Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ DARLUCA FILUM SIV.) CAST - ГИПЕРПАРАЗИТА РЖАВЧИННЫХ ГРИБОВ

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ DARLUCA FILUM SIV.) CAST - ГИПЕРПАРАЗИТА РЖАВЧИННЫХ ГРИБОВ"

Биологический факули-ет

Ж-г^дз'-/

На правах рукописи

ЧАЙКА МАРГАГИТА ШКОЛАЮКА

ЮШШЗИОЛОГИЧЕСШ? ОСОБЕННОСТИ ВАКШСА Р1ШИ ЗХУ,) САЭТ. - ШШШАРАЗИТА ВШЧИНЙЫХ ГЙШ»

03.00»05 - ботаника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ■ 19(78

Работа выполнена в Комплексной лаборатории по изучению средств и способов борьбы с вреяншп животным а болезнями растений Оюлопгаеского факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова

Научные руководители: член-корреспондент АН СССР, профессор М.В.ГОРЛЕНКО

кандидат биологических наук, ставший научный сотрудник С.Н.ЛЕКОЩЕВА

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Б.А.ТОШЯИН

кандидат биологических наук М.А.ПРОЦЕНКО

Ведущее учреждение: Всес. научно-исслед. ин-т микробиологических средств защиты растений и бак-препаратов / Москва /

Защита диссертации состоится " 2 " КЛ^Г^ 1978 г. в ^^ часов на заседании Специализированного Биологического Ученого Совета Л 5 в Московском государственном университете

Автореферат разослан " 1978 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета. Отзывы просим направлять по адресу: Москва 117234, МГУ» биологический факультет. Ученый Совет № 5.

гний секретарь

Ю.Т.Дьякоь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Дктуалъноот^ проблемы. Микопаразитизм - существование одного П«ба за счёт другого - обнаружен более ста лет тому назад и о тех пор привлекает пристальное вшмалив исследователей* Связано это о тем, что система микопаразит - хозяин благодаря быстрому росту и способности развиваться на искусственных питательных средах в контролируемых условиях представляет в некоторых случаях удобную модель дои выяснения общих и частных вопросов паразитизма.

Повышенный интерес к микопаразитам в «последнее время обусловлен возможность» их использования в системе защитных мероприятий против возбудителей различных заболеваний сельскохозяйственных растений, в частности, против возбудителен ркавчшш хлейяю. злаков. Обнадёживающие результаты, полученные рядом исследователей ( сипп1ч£Ьат , 1967; Вееп ,1968; Доровская, 1969 ), позволяют рассматривать биологический метод борьбы со ржавчиной достаточно перспективным. Однако для использования микопараэитов в каждом конкретном случае необходимо тщательное изучение их биологических особенностей и механизма взаимодействия с грибами - возбудителями болезней.

Объект исследования - Баг1иоа Г11ига (Б1т.)сазЬ - широко распространенный пгаерпаразит ржавчинных грибов» поражающий в основном уредопустулы. Он развивается на многих вицах ржавчинных грибов, в том числе на возбудителях ркавчини культурных злаков. в.Шш - коомополитяьй вид из порядка ЗрЬавгорзккавз класса-веигвгогауоеьвэ . Он встречается почти во всех районах земного шара; где распространены ркавчивные грибыЛьгИит разрушает уредо-споры хозяина, снижает продукцию спор в пустулах и препятствует их распространению.

¡-¡а*

1 язукн«* Зйбязэгг^г

1 а-,--,- у^чл ст;:з.

Большинство работ, посвященных D.fiium , касаются в основном географического распространения гриба» его специализация по отношению к грибам-хозяевам» культивирования на искусственных питательных средах, (физиология питания (хеепег » 1933, 1934;Федо~ ринчик» 1939, 1940, 1952; Scbroeder .КаззеЪгаик , 1957;Eriksson , 1966; Kranz , 1969; Хасанов, 1972; Сидорова," Хасанов,1975)

Многие вопросы, связанные с морфэлогией шкопаразита, приспособлением его к переживанию неблагоприятных условий существования» механизмом взаимодействия с грибом-хозяином остается невыясненными.

Цел!; 2 задачи исследования. Целью работы бало исследование морфологии и физиологии ИЗОЛЯТОВ природной популяции D.filuffl, выделенных из пораженных пустул возбудителя стеблевой ркавчины pticciilia grajnuais f.ap.tritioi SrikaetHenn. на образцах ПШенИЦЫ из нескольких областей Поволжья.

В задачи исследования входило:

- определение культурально-морфологических признаков изблятов мияопаразита, изучение физиологии питания конидиальною иэолята, выяснение его специализации по отношению к раэличнш видам ржавчинных грибов, а также условий сохранения у этого штамма способности к пикнидообразованию;

- исследование ультраструктурной организации D.fiium в процессе развития на искусственных питательных средах и в пустулах гриба-хозяина; .

- выяснение типа концциогенеза D.fiium;

- изучение характера взаимодействия между гиперпаразитом и его хозяином на поверхности листьев и в их тканях;

- определение влияния грибов <£илло планы пшеницы на развитие шкопаразита D.fiium.

Научная ровизна результатов исследования. Впервые проведено комплексное исследование D.filum , вклшашев наряду с изучением биоэкологш граба, физиологии питания, специализации по отношение к грибам-хозяевам, выяснение ультраструктурщой организации на различных стадиях развития*

Показана гетерогенность популяции шкопараэита, в ни елейной с одного вида гриба-хозяина - p.graminia f.ap. tritio i , поражающего пшеницу в районах Поволжья. По культурально-морфологич е ским признакам исследованные штаммы отличались от изолятов D.filum , изученных другими авторами (schroeaer , наззеЪгаи* , 1957; Хасанов, Сидорова, 1974 ).

Установлено, что конидиогенеэ у D.filum протекает по (Эластическому типу с формированием энтеро«Эластических конидий - Зиало-спор. в отличие от других пикнилиальных грибов, таких как рьооа , Asoocliyta (suttoa , gaadbu , 1969; Boerema , Bollen , 1975; joaaa * 1976 ) D.filum характеризуется отсутствием хорошо выраженной перегородки между коиидиеЗ и конидшогенной клеткой пги отделении их друг от друга, а также активным участием слизистого вещества в этом процессе. Получено доказательство эндогенного происхождения слизи в полости шкниды.

Показано, что на искусственных питательных средах ми ко паразит формирует склероцяй-подобные образования - покоящиеся структуры нового типа, возникающие в результате прорастания конидий в пределах их скопления на вериинах пикнид. В'процессе развития подобных образований наблгдалось явление самопаразитизма.

Выявлена характерная особенность d. fiium - способность, формировать внутренние гифы не только в покоящихся склероцаях, но и в гифах вегетативного мицелия, развивающегося на искусствен-

ной питательной среде.

Обнаружено, что характер паразитизма yD.fi.lum определяется " структурами гриба-хозяина, на которых развивается микопаразит. В отношении уредоспор ркавчинного гриба к.Шшп ведёт себя как биотройяый деструктивный микопаразит ,а на гифах хозяина он развивается как сбалансированный микопаразит с контактным способом -воздействия*

Наугад 2 практическая ценность работы. Комплексное исследование гриба-микопаразита позволяет выяснить многие вопросы, имеющие значение для успешного использования его в борьбе с ржавчинными грибами..

Электронно-микроскопическое исследование позволило расшифро -вать механизм кокидиогенеэа у представителя шло изученной группы грибов порядка ЗрЬавгорз ida3.es , что имеет значение для разра -ботки современной классификация этой группы. Подтвертаена гипотеза эндогенного происхождения слизи в полости пикнид, высказанная ранее рядом авторов ( На=ш111 , 1974; ^опеэ _ , 1975 ).

Обнаружен новый тип покоящихся структур Ссклеропиев ) , спо -собствушвдх выживанию гриба пш неблагоприятных условиях существования* с чем связано также формирование внутренних таф в клетках вегетативного мицелия микопаразита.

Установлено, что доминирующие представители ^пллопланы пшеницы не оказывают ингибирушего влияния на прорастание спор микопаразита и его дальнеШее развитие в пустулах ркавчишшх грибов. Этот Йакт имеет взятое значение при определении возможности использования и.гньш в биологическом методе борьбы со ркавчлной. Результаты работы могут быть использованы учреждениями, занимая>-о дается разработкой биолоигческих мето тов борьбы с болезнями растений.

Дпробаиия работы.-Основные положения диссертации доложены на совместном заседании кафедры низших растений и комплексной лаборатории по изучению средств и способов борьбы с вредными животными и болезнями растений биологическою факультета МГУ и на совместном заседании секции ботаники ШИП и'секции микологии Московского отделения ББО, посвященном памяти Л.И.Курсанова.

Гргбликаиии. Па теме диссертации опубликовано 4 статьи, одна статья находится в печали*

Сттзуртура и объел; работу. Диссертация состоит из пяти глав» введения» заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Первая глава представляет собой обзор литературных данных по основная вопросам, связанным с микопаразитизмом и биологией s.fiium. Во второй главе освещены основные методические стороны работы. Результаты собственных исследований по выяснению влияния условий культивирования на развитие изолятов D.fiiura и ультраструктурной организации микопаразита представлены в третьей и четвертой главах. В пятой главе рассмотрены вопросы, касающиеся взаимоотношений D.filum с грибом-хозяином. Обсуждение результатов дано ъ конце каждой главы, выводы обобщающего характера изложены в заключении. Работа состоит из 130 страниц машинописного текста, иллюстрирована 55 рисунками,.одним графиком и II таблицами. Список литературы включает 150 работ отечественных и зарубежных авторов.-.

(ШТ.РИАЛ И МЕТОДЫ

Объектом исследования служили 55 штаммов микопаразита o.fiiua, полученные из пораженных пустул .возбудителя стеблевой рвавчины на образцах пшеницы с производственных посевов и коллекционных участков ВИР в Волгоградской, Куйбшевской и Саратовской областях. J-W3b

Один изолят выделен из пораженных эцидаев на листьях барбариса.

Изолята выращивались на модифицированной среде Чапека (среда Чапека"+ 1% соевой муки ) при температуре 24°С. Для изучения куль-турально-мореологических характеристик посев гриба осуществлялся кусочками мицелия. Способность гриба к тшщцообразованию изучалась при посеве суспензии конидий на разные среды. Исследование биоэкологии гриба проводилось на примере конидиального штамма ми-копаразпта, который при условии постоянного пересева на свежую питательную среду не терял способности к шшщдообразовани» в течение трёх лет.

Для световой микроскопии материал фиксировали в жидкости Буэ-на и Карнуа, обезвоживали в спиртах* заливали в парафин. Срезы окрашивали различными гематоксиллнаш.

Для электронной микроскопии использовали кусочки листьев злаков с пораженными микопаразитом пустулами ржавчинного гриба, мицелий датсо паразита, пикниды, склероций-подобные образования, подученные на искусственной питательной среде, а также прорастающие конидии гриба. Материал фиксировали в 2,5$ растворе глютарового альдегида в фосфатном буфере а постфпксировали в 2% растворе черырех-окиси осмия. Материал обезвоживали в серии спиртов. Б процессе обезвоживания материал контрастировали в насыщенном растворе ура-нплацетата в 70° спирте в течение 16 часов. Пэлностью обезвоженные в спиртах и ацетоне образцы заключали в смесь смол "ЭПОН". Срезы окрашивали цитратом свинца по Рейнольдсу и изучали в электронном микроскопе ¿зл - 100В. Для сканирующей микроскопий материал фиксировали в 55? растворе глютарового альдегида, обезвоживали в спиртах и ацетоне и высушивали с помощью " Аппарата для высушивания в критической точке, НСВ-1 ", используя углекислоту.

На образцы напыляли золото-и просматривали их в микроскопе зги-г.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИОСЛЕДСВАНИЯ I. ШОЛСШГЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ в.ИШМ Культу рвльно-мо отологическая уаракт е шсуика штаммов г Пит . В процессе развития на модифицированной ореде Чапека изоляты в. Шгш формировали колонии, отличающиеся форгай, окраской воздушного и субстратного мицелиев, степенью развития воздушного мицелия, наличием или отсутствием пиклад, местом расположения пик-нид в колонии. Это дало возможность разделить полученные изоляты на 5 культурально-морфолохических груш, каждая из которых характеризовалась определенно^ совокупностью признаков. В исследованной популяции микопаразита преобладали шцелиально-коншшальные изоляты, составляющие всех штаммов. При повторных пересевах ми-целиально-коншвдальнне изоляты постепенно теряли способность к пикнвдообразованию. у конидиальных изолятов такого явления не наблюдалось. Про совместном культивировании изолятов аз разных .групп на сусло-агаре и модифицированной среде Чапека выявлено 3 типа взаимодействия между колониями: нарастание колоний друг на друга при совместном выращивании изолятов, принадлежащих к одной груше; ограничение роста колоний щи контакте минелиально-коншда-альных изолятов с мипелиальными; ингибирование роста колоний с образованием границы между ниш при выращивании конидиальных изолятов с шщелдально-коншщальннми. При этом угнетающим действием обладали конидиальные изоляты.

Влияние условий кулътивигования на развитие микопашзита. Питательная среда оказывает значительное влияние на развитие колоний и степень.пикнидообразования у штаммов микопаразита. Наилучший рост и спороношение наблгщалясь на молифщированной среде

Чапека, среде Леониана, сусло-агаре. Микопаразит отличался слабым ростом на классической среде Чапека и почти не развивался на го лодном агаре* Наиболее благоприятны для D.filwa среды с нейтральной .реакцией* Однако микопаразит может развиваться на средах в большом диапазоне рН и в процессе своего развития меняет реакцию среды в сторону нейтральной. Максимальная скорость роста колоний D.filum и интенсивное спорообразование наблкщалисъ при температуре 20-25°С. Освещенность не влияла на рост гриба и продукции пи^ ющд. Из источников углерода микопаразит хорошо усваивал мальтозу* глюкозу» сахарозу, ксилозу. В присутствии лактозы и рамяозы гриб развивался плохо. Из источников азота лучшими для n.filum оказались пептон и гидролизат дрожжей. Неорганический азот почти не усваивается грибом. Наиболее интенсивное споронотение a. fiinm наблюдалось на среде с тиамином и смесью витаминов. Стимулирующее влияние оказывали также пантотенат кальция и шбойдавин. Биотин и никотиновая кислота подавляли развитие гриба.

Микопаразит успешно раэвиватся на голодном агаре в щпсутст-

t

вии уредоспор ркавчинного гриба» Зорлируя хорошо развитый мицелий и типичные пикниды со зрелыми конидиями. Степень пикнидообразова-няя зависела от концентрации добавленных уредоспор. Таким обра -зом, уредоспоры могут служить единственным источником питания для микопаразита.

Поорастание кониди^ микотташзпта. Конидии B.fiium прорастают в широком диапазоне рН, однако процент прорастания в сильно кислой и щелочной средах был небольшим. Оптимальное прорастание конидий наблюдалось при рН 7,0. Пониженная и повышенная температура подавляли прорастание конидий микопаразита. Наибольшее количество

ростковых трубок при прорастании конидий D.filum наблюдалось

при 20-25°С. Начало прорастания спор гриба зависело не только от температуры, но л от субстрата,на котором оно происходило. Присутствие уредоспор ркавчинного граба стимулировало процесс прорастания конидий микопаразита ( таблица I ) •

Таблица I

Скорость прорастания конидий в.гипт в часах на на различных субстратах при разных температурах

Субстрат

Температура

Ю°С

15°С

20°С

Дистиллированная вода Голодный агар

Модифицированная среда Чапека Лист пшеницы

6/4 4/2 3,0/2,5 3,0/0,5

4,5/2,5 2,5/1,5 2,5/1,5 2,5/0,5

4,0/2,5 2,0/1,5 2,0/1,5 2,5/0,5

В числителе — прорстание конидий в отсутствии уредоспор, в знаменателе - прорастание конидий в их присутствии,

Формирование ростковой «рубки спор микопараэита происходит за счёт постепенного удлинения одного или двух концов конидии. Стенка ростковой трубки, так правило, формируется из всех слоев стенки конидии, однако, при боковом прорастании она может форми — роваться только за счёт самого внутреннего слоя стенки родитель — ской клейся. В развивающейся ростковой трубке вое основные клеточные оргаяеллы - ядро, вакуоли, митохондрии - приобретает вытянутую форму. Апикальная зова ростковой трубки характеризуется изви-

лаотой штазмалеммой и обилием датоплазматячесгавс пузырьков, что указывает на её верхушечный рост. Перегородка между ростковой трубкой в конидией формируется обычно на некотором расстоянии от места выдвижения трубки. Около перегородки появляется тела Воронина. Микопаразит образует такяе "вторичные" конидии, располагающиеся на боковой поверхности родительской клетки.

Фетаентативная активность р.Шит . Для исследования фер — ментов, образуемых ыпкопаразитом, использовался метод твёрдых сред (НапЫп , Апаёаоэ*ак1з , 1975) . Гриб активно выделял ферменты, относящиеся к группе липаз, а также"небольшое количество хитгшазы, протеиназы и совсем мало амилазы.

Взаимодействие В. Г11ша о грибами фшгопяаны пшертшы. Шташы грибов, вдавленные с листьев и стеблей естественно перезимовав -Шей ПШеШЭДН { АХгегпагАа А.аЛ^егпаЪа, СЬае1от1шв е1оЪо-

зшл, С1а<1оарог1ша с1а4озрог 1о149э,Ер1сооошц ) не угнетали

прорастания конидий микопаразита и уредоспор ркавчинного гриба в капле воды на предметном стекле и на поверхности листьев пшеницы, и не тормозили дальнейшее развитие микопаразита в уредопустулах гриба-хозяина. При совместном культивировании грибов ^пллопланы пшеницы и Б.гИша на сусло-агаре взаимодействие между колониями протекало неоднозначно. В одних случаях представители фвллопла-ны (А.1еппи1з , д.п^егдоЪа , с.е1оЬозшп ) 'нарастали на колонии микопаразита, частично или полностью их закрывая. В других случаях микопарозит тормозил развитие грибов ( С.с1ааоэрог1о1<3вэ , Е. п!егшп ).

. . п. моколотая И ультрастшсгура шкопаразита

u.fiium откосится к шшгадиальным грибам, сохраняя рее основные черты ах организации. В пустулах гриба-хо зяина микопаразит формирует многочисленные пикниды чёрного цвета, из которых выходят конидии, склеенными слизью в шнур или каплю. Вегетативный мицелий в пораженных пустулах рвсавчинных грибов развивается обычно слабо s бывает не видим невооруженны! глазом.

Исследование ультраструктурной организации клеток вегетатив -ного мицелия к.ши не выявило каких-либо особенностей, отличающих микодаразита от других мщелиальннх грзбов. Перегородка в клетках гиф имеет фэрму диска с центральной порой* окож» которой располагаются тела Воронина. Строение перегородки указывает на связь D.fiium с аскошцеташ, подтверадащуюся существованием совершенной стадии Гриба Eudarluca oaricis (Er. ÏO.Eritsa / Eri-ksaon, 1966 /.

ТСокияид микодаразита имеют веретеновидную фориу и состоят из двух клеток. На их концах располагаются куполовидные придатки. Наружный слой стенки конидии представлен многочисленными электронно-плотными фибриллами. Этот слой прерывается на концах конидии придатками» Придатка лишены оболочки s состоят из скопления слизистого вещества. Под их основанием располагается крупная ломасо-ыа. Поскольку ломасомы участвуют в транспорте веществ, аз которых строится клеточная стенка (wilsenach , Kessel , 1965) , то не исключена возможность участия ломасом в формировании придатка. Внутри клеток конидии находится довольно крупное ядро, многочисленные рибосомы, хорошо развитый гладкий и шероховатый эндоплаз-иаткческий ретикулш, аппарат Гольдка* Этот комплекс оргаяелл свидетельствует об активно протекающих процессах метаболизма в

клетках конидий. S спорах D.fiino обнаружено большое количеств» гликогена и гранул липидов - основных запаснга питательных ве - -ществ грибов* Благодаря им небольшие споры мшсопаразита (16-18 х 5-4 мкм )мохуг прорастать, формируя длинные ростковые трубки, не нуждаясь для этого в дополнительных веществах-сищуляторах.

Конидии D.filuo форлируются из конициогенных клеток, выстилающих полость цикниды. Кониддогенез т микопаразита протекает со бластнческому типу, который в настоящее время определяется как рост de нетто зачажка конидии из фзргилъного локуса кокидиоген-ной клетки( Cole , 1975) , Конидии, образующиеся по данному типу, подразделяются на холобластичесжие и этиерэбластические. При формировании холобластическпх коншшй все слои стенки конщюогенной клетка участвует в создании стенки коншшй. У энте робластических -

конидий стенка возникает de novo . в процессе формирования холо-

*

бласгических кони,тай вокруг шейки конидиогеяной клетки - аянеляо-фора за счёт последовательных пролиферешй появляется рубцы, шеи анвеляцки. В случае энтеробластических конидий вокруг шейки кони-диогенной клетки, или $налиян возникает воротничок. Нами было установлено, что у i.film образуются энтеробяастические конидии - фиалоспоры. Начальный этап возникновения фиалоспоры заключается в набухании стенки вершины конядиогенной клетки. В этом месте начинает формироваться зачаток конидии, стенка которого развивается de novo . дри выдвижении зачатка коштдии в него мигрируют основные клеточные органеллы, а остаток утолщенной стенки Зяалдцы образует вокруг её шейки воротничок. Процесс отделения коншшй от конидяогеиной клетка у D.filum протекает несколько иначе, чем у других пикнцдаальных грибов, например йюта , Aecoohjti Особенность отделеши конидий заключается в том, что мекду кош-

дияш и конвдиогенными клетками не образуется хорошо выраженной перегородки, а возникает разделительная пластинка, вокруг которое накапливается слизистое вещество. Это вещество расплывается, и молодая коншшя отделяется от конидиогенной клетки, а слизь накапливается в полости пикниды* У пикнидиальншс грибов из-за обилия слизи в полости пикниды бывает 'трудно определить структуры, которые формируются вокруг шейки конидиогенной клетки. Этим, вероятно, объясняется тот факт, что коншщогенные клетки одного рода plena рассматриваются одними авторами как фиалиды, а друтами . как аннеллофоры (Sutton , swilm , 1969; Boerama Borun',1975; jones , 1976 ) *

По результатам наших исследований основным критерием в опре- ' делении бласткческого,типа конидиогенеза можно, по-видимому, считать способ образования стенки вокруг конидии, ^ D.fliuii образует пикниды двух видов: о гладкими стенками и со стенками, от которых отходят короткие толстые гифа. Последние формируются за счёт клеток внутренних слоев стенки пикниды и выходят, мевду наргужныш клетками. Клетки подобию: гиф имеют толстую стенку, .а их внутреннее содержимое представлено многочисленными вакуолями, заполненными гранулированным электронно-плотным содержимым. Стенка пикнзд состоит из 3-4 слоев клеток, из которых самый внутренний является конидиогеннш. Мезду клетками наружного слоя накапливается большое количество электронно-плотного вещества, в состав которого, вероятно, входит меланин, придающий ппкни-дам тёмную окраску. Тлаэмалеша в клетках стенки шкнид чрезвы -чайно извилистая. Ломасомы, как провило, отсутствуют. В цитоплазме находится гликоген в вдце характерных звездчатых структур, небольшое количество лплидных гранул, многочисленные митохондрии и

мембранные структуры. Во многих клетках отмечается крупная вакуоль с отчётливо вкрежетшм тонопластом.

В процессе длительного культивирования на искусственной пита-, тельной среде микопаразит формирует специфические образования, похожие на склероции. во отличавшиеся от них ш происхождению. Слизистые капли ва верпщве пикнид, состоящие из множества конидий* постепенно превращаются в плотные тела, изобретающие чёрный цвет* На срезе через такое образование видно, что пикнида, на которой оно возникает, деформируется, полость её становится пустой, а основание утолщается. Сам склероций состоит из рыхлою переплетения ростковых трубок проросших конидий. Чёткая дифференциация на зоны, двойственная склзрощям большинства грибов, здесь отсут- . ствует. На ультратонких срезах обнаружено, что склероций в.*±1ит составлен из конидий, претерпевших разнообразные изменения. Большинство клеток лишены даю плазмы, но хорошо сохраняют ^орьфг. В других клетках имеется осмиофш>ная цитоплазма о очень крупными гранулами лшидов. Некоторые конидии образуют ростковые трубки, другие же врастают в соседние клетки, содержимое которых разру — шается. Между клетками* составляющими склероций, находится боль- ' шое количество электронно-плотного фиброзного вещества* представляющего, вероятно, остаток слизи, в которую были погружены конидия. Не было обнаружено клеток о утолщенными стенками, которые свойственны склероциям большинства грибов.

Склеродай-подобные образования в.прорастают двумя способами: формируя воздушный мицелий из тонких шф в пиготпдн. На воздушном мицелии впоследствии образуется масса мелких чёрных шшшд, от поверхности которых отходят короткие толстые хийы* * Склероцди р. г Шла подобного' типа обнаружены только на искусст-.

венной питательной среде, однако не всклочена возможность их образования в природной обстановке. Они могут служить для переживания неблагоприятных условий и поддержания способности к споруля— НИИ.

Характерная особенность микопаразита заключается в его способности образовывать внутренние гиФы. Такие гифа отмечаются в клетках воздушного мицелия, развивающегося на искусственной питательной среде, а также в конидиях, входящих в состав склероция. В клетках вегетативного мицелия внутренние гифа заполняют либо всю полость клетки, либо её часть.

III» ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В.ГНДЖ С ГРИШМКЙЯИНОМ

Специализация микопашзита в отношении различных вицсв таавчиенш: урибов. в. IПит поражает .все исследованные виды ржавчинных грабов в условиях искусственного заражения в теплице. При этом размеры шгкнид и конидий микопаразита зависят от величины пустул ржавчинных грябов. Самые крупные пикниды отмечены.в пустулах возбудителя стеблевой ржавчины пшеницы и корончатой ркавчины овса. Самые мелкие пикниды наблюдались в пустулах возбудителя бурой ржавчины пшеницы.

После искусственной иночгляции злаков смесью кониди& микопаразита и уредоспор гкавчинного гриба время появления первых пик— над зависело от вида ркавчинного 1*риба и от температу-

ры, при которой происходило развитие грибов на растении. Наиболее , быстро раскрываются пустулы у возбудителя бурой ряавчины пшеницы и одновременно с раскрытием пустул в них обнаруживаются ликнвдн микопаразита ( таблица 2 ) .

Таблица 2 Срок появления ( в сутках )шшшдб.гиши в пустулах различных вихсв ртавчшгаых грибов в зависимости от температуры

Температура

Вид ркавчинного гриба I5°C 20°C 25°C

Puoolala graftlala f.ap.tritlei ■

ЕгИсз. et Неип. * 12/14 IOAl 9/9

р. gr aminiз f.эр. sicalis :

Eriks, et Heim. : 11/12 9/9 6/8

p. gramlnis f.sp. secalla :

( на ячмене ) : I2/X3 II/II ШЛО

р. dispersa Erike, et Heac : II/II 9/9 7/7

p. greminis f.sp. avenae■* * „

Eriks. : 12/14 9/10 8/8

p. reoondita f.sp. tritiel : ■

Header a ori : 10/10 8/8 6/6

p. ooroaifera f.avenae Erika. : 12/14 10/12 8/9

Примечание: в числителе - срок раскрытия пустул возбудителя риавчины, в знаменателе - срок появления шгкнид микопаразита

При заражении открытых пустул ржавчинного гриба взвесью конидий микопаразита. срок развития э.гиит резко сокращается: при температуре 20-25°С первые пикниды появляются на третьи сутки, а при температуре 15°С - на пятые сутки.

Искусственное заражение пустул возбудителя стеблевой ркавчи-ны пшеница рас 11,15,17,21 и 40 , распространенных в Поволжье, не выявило различия в степени поражения их микопаразитом. Г&эвитие в.гиша на исследованных расах возбудителя стеблевой ркавчины пшеницы не изменяет их реакций на со ртах-«дифференциаторах, но затрудняет оценну, особенно через несколько дней после раскрытия пустул. В поражённых пустулах жизнеспособность уредоспор снижается, при этом уредоспоры деформируются и приобретают сероватый оттенок. Процесс разрушения спор идёт более активно при заражении конидиями ми ко паразита открытых пустул риавчинного гриба, когда уредо-споры являются первичными источниками питания для

Микопаразит снижает продуктивность пустул гриба-хозяина. В некоторых случаях при совместном заражении растений смесью спор б.Шшв и риавчинного гриба в поражённых пустулах почти совсем не образуется уредоспор и они все бывают заняты пикнидада мякоца-разита. Кроме того, в.й1ит затрудняет рассеивание спор гриба-хозяина за счёт покрытия 1^стул переплзтаюилшгся шнурами из конидий гриба-микопаразита.

Наблюдения за реакциями ростковых трубок в смеси спор хозяина п паразита показали, что контакты мшщу двумя гриба;.® не обусловлены чистой случаЗностью, а определяются тропизмом ростковых трубок в. тиш в сторону уредоспор рк азчинного гриба.

Эле^дронно-^ликроскотаческое исследование взаимоотношений между мииопаразитом| 2 гтмбоу^-хозяином. Микопаразит проникает в уредоспоры роавчинного гриба о помощью кончиков таф и их коротких ветвей* В месте контакта гиф микопаразита со стенкой гриба-хозяина появляется зона просветления, которая вызвана лизисом стенки. Вполне вероятно, что здесь происходит разрушение липопро— теинового комплекса стенки уредоспоры за счёт ферментов гриба-микопаразита. Развиваясь внутри уредоспор ржавчинных грибов

полностью разрушает их содержимое, т.е. ведёт себя как биотрофный деструктивный микопаразит* В тканях растения, где происходит взаимодействие микопаразита и гриба-хозяина, гифы с.Шши наблюдаются обычно на поверхности клеток ржавчинного гршба. В месте контакта появляется электронно-плотное фиброзное вещество, стенка гифы возбудителя расавчины в этом месте обычно темнеет, что, по-видимому» связано с изменением её проницаемости. Очень редко ги$н микопаразита отмечалась непосредственно в клетках гриба-хозяина. Внедрения в.г±1шв в гифы ркавчинного гриба не удалось наблюдать. Вполне возможно, что в ткани растения в.Шит ведёт себя как сбалансированный биотрофный микопаразит, который частично повреждает клетки граба-хозяина.

При сравнения ультраструктурной организации клеток гпф вегетативного мицелия, развивающегося на искусственной питательной среде и в полости уредоспор отмечены значительные различия. Клетки гиф микопаразита, находящиеся в полости поражённых уредоспор, характеризуются слабой осмиоДальностью цитоплазмы» уменьшение» размера ядер, исчезновением гликогена, сокращением количества гранул лщщ-дов и их размеров. Характерная особенность тиф микопаразита, развивающихся в уредоспорах, заключается в появлении микротел» окру-

женных мембраной и заполненных гранулированным электронноплотнш веществом. Вероятно, что функция подобных макротел может быть связана с образованием и транспортом ферментов, разрушающих клеточную стенку гриба-хозяина. Кроме того, в клетках подобных гиф появляются микрофабридлы, располагающиеся обычно по периферии клеток.

. * *

Таким образом, специализация и.Шш по отношению к ржавчинным грябам несомненно обусловлена особенностями её ферментативного аппарата, позволяющему грибу внедряться в клетки хозяина и усваивать необходимые питательные вещества.

У к.гишо обнаружены структуры, которые способствуют распространению конидий, их прорастанию и патогенезу. Это прежде всего - слизистые придатки, фибриллярный наружный слой в стенках спор, в состав которого, вероятно, входят мукополисахаршш. Благодаря обилию слизи происходит слипание конидий, чем достигается высокий потенциал инокулша, необходимый для успешного заражения хозяина, и создаётся возможность хорошего прикрепления конидий к поверхности гриба-хозяина и к поверхности листьев растений.

В клетках конидий в изобилии представлены запасные питательные вещества; гликоген и липиды, используемые в процессе прорастания спор и формирования достаточно длинной ростковой трубки, осуществляющей поиск гриба-хозяина«

К факторам, способствующим космополитизму микопараэита, по нашему мнению, относятся: изменение биотических отношений (возможность паразитирования на различных видах ржавчинных грибов ) ; варьирование популиционной структуры вида (существование в природной популяции штаммов с разнили культурально-мо рфологическими

характеристиками ) ; общая зврибионтность { способность, развиваться при широких колебаниях условий окружающей среды)■».

ВЫВОДЫ-

1. Популяция микопаразитаv Darluoa filum , выделенная из

' пустул возбудителя стеблевой ржавчины на образцах, пшеницы из Поволжья, состоит из штаммов, которые принадлежат к пяти культураль— но-морфэлогическиц типам. Преобладавший тип в популяции - кони-диально-мицелиальный» Все штаммы микопаразита хорошо. развиваются. на питательных средах, в состав которых входят вещества естественного происхождения (соевая, гороховая, овсяная мука л др. ) Стимулирующее влияние на спороношение микопаразита оказывают - витамины, тиамин, пактотенат кальция к , рибофлавин.

2. Кошдкальше тташы микопаразита сохраняют способность к пикнидообразованию в течение нескольких дет при условии их пересева насвежую среду через каждые две недели* .

• 3. Уредоспоры возбудителя ржавчины стимулируют прорастание конидий D.fiium . Этот эффект не зависит от температуры и субстрата,-на котором происходит.прорастание конидий.

4. Уредоспоры роавчпняою греба могут служить единственным источником питания для микопаразита.

5. На твёрдой питательной среде s.filum образует ферменты, отнесшиеся к группе липаз, и в небольшом количестве - хитиназу, Еротеивазу и амилазу.

6. В условиях искусственного заражения грибы Зиллопланы пшеницы, в частности представители Alternarla , cboetomium , ciadosporium и др. не влиякгг на прорастание конидий в.fiium

и на дальнэЛшее развитие микопаразита в' пустулах ржавчинного гриба.

7. К ультрастЕуктурным особенностям коншщй микопаразита относятся осшо^яльнооть цитоплазмы, большое количество гликогена, липидов, обилие слизеподобного вещества, из которого образованы пришлют на концах спор, *

8. Конидиогенез уо.Шшп происходит по бЛастичнскому типу с формированием энтеробластическпх котшй - $йаяоспор. Фиалоспоры образуются в 'фиксированной локусе конидкгенной клетки в ба-зипетальной последовательности* Активное участие в процессе отделения кошцдай от конидиогенных клеток принимает слизистое вещество, накапливающееся вокеуг разделительной пластинки.

9. В процессе длительного культивирования на искусственных питательных средах микопаразит форарует склеропий-подобные образования, способствующие переживанию неблагоприятных условий и под-" дерканив способности к пккнидообразованию. Возникновение таких склероциев происходит в результате прорастания конидий в пределах' их скопления на вз [шинах шпишд.

10. Характерная особенность о.Шш заключается в форшрова-нии внутренних гиф, возникающих в клетках воздушною мицелия и в клетках покоящихся'структур. Образование внутренних гиф представляет собой приспособление для переживания неблагоприятных условий существования.

11. Внедрение шкопаразита в уредосдары гриба-хозяина осуществляется. кончикамг гиф» без образования специализированных стегк-

. тур. По характеру воздействия на споры ркавчинных грабов слеадт рассматривать в качестве биотрофного деструктивного,ыикопаразита, а в отношении гиф гриба-хозяина -Зиотрофного сбалансированного ыикопаразита. ' . . ' - V

Список работ, одтйтакоаяшшт по мят^ужяяя^ джмврт^пм

1. Лекомцева С.Н., Волхова в.Т. , Чайка М.Н. Фжзяолопгчессте расы возбудителя стеблевой ркввчины пшеницы в некоторых районах Поволжья. " Микология ж (^топатояогжя 1971, том 5. 12,

2. Чайка М.Н., Сидорова И.И. Влияние условий культивирования иа развжтие мккоСильного гриба Deriuem fiium (Biv.)cast."Научные доклада высшей школы, бжологнческже наук» 1977, Л 7,

3. Чайка М.Н. Развитие гжперпараэжта Dexluo» ilium (Blv. )caat. ва различных видах ркавчинн в условиях искусственного заражения. " Вестник Московского университета, серия биология ", 1978, Л I.

4. Чайка М.Н. Ультраструктурная организация пшертараэжта , Dariouft ilium {Biv.Jcaat. I. Строение конидий. " Микологкя ж фпотатология ", 1978; том 12, А 2.

5. Чайка М.Н., Сидорова И.И. Ультраструктурная организация гиперпаразита ркавчинных грибов D&riuoa fiium (в±т.) caat.

2. Конждкогенез. " Мкхологня и фитопатология 1978 / в печати А

Подл, к печати

Бум. три* М Фнэ. п. л. (5 Уч.-ид. л А 0

3гмг/03Г Тареж i&O

Им-*о Мосхорс*оп> уНИВСрС(ггст1. Моема, К-9.

ул. Героем, 6Я. ■ Типография Иэд-а» МГУ. Мост*, Лея горы