Введение к работе
Актуальность проблемы. На протяжении всей истории человечества сд оклеточные грибы <дрожжи) - наиболее широко используемые микроорга-измы как б исследовательской, так и практической деятельности. Целые аучные дисциплины (знвимология, клеточная биология, радиобиология) едут начало от пионерских работ, выполненных с использованием дрожжей стающихся и сейчас наиболее удобными и благодарныыми объектами иссле^ ований, а масштабы их практического применения просто не сопоставим»-' какой-либо другой группой микроорганизмов.
Сказанное относится, однако z Z шт" :.і.-.оммн»т'"--: „и «ннзмов из звестных сем—,; ^далг> arvt і.;ціов ?гт-лі,й, сведения о большинстве KOTO-MI' ^г-іаініенн т-р^^йпи.сдпилми видов. Более того, в последние годы скрыта чрезвычайная гетерогенность дрожжей, что не позволяет или де-ает сомнительной экстраполяцию накопленной на единичных видах (прежде оего, сахаромицетах) информации на другие дрожжевые организмы, уже на ровне категорий самого высокого таксономического ранга принадлежащие разным группам эумицетов. Вопреки распространенному мнению о всех рожжах как примитивных аскомицетах, в 60-70-х гг. у ряда аспорогенных идов (рассматриваемых-обычно несовершенными аналогами аскоспороЕыхі бнаружены жизненные циклы базидиомицетного типа. Это открытие индуци-ЗБадо потек исследований, благодаря которым разнообразие и объем мира аэидиомицетных дрожжей в настоящее время стремительно расширяется, уыественно изменяя представления о филогении и эволюции грибов. Среди аэидиомицетных дрожжей встречаются как патогенные, так и сапротрофныг рганизмы, практическое использование которых значительно расширяет асортимент продуктов, получаемых с помощью одноклеточных грибов.
Цель и задачи исследований. Цель работы - характеристика осноекы.ч зпектов биологии оазидиомицетных дрожжей, оценка их биораелообразия и аксономического положения, в соответствии с которой решались следук-,1е задачи:
изучение распространения баоидиомицетных дрожжей в природе и свя-вдных с ятим их биологических особенностей;
выявление и исследование наиболее характерных морфологических, диалогических и фивиолого-биохимических свойств, отличающих их от аско-вдетных или полезных для диагностики и дифференциации внутри ба&ндио-щетных дрожжей, а также имеющих прикладное значение;
поиск штаммов-киллеров среди базидиомицетных дрожжей и таксономи-
ческая оценка антагонистических взаимоотношений, обусловленных секрі цией микоцинов;
- достижение телеоморфных состояний базидиомицетных дрожжей и локалі вация их среди основных групп базидиомицетов.
Материалы и методы исследований. Изучено несколько тысяч культ' дрожжей, основной массив которых выделен путем высева из разведений і агариаованные среды из различных природных источников. Их идентифик ция проведена согласно рекомендуемым методам с использованием ср< фирмы Difco (США) при сравнении с типовыми штаммами видов, получении) из ВКМ, коллекции дрожжей каф. биологии почв МГУ, коллекций Нидерлаї дов, Словакии, Японии, Австрии, Германии, Португалии и США. В рабе использованы методы культивирования, получения протопластов, дезинте) рации клеток, световой и электронной микроскопии, ЯМР, спектрофотоме' рии, определения зноиматической активности, радиоактивных изотопої выделения и анализа состава полисахаридов, нуклеиновых кислот, кознві мов Q, ссылки на описания которых указаны в соответствующих глава: Описаны методы получения внеклеточных полисахаридов, декапсулировани; выявления микоциногенных штаммов, разработанные или модифицированні нами.
Научная новизна. 1. Установлен таксономический аффинитет 38 виді аспорогенных дрожжей. Выявлены телеоморфы у базидиомицетных несове' шенных организмов Apioirichum osvaldii, Bensingtonia intermedia, Rh domyces dendrorhous (Phaffia rhodozyma), Sporobolomyces philippovii Sp. tenuis. Описаны новые для базидиомицетных дрожжей тип полово процесса, род и три вида.
-
На основании сравнительного ивучения состава капсудьных и вн клеточных полисахаридов выявлены маркерные моносахариды для дрожж головневого и тремелдоидного аффинитетов.
-
Показано, что капсула представляет собой отдельную клеточную о ганеллу, отличающуюся от клеточной стенки дрожжей как по ультрастру туре, химическому составу, так и в функциональном отношении.
-
Установлено функционирование у дрожжей глюкуронат-гулонатно пути катаболизма і-инозита при ассимиляции его в качестве источни углерода и энергии.
-
Благодаря таксономически обоснованному выбору тестерных чувстЕ тельных культур микоциногенная активность обнаружена у 16 видов ? р дов и впервые также у дрожжей обнаружено образование микроцинов. Выя лена корреляция группирования дрожжей по микоциночувствительности
шнейшими таксономическими критериями и продемонстрирована эффектов-)сть использования микоцпноь в таксономических исследованиях.
Основные положения, внносимые на защиту, і. Известные базидпомицет-іе дрожжи, sa исключением Xanthophvllomyces gen. nov., представляют )бой одноклеточные стадии онтогенеза организмов, родственных головне їм или тремелловым грибам.
2. Еазидиомпцетные дрожжи распространены повсеместно и особенно
'ЗКО ДОМИНИРУЮТ Е. МИКОбИОТе ВЫСОКОШИРОТНЫХ, ПУ0ТЬШ"'Г .. овк-"""Г-РпМ/ ;ГИОНОБ,
-
Полисахасили".- .~»iov*= --_,^еи пр--_ілгЛЯст собой отдельную ор--:c-jiv, "^rtt-jibie *"""ц:иі «стсрий заключаются в улучшении на клеточном *ог,::е трагического режима при низком содержании питательных веществ в ієдє и смягчении действия резких флуктуации влажности.
-
Имеющие капсулъное происхождение внеклеточные полисахариды дрож-ій тремеллоидного аффинитета содержат, кроме гексоз, ксилову, а у югих дрожжей головневого аффинитета - фукову. Наличие этих маркерных иаров характеризует таксоны выше родового уровня.
-
Как и другие эукариоты, дрожжи катаболизируют і-инозит ъ качест ! источника углерода и энергии по глюкуронат-гулонатному пути, '.'по ібность утилизировать і-инозит и.'или D глюкуронат в основном присуща южжам тремеллоидного аффинитета.
-
Среди базидиомицетных дрожжей широко распространен антагонизм, 'Условленный секрецией ими микроцинов или микоцинов. Чувствительность последним таксоноспецифична и с учетом ростовых фаз, диапазона дей вия может быть использована в качестве нового инструмента в таксоно :ческих исследованиях.
Практическая ценность работы.
-
Сформулированы состав сред и условия инкубации, стимулир-лощие равование дрожжами внеклеточных полисахаридов;
-
Разработаны методы получения гапоульных веществ дрожжей;
-
Даны рекомендации по подбору чувствительных культур, условиям стирования для выявления микоциногенных штаммов;
-
Обоснован и апробирован глюкуронатный тест, позволяющий в боль-;нстае случаев дифференцировать дрожжи тремеллоидного и головневого финитетов.
-
Выделены, изучены и депонированы б крупнейших коллекциях около О штаммов дрожжей, в том числе активных продуцентов внеклеточных по сахаридов, липидов, антифунгадьных соединений и некоторых ферментов.
- A -
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на конф ренции молодых ученых (Москва, 1968), 15 чехословацкой конференции электронной микроскопии (Прага, 19??), советско-американской конфере ции "Методы и результаты исследований смешанных культур микрооргани мов и новые ферментационные процессы" (Рига, 1981), 5-7 съездах В] (Ереван, 1975, Рига, 1980, Алма-Ата, 1935), на Всесоюзных конференци: "Результаты и перспективы научных исследований микробных полисачар; дов" (Ленинград, 1978), "Биосинтез ферментов микроорганизмами", "Мм роорганизмы - стимуляторы и ингибиторы роста растений и животны: (Ташкент, 1988, 1989), "Микроорганизмы как компонент биогеоценоза "Микробиологические и биотехнологические основы интенсификации раст ниеводства и кормопроизводства" (Алма-Ата, 1982, 1990), на междунаро, ных симпозиумах: по химии углеводов (Братислава, 1974), вааимодейств: аналитической химии и микробиологии (Колумбия, 193?), "Микозы и имм: нодефицит" (Ленинград, 1991), "Cryptococcus и криптококкоз" (Милаї 1993), на 3, 5, 7, 14, 15 специализированных (Хельсинки, 1973, Кечелі 1977, Валенсия, 1931, Смоленицы, 1990, Рига, 1991) и 5, ?, 8 общ симпозиумах по дрожжам (Лондон, 1980, Перуджа, 1988, Атланта, 1992), микологическом конгрессе (Ванкувер, 1994).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 108 печатных р; бот и получены 3 авторских свидетельства на изобретения.
Объем и структура диссертации. Общий объем: 85 машинописных стр; ниц, в том числе 49 рисунков, 58 таблиц и библиография, включающая 5! наименования. Работа состоит из введения, восьми глав, заключения, ві водов и двух приложений.
Автор глубоко благодарен коллегам-соавторам (см. список публикг ций), без помощи и участия которых в исследованиях многие зксперимен' не были бы осуществлены и особенно признателен И.П. Еабьевой (MfT первому моему учителю в мире дрожжей.