Содержание к диссертации
Стр.
1 Сокращения
3 Глава 1. Введение
Обзор литературы
1. Жизненный цикл агарикоидных грибов 6
2.
Особенности жизненного цикла амфиталличного
гриба шампиньона двуспорового
2.1. Амфиталлизм Agaricus bisporus 8
2.2. Соматическая рекомбинация A. bisporus
2.3. Кариогамия и мейоз A. bisporus
Природные четырехспоровые популяции 16
2.4.
A. bisporus
2.5. Три разновидности A. bisporus 23
Особенности жизненного цикла грибов Pleurotus 25
3- pulmonarius и P. ostreatus
Ультраструктурное изучение агарикоидных 31
грибов
Глава 2. Материалы и методы Глава 3. Базидиоспоры
3.1. Структура базидиоспор A. bisporus
Структура непроросших базидиоспор 55
3.1.1.
A. bisporus
3.1.2. Ультраструктура спор A. bisporus
3.1.3. Структура проросших базидиоспор A. bisporus
Ультраструктура проросших базидиоспор 61
3.1.4.
A. bisporus
Иллюстрации к разделу 3.1. Главы 3
3.2. Структура базидиоспор P. pulmonarius
Структура и ул ьтраструктура 6 8
3.2.1.
непроросших спор P. pulmonarius
Структура и ультраструктура
3.2.2. 69
проросших спор P. pulmonarius
3.3. Обсуждение результатов
3.4. Заключение 77
Иллюстрации к разделу 3.2. Главы 3 78
Глава 4. Особенности микроморфологии мицелия разных штаммов A bisporus
Поведение ядер в клетках поверхностного мицелия
4.1. 82
трех штаммов (Bs26, Bs94, Bs423) A. bisporus
4.1.1. Размер интерфазных ядер 82
Количество ядер в клетках разных штаммов 83
4.1.2.
мицелия A.bisporus
Ядерно-плазменное отношение у гомо- и
4.1.3. гетерокариотических штаммов шампиньона
двуспорового
4.1.4. Миграция ядер в мицелии A. bisporus 86
Сравнительная микроморфология гомо- и
гетерокариотического мицелия в условиях
поверхностной и глубинной культуры
4.2.1. Установление ядерного статуса мицелия 87
Критерии проверки ядерного
4.2.1.1. статусамицелия A. bisporus,
полученного из базидиоспор Критерии проверки ядерного статуса
4.2.1.2. мицелия A. bisporus, полученного из 93
протопластных регенерантов
Нестабильность мицелия шампиньона
4.2.2. 98
двуспорового
Изучение структуры разных штаммов шампиньона двуспорового, полученных в поверхностной и глубинной культуре
Микроморфология мицелия A. bisporus, полученного на агаризованной питательной среде. Вегетативное размножение и
хламидоспоры
Особенности микроморфологии глубинного 103
4.3.2.
мицелияразличных штаммов A. bisporus
Ультраструктура поверхно растущего и 4.3.3. глубинного мицелия штаммов шампиньона
двуспорового
Обсуждение результатов 120
4.5. Заключение 122
Иллюстрации к Главе 4 123
Глава 5. Особенности микроморфологии мицелия Р. pulmonarius и Rostreatus
5.1.
5.2.
5.3.
Морфология вегетативного поверхностного мицелия. 143
Вегетативное размножение и хламидоспоры
Морфология глубинного мицелия P. pulmonarius и . ._
P. ostreatus
Ультраструктура поверхностно растущего и
глубинного мицелия P. pulmonarius
Строение мицелиальных тяжей у вешенки
5.3.1. 154
легочной
Строение поискового мицелия у вешенки
5.3.2. 155
легочной
5.3.3. Строение головчатых выростов
5_4. Обсуждение результатов
55. Заключение 159
Иллюстрации к Главе 5 160
Глава 6. Субгимений и гимений
6.1. Субгимений и гимений A. bisporus
6.1.1. Субгимениальные клетки
Гимений штаммов A. bisporus.
6.1.2. \1А
Мейоз в базидиях
Изучение морфогенеаз базидий у штаммов
6.1.3. 179
A. bisporus
6.1.4. Постмейотический митоз
6.1.5. Типы ориентации веретен второго деления
6.1.6. Среднее количество спор на базидий 182
Электронная микроскопия субгимениального
6.1.7. 184
слоя штаммов A. bisporus
Электронная микроскопия гимениального слоя
6.1.8. 185
штаммов A. bisporus
6.1.9. Реконструкция жизненных циклов 187
6 2 Гимений P. pulmonarius и P. ostreatus 190
5з Обсуждение результатов 191
g 4. Заключение 194
Иллюстрации к Главе 6 195
Глава 7. Заключение
Выводы 220
Список литературы 223
Список сокращений:
Ахр - ахроматин, нуклеоплазма
БС - базидиоспора
В - везикулы
Вак - вакуоль
ГВ - головчатый вырост мицелия
Г - гликоген
ГМ - глубинный мицелий
ГЭР - гладкий эндоплазматический ретикулум
ДНП - дезоксирибонуклеопротеины
ДС - долипоровая септа
Ду - долипоровое утолщение
Ж - жиры, липиды
К - кристаллы
КС - клеточная стенка
Л - лизосомы, первичные лизосомы
ЛтК - латеральный компонент синаптонемального комлекса
М - митохондрии
Мс - миелиноподобная структура
Мтр - микротрубочки
МвТ - мультивезикулярные тельца
МФ - микрофиламенты
Нм - нуклеоид митохондрий.
П - парентосома
ПМ - поверхностный мицелий
Пп - поровая пробка
Пс - пероксисомы
ПС - простая (не перфорированная) септа
ПТВ - полярные тела веретена деления
ПФ - полифосфатиые гранулы
P - рибосомы
С - слизь
СГ - субгимений
СК - синаптонемальный комплекс
Ср. - сутки роста
Хр - хроматин, хромосомы
ЦтК - центральный компонент синаптонемального комплекса
ЦПМ - цитоплазматическая мембрана
Цс - цитосегресома
ШЭР - шероховатый эндоплазматический ретикулум
Эм - элементарные мембраны
ЭР - эндоплазматический ретикулум
Я - ядро
Ядр - ядрышко
Яо - ядерная оболочка
Яп - ядерная пора
ЯПО - ядерно-плазменное отношение
N/n - количество измерений
СЭМ - сканирующая электронная микроскопия
ТЭМ - трансмиссионная электронная микроскопия
Сокращенные обозначения методов фиксации:
ГАФ - глютаральдегидная фиксация
ГАОФ - двойная фиксация (глютаральдегид-осмиевая фиксация)
ПКФ - фиксация перманганатом калия
Сокращение питательных сред и буфера: СА - сусло-агар ЖС - жидкое сусло КГА- картофельно-глюкозная среда ГА - голодный (водный) агар ФБ - 0,1М Na-фосфатном буфере (рН 7,2)
«Все познается в сравнении» / Клаузевиц /
Введение к работе
Группа агарикоидных базидиомнцетов включает в себя съедобные и ядовитые макромицеты и насчитывает около 10 тысяч видов
Интерес к съедобным грибам, традиционно употребляемым человеком для питания возник очень давно (1-3 вв. до н.э.). Исследования базидиомнцетов в культуре были начаты в 80-х годах девятнадцатого столетия, однако вопрос о возможности практического использования чистой мицелиальной культуры этих грибов возник только в 50-х годах двадцатого века в связи с общим прогрессом промышленного культивирования.
Настоящая работа посвящена изучению культивируемых грибов из сем. Agaricaceae и Pleurotaceae пор. Agaricales, плодовые тела которых обладают прекрасными вкусовыми качествами, а мицелий содержит комплекс витаминов и микроэлементов, полисахаридов, аминокислот (в том числе незаменимых), жирных кислот и других веществ обладающих биологически активными свойствами.
Agaricus bisporus (Lange) Imbach - активно культивируемый вид, промышленное выращивание которого было начато во Франции три века назад, а сто лет назад достигло и Северной Америки (Xu et al., 1997). Не так давно начаты исследования, показавшие, что по питательной и медицинской ценности шампиньон сопоставим с
такими известными в медицине грибами как шиитаке и вешенка (Beelman et al., 2004).
К середине 90-х годов в научной литературе накопилось значительное количество данных, свидетельствующих о разнообразии типов жизненного цикла A. bisporus (Callac, 1995; Kerrigan, 1995; Kerrigan et al., 1995; Xu et al., 1997; Moquet, 1998), что позволило отнести его к группе амфиталличных видов. Амфиталлизм у грибов определяется ядерным статусом спор, которые могут нести как однотипные, так и различающиеся по локусу типа спаривания ядра. На данный момент в пределах вида существуют три разновидности, различающиеся по жизненным циклам, морфологии плодовых тел, размерам спор, среднему числу спор на базидии и некоторым характеристикам ITS полиморфизма (Callac et al., 2003).
Plearotus ostreatas (Jacq.) P. Kumm.* («oyster mushroom») вешенка обыкновенная по праву занимают второе место в мире по производству плодовых тел после шампиньона двуспорового. Первые опыты по культивированию вешенки обыкновенной были проведены в Германии. Во время 1 мировой войны вешенку обыкновенную культивировали как дополнительный источник питания. После окончания 1 мировой войны интерес к культуре вешенки обыкновенной ослаб. И лишь с 60-х годов в связи с появлением в Венгрии крупного промышленного производства вешенки обыкновенной на мировом рынке появился спрос на этот гриб (Дудка и др. 1976). Интерес к вешенке обыкновенной связан со способностью разлагать древесину благодаря наличию комплекса целлюлолитических и лигнинолитических ферментов. И, наконец, гриб образует вторичные метаболиты, используемые в фармакологии (Wasser, Weis, 1999). P. pulmonarius (Fr.) Quel.* культивируется значительно в меньших объемах, но плодовые тела и мицелий этого
вида обладают чрезвычайно полезными веществами * Index Fungorum Patership (2005)
(иммуномодуляторы, антибактериальные и антивирусные препараты и т.д.). Цитогенетические исследования вешенки обыкновенной ограничены размером ядер и хромосом. Цитологических работ по изучению морфогенеза мицелия и форм бесполого размножения крайне мало, некоторые сведения противоречат друг другу. Подробное изучение ультраструктуры плодовых тел проведено у вешенки обыкновенной А.А.Степановой и А.Е.Васильевым (1994). Нам не известны сведения по изучению жизненного цикла вешенки легочной.
Подробный цитологический анализ мицелия шампиньона двуспорового был проведен в 1959 году Эвансом (Evans, 1959). Анализ ультраструктуры поверхностного мицелия проведен А.А.Степановой и А.Е.Васильевым (1994). Работы были проделаны на штаммах двуспоровой вариации культивируемого шампиньона. За период, прошедший со времени этих публикаций, изолированы новые штаммы, отличающиеся протеканием жизненного цикла и требующие скорейшего подробного изучения микроморфологии и ультраструктуры мицелия культивируемого шампиньона. В мировой литературе отсутствуют научные публикации фундаментального изучения строения мицелия вешенки обыкновенной и легочной, несмотря на комплекс полезных свойств данных видов грибов.
Цитологический анализ глубинного мицелия шампиньона двуспорового не проводили, несмотря на то, что отработка глубинного роста и анализа микроморфологии мицелия является одной из основных проблем грибоводства.
Назрела необходимость провести комплексное цитологическое изучение и восполнить пробел в знании особенностей жизненного цикла культивируемых грибов, способов размножения, процессов старения мицелия и плодовых тел в лабораторных и производственных условиях, что позволило бы более эффективно использовать ресурсы, заложенные в природе этих грибов. Изучение ультраструктурных особенностей клеток мицелия в уловиях поверхносной культуры (близкой к естественным условиям обитания грибов) и глубинной культуры (искусственной среды обитания для агарикоидных грибов) может стать одним из путей для понимания механизмов, контролирующих рождение, жизнь и смерть грибной клетки.
Целью настоящей работы является: провести сравнительное исследование особенностей строения и ультраструктуры агарикоидных грибов на примере сем. Agaricaceae и Pleurotaceae на разных этапах жизненного цикла для выявления общих и специфических признаков у базидиоспор, вегетативного и генеративного мицелия, характерных для разных видов.
Задачи исследования.
Изучить особенности строения покоящихся, инициированных и проросших спор.
Выявить характерные признаки строения мицелия в поверхностной и глубинной культуре.
Провести сравнительное описание ультраструктуры мицелия разных штаммов.
Изучить особенности строения гимения в процессе морфогенеза базидий и спор.
і 5. Реконструировать жизненные циклы вариаций вида A. bisporus.
