, кукурузы, формируется толстая, лишенная плазмодесм и выростов оболочка, препятствующая прохождению метаболитов ( Diboll , Larson , 1966).
По нашим данным,оболочка зародышевого мешка пшеницы обла -дает значительной толщиной и, по-видимому, лишена плазмодесм. Она характеризуется относительно электроннопрозрачным матрик-сом, в котором просматриваются отдельные более электронноплот-ные фибриллы, имеющие относительно упорядоченную ориентацию параллельно поверхности оболочки (рис.14-16). Оболочка зародышевого мешка окрашивается по ШИК и альциановым синим. Это свидетельствует о ее полисахаридной природе.
Важной особенностью нуклеарной фазы развития эндосперма пшеницы является наличие многочисленных выростов или протуберанцев оболочки зародышевого мешка, формирующихся на ее внут -ренней поверхности сразу же после нескольких первых ядерных делений эндосперма. Эти выросты, обладающие значительной электронной плотностью, по сравнению с оболочкой зародышевого мешка, по своей периферии более электроннопрозрачны. Они имеют извитые контуры и самые различные формы и размеры и порой значительно вдаются в цитоплазму эндоспермальной пленки, почти достигая тонопласта центральной вакуоли (рис.14-16). Плазмалемма эндоспермальной пленки, граничащая с выростами и покрывающая всю внутреннюю поверхность оболочки зародышевого мешка, также образует множество микроинвагинаций, хорошо различимых при большом увеличении. В некоторых случаях плазмалемма, прилегающая к выростам оболочки, соединяется с короткими тяжами ЭР. Необходимо подчеркнуть, что вышеописанные образования встречаются по всей поверхности цитоплазмы, примыкающей к оболочке зародышевого мешка.
Инвагинации плазмалеммы и оболочки зародышевого мешка, значительно увеличивающие ее внутреннюю поверхность, по-видимому, являются структурами, которые обеспечивают транспорт метаболитов в развивающуюся эндоспермальную ткань, поскольку увеличение поверхности абсорбции может значительно способствовать тран -спорту веществ, образующихся при деградации окружающих тканей нуцеллуса,через оболочку в зародышевый мешок, т.е. апопластиче-скому транспорту метаболитов. Отсутствие плазмодесм в оболочке зародышевого мешка позволяет считать, что через нее не осуществляется симпластический транспорт веществ.
Оболочки было Известно ( Newcomb , 1971; Schulz P., Jensen , 1974, 1977 и др.). Однако развитие выростов оболочки отмечалось ,в упомянутых работах только в микропи лярной области зародышевого мешка, в отличие от наших данных о формировании инвагинаций по всей его поверхности.
Организация оболочки зародышевого мешка, по мнению этих авторов (наши данные по пшенице также подтверждают это),сходна с организацией стенок у так называемых передаточных клеток ( transfer cells ), основная функция которых заключается в передаче метаболитов ( Gunning , Pate, 1969; Pate, Gunning , 1972).
С другой стороны, морфология выростов оболочки зародышевого мешка пшеницы сходна с морфологией так называемых секреторных лунок, появляющихся в клетках при активном формировании клеточных оболочек. Эти секреторные лунки представляют собой крупные инвагинации плазмалеммы, заполненные электронноплотным содержимым, и рассматриваются как места активной секреторной деятельности плазмалеммы ( Roland , Sandoz , 1969; Roland , Vian , 1970; Данилова, Бармичева, 1977). Более того, методами цитохимии и авторадиографии было показано, что в секреторных лунках происходит запасание веществ полисахариднои природы, которые представляют собой резервные источники материала клеточных стенок и могут быть использованы через систему ЭР и комплексы Гольджи в процессе формирования клеточных стенок ( Ro -land, Sandoz, 1969; Roland , Vian, 1970).
Возможность того, что вещества полисахариднои природы, составляющие основу выростов оболочки зародышевого мешка, могут через систему цистерн ЭР и комплексы Гольджи использоваться при формировании клеточных стенок, косвенно подтверждается нашими электронномикроскопическими данными. Нами установлено,что формирующиеся клеточные стенки часто топографически сближены с выростами оболочки зародышевого мешка, а также то, что последние встречаются в очень короткий промежуток времени (в первые 2-3 дня после опыления), именно тогда, когда в эндосперме пшеницы начинается активный процесс клеткообразования.
Структурные особенности эндоспермальных клеток микропилярной, вентральной и дорзальной сторон зерновки пшеницы
После целлуляризации всей эндоспермальной ткани и исчезновения центральной вакуоли клетки некоторое время (примерно до 10-го дня после оплодотворения) продолжают делиться. Эти деле -ния, в основном на периферии эндосперма, а также увеличение объема клеток приводят к увеличению объема всего эндосперма. Однако заслуживает внимания тот факт, что клетки из различных областей эндосперма значительно отличаются друг от друга как частотой деления, так и своей морфологией и ультраструктурой.
Поперечные срезы через эндосперм мягкой пшеницы показали, что все его внешние слои представлены, в основном, небольшими онтогенетически молодыми клетками, возникшими в результате ми-тотического деления периферических клеток эндосперма после исчезновения центральной вакуоли. Сестринские клетки, возникшие в результате недавнего деления, хорошо различимы (рис.87-90, 120). Клетки центральных зон эндосперма онтогенетически более старые, поскольку с момента своего образования и исчезновения центральной вакуоли они, как правило, не делятся. Эти клетки значительно крупнее и имеют очень извитые контуры (рис.87,120). Ультраструктура как тех, так и других клеток в основном сходна. На более поздних этапах развития в них наблюдаются различия в количестве тех или иных видов запасных веществ.
Клетки дорзальной стороны эндосперма характеризуются наиболее частыми делениями, которые, совершаясь как в радиальном, так и тангентальном направлениях, приводят к образованию большой группы клеток (рис.120). Клетки же вентральной стороны делятся значительно реже и отличаются меньшими размерам (рис. I2I-I23). Различие в темпах деления приводит к тому, что дорзальная и вентральная стороны эндосперма развиваются неравномерно, что, в конечном итоге, приводит к изгибу эндосперма и формированию складки или борозды, характерной для зрелой зерновки пшеницы.
Мы обратили внимание на то, что клетки вентральной стороны эндосперма в районе будущей складки характеризуются своеобразной морфологией и ультраструктурой. На светооптическом уровне эта зона эндоспермальной ткани на 10-й день после опыления представлена мелкими клетками, имеющими относительно толстые оболочки. Клетки слабо вакуолизированы, их цитоплазма интенсивно окрашивается толуидиновым синим (рис.121-123). Изучение на ультраструктурном уровне показало, что помимо большого числа мелких вакуолей в цитоплазме этих клеток присутствуют пластиды, митохондрии и комплексы Гольдки, количество и дифференцирован-ность которых соответствует данному этапу развития всей эндоспермальной ткани. Особого внимания заслуживает система эндо-плазматического ретикулума (ЭР), которая, по-видимому, достигает гипертрофированного развития (рис.І24--І26). ЭР заполняет практически всю цитоплазму и представлен либо многочисленными широкими цистернами, имеющими электроннопрозрачный матрикс, которые часто формируют многослойные стопки, либо своеобразными везикулярными структурами, которые, по-видимому, образуют непрерывную мембранную систему (рис.127).
Своеобразие ультраструктури вышеописанных клеток подчеркивается соседством типичных эндоспермальных клеток, характеризующихся нормальной плотностью цитоплазмы и умеренным развитием системы ЭР (рис.128).
Вышеописанные картины свидетельствуют о деградационных процессах в клетках вентральной стороны эндосперма, что подтверждается не только характерным развитием ЭР, но и наличием в них ядер с сильно агглютинированным хроматином, появление которых служит указанием на наличие процесса деградации клеток (рис. 129).
При изучении продольных срезов зерновки мы обратили внимание на то, что микропилярная область эндосперма также характеризуется наличием мелких клеток, отличающихся слабой вакуолизацией и на светооптическом уровне демонстрирующих различную степень окрашивания толуидиновым синим (рис.130-133). Их ультраструктура соответствует ультраструктуре клеток вентральной стороны эндосперма в зоне будущей складки и, по-видимому, также является отражением деградационных процессов. Картины разрушения и последующего сминания этих клеток в микропилярной зоне эндосперма отчетливо видны на приводимых нами фотографиях (рис. 130,131).
Особенности морфологии клеток вентральной стороны эндосперма пшеницы отмечались как на светооптическом ( Evers , 1970; Mares et ai. , 1975), так и на ультраструктурном уровнях ( Campbell et ai., 1981). Авторы последней работы подчеркивали гипертрофированное развитие ЭР, который принимал "ненормальную конфигурацию".
Наши данные по ультраструктуре клеток в зоне складки эндосперма также говорят о своеобразном развитии ЭР, характерном для дегенерирующих клеток, например, в микропилярной области эндосперма. Наличие агглютинированных ядер позволяет нам с уверенностью говорить о деградационных процессах в клетках вентральной и микропилярной зон эндосперма, связанных с морфогенезом зерновки пшеницы.
После завершения процесса клеткообразования в эндосперме пшеницы осуществляется синтез и накопление запасных веществ, которые впоследствии используются зародышем при его прорастании. К числу основных запасных веществ принадлежат, прежде всего, крахмал и белки. Крахмал обнаруживается в виде крахмальных гранул, синтезируемых в строме амилопластов, а белковые отложения - в виде простых и сложных белковых тел, откладывающихся в вакуолях. Простые белковые тела, не содержащие включений (глобоида и кристаллоида), синтезируются в основной массе эндоспер-мальных клеток, часто называемой крахмалистым эндоспермом. Сложные белковые тела, содержащие два вида включений - глобоид и кристаллоид, синтезируются в периферическом слое эндоспермаль-ных клеток, в так называемом алейроновом слое и в связи с этим получили название алейроновых зерен. Так как белковые тела пшеницы, синтезируемые в крахмалистом эндосперме и в клетках алейронового слоя, по своей структуре значительно отличаются друг от друга, первые принято называть белковыми телами, а вторые -алейроновыми зернами ( Pernoiiet , 1978).
Ультраструктура клеток алейронового слоя эндосперма пшеницы
Клетки алейронового слоя на 10-12-й день после опыления содержат большое число довольно мелких вакуолей, которые, судя по их дальнейшему развитию, являются местами аккумуляции алейроновых зерен. Эти вакуоли имеют ретикулярное происхождение и представляют собой крупные полости, образованные цистернами ЭР. На срезах часто можно обнаружить непосредственную связь полостей системы ЭР и запасающих вакуолей (рис.160,161).
На 12-15-й день после опыления в вакуолях алейронового слоя можно обнаружить отдельные электронноплотные включения, которые, судя по их электронной плотности и по времени появления, можно отнести к так называемым глобоидам (рис.162-164). Эти включения, как правило, имеют сферическую форму и довольно нечеткие очертания и характеризуются большой электронной плотностью. Однако чаще на ультратонких срезах глобоиды обнаруживаются в виде концентрических структур, центральная зона которых электроннопрозрачна. Как известно, глобоиды являются местом отложения фитиновой кислоты. Кристаллическая форма запасания фитина обуславливает высокую твердость глобоидов, в связи с чем при изготовлении срезов содержимое этих включений, как правило, выкрашивается и на срезах они видны в виде полых структур (рис. 165). В некоторых случаях вокруг глобоида заметно своеобразное окаймление, напоминающее одинарную мембрану. Однако, по нашему мнению, эта граница не является биологической мембраной (рис. 163,173,174).
После появления глобоидов в вакуолях алейронового слоя можно обнаружить еще один вид включений - так называемый кристаллоид. Эти включения, также характеризующиеся большой электронной плотностью, обладают меньшими размерами и четкими контурами (рис.165). По-видимому, в это же время в полости вакуоли начинает запасаться аморфная форма белка, впоследствии полностью заполняющая ее объем.
Ответственными за образование алейроновых зерен, вероятно, являются цистерны ЭР, которые не только формируют запасающие вакуоли, но и, по-видимому, участвуют в синтезе и транспорте содержимого алейроновых зерен. С другой стороны, в этом процессе участвуют также и комплексы Гольджи, демонстрирующие высокую активность, выражающуюся в производстве многочисленных везикул. Аналогичные везикулы обнаруживаются внутри запасающих вакуолей, что отражает, по-видимому, процесс транспорта содержимого везикул в алейроновые зерна (рис.164).
По мере дифференциации клеток алейронового слоя в их цитоплазме происходит быстрое увеличение числа липидных капель, характеризующихся умеренной электронной плотностью и отсутствием мембраноподобной границы вокруг них. Липидные капли, увеличиваясь в количественном отношении, проявляют тяготение к плазма-лемме клетки и к мембранам, окружающим алейроновые зерна.
Спустя 3-й недели после опыления клетки алейронового слоя приобретают правильную изодиаметрическую форму (рис.166). Их стенки сильно утолщаются, однако соседние клетки соединены друг с другом многочисленными плазмодесмами. Ядра клеток характеризуются большими размерами и довольно извитыми контурами. Цитоплазма, обладающая большей электронной плотностью,по сравнению с клетками крахмалистого эндосперма, содержит множество развитых органелл. В большинстве вакуолей обнаруживаются включения одного или двух видов, идентифицируемые как глобоид и кристаллоид (рис.167,168). Липидные капли располагаются вдоль плазмалеммы клетки и постепенно окружают .каждое алейроновое зерно. Обращает на себя внимание факт полного исчезновения крахмальных гранул, которые на предыдущих стадиях в большом количестве обнаруживались в амилопластах клеток алейронового слоя.
Ультраструктура клеток алейронового слоя пшеницы, начиная с 5-й недель после опыления и кончая физиологической зрелостью эндосперма, не подвергается заметным изменениям. На этой стадии алейроновый слой представлен единичным слоем клеток, заметно отличающихся от соседних клеток крахмалистого эндосперма, и характеризующихся большой плотностью цитоплазмы как на светоопти-ческом, так и на электронномикроскопическом уровнях (рис.169-172). Весь объем клеток заполнен алейроновыми зернами, между которыми с трудом просматриваются цитоплазматические органеллы. Алейроновые зерна заполнены аморфным белком умеренной электронной плотности, в котором располагаются, как правило, два вида включений: глобоид и кристаллоид. На ультратонких срезах глобоид, обычно, полностью выкрашивается, в связи с чем на срезах можно увидеть лишь место его локализации. Располагающийся рядом кристаллоид характеризуется большой электронной плотностью и довольно четкими контурами. Каждое алейроновое зерно окружено плотным слоем липидных капель, которые образуют такой же слой вдоль плазмалеммы клетки (рис.171,172).
Заслуживают отдельного рассмотрения клетки субалейронового слоя, который является как бы переходным между крахмалистым эндоспермом и алейроновым слоем. Субалейроновый слой на 15-й день после опыления, в основном, несет на себе черты клеток крахмалистого эндосперма, однако присущий ему тип вакуолизации, выражающийся в формировании большого числа относительно мелких вакуолей, соответствует алейроновому слою (рис.173). В вакуолях субалейронового слоя, наряду с белковыми отложениями, характерными для клеток крахмального эндосперма, появляются элек-тронноплотные сферические включения, которые можно идентифицировать как глобоиды (рис.173,174). Сходство с алейроновым слоем подчеркивается также наличием небольшого числа липидных капель, не свойственных клеткам крахмального эндосперма. Харак -терной особенностью ультраструктуры клеток субалейронового слоя является наличие большого числа высокодифференцированных митохондрий, которые, как правило, располагаются вдоль клеточной стенки, примыкающей к алейроновому слою.
Дальнейшее развитие субалейронового слоя можно охарактеризовать как исчезновение признаков алейронового слоя. К концу 3-ей недели онтогенеза эндосперма клетки субалейронового слоя приобретают свойственный для крахмалистого эндосперма тип вакуолизации. В их вакуолях исчезают характерные для алейронового слоя включения, а в цитоплазме пропадают липидные капли. На этой стадии субалейроновый слой обладает крупными крахмальными гранулами, в то время как в алейроновом слое они полностью исчезли (рис.175). Таким образом, субалейроновый слой постепенно теряет черты клеток алейронового слоя и приобретает все свой -ства, характерные для основной массы клеток крахмалистого эндосперма.
