Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Пластиды зародыша цветковых растений

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Пластиды зародыша цветковых растений"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

БОТАНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. В. Л. КОМАРОВА

На правах рукописи

ЖУКОВА Галина Яковлевна

УДК 581.3

ПЛАСТИДЫ ЗАРОДЫША ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ Специальность: 03.00.05 — Ботаника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1992

Работа выполнена в Ботаническом институте им. В. Л. Комарова Российской Академии наук.

Официальные оппоненты — доктор биологических наук В. Ф. Машан-ский; доктор биологических наук И. Н. Орлова; доктор биологических наук Н. Н. Цвелев.

Ведущее учреждение — С.-Петербургский государственный университет.

заседании Специализированного совета Д 002.46.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при Ботаническом институте им. В. Л. Комарова РАН по адресу: 197376, С.-Петербург, ул. проф. Попова, 2, зал ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат просьба присылать в двух экземплярах по адресу Специализированного совета

Защита состоится

199 Л г. в

час. на

Автореферат разослан «

Ученый секретарь Специализированного совета

Чаплыгина

« , ; 1 , ь

'- \ г \ \ \ Л

ОКАЯ ХАРШШЮТШ РАБОТЫ

й исследовании эмбриогенеза цветковых растений значительное место занимает разработка классификаций типов развития зародыша. Наибольшие успехи в этой области эмбриологии растений достигнуты в из5'чснил клеточных моделей эмбриогенеза. Большинство существующих классификаций ирл этом не учитывает такие признаки как форма и размер семядолей эороднпа, плейокотилия, форма зародшиа в целом и наложение его в семени, вариации в отроении всех органов зародыпа, различия в его анатомической дифференциации, соотав его запасных веществ и такие показатели, как например, наличие или- отсутствие в нам пигаентов и, в чаегкооти хлорофилла, т.е. типы пластид зародыша. Плаотидк контролируют не только биогенез- л а[»'нкци1 самих плаотид, но и влияют на многие стороны онтогенеза растительного организма. Показано такие влияние плаотид на процесс оплодотворения и кизнеспособцооть гибридных зародышей (тИпеу-Ваззе« , 1970; лзЫ.еу , .1972). Эмбриология раотений, однако, но располагает пока достаточной достоверной информацией о степени участия _шм с гид в осуществлении процесса оплодотворения, об их роли в эмбриогенезе и эндооиермогенезе цветковых растений. Расшифровка механизма передачи пластид новому поколению в процессе двойного оплодотворения открывает большие перспективы для генети-коселекциоиннх работ, /актуальность тали в широком смысле вытекает из необходимости более глубокого познания процесса репродукции, а в более узком - из необходимости найти новые подходы к изучению структурных основ эмбриогенеза. Вопроси типологии эмбриогенеза и филогенетической оценки выделяемых типов уже не могут быть.решены без сравнительно-эмбриологических исследований не только на органном и тканевом, но и на клеточном и субклеточном уровнях организации. Изучение структурных основ биогенеза пластид дает возможность приблизиться не только к пониманию роли пластид в эмбриогенезе, но и к разрешению вопроса о проиохсовдепии пластид, их эволюции и особенностей генезиса пластидома раотительного организма в начальный период онтогенеза.

!i£ЩJЗJ?^iШ2iilJiSfiíiЗШiйHl^íi• Цели - .дать обобшатщую характеристик:/ феномена позеленения зародит у цветковых растений на основании комплексного сравнительного исследования зародила на ряде пос- ' ледоглтплыпгх ',;пз ого развития (включал зародыш семенл) и критического обзрра литератур" по это"у вон^чу; выявить об:яю законо-нг:г.иг.оте '>";<'рен;',г.ац-.'Л! внем хлороплясон как г <.з;икн>гх: естествен-

ных маркеров ооновннх 4ез эмбриогенеза у цветковых растений; дать эволюционную оценку признаков хлорофнллонооности и беохлорофиль-нооти зародыша. .

Задачи - провести визуальные прижизненные наблюдения за развитием вародита и эндосперма цветковых раотений на тотальных препаратах, а также стереоскопическую, свето-оптическую и отчаоти люминесцентную микроскопию зародыаа и оопряженных тканей (на нефиксированном материале) в цачях выявления наличия или отсутствия в них хлорофилла для составления оппока видов, обладающие свойот-вом хлорофиллоноснооти зародыша; иооледовать ультраотруктуру семяпочки и развивающегося семени на ряде последовательных efes развития на примере отдельных хлоро- и лейкоэмбриофитов с контрастирующими эмбриологическими признаками и проследить изменения ь' структуре плаотид зародышевого мешка и окружающих его тканей в процеосе их развития перед оплодотворением и в ходе эмбриогенеза; провеоти сравнительный анализ ультраструктуры хлороплаотов семядолей и первых лиотьев почечки зародыша у ряда хлороэмбрио^мтов для выявления особенностей структурной организации хлоропластов в зародыше оемени по оравиекиа о типичной структурой хлоропластов мезофилла болыиинотва шоиих растений, включая и исоледованные вида» попытаться на ооновании результатов сравнительных исследований высказать предположение о биологичеокой роли хлоропластов в эмбриогенезе хлороэмбриофитов; обосновать возможность использования данных по структуре илаотид зародыша и других объектов эмбриологического исследования в качестве дополнительного материала для разработки проблемы эволюции плаотид цветковых растений, а также для решения некоторых задач эволюционной эмбриологии.

11аучная новизна работы. Диссертация представляет собой монографическое исследование, в котором впервые дан анализ современного состояния проблемы генезиса пластщ'. на начальных этапах онтогенеза цветковых растений (от зиготы до ооразова'шш семени). При обсувдении дискуссионных вопросов использованы результаты анализа оригинальных данных и обобщения литературных сведений по ультраструктуре пластид гамет, зиготы и зародыш более 60 семейств цветковых растсяий. Существенно дополнена структурная характеристика яйцеклетки, зиготы i: зародыша цветковых {«отгний, а также пластид зародышевого мешка и окружпгсиоа тквнгй в ходе гв-ыетогеиеза и вмбриогенеза. Впервые ироврдгно сравнительное комплексное исследование зародыша цветкогых растений на ране1 пооле-

'доватеяьных <|яз его развития. Ра(Зоты автора по сравнительному нзу! ченип ультраструктуры хлороплаотов, дифференцирующихся в семядолях и в первых лиотьях почечки развиванцегооя.зародыша (на 24 видах хлороэмбрио^итов, 11 из которых исследовано нами), являются первыми в области эмбриологического исследования феномена хлоро-сЕяллоносносгп зародыша у цветковых растений. Впервые в качестве одного из критериев для выявления направления эволюционных преобразований семени цветковых растений применены признаки хлоро^ил-лоноонооти и бесхлорофилльности зародыш.

На защиту выдвигаются следующие положения:

Пластиды различных органов аародыгаа в процессе развития семени представлены вполне дифференцированными метаболически активными орианеялбмл, лс2:;сял2ст®»та л хлороплаотами, шеющимп свой биогенез.

' Хлоропласта (амебоидной формы) наблюдаются в семядолях и другах органах зэродыиэ в оа»ени значительного чиола видов о крупным расчлененным зародышем.

В отличие от многих водорослей и некоторых высших растений в гаметах цветковых растений хлоропластов не наблюдаетоя. Плаотвды гамет цветковых раотенкй не только лейко-, но и хлороэмбриофптов, представлены лейкопластами (в яйцеклетке - преимущественно амяло-пластами).

На зиготной и проэмбриональной фазах эмбриогенеза всех до настоящего врялени исследованных цветковых растений (включая хло-роэмбриофиты) хлоропласты также не обнаружены.

Первое появление хлоропластов в зародыше хлороэмбриофитов происходит на эмбриональной фазе и связано с переходом зародыша от шаровидной к сердечковидной стадии развития (у лотосовых - на более поздней стадии эмбриогенеза). Нд заключительных фазах морфологической дифференциации зародыша у болыяинстпа хлороэмбриофптов наблвдается обратная трансформация хлоропластов в лейкопласты.

Пластидом гамет и зародыша на зиготной и проэмбриональной фазах эмбриогенеза (а у лейкоэм бри офитов и на эмбриональной фазе) утратил способность к синтезу хлорофилла в эволюции, возможно, в связи с ограничением его функций и специализацией к обеспечению в первую очерель непрерывности плаотвд в ходе полового процесса.

Хлоропласты зародыш различных таксонов цветковых раотений хорпктернзуются рядом особенностей по сравнению с хлоропластами мрро<]з'лла листа и значительным гетероморфизмом. Они сочетают в

/оебе черты хлоропластон и лейкопластов различных растительных тканей, несущих функцию запасания.

Деление цветковых раотений на хлорозмбриофиты и лейкоэмбрио-фиты обусловлено не'принципиальными различиями в споообах питания зародыша (автотрофностыо у первых и гетеротрофностью - у вторых), в наличием (или отсутствием) у соответствующих видов специфических знзматических систем, обеопечивающих оинтез и продолжительное функционирование хлорофилла в зародыше даже при дефиците (иди отсутствии) света.

Таксоны, объединяющие хлороэмбрио^ты, характеризует еще один общий привнак - нуклеарный (ценоцитнцй) тип развития эндосперма. Иными словами выявляется положительная, хотя и не строгая, корреляция хлорофиллонооности зародыша с этим типом эндоопермоге-неаа.

На примере эндоспермогенеза валерианы лекарственной выявлен рад черт ультраструктури протопласта и формирующейся первой клеточной перегородки, не укладыващюся в существующие представления о механизме цитокинеза в эукарнотичеокой растительной клетке. Й1и подтверждают имеющиеся в литературе данные о возможности Нескольких споообов клеткообразования в эндосперме цветковых растений.

Цуйликация материалов исследования и апробация работы. Материалы даосертации опубликованы в 46 работах общим объемом 24.5 печатных листа, ив них 5 работ за рубежом. Материалы доложены на 1У Всесоюзном совещании но филогении раотений в 1971 г.; на У, У1, УШ Всесоюзных совгзщаниях по эмбриологии раотений в 1971,1973, 1982 гг.; на Всесоюзных совещаниях по проблемам опыления и оплодотворения, а также по разлитию хеноких генеративных структур Обменных растений в 1980,1982 и 1984 гг.; на заседаниях ВБО в 1976 и 1989 гг.; на Ш и У1 Всесоюзных совещаниях по применению электронной микроокопии в боташиеоких исследоБаниАх в 1974 и 1978 гг.; на XI Всесоюзной конференции по электронной микроскопии в 1979 г.; на Годичной научной сеооии Ботанического института им.Ь.Л.Комарове АН СССР в 1974 г.; на методологическом семинаре института в 1978 и 1987 гг.; на кафедре ботаники Хшико-4ерцаце.втичеокого института и кафедре физиологии и биохимии рао-геннй ЛГУ в 1982 г. Раздали работы неоднократно докладывались на научных и тосретичкокпх оешшарах Отдела морфологии БШ АН СССР.

Доклады по теме диооертащш сделаны на ряде Международных

>"йовещаний: ХП Междугародном ботаническом конгрессе (1975, СССР);"' Индо-Советском и Советско-Индийском симпозиумах по эмбриолопш растений (1976, Ивдия и 1977, СССР); У1, УП Международных симпозиумах по эмбриолопш растений (1900, ПНР; 1982, ЧССР), а,также I Междугародном симпозиуме по ботанике (1965, Куба). Материалы диссертации были предатеплены на XI Междугародном симпозиуме по эмбриологии растений (1990, СССР).

Место проведения работы. Работа выполнена в Лаборатории эмбриологии и в Лаборатории анатомии и морфологии (кабинет электронной микроскопии) Отдела* структурной ботаники Ботанического ин-та пм.В.Л.Комарова РЛН в соответствии о плановыми темами: • № 2-7I0I5520 "Эмбриогенез у хлоро- и лейкоэмбриофитов", № 76047247 "Ультраструктурнне аспекты гаметогенеза и змбриогене-за покрытое ем егпшх растений", X 01.04. С0320Э7 "Сравнительная эмбриолопш цветковых растений" и И 01.86.0036043 "Эмбриология слабо изученных таксонов цветковых растений.

Объекты и методы исследования. Объектами прижизненных наблюдений за развитием зародыша и эндосперма (вплоть до созревания семени) в целях выявления наличия или отсутствия в них хлорофилла служили евшие 650 видов (принадлежащих к 342 родам) из 144 семейств. Вели также наблюдения за наличием (или отсутствием) зеленой окраски в интегументах/интегуиенте (о электронномикроскопи-ческим контролем на пршере отдельных видов). В наиболее полном объеме нееладоваш лейкоэмбрно^иг Epipactia atrorubens и хлоро-эмбриофиты Aloea rosea, Valeriana officinalis . Получены данные по ультраструктуре оемялочни в процесое развития зародышевого мешка с I-ядерной фазы (V.officinalis ) или с фазы формирования 7-клеточного зародышевого мешка ( Aconitum napellua (лейкоэмбри-офиг), Е. atrorubens ), а также по уль^раотруктуре зародыша и отдельных тканей развивающегося с шеи и на ряде последовательных фаз эмбриогенеза A.napellus , A.rosea, Е.atrorubens, Geranium gracile, tberie mnbellata , Polemonium caeruleum, V.officinalis. Часть исследований по E.atrorubens проведена совместно о Г.И.Савиной, а по A.napellua - о Т.Б.Соколовской. У хлороэмбриофитов Acer platanoldes, A.negundoi A.tataricun, A.rosea, Euonymus pla-nipes, Geranium gracile, Iberia umbellate, Linura alpinum, Tilia platyphyllos , Valeriana officinalis и лейкоэмбриофитв Charaaenerion dodonaei (Vill.) Wimm. Chamaenerion angustissimum (HaussKh.) Sosn. изучение ультраструктурыых изменений пластид

'проводили в процессе развития семядолей зародыша, а у хлороэмбри-офита Helumbo nucífera (Saluabonaceaá - почечки зародыша. Выбор объектов бш продиктован целым рядом причин. В число объектов необходимо было включить лейко- и хлороэмбриорты, и среди них-виды, различающиеся отепенью дифференциации зародыша, типом эндо-опермогенеза, продолжительностью жизнедеятельности синергид и антипод, уровнем своего филогенетического развития. Учитывая необходимость ограничения чиола контрастирующих показателей развития оемялочки и семени, ооновные объекты исследования брали с единым типом развития зародышевого мешка - типом Poiygonum. Места сбора материала - Ботанический сад РАН (С.-Петербург), питомник лекарственных растений и оранжереи Ботанического института им.В.Л.Ко-ыарова РАН (С.-Петербург), естественные места обитания (Ленинградская обл., Аотраханскш заповедник), Сухумский .ботсад АН Грузии, Никитский ботсад РАСХН и его окрестности. Исследован и палеоботанический материал - плодики ископаемого лотооа, собранные на территории Китая. Были использованы также материалы, полученные проф.М.С.Яковлевым во время его научной командировки в Индонезию в 1963 году. . '

Приготовление постоянных препаратов для световой микрооко-пии производили по общепринятым цитологическим методикам. Мате-ршл для электронной микросколии фиксировали 3%-йш р-ром глута-рового альдегида на фосфатном буфере (рН 7,2-7,4) с постфиксацией 2%-иш р-роы oaOiv или нсзабуференным 2/2-ным KJinO^ . Фиксировали всегда в одно время суток (10-12 часов утра), чтобы исключить возможность влияния oj точных изменений на структуру исследуемых клеток. Материал фиксировали в виде семяпочек, выделенных зародышей или их фратентов. Для фиксации собирали бутоны различной величины, цветки в день распускания и о определенными интервалами послс опыления, а также созревающие и зрелые семена. Одним из основных методических приемов в проведении исследования было одновременное примёнение двух (или трех) вариантов фиксации и окраски материала в сочетании о техникой серийных срезов. Следует добавить, что иллюстративный материал настоящей работы не отражает во его объема проведенного исследования, т.к. чаоть его результатов содержится в соответствующих рабочих картотеках, схемах и тайлипрх.

Диссертация состоит из введения, II глав, основных шводов, оаиоиа литературы (I том) и приложения (П и Ш

тома), включающего спиоок видов, иоолеяованиых по признакам хло-рофилопооности и босхлорскТятльноотп зародыш. Штерпалы диссертации изложены тш 396 стратпшлх машинописного т око та. Иллюстративный материал вклютает 7 рисунков в текоте, 19 текстовых И-rpa(Ji;4eo!(.ix таблиц п 204 таблицы светооптичеоких и электронных мшфографш*!, оформленных в виде 2-тонного приложения. Список цитируемой литературы включает 604 источника, в тш числе 421 иностранный.

I. ЛРОБЛЕШ ГИ1Е31Щ Л СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ГШАСТЩОМА ЙАР0.ШМ. ЦВЕТКОВЫХ PACTffliül

. Пластиды рассматривают как органеллы, возникающие только путем размножения делением. Наиболее надежные данные о реплглацп:! пластид (хлоропластоп) и их передаче от одной клеточной генерации к другой подучены лишь на водрослях.. Непрерывность пластид у выо-штх растеши! не столь очевидна. Это связано с тем, что большинство водорослей, с одной стороны, и шепих растений, с другой, несколько отличаются друг от друга по типу морфогенеза пластид. Деление пластид и их передача у большинства вшптос растений происходят преимущественно на стадии проплаогид, хотя извеаткы олучаи детения и зр.глых пластид. Значительные преобразования пластид, напошшагапе процесс редугесш, происходят при дифференциации половых клеток высших растений.'Эти найлвдения вызвали к жизни це-лш"! ряд различных ran от en о полной дезинтеграции плаотидного аппарата растений при половом воспроизведении и его образовании da novo , которое впоследствии не подтвердились.

В последние годы огало также развиваться представление о су-исствовашш в царстве растений определенной тенденции в эволюционном процессе к элиминации пластид мужских гамет и преобладанию однсродлтельскоГ; (л w.iemto материнской) плаотидной наследственности (Klrk , Tllney-Basaatt , 1967,1978;Hagemann , 1976 - ЦИТ. по Whatley , 1982; 1981; Кордюм, I978;Beara , I9ÜO;WhaMey , ISK; Birky , 1983;connett , 1987). Исключение мужских пластид, кок лсдагаот, может происходить при образовании генеративной слетки пыльцевого зерна, в ходе слермиогшеза, либо на одном из »топов оплодотлореш-ш: или рэннеги эмбриогенеза (Наметана ,1981, ТЯЗ; Vfhatley , 1962; Schröder Oldenburg , I9S0).

Гг.чадтся, однако,t[0KT£f, противоречащие этоü концечцш it

- а -

|Требущие еще овоего объяснения. Слабо освещенным остается и вон-! роо о отруктуре плаотид зародыша, а некоторые из имеющихоя материалов противоречивы (Яковлев, Кукона, 1973,1980; Гукова,1975а,б, 1979; РгеЬоуа , 1977,1978; Яковлев, Чабан, 1979;Оавайого (Ла1., 1980; РоваХпбЬаш , 1980; Кукова, Дра1унова, 1980 и др.). Это говорит об актуальности изучения цитологических аопектов генеаиоа плаотид не только в ходе пшетогенеза, но и процеооа двойного оплодотворения и эмбриогенеза цветковых ра о тении.

Развитие зародыша рассмотрено нами в свете представлений, ооглаонс которым зародыш проходит черев Э основные ([азы раввития -- зиготную, проэмбриоиальную и эмбриональную^ границей менаду иоо-ледними из них являетоя выделение оыбриодермд (Яковлев,1971,1972, 1981). Поокольку у цветковых растений двойное оплодотворение, вакно проследить ва изменениями в отруктуре протопласта и его плаотид в процесое развития не только зародыш, но и второго обязательного продукта этого процесса - эндосперма.

2. хлсроа.шр]мгги и лейкрэшергофш'Н: некоторые • струшише аспекты би0с1итеза задасшх вйцеств .

В 1К ЗАРОДУШЕ "

Установлено, что в ходе' эмбриогенеза у одних видов (хлорозы бриоф1Тов) » клетках зародыша дифференцируются хлоропласта, а плаогидом зародыша других (лейкоэибриофитов) предотавлен только лейкопластами. Хлородгллоцоонсйть зародыш обнаружена у 508 видов, принадлежащих к ¡¿61 роду 75 семейств (всего иоследовано 1213 видов, ?12 1|одов из 193 семейств .- в объеме Тахтадаяна, . 1987, включая даннце доупк авторов), т.е. приблизительно у 40? иооледованных видов. Сродство хлор ефшло и ос ноет и характеризует ' виды о 1фуп|«^1 расчлененным зародышем (представители сопуоХуи-1аХиа , СаррагаХвв , ?аЪа1аа , Оегш1а1ев , Ыа1уа1,еа 1 Р1ишЬав1-па1еа, иьаша1еа ( Тгораво1а1еа , Асвгасеьо , Авс1ер1айасеае , Св1авсгаовав , Сораасваа , &1рвасасвае , Ыьасвае , 14усФав1аасе-

ьв , Б1шгоаЪасеав, У1о1асааа и Др.). Ота корреляция, однако, не япляетоя полной. Предотавители ДаЪега1еа, Ва1ыш1па1еа , Си-СфОДЦХеа , Коаа1еа , ФЬуша1аеа1еа , СагуорЬуНасеае , Опакгасе-ао ', Во1апасеав и др., имея крупный расчленешаШ зародыш, не являйся хлороэмбрио^итими. Вцды по о относительно небольшим слабо да^ьронцироыншш зародыши.!, соотамяшщм лишь часть семени о обильным еидоонерпш (например, представителейвихепАа-, I

i T-

■ lea' Paeonialea» Papa v eral es, Hanunculalee ), И В1ЦШ О Нерасчле-

неннкм аародшаем ( Orchidaceae) являются лейкоэмбркофитами (хло-роэмбрпоцитов ореди mix достоверно не установлено). У подавляющего большинства хлороэмбриоантов свойством хлороуатлотюоноотп обладают прежде всего семядоли зародыш (хлорозмбриофитй первого, (основного) типа). У пццов лотоса (Яковлев, Жукова, 1973) и пред-отавптелей Ceratophyllaceae (Netolltzky, I92G; Гатыгшга, Гвмров, 1981) зелено!'; окраской обладает только почечка зародыш, в оемя-долн бесцветны - это хлервдбрлодцты второго типа. Хлорофпллоно-йность зародыша сохраняется о момента ее появления и на протяжении всего последующего процесса его развития "совпадая о периодом наиболее активной сшггетшеокой деятельности развивающегося зародыш. ..." (Лковлев, купона, 1973:50). Это подтверждено при-

"ТЮТГ1->ГтТ«тт»1

эмбриогенеза 29 изццоз оомейства ííalva-сеав (Качалова, Абуховская, I9B6).

ХлороэмбриодГиты - прекрасный объект для изучения особенностей развития плаотпдома зародыш в ходо эмбриогенеза, поскольку хлоропласта являются естественно "меченым!" пластидаип. По наилм данным, у хлороомбриофитов первого типа золеными' становятся не только семядоли, но весь зародш в целом. На заключительных этапах органогенеза у ряда хлорозы бри офюов происходит обесцвечивание отдельных гаи всех ткане-й осевой чаоти зародыш (Braeoicace-ae , Scrophulariaceae и др.). Это свидетельствует о дифференцированном состоянии пластидома зародыш у таких хлороэмбрио-фитов в указанный период эмбриогенеза.

Позеленение зародыша у ряда цветковых растений отдельным авторам уже само по себе представляется показателем его фотосин-тетлчсской активности. Расхождение имеется лишь в эволюционной оценке этого явления. Судя по'данным о соотаве запасных вещеотв семени .(см.Васильева, 1983,1985,1987), однако, крахмал и зародыше часто отсутствует именно у хлороомбриофптов (Celaatraceáe", Соп-volvulaceae ,Cornaceae ,Geraniaceaa ,Linaoeae ,Qxalidaceae , Reaedaceae iRhaanaceae , Valerianaceae . Zygophyllaceae И др.). И, напротив, крахмалоноонш во многих случаях оказывается бос-хлоро^глльныи зародыш (Caryophyllaceae , lilaaagnaceae .Lauraceao, Myrsinaceae и др.). Проблема хлорофиллопосности зародыш, таким образом, олотлсс, чем монет показаться на первый взгляд.

РАЗДЕЛ I. У ЛЬТРАСТРУКТУРШ Е АСПЕКТЫ ЭМБРИОГЕНЕЗА 3. Ш1АСТ1ИИ В ПЕРИОД ¡Ж0Т0ГЕИЕЗА

3.1. ИЛшетические аспекты зиготoivueaa (по данным литературы)

Обнаружение генетиками наследования дефектов пластид, не согласующегося о правилами ыенделевской генетики, поотавило их перед необходимостью объяснения механизма наследственной передачи такого явления как, например, пестролистность.

Установлено два типа передачи цнтоплазматичесшх наследственных единиц в процесса полового воспроивведенш у цветковых растений: отрого материнокое наследование и двдродитеяьское наследование.

3.2. Цитологичеокие аспекты зиготогенеза

• Цитологические основы пластццной наследственности разработа-Ш1 в значительно меньшей степени, чем генетические. Пластиды зиготы (и развивающейся яйцеклетки) цветковых растений класоифицирова-ны как эопласты - одна из форм пропластид (Thomson , Whatley I960). Это мелкие пластиды, сферической формы с плотной стремой, иногда с мелкими илаотоглобулами и фрагментами тилакоидов. Блеоте о тем в зиготе многих цветковых растений описаны вмилоплаоты, сходные по своей ультраструктуре с амшшпластами вапаоаадих тканей, В связи с проблемой генезиса плаотидома виготы, которая яв-ляетоя производной гамет после их объединения, большое значение приобретают достоверные -данные о структуре пластидома яйцеклетки и опермия и их судьбе в ходе змстогенеза.

3,2.1. Шаотвды яйцеклетки . .

Проведены спето- и электроннооптичеокие исследования яйцеклетки Aconitum napellua, ilcea rosea, Kpipactie atsorubena И Valeriana officinalis . Сравнительный анализ ультраотруктуры яйцеклетки исследованных видов подтвердил отмеченное ранее налнчие довольно значитсльшас вариаций в ее структуре, как впрочем и всех другах клеток зародышевого мешка (Ваоильев, Плиско, I97I;jeneen • I972;Johri .BUatnagar , I973;Kapil , 1974; Поддубиая-Арнольди, I9TCJ Кордш, 1978; Кордкм и др., 1980; Krclelskä , I98I;Tilton , 1981; Willeaea,van Went , 1984; Гашшксга, Хведынпч, Шпилевая и др., I9B5jHoditie»ica , Bednar« , I98G; Плющ, 1991 и др.). К вто-

гму можно добавить, что наблюдаются определенные различия ив ультраструктуре пластид яйцеклетки различных цветковых растений (с учетом данных литературы). Так пластиды яйцеклетки A.napeilus характеризуются исключительно неправильной формой, наличием глубоких инвагинаций оболочки в тело пластид. Эти плаотида выделяются также формированием концентрических мембранных образовании и отложением «итоферритинсподобшсх включений в их строи е. Для лейкопластов яйцеклетки Epidendrua scuteiiacapaKTepmi ассоциации о ЭР ( Cocucci , Jensen , 1969). yGosaypima hirButuoB амилоплвстах Яйцеклетки наблюдаются отложения фитоферритива и вещества неизвестной природы в виде нескольких сферических телец ( Jensen ,1968) и т.д.

Вместе о тем выявляются и обще черты в структуре плаотид яйцеклетки. Сравнительный анализ ультрзструктуры плаотид яйцеклетки свыше 40 видов (по данным литературы п собственных наблюдений) позволил придти к-заключению, "что пластиды яйцеклетки цветковых растений представлены лейкопластами. У подавляющего большинства исследованных видов это амилоплаоты. Форма их амебоидная. Центральная часть внутренней мембранной с нот ты пластид развита очень слабо (в стрше встречаются лишь отдельные тплакои-ды); периферическая, напротив, наблюдается у многих растений в виде периферического пластидного ретикулума. У многих видов в строме пластпд, которая, как правило, очень плотная, отмечено, наличие рибосом и пластоглобул. Пластщщ концентрируются главным образа.1 вокруг ядра яйцеклетки. В ходе дифференциации яйцеклетки цветковых растений не отмечено каких-либо признаков элиминации пластид, их дезинтеграции, гак и новообразования. Напротив, пластиды проявляют все признаки метаболической активности и прежде всего запасающей функции. Хлоропластывв яйцеклетке цветковых растений не, обнаружены, в том числе и у хлороэмбриофитов. Этш она отличается от яйцеклетки многих водорослей (см.обзорWhatley ,1982) и некоторых шешх растений, в частности, моховидных ( BaueivI942), папоротника Marsilea vestlta (Ferrand et al. , 1985) и др. Разработка проблемы генезкса пластидома зиготы невозможна не только без изучения тонкой организации самих пластид, но также тех черт ультраструктурн, которые характерны для яйцеклетки всех или большинства леелодоленных видов.■ Отмечено, что у Anoda, Go3sypiunnep-воигэчально вт? три клеми яйцевого аппарата 0бнару:;з1иит некоторое структурно о сходство (Guignard, I83.1; Романов, JX!'">). 'Зто

(подтвердили и наши исследования на E.atrorubena. В процеоое раз- ' вития зародышевого мешка найлвдается роот, вакуолизация и установление полярности клеток яйцевого аппарата. Четко проявляется диф-ференцнровка их клеток. Для яйцеклетки характерно увеличение, плотности рибооом, их агрегация в полно омы и сильное развитие хондри-ома. Пластиды'и митохондрии постепенно концентрируются вокруг ядра яйцеклетки. Отмечены и существенные улмраструктурные изменения в клеточных оболочках. В сформированном зародышевом мешке в. atrorubeoa как яйцеклетка, так и синергиды полностью окружены клеточными оболочками. В ходе дальнейшего развития и роста клеток яйцевого аппарата происходит постепенное угоньиение их клеточных оболочек в направлении от микропиле к'халазе. На халвзальном полюсе яйцеклетки (и синергид) готового к оплодотвореник? зародышевого четка полисахаридная оболочка частично или полностью.отсутствует. Исчезновение халазальной части их клеточных оболочек в процессе созревания зародышевого мешка, перед оплодотворением, показано уже на ряде объектов: на.ячмене (Caes, IS8I), на шпинате (Wilma, 1981а), на Epipactis atrorubena (Савина,Кукова, 1983)на Epllo-Ъ1ша hirsutum (Гвилава, 1987), на подсолнечнике (Jenaen.Yan , ' Yang, 1990). Наличие полной клеточной оболочки, таким образом, может служить одним из показателей незрелости яйцеклетки и синер- , гид.

Яйцеклетка, как известно, специализирована к выполнению таких специфических функций, как восприятие спермия, объединение о ним и подготовка к делению, т.е. к переходу нового организма от одноклеточной стадии- овоего существования к многоклеточной (через с]азу проэмбрио). Яйцеклетку цвйтковых растений рассматривают как высокоопецпализированную ¡клетку (Гераоимова-Навашина, 1971). Сравнительный анализ ее ультраструктуры подтверждает правомерность такого рассмотрения. К числу показателей ее выоокой отруктуриой и функциональной специализации относитбя своеобразное оочетание таких признаков, как наличие амилопластов, свойственных главным образом запасающим тканям (лейкопласты без крахмала линь у отдельных видов), концентрация их преимущественно вокруг'ядра, сильное развитие хондриома и вакуома, слабое - ЭР и лцрарата Гольдки, обилие рибосом. Клеточная оболочка не полная (как и у синергид и центральной клетки). В ходе дифференциации яйцеклетки создаются не только ее полярность, но и высокий энергетический потенциал, а также временное ревервиролание за-

- ГЗ -

'пасных вещеотв (крахмал амилопластов, липидные включения), и, возможно, растворимых метаболитов в вакуоме (Кукова, 1983). В ходе слияния гвмет происходит трансформация двух объединяющихся протопластов о гаплоидными геномами в единый протопласт с диплЪлдным геномом. Очень мало, однако, известно о том, в чем заключается эта трансформация; возможно, она не ограничена преобразованием только ядерного генетического материала. Лейкопласты яйцеклетки содержат и пластоглобулы, а значит, и определенный набор яелтых растительных пигаентов, состав которых, как и их роль в шзнедеятатьностп яйцеклетки, еще оовериенно не известны эмбриологам растений.

3.2.2. Спермш-клетка и проблема ее апластидного состояния у некоторых, цветковых растений

Основой различных типов наследования пластвдннх признаков согласно R.Hagemann (1981,1983) и R.Hagemann, М.-В.Schröder (1989) является неоднотипное распредаление пластид в ходе развития пыльцевого зерна. Концепция базируется на сведениях об отсутствии пластид в генеративной клетке пыльцевого зерна ряда видов (см.обзор Schröder, 1985). При сопоставлении различных данных литературы выявляются, однако, отдельные противоречия. Так, у Fhaseolus vulgaris отмечены случаи двуродатеяьокого наследования лластвд, однако в спермиях этого вида пластид не обнаружено (Whatley,I982). По данным J.L.van Went (1984) генеративные клетки Impatiens walle-riana И I.glandulifera аплаотидны; у I.glandulifera, однако, установлено двуродительское пластидное наследование (Sears,1980), а в зиготе этого вида отмечено наличие отцовских пластид (RichterLandmann , 1959) и т.д. Известно,что в ходе микро- и мегеспо-рогенеза цветковых растений пластиды и митохондрии подвергаются преобразованию (упрощению структуры), именуемому де,дифференциацией (Maruyama, 1968; Dickinson , Heslop-Harrlaon , 1970,1977; Russell , 1979; Thomson »Whatley , 1980; Vijjayaraghavan ,Karuna Bha-tia , 1985 и др.), а в ходе формирования л созревания генеративной клетки пыльцевого зерна - преобразованию, именуемому изменением органелд (Vaughn , 1981), а иногда и дегенерацией пластид (Schröder , 1985). При спермпогенезе этот процесс продолжается и приводит к преобразованию пластид в простейшие формы, что чрезвычайно затрудняет их выявление в цитоплазме му.текпх гамет. Обнадеживают данные о наличии пластид в цитоплазме спормиев и зигот ряда видов,морфологическая идентификация которых оказалась

("возможной при стандартных методиках электронной микроокопии (va-zart, 1970;ueyer .Stubbe , 1974; Чеботарь, 1978;Russell ,1980; Кордкм и др., 1980;Hageiaaim , 1981; Тараоенко и др., 1988; Баты-гша, Яковлев, 1990 - см. электроннограммы Та г лицевой; Tar as еЫю , 1990)'. Противоречия в решении вопроса о непрерывности мужских плаотид связаны с методическими трудностями выявления оргенелл, подвергшихся крайней степени упрощения структуры, в ничтожно малом объеме цитоплазмы опермиев. Необходимы поиски маркеров таких плаотид. Не каш о еще широкого применения иооледование плаотидома гамет и зигот на серийных срезах.

Итак, мужские гаметы многих цветковых,растений не апластидны. Попадают ли пластиды опершей таких растений в яйцеклетки при оплодотворении и, ее ли попадают, то что происходит о п,лаотидами обеих гамет при объединении пооледних?

3.2,3. Ульграструктура зиготы и проблема генезиса ее пластид

За период от вхождения опермия в яйцеклетку до деления зиготы происходит целая цепь изменений, что показано во многих исследованиях. Эти материалы дополнены полученными нами данными' по ультраструктуре зиготы Epipactia atrorutena .Valeriana officinalis ,Д1-caa rosea и (фрагментарно)Dillenia in^ica . Пластиды зиготы относятся к категории лейкопластов (в подавдягацем большинстве случаев - амилопластов). Элекгронноопгичеокими исследованиями не установлено на одного олучая наличия хлороплаотов в зиготе цветковых растений, включая хлороэмбриофиты. Ни нами, ни другими исследователями не обнаружено также никаких признаков разрушения или новообразования плаотид. Напротив, установлено увеличение чиола (cM.oo-jopHatseh ,Bau , 1984) и некоторое возрастание относительного объема пластид в аиготе (Взилава, 1987). Отсутствие ясности в вопросе о судьбе мушэкой цнтоштами в половом процессе цветко-tux растений не позволяет получить исчерпывающую генетико-цитсдо-гичсокую характеристику зиготы. В свете совращенных данных цитологии раотений наиболее вероятным способом объединения гамет и у цветковых является плазмогамия. Это означает присутствие отцовских плаотид в зиготе по кгайней мере на начальных этапах зиготогенеза. Подтверзденпем такого предположения являются убедительные РлсЖ^ронномикроекопическис снимки плаотид и митохондрий мужских гамет в зиготе Oenothera eryfcliroseyala (Ыеуег, Stubbe t 1971) г. Plumbago »eylanica (Kuesell, 1980, I9K3). У P.aeyltmica наличие

гмужокой цитоплазмы показано и в оплодотворенной центральной клет-"1' ке. Не исключено, что протопласт яйцеклетки/зиготы специализирован к осуществлению не только объединения геномов гамет, но и к трансформации других компонентов генетической системы слиЬаоднх-• ся клеток, которая, как известно, дифференцирована - к трансформации, в частности, плаотомов гамет.

4. ПЯАСТВДОМ ЗАРОДЫША В ПРОЕМШЮНАЛЬНШ ПЕРИОД РАЗВ1ГГШ

Объекты исследования -Alcea гоаеа , Epipactis atrorubene , Va-Дег1апа offiolnalla и (фрагментарно) iberia umbellata . Проведен сравнительный анализ ультраструктуры проэмбрио 13 видов -(с учетом литературных данных). В проэмбрио хлоропласт не обнаружены, Плаотидом зародыша в' этот период эмбриогенеза представлен лейкопластами не только у лейко-, но и у хлороэмбриофптов (по данным электронной и отчасти люминесцентной микроскопии). Картин деструкции пластид не обнаружено.

Ллаотццы проэмбрио (исключая подвесок) характеризуются слабой внутренней дифференцировкой. Это является показателем ювени-льного состояния пластид, т.к. их биогенез еще не завершен. На последующей (эмбриональной) фазе эмбриогенеза, эти пластиды претерпевают трансформации в хлоропласты (у хлороэм брйофптов) или трансформацию в'пределах того же типа в виде ультраструктурных изменений в лейкопластах (у лейкоэм бри офитов - по данным литературы). Поскольку дифференциация плаотид в хлоропласты начинаетоя только после завершения проэмбриональной фазы эмбриогенеза, есть основания предположить, что в этот период активизирован процесо деления плаотид до определенного количественного уровня единиц пластвдома, необходимого для дальнейшего развития зародыша; Энд ом ем бранна я cncTet.ia в целом в этот„период эмбриогенеза развита чрезвычайно слабо.

5. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЛАСТИД НА ЭМБРИОНАЛЬНОЙ ФАЗЕ РАЗВИТИЯ ЗАРОДЫША

5.1. Трансформация лейкопластов в хлоропласты у хлороэмбриофи-

тов первого типа и ее связь о переходом к сердечковидной стадии развития зародыша

Начало позеленения зародыша связывают с самыми первыми этапами дифференциации (Иоффе, 1352,1957; ТЗеляева и др., 1977; Беляева, Родионова,. 1983), либо с началом разраотания семядолей за родина (Иоффе, 1957), либо с началом их заложения (Николаева, .

GE983; Palaniaamy , Vivekanandan , 1985). Проведено сравнительное исследование эмбриогенеза лейко- и хлороэмбриофигов визуально на живом материале (свыше 100 видов), электронномикроокопически ( Alcaa rosea Epipaotia atrorubana , Iberia umbellata , Valeriana officinalis) и методом люминесцентной микроокопии (Geranium gracile , Q.pratenae и др.). На основании этих данных (с учетом данных литературы, наиболее достоверные из которых получены путем электронной микроскопии) сделано заключение, что трансформация лейкопластов в хлороплаоты в зародыше хлороэмбриос(штов первого типа происходит в определенный период эмбриогенеза - при переходе от шаровидной к сердечковидной стадии'его 'развития. Это установлено у .хлорозы бри офитов как с ранодифференцирующимоя зародышем (ПО Haooiue,Bhandari , 1975) - у Iberia umbellata, V.officinalis (а также Capaalla 'buraa-pastoria-Sohiilz, Jenaen , I968;Reaeda lutea - Яковлев, Чабан, 1979), так и у видов о позднодифференцирую-щимоя зародышем -А.гоаеа , виды Geranium (а также Pelargonium hortoi-ша -Khera , Ïilney-Baeeett , 1976), Хлороплаоты при этом появляются одновременно во всех клетках о оердечковидного зародыша (А.гоаеа ,V.officinalis - по нашим данным;С.buraa-paatoria -Bchult, Jensen , 1968; P.hortorum -Kbera , Tilnay-Baaaett , I976;r. lutea - Яковлев, Чабан, 1979). Периферическая чаоть внутренней мембранной о йот алы хлороплаотов вародыша шток-ровы (периферический тилакоид) и валерианы (периферический пластидаый ретикулум) начинает формироваться, однако, еще в лейкоплаотах проэмбрио: для лейкопдаотов проэмбрио и шаровидного зародыша первой характерно наличие именно периферического тила.коида, а второй - периферического ретикулума. Плаотиды зародыша лейкоэмбриофиов о раочле-ненным зародышем в этот период такке претерпевают изменения в ' ультраотруктуре, оотеваяоь при этом лейкопластами (см.НеасотЪ, 1973). , .

Поскольку в период заложения зачатков семядолей лейкопласты у хлороэмбриофигов трансформируется в хлороплаоты, вполне логично связать начало кардинальных преобразований в ультраструктуре п^аотидома зародыша о переходом от проэмбриональной к эмбриональной ({азе эмбриогенеза. Начало этого процесса,в понимании М.б.Я.;цд>;еш (1981) наступает о выделением ембриодермы. Этот период является, по но ей ьероятноотн, нерсломши моментом и в био-геневр пластид зиродыда. Только после него, ка первых этапах органогенеза (оо отадл! о ердечковидного ьародыкв), у исслодованних _

'хлороэмбриофитов на блюда етоя первое в их онтогенезе появление хлороплаотов. Дифференциация хлороплаотов - процесс, для осуществления которого требуется определенное время. Этим, возможно, и . объясняется, что выявляемые цитологически хлороплаоты появляются в зародыше хлор оэм бри офит ов не сразу после выделения 'в нем эмбри-одермы, а' несколько позже. Период их дифференциации, таким образом, совпадает по протяженности о периодом трансформации раннего шаровидного зародыша (с выделившейся эмбриодермой) в оердечко-видный.

♦ Кардинальные преобразования в отруктуре пластид при переходе к сердечковидной фазе развития зародыша, которые особенно наглядны у хлороэмбриофитов, вырежаяоь в омене типа пластид, вполне оо£ласуются и о другими показателями глубоких изменений в протоп-

отмечено бурное развитие эндом ем бранной оистемы (Bergfeld, Schöpfen 1984). В отличие от собственно зародыша преобразования плас-твд подвеока у цветковых раотенпй очень вариабельна и подчинены иным закономерностям, для выявления которых необходимы дальнейшие исследования.

5.2. Исчезновение хлорофилла в зародыше большинства хлороэмбриофитов при впадении семени в состояние покоя (обратная трансформация пластид)

В ходе органогенеза зародыша происходит усложнение формы и внутренней организации хлороплаотов, дальнейший роот в них системы тшгакоидов,. постепенное накопление крахмала и других включений. Дифференциация хлороплаотов завершается по достижении зародышем приблизительно половины окончательной длины и их структура остается относительно неизменной (еа исключением нараотащего увеличения крахмальных зерен) вплоть до заключительных этапов его формирования. • ■

Созревание зародыша и его обезвоживание сопровождается преобразованием пластид - у большинства хлороэмбриофитов наблюдается потеря хлорофилла, а следовательно, и внутренней мембранной системы. Пластиды клеток зародыша становятся лейкопластами (липа крупнолистная) или амилоплаотами (шток-роза розовая). При этом наблюдается понижение контраота мембран пластид, утрата ими амебоидной формы, накопление в них пластоглобул. Накопление пластоглобул в пластидах зародыша при его созрелании отмечено

лаоте народышй в ыот период. !..;с;;;;о у ссрдсчксгпдясго

Ги У Pelargonium hortorum ( KUera, Tilney-Baasett , 1976) .

Эмбриогенез, таким образом, сопровождается метаморфозом пластид, причем не однонаправленным. Лейкопласты на определенном этапе развития трансформируются в хлоропласты, если растение хло-роэмбриофит; хлоропласты, в свою очередь, могут трансформироваться в лейкопласты на заключительных этапах эмбриогенеза. Наряду с трансформацией плаотид возможна и дифференциация шшстидома, связанная с дифференцировкой тканей зародыша.

6. УЛЪТРАСТРУКТУРА ХЛОРОПЛАСТОВ ЗАРОДЫША НЕКОТОРЫХ ХЛОРОЗЛЕРИОФИГСВ

' > •

$.1. Хлоропласты хлоренхиыы о водолей зародыша (хлороэмбрио-фиты Первого (ооновного) типа)

Изоледованы хлоропласты зародыша Alcea rosea, Valeriana officinalis , Xilia platyphyllos , Acer platanoidea .A.tatarlcum ,A. negundo , Ibaris umbellate , Euonymua planlpes , Geraaiua graclle. Наблодение веди над клетками ыевофилла и эпидермы семядолей на ряде последовательных фаз развития с момента, когда размер зародыш составляет приблизительно 1/3 (или 1/2) окончательной длины, и до его оозревания (уЕ.planlpes и Q.gracile - на отдельных фазах развития). У T.piatyphyiloe исследованы клетки хлоренхимы не только оемдцалей, но и пшокотиля. Описание ульт{иструктуры хло-роплаотов зародыша на более ранних фазах эмбриогенеза дано в главе У.

6.2. Хлоропласты первых листьев почечки зародыша у хлоро-эмбриофигов второго типа ' .

Найлвдение над улмраотруктурой хлоропластов первых листьев почечки зародыша Heluubo nucifera вели с момента появления слабой зеленоватой окраски у одного из 2 первых листьев почечки. Это происходит приблизительно на 10-12-й день после распускания цветка (в условиях оранжереи). Исолодоианн также оемена в воздушно-сухом соотоянии и палеоботанический мат ерш л.

6.3, Сравнительная характеристика ультраструктуры лейкопластов и хлоропластов зародила различных лейкоэмбриофитов - >. и хлороэмбриофотов

Проведен сравнительны,'! анализ ультраструктуры хлоропластов . зародшзд 2-1 видов хлороэмбриофитов (И из которых исследованы нами). Выявлены гак общие, так и отличит ыыше черти по сравнению-

'о типичной структурой хлоропласта мезофилла большинства высших-растений. К -числу последних относятся: разделение внутренней мембранной спотемц хлоропластов на центральную ц периферическую (включая периферический тилакоид)', наличие связи между ними, наличие в соотаве центральной части мембранной системы хлоропластов зародыша ряда видов супергран, прояамеялярных тел, трубчатом комплекса, смещение тилакоидов относительно друг друга в гранах и супсргранах, вариабельность диаметра тпланоидов в пределах одной граны, низкий процент межгранных тилакондов, извилистость мшбран оболочки, наличие локальных инвагинаций внутренней мембраны оболочки и эваганаций наругяной малбраны, концентрических мембранных образований, а в перистромии хлоропластов трубочек, групп двойных мембран, разделяющие хлороплаоты на компартменты, аккумуляция наряду с крахмалом разнообразных включений, везикул различного диаметра и с различным по электронной плотности содержимым, вступление хлороплаотов зародша в ассоциации не только меяду собой, но и с другими органеллами клетки (наряду с типичными для .хлоропластов контактами с митохондриями и микротелами отмечены ассоциации с элементами ЭР, с ядром, вакуолями, ,с липидны-ми и белковыми телами), наконец, неупорядоченное расположение хлоропластов в протопласте клеток зародыша. К числу своеобразных черт отруктурной организации хлороплаотов зародыша, свойственных всем исследованным видам, относится неправильная амебоидная форма пластид. За счет усложнения формы достигается значительное увеличение площади активной поверхности мембран оболочки, а такае общей пловдди контактов пластид о цитоплазмой. Извилистость мембран оболочки,.наличие у них локальных протуберанцев и концентрических • мембранных образований свидетельствует и о возможной аккумуляции синтезируемых хлоропластами зародыш метаболитов гак в самих мембранах оболочки, так и в ее мешембраннбм пространстве, которое выглядит довольно неправильным. За счет различного сочетания отдельных: из вышеперечисленных признаков внутренней организации создается гетероморфизм хлороплаотов зародыша разлшшых таксоиов цветковых растений. Различия заключаются также в степени развития тех или иных элементов ультраствуктуры. Гетероморфизм отчетливо выралхн не только на ультраструкгурном, но и на малскулярнои' уровне (шсится в виду выявленные отклонение в составе патентного комплекса плаотид зеленого зародила некоторых цветковых рас-теннй по сравнению с типичным основным набором пиментов га листа).

7. ПЗИРОМСРФИЕМ ЛШАСТВД СЕМЯПОЧКИ И РАЗВИВЛИШГОСЯ СЕМЕНИ

7.1. Сравнительная характерно пжа ультра структуры пластид клеток зародышевого мешка, нуцеллуса и пнтегументов на ряде .последовательных фвв развития оемяпочки и семени некоторых

цветковых растений

В деталях исследованы Valeriana officinalis, Aconitum napellua , Alcea rosea, Spipactie atrorubens , фратаентарно -Geranium gracile, G. prat en ess, Polemonium caeruleum , Iberis umbellata и-др. (свыше 50 ввдов ~ таблЛП). При сравнительном анализе учтены данные литературы. В зародышевом мешке хлоропласты дифференцируются лишь в зародыше (у хлороэмбриофитов) и р центральной клетке и эндосперме <у крестоцветных и резедовых - си.гл.8). В клетках нуцеллуса хло-роплаоты не обнаружены. Б интехументах, напротив, у многих видов хлоропласты дифференцируются. Коррелятивной связи мевду типом плаотид зародыша и типом пластид интегументов (-а) не обнаружено. Гетероморфизм плаотид семяпочки и развивающегося семени создается не только по типу пластид, но и благодаря различиям в ультраструктур в плаотид в пределах типов.

7.2. К вопросу о степени диффюренциацш клеток зародышевого

мешка цветковых раотсний

Сравнительный анализ ультраструктуры зрелого зародышевого мешка свыше 40 ввдов по данным литературы (включая электронные микро- • 1рафии) и собственных исследоваши! (A.rosea,У.officinalis ,A.napellua, Е,atrorubens ) позволил придти к следующему заключению. Клетки зародышевого мешка - это вполне дифференщфованные клетки о четко выраженной полярностью. Они различаются по числу, размерам, форме, плоидности и местоположению ядер, по плотности гиалоп-лаэмы и рибосом, по типу органелл, имеющих преимущественное .развитее, по топографш органелл, по количеству запасных веществ, по 1.1'руктуре клеточных оболочек и некоторым другим признакам. Ультраструктура пластид является также одним из.показателей дифференцировал клеток в пределах зародышевого мешка. Дпфференцировка клеток связана с различиями в их функциональной специализации и этш объясняется то, что несмотря на больную вариабельность структуры зародышевого мешта цветковых гастешш клетки одного и того ке типа различных таксонов имеют целый ряд сходных черт в их организации; .Различии выявляются в характере запаошсс вецоотв, г структуре рибооопэльногс аппарата, ;> соитпг.'- ортанелл, летуна itjix в ас- ■

Гооцшцвд, в степени развития и локализации выростов клеточной оболочки, в местоположении плазмодеом в пределах антиподвльного комплекса и по многим другим признакам. Отдельные: из этих признаков могут быть таксоноспецифичными. Особенно это отнооитоя к ультраструктуре пластид (только в центральной клетке и только у крестоцветных и резедовых обнаружены хлороплаоты ; гетероморфиы, лейкопласты яйцеклетки различных видов и дрХ

8. ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕЗИСА ПЛАСТВД В ЦЕНТРАЛЬНОЙ КЛЕТКЕ ЗАРОДЫШЕВОГО МЕЛКА, В ПЕРВИЧНОЙ КЛЕТКЕ ЭНДОСПЕРМА И ПА НАЧАЛЬНЫХ ФАЗАХ ЕГО РАЗВИТИЯ

В центральной клетке зародышевого мешка крестоцветных (Jensen, 1972;Schulz .Jenaen , 1973;8шшег , 1989;Mansfield et al. , 1991) и резедевцх (Чзбзи, Яковлев, 1974; Чябэн, 1979) о nwr.uii уттппо— пласты. У большинства цветковых (по нашим и литературным данным -исоледовано свыше 40 в;ров) плаотвды воех клеток вародышевого мешка представлены лейкоплаотам. Таким образом, центральная клетка '■ является единственной клеткой зародышевого мешка, в кот.орой достоверно установлено наличие хлоропластов у указанных такбонов.

Пооле оплодотворенвд тип пластид в первичной клетке эндооперма и в ходе эндоспермогенеза не меняется. Это явствует из данных как светооптических и визуальных наследований семян свыше 500 видов цветкЬвнх растений на раде последовательных $аз их развития, так п электронной микроскопии A.napellus,А.гоаеа atrorubana ,V.officinalis . Это же подтверждается и соответствующий литературными данными. У подаачяющего большинства исследованных цветковых .растений в эндосперме наблвдаютоя лейкопласты. Только у крестоцветных и резедовых эндосперм содержит хлороплаоты (Иоффе, 1952, 1957; Яковлев, Г^кова, 1973; Чабан, Яковлев, 1974;Pacini et al. , I975/IS7G; Qin Da-bo .Harberd , 1988); Хлорофилл обнаружен такяе л в эндосперме семени Viscum album (von Tubeuf , 1923). Эндосперм характеризует еще одна особенность. У хлороэмбриофита валерианы лекарственной, тип эндоспермогенеза которой (как п всех валсриа-новнх - по литературным данным) .¿>тнесен к целлатярному, в пачаль~ ¡шй перпод развития эндосперма обнаружена in за 2-ядерного ценоци-тг.. Ото согласуется о нашими выводами о рвлпш: коргеллтшт» сая-зн хлороЛиллоиосиосги зародыша о нуклоаг.цш типом развития эгдо-ciu-рма (глава 9.1.3).

- -

Гэ. аМЕРГОГЙИЗЗ цвщових рлстешй и роль пллст1щ в угом процбссе'

9.1. Палифутшциональнооть пластид б эмбриогенезе; смена основных функций

9.1.1. Роль пластцц в клеточной дифференцнротзке

В работе пр1Шодятоя данные,, иодтвергздающие современные представления о ведущей роли плазмалеммы в системе взаимодействия различных: кашонентов клетки при реализации ее полярности. Подтверждены также л представления о пряисы учаотии пластид'в преобразовании внутренней отруктуры протопласта поляризующейся клетки. •

9.1.2. О предполагаемой готеротрофности хлорофиллоноеннх зародыше!! 1п вltu

Обосновывается вывод о метаболической активности хлоропластов в ходе формирования зародыша, а не об 11х-функциональной инертности. В чем же могут заключаться их функции? Гетероморфизм хлоро-. пластов зародыша и целый ряд других морфологических показателен ставят под сомнение их фотосинтетичис!;ую активность в качестве основного источника энергии в тканях зародыша развивающегося семени у хлороомбриофптов'. Наличие хлоропластов и лейкопластов в сме.'шых тканях, т.е. в одшх и тех же условиях освещения, свидетельствует о том, что дифференциация и функционирование хлоропластов зароддав определяются не только световым Гектором. Если хлоропласт листа приурочен к ассшклнругацей ткани и спецпализи- '' рован к'фютпепнтезу, то хлоропласт семядолей зародыша дифференцируется и метаболизпрует в ткаштх запасающих. Шенно с этш скорее всего и связано наличие большого арсенала модификации в ульт-раструнтуре хлоропластов зародыш цъстковнх растений. Высказано предполокегае, что подобно лейкопласта» хлоропласта зародыша участвуют не только в углеводном (сгнтез вторичного крахмала), ко та икс в лшшдком и белковом оси сне раз катающегося зародила. 1те исключено цх участие г. в синтезе веществ гормональной природы. Одной из возцожннх фцгшщш пластвд зароз',чва (как хлоро-, так г. лейкопластов) является генерация мембран. Получешше материалы позволяют рассматривать хлороплаотк яародша как I;олифункцпошль-ные органолли, комплекс функций которих различен у разных растений. Безусловно, нельзя не учртцвать гоаюкность фотосинтеза в хлорекхп.'с зародыиа нскиторш: бидов как одного из составлящих комплекса 'Туш;цш° ее хлорсплестол (ври наличии благоприятных

Юветовых условий), что может быть установлено лишь специальными исследованиями in aitu. Обосновывается вывод и о возможности ове-тонезависимого пути синтеза хлорофилла в эмбриогенезе отдельных хлороэмбрио{лтов (в частности, в первых листьях почечки зародыша развивакщегося семени Nelumbo nucífera ) или возможности специфики метаболизма хлорофилла в зародыше. Наличие хлоропластов в зародыше само по себе, таким образом, не дает оснований считать его фотосинтетичеоки активным. Разделение цветковых раотений на 2 группы связано не с автотрофностью зеленого зародыша в противоположность бесхлорофилльному, а с наличием или отсутствием у них специфических энзиматических систем, обеспечивающих синтез и про-ДСЛ^ЛТСЛЫЮС фУиИ1£1С11ЛрОВи|1Пе ХЛСрСфйЛЛЗ В ЗарОДЫшё даже под покровом интегуыентов и перикарпа (при дефиците или отсутствии ове-та).

9.1.3. О коррелятивной связи типа пластид зародыша о типом

эндоспермогенеза •

Хлороэмбриофиты 53 из 75 исследованных семейств характеризуются нуклеарнш (=аъ iaitio ценоцитным) типом развития эндосперма. У видов с целлюлярным и геяобиальным типами эндооперлогенеза хлоро-филлоноснооть зародыша встречается редко. Она обнаружена лишь в II оемейотвах (из 60 исследованных с названными типами развития эндосперма). Среди семейотв, в которых нараду о целлюлярным и ге-лобиалышм типами описан и ценоцитный (приблизительно в равном соотношении), больше, таких, которым свойствен® хлорофшшоносность зародыша - 6 из 14 семейств. Приведенные цифры, безусловно, нооят предварительный характер. Для их уточнения необходима корректировка данных в области типологии эндоспермогенеза с учетом материалов ультраструктурной эмбриологии. Такооны, объединяющие хлороэмбриофиты, характеризует, таким образом, еще один общий признак -- нуклпарный (= ценоцитный) тип развития эндосперма. Иными словами, выявляется положительная, хотя и не строгая, корреляция хло-рофяшюносности зародыша о этим типом эндоопермогенеза. Встречающиеся исключения нуждаются в специальном рассмотрении.

9.1.4. Взаимосвязь появления хлорофилла в зародыше о активиза-

цией в нем ростовых процессов

По дашни литературы, ускорение роста зародыии начинается только по достижении эндоспермом определенного обьс-ма. Показана такие его связь о переходом зародыш от шаровидной к серцечковвд-

[НОЙ фазе развития (Яковлев, Чабан, 1979). Шенно в этот период эмбриогенеза, по нашш,данным, у хлороэмбриодитов наблодается появление хлороплаотов в зародите, т.е. активизация ростовых процессов в зародыше связана с аккумуляцией в нем хлорофилла. Это вполне согласуется о развиваемыми в литературе представлениями о более широкой биологической роли хлорофилла и/или его обязательных спут-ников-каротиновдов, в онтогенезе растений, чем одно лишь осуществление фотосинтеза. Есть основания предположить, что хлорофилл (и/или его спутники) являются растительными пигаентами с возможным гормональным эффектом (или каким-то образом связаны с метаболизмом гормонов).

9.2. Пластидная наследственность и возможные механизмы ее осуществления

На основании критического обзора литературных данных о судьбе пластид мужских гамет в процессе двойного оплодотворения и эмбриогенеза сделано заключение, что концепция постепенной в историческом аспекте элиминации плаотид мужских гамет из пластидома раоте-ния еще не может ответить на многие из неясных вопросов. Попадание отцовского плаотома в яйцеклетку и/или клетки зародыша и взрослого брганиэма показано цитологически или путем генетического анализа у 66 видов (19 родов) из Iß семейств цветковых растений (ом.обзор Sears, I980;Corriveau .Coleman , 1988, а также Richter-Landjuaim, 1959; Dahlgren , 1962; Vaughn , 1981; Russell , 1980,1983). He случайно наряду с концепцией "физического исключения" пластид мужски гамет Появилась гипотеза "изменения органелл" ("Organelle alteration" -Vaughn , 1981) и др. В решении проблем наследования плаотид и выявлении механизмов его реализации большую роль могут сыграть сравнительные исследования по'установлению наличия или отсутствия пластид в спермиях различных таксонов цветковых растений, особенностей их ультраструктурн в гаметах, по выявлению'цитологических основ формирования пластидома в ходе зиготогенеза и раннего эмбриогенеза. Не исключено и у некоторых цветковых растений попарное слияние в зиготе пластид - производных мужской и женской гамет, и объединение пластомов гамет, происходящее наряду с объединением их гаплоидных геномов. Преобразования, определяющие тип пластидной наследственности, могут происходить при этом на уровне пластомов с возможной полной или частичной инактивацией мужского пластома. Этим могут объясняться нередкие случаи прояв-

'ления отцовских плаотидных признаков в фенотипе растений, тип пла-стидной наследотвеннооти которых определен как материнский. Только с сердечковиднои фазы развития зародыша его пластиды приобретают способность трансформироваться в хлоропласты in situ, если растение хлороэмбриоф!т. Это является одним из показателей определенной упорядоченности в процессе становления пластидома этих раоте-ний, одним из этапов которой, по крайней мере у .хлороэмбрио^итов, возможно, является проэмбриональная фаза эмбриогенеза, оледуидая за зиготогенезом. Высказывается предположение, что плаотиды гамет, именуемые часто проплаотидами, не тождественны пропластидам меристем. Первые входят в ооотав протопласта о гаплоидным геномом, а вторые - с диплоидным. В процессе гаплоидазации генома, по данным литературы, отмечены радикальные преобразования не только ядра, но и других компонентов протопласта, включая пластиды и митохондрии. Возникает.вопрос, не затрагивают ли они и плазмиды ме-га- и микроспор. На генеративной фазе онтогенеза, таким образом, не исключена специфичность поведения пластид. Ответы на эти вопросы могут оказаться полезными и для решения некоторых вопросов эволюции не только цветковых растений, но и растительного царства в целом. Хвойные, например, выдаляютоя в нем наличием отцовской пластидной наследотвеннооти.

РАЗДЕЛ П: ЗНАЧЕНИЕ ДАННЫХ ЭЛЕКТРОННО!) МИКРОСКОПИИ ДЛЯ СРАВНИТЕЛЬНОЙ и'эвадионюй'з^ирлшш

10. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ЭВОЛЮЦИОННОЙ ЭМБРИОЛОГИИ ЦВЕШОЕЫХ РАСТЕЬ НИЙ В СВЕТЕ ДАННЫХ ОБ ЭВОЛЩШ ГОШ7Щ

10.1. Ультраструктура пластид зародыш и вопросы ншенклатуры и

классификации плаотид

Критически рассмотрены существушие классификации различных типов пластид. Обосновывается точка зрения, что ооновными типами зрелых плаотид следует рассматривать хлоропласты, лейкопласты и хромопласты, положив в основу классификации плаотид их питоентный набор (или отсутствие такового). Характер запасных веществ следует рассматривать как критерий подтипа, а не типа пластид.

10.2. Плаотиды зародыш и проблема происхождения н эволюции

пластвд

10.2.1. Пшотезы экзогенного и эндогенного происхоадения пластвд

Приведены основные положения современных гипотез происховденил 1

Шластид и их аргументами.

10.2.2. Гипотеза эволюционной трансформации плаотид от поли-({ункционального хлороплаота к специализированным пластидам различных типов

Амебоидные хлороплаоты зародыиа цветковых растений, сочетающие В оебе черты хлороплаотов и лейкопластов, представляются переходными формами в ряду эволюционной трансформации походного полифункционального хлоропласта в лейкопласт, который специализирован к выполнению одной или ограниченного числа синтетических функций, не овязанных о использованием световой энергии (синтез вторичного крахмала, запаоных белков,' липидов и др.). Подтверждением тому является обнаружение у хлоропластов зародыша одного из анцеот-ральных признаков - деления~перегородкой, что свойственно водорослям и папоротникам.

Уже неоднократно высказывалась мысль о том, что бесхлорофилль-вые пластида различных тканей цветковых растений в историческом плане являотоя производными хлоропластов (Любименко, 1916; Жукова, 1975а; ТЬошаоп , иьаМеу , 1980; ИЬа^еу ,1981). Пластидом гамет и зародшв на зиготной и Ъроэмбриональной фазах эмбриогенеза цветковых растений, включая хлороэм бри офиты, также, по-видимому, ут- -рагил способность к синтезу хлорофилла в эволюционном процессе. Это скорее всего связано с ограничением его функций и специализацией к обеспечению в первую очередь непрерывности пластид и к передаче их в ходе половой репродукции новому поколению. Тот 'фйкт, что при переходе к сердсчковидаои фазе эмбриогенеза у хлороэм бриофит с© лейкопласты зародепв трансформируются в хлороплаоты, а в дальнейшей этот хлорофмлоносный пластида) дифференциру- '• ется (или иолноотыо трансформируется в бесхлорофилльный), является еще однш подтверждетшем наличия эволюционной связи воех известных типов пластид с хлоропластами.

10.3. О возможных направлениях отруктурных преобразований в эволюции семени цветковых растении

При вняглении напраплегаш эволюции семени цветковых растении сложилось представление об эвсипгщкошю-морфалоппсског.! ряде от оемяк с малеиькш зарошшш у, обвдьньп.г эндоспермом до семян с • крупкыл гародшгм, бедгаг,: эняоолермсм (.Кузнецов, 1914 - долго Коцдп) , 1578; маПЯв', 194<*; Тахтадгли, 1Я54,1 УО*, I' '66,1Р70; Груквиц-

- гч -

Iкий, 1961; Поддубиая-Арнольди,1964,1976; Терехин,19?7; Кордн.1, 1978 и др.). №>ходя из идеи першчноотихлороштстов в эволюции плоатид, обосновывается предположение о том, что первые о снятие растения, вероятное всего, были хлороомбрпоЯитами о небольшим слабо дифференцированным зародышем. Лейкоэмбриофиты о крупным расчлененнш зародышш эволюционно более продвинуты по сравнению с хлороэмбрпофптвми о таким ке зародышш. Способность к оинтеэу хлорофилла у таких растений, возможно, не утрачена полностью. Не исключено, что отсутствие хлорофилла в зародыше лейкоэмбрпофл-тов (как и отдельных тканей зародыша у хлороэмбрпофмтов) является следствием скорее репреоопи, нежели отсутствия необходимой генетической информации.

10.4. К вопросу оо основных фазах эмбриогенеза цветковых растений

Полученные нами данные по биогенезу плаатид зародыша (о учетом данных цитологической и генетической литературы) ооглаоуютоя с предложенной М.С.Яковлевым (1971,1981) периодизацией эмбриогенеза цветковых растений, выделяющей в иш как ооновше;зиготную, проэмбриональную и эмбриональную фазы. Предлагается дополнять традиционное описание эмбриогенеза цветковых раотешй указанием на наличие (или отсутствие) хлорофилла в зародыше в процесое развития семени: например, "эмбриогенез опаегаси типа, с наличием хлорофилла" или "эмбриогенез Ааъегаа- типа, без хлорофилла".

П. УЛЬТРАСТРУКОТ А ШАСТОД ЗАРОДИША И В0ШС5Л10Е ЗНАЧЕНИЕ ЭТИХ ДА1ПП)ГХ ДЛЯ СИСТШАТШИ И ФИЛОГЕНИИ щзккоик РАСТЕНИЙ

ПЛ. Конотантнооть признаков зеленого зародыша и зеленой оеменной кожуры

Хлороэмбриофиты встречаются в разных по уровню своего филогенетического развития порядках. В распространении свойства хлорофилл он ос пост и зародыша среди Апв1о8рвгтаа тем не менее выявляются определенные закономерности. Виды одного рода не различаются по наличию или отсутствию хлорофилла в клетках зародыои. Способность оинтезировать хлорофилл, как в равной мере и отсутствие этой способности, свойственны во многих случаях зародышу целых подсемейств, семейств и дане порядков. Так, например, вое исоло-довашше представители Вгавэ1сесваа,Сс1тго1уи1асьп9 .Шниппасеаа ,

'Tlllaceae, labales .Prumbaginaies • И Др. характеризуются хлорофил^ ЛОНОСКОСТЬЮ йародыша, a Bora¡stnaceae,RanunBulaceae .Solanaoeae , Betulalea и др. - бесхлорофиллькостып. Семена о хлорофиллоносным вародыия.1 чрезвычайно редки у представителей примитивных порядков. Они не были обнаружены ни у одного из исследованных Magnoliales, . Annonalee, Jj&turelee t Trochodendralee »Buxaies > Paeonlalea , Dille-■ niales и др. (исключение составляют представители Nymphaeanae и Nelumbonanae). Некоторые семейства (Araceae.Chenopodiaceae ,Myrta-оеае ,Serophulariaoeae и др.) гетерогенны по этому признаку,что может дать дополнительный'материал для внутрисемейотвонной таксономии. Константность зеленой окраски характерна и для семенной ко-,журы некоторых тыквенных, а такжч коноплзвых (оостав еч пиментов, однако, требует уточнения). Наоледстве1шую природу Признаков хло-рофиллоносности и бесхлорофилльности зародыша цветковых растений подтверждают и выявленные нами закономерности трансформации плаотид'в онтогенезе растешь!. Первое появление хлороплаотов в зародыше происходит на сердечковидной стадии эмбриогенеза (у большинства хлороэмбриофитов) или па одной из последующих фаз. (например, у Helumbo nucífera), но не, раньше. Какой-либо завис ¡мост и этого процесса от степени прозрачности оеменных и плодовых покровов не отмечено, как и прямой связи этих признаков о экологическими секторами. Позеленение контролируется внутренним факторами, связанными о рефляцией процессов роста и дифферишпровки зародыша. При ■■ явлениях полизмбрионии зародыши не различаются по обоужда емым цризнакам: у хлороэибриофитов они все золеные (Vincetoxicum rossi-cum > buonymuB planipes ), а у лейкоэмбриофитов - бесхлорофплльные (Sarcococca humille).

II.2. Хлорофиллоносность и бесхлорофиллькость зародыш и перспективы применения этих признаков для решения некоторых вопросов систематики и филогенее цветковых растений

Конотактнооть признаков хлорофиллоносн'ости и бссхлорофилльности зародыш во многих группах цветковых растений указывает на то, что их распространение в определенной степени может отражать филогенетические взаимоотношения в пределах каждого, из этих комплексов. Так, например, рядом исследований показана естественность порядка f/.alvales . Она подтверждается и шиши данными. Представителя;.! всех его сci.ioí'íctii свойственна хлорофиллоносность зароднпа. Исключение ссоторлпст лшрг. 3 рода с ем dio та« мальвовых ■

- '¿Ь - .

(113 трио'ц Uossypeao-Goaaypiim , Oieufue^oela ц Thaspeaia. У н!К

на&подается утрата свойства хлорофнллоносности (Яковлев, Лукова, 1973,1980; Кашлова и xp.,I983;V/hatley .Price ,1983; Качалова, Аоуховская,19в6). Ота триба выделяется и но мноим другим эмбрио-лошчеоким и биохимическим показателя.'. (Камалова, Абухоьская, 1986). Трибу Goasypeaa считают наиболее продвинутым таксоном среди мальвовых. Это согласуется с нашими представлениями о первичнооти хлорофшшонооности зародыша (глава 10.3).

Проведенные нами сравнительные исследования позволяли установить значителыше морфологические различия в ультраотруктуре хло-ролластов мезофита семядолей эародыпа у представителей разных групп цветковых растений (глава G). Отмеченные оообеннооти в ультраотруктуре хлоропластов зародиин 3 ввдов рода Acer, возможно, являются таисоноспецифическими. Этот вывод, безусловно, носит предварительный характер, т.к. эффективность сравнительного подхода находится в прямой зависимости от масштабнооти производимых

сравнений. . ' • "

ОСНСВШЕ ВИВ ОДЫ

I. В ходе эмбриогенеза цветковых растений у одних видов (хлороз м бри офитов) в клетках зародыша образуются хлоропласты, а плас-тидом ьарод!!!;й других (лейлоэмбриофитов) - представлен только лейкопластами.

2.. Ллаотвды гамет и зародыш на зиготной и проэыбриональной фазах эмбриогенеза (по Яковлеву, 1981) не только лейко-, но и хло-хюэмбриофятов представлены леЧкопластами. Первое появление хлоропластов в зародыше хлороэмбриофитсш, согласно данным ультраструк-Typnoii эмбриологии, происходит на эмбриональной фазе и связано о переходом зародыша от гвроввдной к сердечковидной стадии развития (у tfalnjitonaceae - на более поздней стадии эмбриогенеза).

3. Хдоропласты амебоидной формы наблюдаются в тех или иных органах у значительного числа видов о крупным расчлененным зародышем -Aceraceae , Celaatracaae , Fabaceae ,Geraniacaae ,Malvaceae ,

Tiiiaceae и др. (цпеткогло растения с относительно небольшим слабо дифференцировании.! зародышем, составляшщм лишь часть оемени о обнлышм эндоспермом, и виды i нераочлеиешшм зародил«.) -Aralla-сеае ,Haiiunculacaae , ОгсйЫасеае И Др., ЯВЛЯЮТСЯ леЙкопмбрио-фитами).

4. Среди хлороешбриофлоп четко выделятся хлороэмбриофиты первого (основного) типа, у которых свойством хлорофиллоносности

обладают прежде моего оеиядоли зародыш, и хлороэмбриоф81ты второго тина, зеленой окраской у которых обладает только почечка зародыша, а семядоли о.хлорофнллыш (например, представители Ие1ииЪопа-сеае).

5. Сравнительно-морфологический анализ ультраструктуры хлоро-плаотов, дифрореш-Шруияксл в семяцолж и в верных лиотьях почеч-' ки развивающегося зародит шяши как общие, тек и отличительные черты по сравнению о типичной структурой хлоропласта мезофилла болышшотля №01!лгс раотений, мишал и исследованные виды. Они касаются воох структурных элементов хлоропласта.

6. Хлороплисты зародыша, носледовпшпос представителей различных таксонов цветковых растений характеризуются значительными морфологическими различиями. Гетероморфизм хлороплаотов заросший создается за счет различного оочетанил свигае 20 учтенных признаков внутренней организации этих органелл, а также разл'гчш; в степени разлития тех плч иных элементов внутренней оргвнизашш.

7. Хчороплосты зпроднпп цветковых растений сочетают в себе черты хлороплаотов мезофилла и некоторых специфически организованных лейкопластов различных, в первую очередь запасагащтх,растительных тканей, что отслеживает особенности их функционирования. Они раосматривостся капп как иолифункционалыше оргвцешш, ~ комплекс функций которых различен у разные растений.

8. В отличио от специализированных фотосинтезу хлороплаотов ■ мезофилла хлоропласты вародкпп цветковых раотений сохранили ряд анцестральних признаков, в частности, деление перегородкой,свойственное, пак известно, хлороплпетам водорослей и папоротников, наличие супергран в систоле тилакоидов, омебоздную морсу л др.

9. Хлороплаоты зародит цветковых растений представляются переходными формами в ряпу эволюционной трансформации исходного полпфункциокального хлоропласта в лейкопласт, который спецпали-зирован к выполнению одной или нескольких синтетических йглшцзг}, не связаншсс с использованием световой энергии (синтез вторичного крахмала, запасных белков, лгашдов, пигментов и др.);

10. Лейкопласты, будучи бесхлорофилльными пластгдами, такгге являютоя носителями пигмептов, содержащихся в пластоглобулах. '!в-личие последних установлено в лейкопластах яйцеклетки, развпглгь щегося зародыша лепкоомбриофитов, в лепкошиста;: зародит сг.'епп большипотга хлороэмбрнофитев, пнт>,/т/ментол и т.д. Пляотоглобул! обнаружены да:;е в плаотлда:: сч'::*чи> пвоткогаос растений (на'при.!г- .

'pe Plumbago zeylanlca , rio литературным данным).

11. Согласно имеющимся данным представители 75 оемейотв двудольных и однодольных растений (из 193 исследованных) являются хлороэмбриофитами. В 53 из них наблвдается коррелятивная связь хлорофиллоносности зародыша о нуклеарным (=ценоцитным) типом рав-вития эндооперма.

12. Свойство хлорофилоносности зародыша отсутствует у представителей примитивных групп цветковых растений. Вместе с тем, хлоровмбрпойиты встречаются в разных по уровню своего филогенетического развития порядках и семействах и даже в пределах отдельных семейств. Лейкормбриофиты с крупным расчлененным зародышем . эволюцаонно более продвинуты по сравнению о хлороэ.ч бри офитами, " характеризующимися таким же зародышем. Анализ распределения признаков ХЛОрОфИЛЛОНОСНООТИ >1 бРЛХЛОрОф«ЛЛЬНООТН пдпптп.« у

1шх групп таксонов позволяет сделать некоторые выводы о филогенетических отношениях в пределах этих групп.

13. Одни.) из перспективных подходов к разработке проблем' эмбриогенеза цветковых растений являетоя исследование биогенеза пластид зародыша и сопряженных тканей развивающегося семени ие только как носителей генетической информации, но и как органелл, участвующих в синтезе запасных веществ семени, а также как носителей определенных растительных питектоп - хлорофилла и кароти-новдов. Метаболизм этих пиментов (как впрочем м многих других) практически не исследован, и их роль в репродукции цветковых растений остается одной из малоразработанных проблем эмбриолопга и семеноводства.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

' I. О качественном составе питаентного комплекса пластид зеленых зародышей конских бобов //Котан.жури.1963, т.4В, К 9. C.I380-I382. - 2. О качественном соотаве пигментного комплекса пластид зеленых зародышей Vicia íaba L. Качественный соотав коан-тофиллов //Ботан.яурн.1965. Т.50, В II. C.I60I-I602. - 3. О качественном составе пигментного комплекса пластид зеленого зароды-па некоторых покрытосеменных //Ботан.журн.1967. Т.52, Ji 8. С. 1085-1095. - 4. Хлорофиллоносность зародыша у покрытосеменных растений: Автореф.дпс. ... канд. биол. наук. Л.,1968. 17 о. - 5. Олектронномикроскопическое исследование хлороплаотов зароды-га Iberis uoibeliata DC. //Тез.д^л.УП Всесоюзн.конй. по эл.микр. Киев, 1969; С.162. - 6. Олектронномикроокоппческие данные об активном состоянии и морфологических особенностях хлороплаотов зародыша некоторых Anglospermae //Тез.докл.У Бсесоюзн.эмбриол.сов. Кишинев, 1971. С.56-57, - 7. О форме хлороплаотов зародыша некоторых видов покрытосеменных растений и ее значении //Ьотаи.хурн. 1972. Т.57, К 3. С.290-296. - 8. Значение электронной микроскопии для решения некоторых проблем эмбриогенеза покрытосшенных

'7/Половой процесс и эмбриогенез растений: Тез.докл.Всесоюзн.сшпо;?. М., 1973. С.72-73. - 9. Электрошюмикроокопнческое исследование хлороиластов семядолей зародпша Tilia piatyphylloe //Штер.Ш Все-союзн.спмпоз. по применению электронной микроскопии в ботан.исследованиях. Петрозаводск,J.974. С.147-150. - 10. Проблема происхождения и эволюции плаатид в своге данных эмбриологии растений // Ьотвн.журн.1975а. Т.60, » 5. С.713-738. - II. Пластидный аппарат зародыша у хлоро- и лейкоомбрнойитов и его Функционалльиое значение /Докл.ЛП СССР.19756. Т.224* # G. C.I425-I427, - ГУ.On the pro- ' blem or function or embryo chlofcoplasts //Abstr.XII 1БС. X. 1975c. Vol. 1.P. 241. - 13.Ultraetructural aspects of formation of some storage substances In the embryo of anglosperms //Proc. Ind. nat. Scl. Acad. 1978. B. P. 133-140. - 14. Особенности пластидного аппарата зародыш у хлороэмбриойг.тов и лейкоэмбоиофи-тов // Актуальные проблемы эмбриологии покрытосеменных растении. Л.,1979. С.104-119. - 15.Embryogenesis of anglosperms: ultrastructural transformations of plastids //Acta Soc. Bot. Polon. . 1981. Vol. 50, и 1-2. P. 303-306. - IG. оигота покрытосеменных растений и ее пластидный аппарат //Тез.докл.II Вссооюзн.совет, по пробл. опыления и оплодотворения. Киев: Наукова думка,1982. С.362--364. - 17. Ультраструктурныс и функциональные особенности яПпс-

-------------------- оплодотворения и эмори-

.....-г..олоп1И pact. Ташкент:

Tiliaceae // Сравнительная эмбриолоП'я цветковых растешь!.Phytolaccaceae - Thymelaeacoae. Л.: Паука, 19836. С.245-248. - 19. Ультраструктура клеток .зрелого зародышевого метка цве.ткопгх (черты сходства и различия) //i.larep. Всесовзн.сшпоз. Тслави,1984. С.22-23. - 20. Семейство iJeraniaceae //Сравнительная эмориолоШл цветковых растений.Brunelliaceae -Trenandraceae. Л.: 12вука, 1985а. C.208-2II. - 21. Ориг.данные по Acer negundo и A.tatarlcum fcr.f. вклепки и подписи к ним) в статье: Семейство Асегасеае (автор Ллшова Г.К.) //Сравнительная эмбриология цветковых растений.Brunelliaceae - Tremandraceae.JI.: Наука, 19856. С.183-185. - 22. Ультраструктура зародышевого мешка Valeriana officinalis Ь. после оплодотворения /Дез.докл.IX Всеооюзн. сов геи по эмбриологии раст. Кишинев: Г!тшнца,1986. С.91-92.

- 23. Семейство Polemoniaceae // Сравнительная эмбриология лотковых растений. Daridiaceee - Asteraceaej.; Наука,1987а. С. 206-209. - 24. Семейство Hydrophyllaceae //Сравнительная эмбриология цветковых растеши.Davidiaceae - Asteraceaa. Л.: Наука, 19876. C.209-2II. — 25.On" the correlation of endospermogenesis type with one of alternative features of embryogenesis, i.e. occurrence or

tbsence of chlorophyll in flowering plant embryo // Abstr.XI In-ern.Symp."Embryology and eeed reproduction".L.1990. P. 1уь. •

- 26. Хлоропласт« семядолей зародн'/и Acer platanoides l. Олектро-нноыикроскопическое исследование //Тез.докл.XI 13сесоюзн.конф. по элекгрон.микр. ¡-I. ,1979. Т.П. С.140 (с Дпацуновоп К.В.).

- 27. Ультраструктура хлоронластоп са.итдолей зародыш Acer Dlata-noidee (Асегасеае) //Ботан.журн.1980. Т.65, Л 10.- 0.1404-1411 (о Латуковой ii.B.). - 28. Сеысиство Solanaceae // Сравнительная эмбриология цветковых растений. Davidlaceae - Asteracoae.-I.: Паука,1987. С.241-248 (с Ноддубной-Лрнольди 13.А.). - 29. йлсктронно-микроокошисское исследование зародыша boipactis atrorubens (Hoffm. )Schult, (urchidaceae ) на раншпе ^'озах г то развития // Вотан.аурн.1978. Т.СЗ, й 9. C.I24I-I24G (с Сатаной Г.!!.).

- 30. Электроншшжроскопшеско'' иосл»доют;<г пародию Epipactis at-rorubene Г Orchidacea^ //'['пя.дочл. У J делегат.01 ездя ¡¡ГО. J'., IS78. С.77 (с Савиной Г.'!.). - И, трасто\ттурв антнтод варо-дшевого меп:;а Aconitua rmpellu;; L. 0<ununciilaceas ) i ер'ЛД о ипдо-

'творение» //Вотан.ЭДН.1977. Т.62, JS II. С.1600-1611 <о Соиодовс-кой Т.В.). - 32. О некоторых ультраструктурных особенностях заро-

§ышевого мешка Aconitun napelius L. //Тез.докл.У1 делегат.съезда ВО. Л., 1978. С.77-78 (с Соколовской Т.Е.). - 33. О некоторых чертах ультраотруктурц зародышевого мешка Aconituu napelius L. //Проблемы гамотогенеэа, оплодотворения и эмбриогенеза. Штер.УИ . Всесоюзн.совищ. по эмбриологии раст. Ташкент: OAH.I983. С.67-68 (с Соколовской Т.Б.). - 34. Электронномикроскопическое исследование хлоропластов зароднш Neiumbo nucifera Qaertn. //Потаи, хурн. 1966. Т.51, Ге II. СД542-1546 (с Яковлевым М.С.). - 35. Некоторые черты субмикроскогшческой структуры хлоропластов зеленого зародыша покрытоеемешшх // Ыатер.Втор.Бсесонзн.симпоз.прим.электрон, микроскоп.ботан.пссл. Киев,1967. С.66-68 (о Яновле-вгм ¡.1.С.). - 3S. Хлороплаоты почечки зародыша ископаемого плоднка л от ода (электронномикроскопическое исследование) //Ботан.жури.1976, T.6I, It 6. С.869-872 (с Яковлевым ¡,1.0.). - 37. Семейство Malvaceae // • Сравнительная эмбриология цветковых растений. Phyfcoiaccaceae -Thymelaeaceaa. Л.: Наука,1983. С.260-266 (о Камаловои Г.В.. Ру-В.А.). - 33. Семейство Valerianae«*« // Сравнительная эмбриология цветковых растений. Davidiaceae - Aateraceae.jl.: Наука, 1987. C.I7I-I77 (с Камелгоюй О.П.). - 39. Некоторые особенности формирования оболочки, зиготы и клеток проэмбрио в семействе Dille-niaceae // Половой процесс и эмбриогенез раотеннЯ: Тез.докл. Всеооюзн.оимиоэ. 1.1., 1973. С.88-89 (с Иоффе 1.1.Д.). - 40. Мод:йК-кация оболочки зиготы в процессе ее развития в роде Dlllenla (Dilleniaceae ) // i'.OTau.;:(ypn.I974. Т.59, Jf lO. C.I409-I4I6 (с Иоффе М.Д.). - 41. Ultrastructural aapecta of the embryo sac development In Epipaotlu atrorubena (Hoffm.) Schult. // Fertilization and Efflbryogeneais in Ovulated Plants. Bratislava) Veda,198}. P.207-210 - 42. Явление хлорофиллоносноа-

ти зародыш, его распространение среди покрытосеменных и возможное таксономическое значение // Тез.докл.Ме;.вуз.совещ.пробл.морф, раст. I.1., 1968. С.347-348 (с Яковлевым М.О.). - 43. Хлороэмбрио-фиты и лейкоэмбриофиты // Тез.доклЛУ Ыссковс,совет. по филогении раст. 1971. С.53-55 (о Яковлевым М.С.). - 44. Покрытоеемен-ные растения с зеленим и бесцветным зародышем.-Л.: Наука, 1973. ТОО с. (с Яковлевым М.С.). - 45,On the presence of chlorophyll in ambryoa of angioaperm aeeda // Form, structure and /unction in plants. Prof. B.U.Johri Commem. Vol. Sarita Prakashan, SaucUandi. India. 1975. - 46. Chlorophyll in embryoa of angiosperm eeeda, a • review // Bot. Hotiser. 1^80. Vol. 133. P. 323-336.