Растительные синцианозы: изучение роли макропартнера на модельных системах

Горелова, Ольга Андреевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Растительные синцианозы: изучение роли макропартнера на модельных системах
ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Растительные синцианозы: изучение роли макропартнера на модельных системах"

на правах рукописи

ГОРЕЛОВА Ольга Андреевна

Растительные синцианозы: изучение роли макропартнера на модельных системах

03.00.12 - физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

■ \

С ' • V)

Москва - 2005 г.

Работа выполнена на кафедре физиологии микроорганизмов Биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук, профессор М.М. Умаров

Доктор биологических наук Доктор биологических наук

Н.В. Загоскина

Л.В. Пчелкин

Ведущая организация: Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН.

Защита состоится «25» февраля 2005 года в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного Совета Д 501.001.46 при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119992, Москва, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет, аудитория М-1, тел/факс (095) 939 43 09.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан_января 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, кандидат биоло! ических наук

ZOOb-A 192?

Актуальность проблемы Развитие современной биологии ознаменовано, с одной стороны, осознанием значимости биологического разнообразия в устойчивости развития жизни на Земле, а с другой стороны, пониманием ограниченности представлений человечества о широте самого биологического разнообразия. Львиная доля «незнакомцев», конечно, относится к миру прокариот. Другим, не иссякшим до настоящего времени, источником «новых» представителей биосферы Земли является открытие ранее неизвестных симбиозов Симбиозы все чаще рассматриваются не только как способ совместного существования организмов разных видов, но и как особые формы жизни, в которых комбинация разнородных компонентов преобразуется в интегрированную систему, имеющую собственную уникальную морфологию и анатомию, физиологию и экологию [Sapp, 1994; Baumann, 1998; Головлев, 2000 и др.]. Значение симбиозов в эволюции жизни, в частности, в происхождении эукариот уже неоспоримо [Margulis, 1998; Sugiura, 1999; Raven, 2002 а, б]. Кроме того, непрерывность существования жизни на Земле в целом рассматривается как следствие устойчивой способности организмов формировать симбиозы, которые являются скорее нормой, чем исключением для различных биоценозов [Маргелис, 1983; Zook, 1994; Osborne, Bergman, 2002].

Среди известных симбиозов особое положение занимают синцианозы, т.е симбиозы цианобактерий с протистами, животными, грибами и растениями [Rai, 1990; Schenk, 1992; Rai et al., 2000; 2002]. Основанием для этого служат филогенетическое разнообразие макросимбионтов, структурно-функциональная пластичность микросимбионтов, сочехающих способность к фогоавтотрофии и диазотрофии, многообразия сред обитания и, наконец, древность происхождения синцианозов. За последнюю четверть века синцианозы из странных и редких явлений природы переместились в разряд важнейших повсеместно распространенных компонентов биосферы. С открытием морских симбиозов цианобактерий с диатомовыми водорослями синцианозам отводится роль основного компонента глобальной биологической азотфиксации [Carpenter, Janson, 2000; Rai et al, 2002; Carpenter, 2002]. Хотя некоторые из симбиозов цианобактерий с высшими растениями, как феномен, известны с конца 19 века [Wandner, 1878; Leitgeb, 1878; Reinke, 1872], а синцианоз папоротника Azolla столетиями используется в практической деятельности человека, многие аспекты симбио-генеза остаются не выясненными.

Изучение растительных синцианозов, начавшееся с флористического описания и попыток идентифицикации компонентов и их роли в системе, столкнулось со сложностями, обусловленными тем, что в интактном симбиозе физиолого-морфологиче-скис свойства микросимбионта, в том числе, служащие критериями его таксономиче-

в свобод-

ного положения, не соответствуют таковым npi

БИБЛИОТЕКА 1

ноживущем состоянии. Исследование симбиозов in situ не позволяло также ответить на вопросы о том, какие свойства макро- и микросимбионтов важны для формирования симбиотических систем, что необходимо и достаточно для эффективного симбио-генеза, каковы специфичность взаимодействия партнеров, пути интеграции метаболических процессов исходных организмов при формировании ими функциональных симбиотических систем.

Исследование в этих направлениях требовало разработки подходов, которые позволили бы применить современный арсенал молекулярных, генетических и физиологических методов для выяснения механизмов, задействованных в создании и поддержании симбиозов как единой биологической системы, и изучения факторов, влияющих на симбиогенез. Такими экспериментальными подходами стали: 1) разделение симбиозов на составляющие компоненты и исследование изолированных симбионтов в лабораторных условиях; 2) реконструирование симбиозов с использованием исходных партнеров (ресинтез) или с заменой одного из них на организм другого вида (штамма); 3) моделирование in vitro разных этапов взаимодействия рас1ений и цианобактерий и 4) получение искусственных ассоциаций, партнерами в которых могут выступать и не симбиотрофные по происхождению организмы.

Первые удачные попытки дезинтеграции и реконструирования природных симбиозов цианобактерий с талломными мхами [Ridgway, 1967; Rodgers, Stewart, 1977] и покрытосеменными рода Gunnera [Silvester, McNamara, 1976] показали перспективность и широту потенциальных возможностей таких методических приемов. Впоследствии эти подходы стали базовыми в большинстве исследований структуры пищевых связей партнеров и обмена между ними соединениями углерода и азота, генетического разнообразия симбиотически компетентных цианобактерий и специфичности взаимодействия партнеров, регуляции метаболической активности цианобионта, его клеточной дифференциации и генных систем, активируемых в симбиозе и тд. [Rai, 1990; Bergman et al„ 1996; Meeks, 1998; Meeks et al., 1999; Rai et al„ 2000; 2002 и др]. Сравнение искусственных ассоциаций, полученных в лабораторных условиях через этап смешанного культивирования цианобактерий с растительными объектами разного уровня организации (выращиваемые in vitro изолированные протопласты, клетки, ткани, органы, растения-регенеранты и целые растения), с природными син-цианозами показало, что коадаптационные изменения партнеров в этих системах аналогичны [Корженевская и др., 1989; Корженевская, 1990; Gusev, Korzhenevskaya, 1990; Korzhenevskaya et al., 1993]. Это позволило более смело применять методы смешанных культур для моделирования отдельных этапов взаимодействия партнеров и выявления закономерностей формирования и жизнедеятельности синцианозов [Gusev et al., 2002; Rai, Bergman, 2002], а также послужило свидетельством коррект-

ности использования для создания жизнеспособных искусственных синцианозов широкого круга организмов, включая тех, которые самостоятельно не реализовали в процессе эволюции свои потенциальные способности к формированию симбиотиче-ских систем.

Изучение модификаций цианобиоптов в процессе формирования и жизнедеятельности синцианозов поставило вопрос о том, сами ли цианобактерии адаптируют свой метаболизм к новым условиям существования в организме макросимбионта, или эти изменения вызваны воздействием (возможно, однонаправленным) растительного партнера [Bergman et al., 1996; Meeks, 1998; Rai et al., 2000; Meeks, Elhai, 2002]. В исключительном большинстве исследований проявление изменений цианобионта в составе симбиоза оценивается при сравнении с характеристиками изолированных или апосимбиотических цианобактерий, растущих в оптимальных условиях, хотя более информативным такое сравнение было бы при создании для цианобактерий условий, аналогичных таковым в симбиотических тканях. Осуществить такой прием до некоторой степени удается при моделировании взаимодействий партнеров [Корженевская, 1990, Gusev, Korzhenevskaya, 1990; Korzhenevskaya et al., 1993; Gusev et al., 2002]*.

Цель и задачи исследования. Работа посвящена изучению физиологии симбиозов высших растений с цианобактсриями. Основная цель работы - оценка роли растительных партнеров разных видов в возникновении и интенсивности проявления фи-зиолого-морфологических изменений микросимбионта, обнаруживающихся в процессе формирования и жизнедеятельности природных и модельных синцианозов.

В настоящее время разработаны, в том числе при участии автора, следующие модельные системы 1) смешанные культуры, с диффузным (дисперстным) и мозаичным взаиморасположением организмов (модель позволяет изучать те этапы симбиогепеза, которые предполагают контактное взаимодействие партнеров, их пространственную интеграцию и коадапта-цию); 2) совместные культуры, в которых паргнеры пространственно разделены и коммуникация между ними осуществляется путем обмена метаболитами, диффундирующими в инкубационной среде (модель предназначена для изучения предконтактного взаимодействия потенциальных симбионтон при формировании синцианозов de novo и исследования сенсорно-сигнальных систем партнеров и механизмов интеграции их метаболических процессов в единую симбиотическую систему); 3) монокультуры организмов с заменой воздействия партнера сложными химическими композитами (тканевые экстракты, эксудаты, культураль-ныя жидкость) или индивидуальными соединениями, 4) математические модели процесса интегрирования метаболизма взаимодействующих организмов.

Задачи исследования-

1). Проверка способности к сосуществованию партнеров разных видов и исследование особенности их физиологии при взаимодействии.

2) Сравнительное изучение пространственной интеграции партнеров в природных синцианозах и искусственных ассоциациях.

3). Изучение влияния растений, их культивируемых клеток и тканей на формирование и таксис гормогониев цианобактерий, а также оценка сопряженности этих процессов с эффективностью формирования ассоциаций.

4). Изучение участия растительных партнеров разных видов в регуляции ассимиляции азота ассоциациями, в осуществлении цианобактериями функции азотфикси-рующего компонента системы, включая процессы воспроизводства и клеточной дифференциации микросимбионта.

5). Выявление возможности коммуникации пространственно разделенных партнеров путем обмена экзометаболитами.

6). Оценка последовательности и пространственно-временной координации морфофизиологических изменений партнеров на разных этапах развития природных синцианозов и искусственных ассоциаций.

Научная новизна работы. Изучена способность к совместному росту 13 видов растительных партнеров, имеющих разный уровень организации (от культивируемых клеток и тканей до интактных растений) с 10 штаммами 8 видов свободноживущих цианобактерий и 4 штаммами цианобактерий, изолированных из природных синцианозов. Скриниш проведен в 73 парах партнеров. Созданы экспериментальные ассоциации со сбалансированным ростом структурно интегрированных партнеров. Получены новые данные о жизнеспособности, росте, метаболической активности, биосинтезе видоспецифических продуктов, морфогенезе и клеточной дифференциации растительных партнеров и цианобактерий при их взаимодействии.

Впервые показано, что растительный партнер оказывает комплексное воздействие на формирование и ориентированное распространение подвижных трихомов цианобактерий (гормогониев). Установлено, что на дифференциацию гормогониев, с одной стороны, и их таксис, с другой стороны, оказывают разные по химической природе и степени специфичности факторы растительного происхождения Впервые продемонстрировано, что при взаимодействии организмов, формирующих стабильные ассоциации, растительный партнер продуцирует факторы как стимулирующие, так и ингибирующие дифференциацию гормогониев, а также факторы их положительною и отрицательного таксиса. Попеременное проявление активности каждого из этих факторов зависит от физиологического статуса растительного объекта и условий инкубации. Это позволяет определить ткань-мишень растительного партнера, локали-

зовать и ограничить продолжительность потенциального инфицирования цианобак-териями. Индукция растительным партнером положительного таксиса цианобактерий - обязательное условие формирования симбиотических систем

При изучении пространственной интеграции партнеров разных видов впервые описано формирование в экспериментальных ассоциациях новых морфологических структур с инкорпорированными в растительные ткани цианобакгериями. Тип организации таких структур в виде смешанных агрегатов зональной организации и внутритканевых «вместилищ» зависит от вида растительного партнера. Цианобактерии влияют на морфогенные процессы в растении, в том числе, ингибируют дифференциацию хлоропластов в окружающих клетках партнера и стимулируют пролиферацию растительных клеток, вызывают изменение их биосинтетической активности (накопление стсринов, антоцианов, стероидных и индолиновых алкалоидов).

Впервые получены свидетельства индукции растительным партнером усиления гетероморфизма цианобактерий вплоть до образования форм несбалансированного роста и Ь-форм, а также сопряженности этого явления с сохранением жизнеспособности популяции цианобактерий в ассоциациях. Впервые описано формирование цианобакгериями под влиянием растительного партнера гигантских клеточных форм и продукция ими ультрамикроформ, подобных элементарным телам. Продемонстрировано, что механизмами вызванных растительным партнером гетероморфных изменений ассоциированных цианобактерий являются лизис пептидогликана клеточной стенки, модификация его синтеза и дезорганизация клеточного деления (торможение цитокинеза, повышение частоты асимметричных и аномальных делений, нарушение функционирования септального сократительного комплекса)

Впервые показано, что растительный партнер способен стимулировать потребление цианобактериями экзогенного связанного азота и накапливать его внутрикле-точно в виде цианофицина, а также влиять на скорость гидролиза цианофицина и индуцировать экстраординарную дифференциацию гетероцист и азотфиксирующую активность при повышенном уровне внутриклеточного азота в вегетативных клетках микропартнера, т.е игнорируя цианобактериальную сенсорно-сигнальную систему «азотной недостаточности». Влияние растительного партнера на азотный метаболизм цианобактерий видоспецифично и зависит от стадии и условий взаимодействия с ними. Созданы экспериментальные модели, демонстрирующие формирование интегрированной системы азотного гомеостаза, в которых выявлена координация по времени проявления интенсификации накопления растительными клетками азотсодержащих соединений с индукцией экстраординарной дифференциации гетероцист и повышением скорости гидролиза цианофицина цианобакгериями.

Показано, что при пространственном разделении партнеров между ними устанавливается коммуникация путем обмена экзоцеллюлярными агентами, диффундирующими в агаризованной или жидкой, но не воздушной среде. При этом действие растительного партнера не ограничивается регуляцией формирования гормогониев и индукцией их таксиса, а включает влияние на ассимиляцию азота и гетероморфные изменения цианобактерий, что установлено впервые.

Положения, выносимые на защиту. Па основании анализа собственных и литературных данных о формировании и жизнедеятельности природных и искусственных растительных синцианозов можно заключить:

1) синцианозы представляют собой интегрированную форму жизни, в которой происходит формирование не только устойчивых пищевых связей партнеров, но и объединенных сенсорно-сигнальных систем, управляющих жизнедеятельностью симбиоза в целом;

2) в синтщанозах растительный партнер, инкорпорируя в своих тканях микросимбионта, помимо выполнения общеизвестной функции фотосинтезирующи о компонента, осуществляет контроль роста и стратегии клеточной дифференциации ассоциированных цианобактерий;

3) осуществление растительным партнером диспетчерской функции достигается посредством продукции внеклеточных агентов, спектр и количество которых может изменяться как в зависимости от вида (штамма) и физиологического статуса растения (его клеток и тканей), так и вследствие влияния цианобактерий;

4) ключевое условие образования эффективного диазотрофного симбиоза - формирование интегрированной системы азотного гомеостаза, в которой растительный партнер исполняет роль сенсорно-сигнального компонента, а цианобактерии компонента, реализующего физиологический ответ на сигнал об азотном статусе системы через аккумуляцию связанного азота или фиксацию молекулярного азота и гидролиз резервных азотсодержащих полимеров;

5) контроль роста микросимбионта растительным партнером включает последовательную смену стимуляции деления клеток цианобактерий, увеличения частоты дифференциации неспособных к репродукции гстероцист, торможения цитокинеза и трансформацию части вегетативных клеток в Ь-формы.

Научно-практическая значимость. Полученные в рамках работы данные, существенно расширяющие представления о сложном характере взаимодействий цианобактерий и растений, способствуют, с одной стороны, пониманию закономерностей симбиогенеза, включая механизмы взаиморегуляции физиологии партнеров, а с другой стороны, позволяют оценить индивидуальные особенности синцианозов с участием растений разных видов. Это, в свою очередь, содействует прогрессу в области соз-

дания симбиотических ассоциаций ключевых сельскохозяйственных культур с азот-фиксирующими микроорганизмами и, особенно, цианобактериями.

Результаты работы внедрены в систему биологического образования. В рамках учебного плана на Биологическом факультете МГУ на их основе разработаны задачи большого практикума и летней практики по природным и модельным симбиозам, которые преподаются, начиная с 1986 года. Полученные данные используются в курсах лекций «Симбиологии», «Клеточная физиология» и «Цитология микроорганизмов» (кафедра клеточной физиологии и иммунологии, кафедра физиологии микроорганизмов, кафедра микробиологии). Результаты исследований последнего десятилетия суммированы в главе «Artificial cyanobacterium-plant symbioses» (написанной в соавторстве с М.В. Гусевым, О.И Баулиной, Е.С Лобаковой и Т.Г.Корженевской) коллективной монографии «Cyanobacteria in Symbiosis» (Dordrecht' Kluwer Academic Publishers, 2002), предназначенной для научных работников и обучения в области растительно-микробных взаимодействий и биологической азотфиксации.

В диссертации использованы датгпые. полученные лично автором или при его непосредственном участии, а также под его руководством в работах студентов и аспирантов. Соискателю принадлежат: разработка программы исследования, анализ экспериментальных данных и литературы, теоретическое обобщение и выводы.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на 42 научных конференциях, среди которых- VI Европ. совещ. по клеточным циклам (Прага, 1983); IV Всес. конф. «Культура клеток растений и биотехнология» (Кишинев, 1983); Всес. совещ. «Цитология микроорганизмов» (Пущино, 1984); VII Съезд Всес. микробиол. об-ва (Алма-Ата, 1985); VI Всес. симпозиум «Ультраструктура растений» (Киев, 1988); Межд. конф. «Биология культивируемых клеток и биотехнология» (Новосибирск, 1988); Всес. совещ «Молекулярные и генетические механизмы взаимодействия микроорганизмов с растениями» (Пущино, 1988); Всес. конф. «Регуляция микробного метаболизма» (Пущино, 1989); VII Межд. конгресс «Культура растительных тканей и клеток» (Амстердам, 1990); VII Межд. симпозиум по фотосинте-зирующим прокариотам (Амхерст, Массачусетс, 1991); Межд. конгресс по симбиозу (Иерусалим, 1991); VIII Общеевроп. симпозиум по биологической азотфиксации (Саратов, 1992); Межд конф. «Современные проблемы микологии, альгологии и фитопатологии» (Москва, 1998); III Межд. конгресс по симбиозу (Марбург, 2000); Всеросс. конф. «Сельскохозяйственная микробиология в XIX-XXI веках» (Санкт-Петербург. 2001); III Съезд Биохимического об-ва (Санкт-Петербург, 2002), XXI Межд. конгресс по молекулярным растительно-микробным взаимодействиям (Санкт-Пегербург, 2003); VIII Межд конф. «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Саратов, 2003); V Всероссийский Съезд Об-ва физиологов растений России и Межд. конф.

«Физиология растений - основа фитобиотехнологии» (Пенза, 2003). Материалы докладывались также на научных семинарах Отд. фототрофных микроорганизмов Ин-та микробиологии АН ЧССР (Тржебонь, 1983), секции Биологии Берлинского Гумбо льдтского ун-та (Берлин, 1994), на Биологическом факулиете МГУ, а также экспонировались на выствках (Москва, 1989; Берлин, 1993).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, включающих обзор литературы, описание объектов и методов исследования, изложение и обсуждение полученных результатов, заключения, основных выводов, списка использованных литературных источников. Работа изложена на__страницах машинописного текста, включает 29 таблиц и 109 рисунков. Слисок литературных источников содержит_наименований.

Содержание диссертации Глава 1. Симбиозы высших растений и цианобактерий.

Представлен обзор литературы, посвященной природным растительным синциа-нозам, с акцентом внимания на их распространении среди различных таксономических групп высших растений, функциональных и структурно-морфологических особенностях партнеров, также на вопросах клеточной дифференциации и модификации цианобактерий.

Глава 2. Объекты и методы исследования

Объектами экспериментальных исследования служили 73 пары растительных и цианобактериальных партнеров, среди которых были клетки, каллусные ткани, черенки, растения-регенеранты и интактные растения 13-ти видов, выращиваемыми в аксеничных культурах (табл. 1). В качестве микропартнеров были использованы 8 видов (10 штаммов) свободно живущих цианобактерий и 4 штамма цианобактерий, изолированных из природных растительных синцианозов (табл. 2). Природный симбиоз был представлен синцианозом печеночного мха В1ая1а ринШа и N05(00 эр.

Растения, их клетки и ткани, культивируемые т уПго, и цианобактсрии существенно разнятся по потребностям в питательных веществах и физико-химическим факторам условий выращивания [вшеу, КоггЬепеУякауа, 1990] Соответственно, получение искусственных ассоциаций проводили в условиях, обеспечивающих рост компонентов смешанных культур, но являющихся неблагоприятными для одного или обоих партнёров при их раздельной инкубации. Чистыми называли аксеничные культуры цианобактерий и растительных объектов, растущие в стандартных для них условиях. Монокультурами называли аксеничные культуры цианобактерий и растительных объектов, инкубируемые в условиях для смешанного культивирования.

Таблица 1. Растительные аксеничные культуры, использованные в экспериментах

№ Вид, сорт, штамм Уровень организации Среда* Источник получения

1 Lemna minuscula L Растения L От доктора Р.1ш1втке1 (Йенский университет, Германия)

2 L gibba L. str. G1 Растения L От доктора 1- ^ип^ке1

3 Medicago sativa I Растения, черенки, растения-регене-ранты, каллус, клетки В5 Клетки и растения от чл -корр РАН Р.Г. Бутенко (Института физиологии растений РАН); каллус и растения-регенеранты получены автором

4 Nicotiana tabacum L. сорт Самсун, пестролистный мутант Каллус, протопласты МС Растения от чл.-корр. РАН Р.Г. Бутенко; каллус и протопласты получены М.Н. Агафадоровой

5 Oryza sativa L сорт Topai Клетки МС От чл.-корр РАН Р.Г Бутенко

6 0 sativa сорт Ky-бань-3 Проростки, растения-регенеранты, каллус МС Получены автором

7 0 sativa сорт Соля-рис Растения-регенеран-ты,каллус МС Получены автором

8 0 sativa сорт Лиман Растения-регенеран-ты, каллус МС Получены автором

9 Рапах ginseng С.А.Меу ИФР Ж1 Клетки МС От чл -корр. РАН Р.Г. Бутенко

10 Рапах ginseng С.А.Меу ИФР Ж2 Клетки МС От чл.-корр. РАН Р.Г. Бутенко

11 Рапах ginseng С.А.Меу ИФР ЖЗ Клетки, каллус МС Клетки от чл -корр. РАН Р.Г. Бутенко, каллус получен автором

12 Papaver sommferum L. Клетки МС От чл.-корр. РАН Р.Г. Бутенко

13 Rauwolfia serpentina Benth. str. K-27 Каллус Р От с.н.с. А.Г Воллосовича (Ленинградский химико-гехнологический инсгитут)

14 Soianum lacimatum Ait. Клетки МС От доктора I. ЯегаЬек (Институт микробиологии ЧАН, ЧССР)

15 Soianum dulcamara L. Растения, черенки, растения-регенеран-ты, каллус МС Каллус получен совместно с С.А Чарковской; растения, черенки и растения-регенеранты получены автором

16 Soianum nigrum L. Каллус МС Получен совместно с С А Чарковской

17 Vicia faba L. Клетки В5, МС От чл.-корр. РАН Р Г. Бутенко

18 Wolffia arrhiza L. Растения L От доктора Р. 1ш^шке1

* - Для культивирования растительных объектов использовали модифицированные среды, базовьми для которых были- МС - среда Мурасиге-Скуга (Мига81^е, Skoog, 1962), В5 -среда Гамборга В5 (ватЬо^ е1 а1., 1968), Ь и Р - среды для выращивания растений семейства рясковых и каллуса раувольфии (прописи предоставлены владельцами культур).

Таблица 2 Культуры циаиобактерий, использованные в экспериментах

№ | Вид, штамм | Среда* | Источник получения

Свободноживущие цианобактерии

1 Anabaena variabilis KUtz. CALU 458 BG-11 Кафедра физиологии растений Биологического факультета МГУ

2 A variabilis ATCC 29413 Г6, AA, KM, BG-11 Кафедра генетики Биологического факультета МГУ (шт. от доктора С.Р.ТУоПс, США)

3 A cylindrica Lemm. BKM 27 Г6.АА Кафедра генетики Биологического факультета МГУ

4 Calothrix elenkimi Kossinsk. BKM 10 Г6, AA Всесоюзная коллекция микроорганизмов (ВКМ)

5 Chlorogloeopsis fritschii Mitra ATCC 27193 Г6, AA Кафедра физиологии растений Биологического факультета МГУ (шт. от доктора N.0. Сагг, Англия)

6 Gloeocapsa alpicola (Ling-bye) Bozn. BKM 13 Г6 ВКМ

7 Nostoc muscorum Agardh. BKM 16 Г6, AA, KM, BG-11 ВКМ

8 N muscorum Agardh str. Le-fevre CALU 304 Г6, AA, KM, BG-11 Коллекция культур водорослей лаборатории микробиологии Биологического института Ленинградского университета (САГИ)

9 Nostoc sp. str. S.Lhotsky CALU 281 Г6, AA CALU

10 Synechocystis aquatilis Sauv. str. Gromov BKM 22 Г6, KM ВКМ

Цианобактерии, изолированные из природных синцианозов

11 Anabaena/Nostoc azollae, симбиотический комплекс с бактериями-спутниками ** A A, BG-11 Изолирован Е.С. Лобаковой из гомо-гената Azolla sp., полученного от H.Goring (Германия)

12 Nostoc sp f. Cycas AA, BG-11 Изолирован Е.С Лобаковой из саговника Cycas micholtzii

13 Nostoc sp. f Encephalartos AA, BG-11 Изолирован Е.С. Лобаковой из саговника Encephalartos feroxs

14 Nostoc sp f Blasia Г6, AA, KM, BG-11 Изолирован автором из талломов Blasia pusilla

* - Обозначения сред для культивирования циаиобактерий- АА - безазотная среда Аллен и Арнона (Allen, Arnon, 1955); BG-11 - азотсодержащая среда BG-11 (Stanier et al, 1971); Г6 -азотсодержащая среда Громова № 6 (Громов, 1965); КМ - азотсодержащая среда (Kratz, Myers, 1955).

** - Далее традиционно называли Anabaena azollae

Физиологический статус растительных партнеров оценивали по таким параметрам как изменение количества клеток, доли живых клеток, накопление биомассы, морфологенез (дифференциация хлоропластов в гетеротрофных тканях, накопление пигментов, органогенез, развитие растений-регенерантов), улыраструктурные особенности клеток и биосинтетическая активность (накопление стсринов, асроидных и

индольных алкалоидов, панаксозидов, антоцианов). Физиологический статус циано-бактерий оценивали по изменению количества клеток, накоплению пигментов, биомассы, интенсивности поглощения кислорода, ацетиленредукции, клеточной дифференциации, особенностям морфологии и ультраструктуры. Перечисленные параметры определяли с помощью стандартных и модифицированных для конкретных объектов методов, изложенных в публикациях и диссертационной работе автора Микроскопическое исследование объектов проводили, используя световую, трансмиссионную и сканирующую микроскопию.

Метод количественной оценки формирования и таксиса гормогониев. К началу данного исследования воздействие растений на дифференциацию гормогониев учитывали по частоте формирования последних в культурах цианобактерий при добавлении в среду инкубации прижизненных выделений, культуральной жидкости или тканевых экстрактов растений, что не позволяло оценить таксис гормогониев. Разработанный пами метод основан на применении совместных культур на агаризованных средах (рис.1). Процедура анализа включала: 1) светооптический контроль образования и распространения гормогониев; 2) графическую регистрацию изменения площади и конфигурации распространения цианобактерий по поверхности агаризованной среды; 3) цифровую обработку полученного изображения; 4) статистическую оценку полученных данных.

Рис. 1. Схема опытов количественной оценки формирования и таксиса гормогониев. А -схема экспериментов по совместному культивированию, в которых варьировали вид (штамм) партнеров, их возраст, расстояние между партнерами, среду инкубации, фоторежим, длительность взаимодействия партнеров (Опыт - совместная культура; контроль -чистая или монокультура цианобактерий) Б, В - схемы регистрации активности (Б) и ориентации (В) распространения цианобактерий по поверхности агаризованной среды 1 -чашка Петри, 2 - колония цианобактерий, 3 - растительный партнер, 4 - ось симметрии первичного инокулята.

Результаты экспериментов представляются в виде величин: Эф и вёш - удельные площади распространения гормогониев (отношение 8), т.е. площади распространения за время инкубации, к Бо, т.е. площади первичного иноку-

3 2

2 2 3

Опыт

лята) соответственно в совместной и чистой культуре;

Ks = Sdj / Sdm - коэффициент распространения, по величине которого судили о влиянии растительного партнера на распространение гормогониев в результате их движения и деления клеток цианобактерий; величина Ks>l свидетельствует о стимуляции, a Ks<l - об ингибировании распространения гормогониев;

Ко = S+/S- - коэффициент ориентации, т.е. отношение площадей секторов в 180° распространения гормогониев по направлению к растительному объекту (S^) и в противоположном направлении (S-); величины Ко>1 и Ко<1 демонстрируют соответственно положительный и отрицательный таксис гормогониев.

Глава 3. Смешанные культуры партнеров разных видов и уровней организации

Представленные в работе результаты изучения в различных модельных системах (73 пары партнеров) способности к сосуществованию высших растений и цианобактерий обнаружили широкое разнообразие их взаимодействия, которое проявлялось в различных эффектах на жизнеспособность, рост и физиологические особенности клеток партнеров, а также в наличии или отсутствии между ними непосредственных клеточных контактов Согласно основным критериям оценки формирования ассоциаций партнеров разных видов и определения типа их взаимодействий [Starr. 1975; Lewis, 1973; Smith, Douglas, 1987; Корженевская, 1990 и др.], представлены все типы взаимодействий: от антагонизма до мутуализма Специфичность взаимодействия партнеров зависит не только от их видовой или штаммовой принадлежности, но и от сочетания необходимых для реализации ассоциативных отношений условий' физико-химические факторы среды, соотношение биомасс партнеров и функциональный статус каждого из них в начальный момент взаимодействия. Последнее включает возраст культур, условия их преинкубации, а для растительного партнера и уровень его организации. Так, например, на уровне суспензионных культур система M.sativa-А variabilis АТСС 29413 - пример мутуалистического, а P.somniferum-A variabilis АТСС 29413 - антагонистического взаимодействия (рис. 2). Проявление очевидных преимуществ для роста обоих партнеров в смешанной культуре S laciniatum-Cfritshii АТСС 27193 зависело от минерального состава сред и содержания в них сахарозы. Результаты взаимодействия тканей раувольфии с Nmuscorum CALU 304 определялись условиями инкубации в темноте или на свету и длительностью предварительного пассирования каллуса на свету (рис. 3). При использовании для получения смешанных культур Р ginseng ИФР ЖЗ-A variabilis АТСС 29413 инокулятов из чистых культур в фазе стационарного роста эффект взаимодействия был положительным, а из культур в начале экспоненциальной фазы - отрицательным Взаимодействие М.sativa с Nmuscorum ВКМ 16 определялось уровнем организации растительного

партнера' в суспензионной культуре физических контактов между клетками партнеров не было, и ассоциация не образовывалась, а инокуляция цианобактериями тканей и черешков сопровождалась пространственной интеграцией партнеров и формированием ассоциации.

£ 100

ё X

S *

0 4 8 12 16 Сутки

Рис. 2. Накопление сухой массы в монокультурах Msativa (1) и A variabilis АТСС 29413 (2), в их смешанной культуре (3) и изменение доли живых клеток люцерны в моно- (4) и смешанной культурах (5)

Рис. 3 Рост моно- и смешанной культур клеток Р.somniferum и A variabilis АТСС 29413: изменение доли живых клеток мака в моно- (1) и в смешанной (2) культурах, а также накопление сухой массы в монокультурах мака (3) и цианобактерии (4) и в их смешанной культуре (5).

При изучении пространственной интеграции партнеров разных видов описано формирование в экспериментальных ассоциациях морфологических структур в виде (1) эпифитных прочно связанных с поверхностью растительных тканей и органов или в виде инкорпорированных в растительные ткани колоний цианобактерий смешанных агрегатов зональной организации (2) и внутритканевых «вместилищ» (3). Тип организации таких структур зависит от вида растительного партнера. Например, в ассоциациях N тиясогит САЬи 304 с каллусом и растениями риса формировались структуры первого, в ассоциациях с каллусом раувольфии - второго, а с каллусом и растениями-регенерантами паслена - третьего типа.

Особое положение в оценке формирования ассоциаций отводится критерию но-воприобретений системы относительно независимо развивающихся ее компонентов. Новоприобретения включают не только пространственную интеграцию компонентов системы, но и модификационные изменения микро- и макрапартнера и их жизнеспособность в условиях, не благоприятных для изолированного существования. Анализу модификационных изменений цианобактерий при взаимодействии с растительными партнерами посвящены следующие главы работы. Основные последствия существо-

вания растений в ассоциациях с цианобактериями - сохранение жизнеспособности при дефиците связанного азота, изменение морфогенных процессов и биосинтетической активности.

Смешанная культура Msativa - Nmuscorum ВКМ 16, полученная при инокуляции растительных тканей в процессе индукции каллусогенеэа, сохраняла жизнеспособность и сбалансированный рост партнеров при пассировании каллуса в течение 18 месяцев. При индукции морфогенеза в этой культуре формировались растения-регенеранты, органы которых заселялись цианобактериями При этом растения сохраняли жизнеспособность на стандартных и дефицитных по азоту средах (при полном удалении минерального азота или сокращением его содержания до 1/4 и 1/8 нормы), когда аксеничные растения-регенеранты погибали (рис 4) Преимущества в сохранении жизнеспособности относительно аксеничных растений при культивировании на дефицитных по азоту средах приобретали и полученные при инокуляции цианобактериями черенков ассоциации M.sativa - Nmuscorum ВКМ 16, Msativa -A variabilis АТСС 29413, S dulcamara - A.azollae, S dulcamara - Nostoc sp. f. Blasia, a также растения Osativa сорт Кубань 3, корни которых инокулированы цианобактериями Nostoc sp. f. Blasia и Nmuscorum CALU 304.

Рис.4 Инкубированные на дефицитной по азоту среде (УРовень организации) расти-

5 месяцев растения-регенеранты, полученные в сме- тельного партнера, условия ин-

шанной культуре М sativa с N muscorum ВКМ 16 (1) и кубации Как правил0) если циа.

формирование первичного каллуса, то у того же партнера угнетали процессы регенерации побегов или развитие корневой системы. Например, N.muscorum CALU 304 стимулировал на 30-40 % каллусогенез, но ингибировал до 80 % частоту регенерации побегов S dulcamara.

Генерализованные ответы растительного партнера на влияние цианобактерий в модельных системах проявляются также в изменении генезиса пластидного аппарата.

Цианобак1ерии влияют на морфогенез растительного партнера. Характер такого влияния разнообразен и зависит от многих факторов, включая видовые особенности партнеров, размер инокулята и возраст культур цианобактерий, используемых для получения ассоциаций, физиологический статус

в чистой культуре (2).

нобактерии стимулировали

В смешанных культурах Slaciniatum - Cfritschii АТСС 27193, R serpentina -N muscorum ВКМ 16, R serpentina - N muscorum CALU 304 и S dulcamara - N muscorum С ALU 304 при культивировании на свету, когда в чистой или монокультуре растительного партнера формировались хлоропласта, цианобактерии ингибировали этот процесс. При получении растений-регенерантов из смешанных культур хлоропласта оказались наиболее чувствительными органеллами растительных клеток к воздействию цианобактериального партнера. Так регенеранты риса из смешанной культуры с N muscorum CALU 304 нередко были бледно-зеленого, а из смешанной культуры с Nostoc sp. f. Blasia - обычного цвета. Изменение структуры хлоропластов отмечали и у регенерантов Мsativa и S dulcamara из смешанных культур с N muscorum ВКМ 16 и N muscorum CALU 304, соответственно. В первом случае в хлоропластах выявлялись мелкогранулярные электронно-плотные отложения регулярной кристаллоидной структуры Во втором - хлоропласта отличались чрезвычайно обильным развитием тилакоидов, заполняющих практически весь объем пластиды.

0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12

сутки сутки

Рис. 5. Накопление стерипов (а) и алкалоидов (б) в клетках S laciniatum в чистой культуре на стандартной среде (1), в растущих на азотсодержащей среде 1 монокультуре с добавлением культуральной жидкости Cfritschii АТСС 27193 (2) и в смешанной культуре с C.fritschii АТСС 27193 (3).

При взаимодействии с цианобактериями изменяется биосинтетическая активность растительного партнера. В частности Cfritschii АТСС 27193 при инкубации на азотсодержащих средах продуцирует метаболиты, которые влияли на накопление стеринов и стероидных алкалоидов (СА) клетками Slaciniatum (рис. 5). При этом в смешанной культуре цианобактерии стимулировали биосинтез стероидных соединений в течение вс« о периода культивирования, а одноразовое внесение культуральной жидкости в объеме, равном объему цианобактериального инокулята, оказалось менее

эффективным, чем присутствие клеток микропартнера. В той же смешанной культуре на безазотной среде 5* наблюдали 2-х кратную активизацию пролиферации растительных клеток и стимуляцию биосинтеза СА, с максимумом их накопления на вторые сутки культивирования (рис. 6), что характерно для суспензионной культуры S laciniatum, растущей в стандартных условиях [Nguyen, 1981]. Изменения накопления стеринов в этих условиях не происходило. Максимальное содержание СА в смешанной культуре (1,61 мг/r сухой массы) на 89% больше такового в монокультуре клеток паслена на среде 5 и на 24% - в чистой культуре на стандартной среде. Замена метаболически активных цианобактериальных клеток внесением культуральной жидкости го их монокультуры приводила к исчезновению эффекта стимуляции.

В смешанных каллусных культурах раувольфии цианобактерии вызывают, главным образом, изменение динамики накопления индолиновых алкалоидов (ИА). Ткани раувольфии в присутствии C.fritschii АТСС 27193 и Nmuscorum С ALU 304 начинали накапливать ИА на 2-3 недели раньше, скорость накопления с третьей по шестую неделю выращивания была примерно в 2 раза выше, чем при росте в чистой культуре. В результате после 4 и 7 недель инкубации в темноте в смешанной культуре с Сfritschii АТСС 27193 ткань раувольфии содержала ИА на 103% и 80% больше, чем в чистой культуре, в которой количество этих соединений было равно соответственно 7,5±0,5 и 13,0±0,5 мг/г сухой биомассы. N тизсогит CALU 304 в те же сроки повышал накопление ИА в темноте только на 27 и 50%, а на свету на 55 и 62 %, соответственно. N muscorum САП J 304 индуцировал синтез алкалоидов в ткани раувольфии и в тех случаях, когда она теряла эту способное гь в чистой культуре при длительном пассировании на свету. Влияние цианобактерий проявлялось также в варьировании накопления тканями раувольфии других соединений при культивировании на свету В чистой культуре R serpentina на свету в ткани, начиная с 3-4

в состав среды включены минеральные соли по прописи безазотной среды АА с добавлением витаминов, мезо-инозита, фитогормопов в концентрациях, соответствующих стандартной среде для выращивания клеток 51астшШт, и 2 нормы сахарозы (60 г/л)

сутки

Рис. 6. Накопление алкалоидов в клетках .9 ¡ааташт в чистой культуре на стандартной среде (1), в растущих на безазотной среде 5 монокультуре с добавлением культуральной жидкости С/гИкИИ АТСС 27193 (2) и в смешанной культуре с С/г^сИй АТСС 27193 (3).

педели роста, появлялись красные клетки. В смешанных культурах с N muscorum CALU 304 (рис. 7) и ВКМ 16 такие клетки выявлялись раньше (через 1 и 2 недели после инокуляции, соответственно) и визуально с большей частотой. В смешанной культуре с C.fritschii АТСС 27193 красные клетки не обнаруживались. Экстракты участков ткани с красными клетками имели максимум поглощения при 530-535 нм и обратимо изменяли цвет при варьировании рН добавлением соляной кислоты или щелочи. На основании этих признаков и данных электронной микроскопии мы заключили, что C.fritschii АТСС 27193 угнетает, г N muscorum CALU 304 и ВКМ 16 стимулируют накопление тканями раувольфии антоцианов.

Основными действующими агентами циано-бактерий, по-видимому, как и в случае симбиозов растений с другими диазотрофными микроорганизмами, являются продукты азотфиксации и ре-гуляторные соединения. Для цианобактерий известна продукция веществ, обладающих фито-гормональной активностью, прежде всего индо-лилуксусной кислоты [Venkataraman, Neelakantan, 1967; Гоготов, 1988; Панкратова и др., 1989; Романова и др., 1989; Sergeeva et al, 2002 и др.]. Ре-гуляторным действием на рост растений могут обладать и другие соединения, выделяемые циа-нобактериями- вещества липидной природы [Тамбисв и др., 1983], витамины [Venkataraman, Neelakantan, 1967; Shah, Vaidya, 1977; Панкратова, 1966; Михайлова и др., 1980 и др.] и феноль-ные соединения [Pedersen, DaSilva, 1973; Козицкая, 1974 и др.].

Изменения в накоплении алкалоидов растительными клетками и тканями при взаимодействии с цианобактериями указывают на установление различных метаболических связей между партнерами. Активизация синтеза СА клетками Slaciniatum по времени сопряжена с дифференциацией гетсроцист и с интенсивной деградацией у цианобактерий гранул цианофицина, мульти-Ь-аргинил-поли-Ь-аспарагиповая кислоты. Этот полимер состоит на 50% из L-аргинина, который может быть потенциальным субстратом в синтезе С A [Kaneko et al, 1976]. Непосредственное включение продуктов деградации цианофицина в синтезируемые тканями раувольфии ИА мало вероятно Известно, что аспарагиновая кислота ингибирует биосинтетическую активность дан-

Рис 7 Сметанная каллусная культура R serpentina - N muscorum CALU 304 при выращивании на свету. В ткани выявляются красные клетки.

ной культуры [Кириллина и др., 1988]. В этом случае на первый план, по-видимому, выступают продукты азотфиксации, метаболически измененные продукты гидролиза цианофипина или регуляторные соединения Причем аргинин, как один из источников образования монооксида азота, может включаться в функционирование растительной NO-синтазной сигнальной системы, участвующей в контроле оперативным управлением жизнедеятельностью клетки и реализаций ее реакций на внешние сигналы [Тарчевский, 2001].

Глава 4. Влияние растительных партнеров на формирование и таксис гормого-

ниев цианобактерий

Анализ предпосылок, определяющих формирование и воспроизводство природных и искусственных симбиозов, привел многих исследователей [Silvester, McNamara, 1976; Bonnett, Silvester, 1981; Campbel, Meeks, 1989 и др.], включая автора представляемой работы [Горелова и др., 1990; 1995; 1996; 1997; Корженевская и др., 1991; Gorelova et al., 1992; 2000] к заключению об особом значении в этих процессах способности цианобактерий к формированию гормогониев и их хемотаксиса.

Гормогонии это короткие образованные однотипными клетками филаменты, формирующиеся в результате синхронных делений вегетативных клеток без увеличения их размеров и без репликации ДНК [Herdman, Rippka, 1988; Tandeu de Marsac, 1994; Meeks et al., 1999]. Гормогонии обладают скользящей подвижностью, вследствие чего могут осуществлять пространственное сближение партнеров, первичное инфицирование растительных тканей и их последующее реинфицирование в онтогенезе синцианоза (рис. 8).

Исследование показало, что в чистых и монокультурах симбиотических и сво-бодноживущих цианобактерий при инкубации на свету массовая дифференциация гормогониев происходит, как правило, в течение первых двух суток после переноса из жидкой на свежую агаризованную среду. При варьировании условий инкубации интенсивность образования гормогониев и их распространения по субстрату не определялась симбиотическим происхождением цианобактерий, а зависела от особенностей штамма, его физиологического состояния и индивидуального отношения к внешним условиям (табл. 3). Свойства штамма цианобактерий были значимыми и при взаимодействии с растительными партнерами. Среди последних те, которые формируют в природных условиях симбиотические ассоциации с микроорганизмами, в модельных системах более стабильно, чем партнеры несимбиотрофных видов, стимулируют формирование гормогониев цианобактериями разных штаммов. Однако стимулирующие образование гормогониев агенты не обладают высокой специфичностью, и их действие не ограничивается кругом совместимых партнеров.

Рис. 8. Гормогонии N тшсогит ВКМ 16 на поверхности агаризованной среды (а) и листьев люцерны (б).

Таблица 3. Распространение гормогониев цианобактерий при инкубации на свету.

Цианобактерия Возраст Среда инку- Время ин- Бс1т**

культуры, бации* кубации,

сут. сут.

А'оМос ер. £ Bla.ua 40 Вв-П 5 2,35±0,09

40 Вв-П 2 0,97±0,11

40 ВО-110!-) 5 1,3510,12

40 ВО-11(М-) 2 0,53±0,06

40 ь 5 1,2910,15

М.тшсогит САШ 304 40 вв-п 5 8,4411,11

40 ВО-11 (И-} 5 6,5610,81

27 ВО-11(Ы-) 2 4,5011,21

51 ВО-НО^-) 2 0,8010,09

40 ь 5 3,3210,21

Ктизсогит ВКМ 16 27 ВО-11(1М-) 2 4,9011,40

22 ВО-11(Ы-) 2 6,05+0,33

7 ВО-11(Ы-) 2 5,5810,62

А.аюНае 40 Вв-П 5 9,8711,07

40 ВО-11(Ы-) 5 8,0510,89

40 5 4,5110,50

* - использованы следующие среды: азотсодержащая среда ВО-11 [^ашег ех а1., 1971], рН 7,0; ВО-11(Ы-) - среда ВО-11, из состава которой исключали ЫаМОз, а дефицит ионов На' компенсировали добавлением эквивалентного количества МаС1, рН 7,0, Ь- среда для культивирования растений I ттизси1а без сахарозы, содержащая 1 г/л КИОз, рН 5,8

** - приведены средние значения и ошибки среднего

Например, Nostoc sp. f. Blasia ие восприимчив к воздействию несимбиотроф-ных партнеров. Положительный эффект на дифференциацию им гормогониев оказывали люцерна и L minuscula. Растения ряски в совместных культурах стимулировали дифференциацию гормогониев и другими цианобактерий (табл. 4). Максимальный эффект наблюдали при взаимодействии L. minuscula и N muscorum С ALU 304. Причем эти партнеры в смешанных культурах не формировали стабильных ассоциаций.

Таблица 4. Распространение гормогониев цианобактерий при совместном кулыиви-ровании с растениями L minuscula на свету.

Цианобакл ерия Среда инкубации Ks* Ко*

Nostoc sp. f. Blasia BG-11 1,49±0,09 0,97±0,11

BG-11(N-) 1,98±0,14 1,01±0,12

L 2,05±0,13 1,04+0,17

N muscorum CALU 304 BG-11 1,54±0,10 1,05±0,13

BG-11(N-) 2,27±0,12 0,8210,10**

L 1,48±0,09 1,03±0,16

A azollae BG-11 1,26±0,12 1,17+0,10**

BG11(N-) 1,36+0,16 1,12±0,06**

L 1,35±0,14 1,07+0,15

Результаты регистрировали на 5-е сутки инкубации, возраст инокулята цианобактерий - 40 суток, расстояние между партнерами -15 мм;

* - приведены средние значения и ошибки среднего, ** - Ко*1 при р<0,05

Стимуляцию образования и распространения гормогониев N muscorum CALU 304 наблюдали также в совместных культурах с каллусными тканями двух видов паслена при экспозиции на свету (рис 9) Однако если культуры инкубировали в темноте, стимулирующий эффект S nigrum был практически таким же. как на свету, а действие S dulcamara становилось ингибирующим. Дифференциация N.muscorum ВКМ 16 также зависела от вида растительного партнера. При чем в совместных культурах с S. dulcamara образование и распространение гормогониев N.muscorum ВКМ 16 при инкубации в темноте зависели от возраста каллуса, а исходное расстояние между партнерами не имело значения, как па свсту, так и в темноте (рис. 10). В совместных кульгурах S dulcamara с N muscorum CALU 304 наблюдали более сложную картину. Так, при культивировании на свету влияние метаболитов не зависело от возраста ткани, а определялось только расстоянием между объектами. Стимуляция распространения гормогониев имела два максимума: при минимальном и максимальном расстоянии При культивировании в темноте Ks зависел от фактора возраста каллуса и взаимодействия обоих факторов

Согласно значениям коэффициента Ко, один и тот же растительный партнер оказывает различное влияние на движение цианобактерий разных штаммов Ряски,

к.

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0 3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

Г*

У* ¿A

/Мутшт

ES32 EZ34 Н<

t»k4

12 сут 31 сут 16 сут Возраст каллуса

12 сут 31 сут 16 сут 31 сут Возраст каллуса

Рис. 9. Влияние каллусов S nigrum (1-3) и S dulcamara (4-6) на дифференциацию и распространение гормогониев (Ks) Nmuscorum CALU 304 (А, Б) и N muscorum ВКМ 16 (В, Г) при инкубации на свету (А, В) и в темноте (Б, Г). Исходное расстояние между партнерами 10 мм (1, 4), 15 мм (2, 5) и 20 мм (3, 6). Длительность инкубации 2 сут, возраст инокулята цианобактерий 1-4 нед.

например L.minuscula, не индуцировали ориентированное движение Nostoc sp. f. Blasia, вызывали отрицательный таксис N muscorum CALU 304 и положительный таксис A azollae (табл. 4). В целом же, положительный таксис цианобактерий к растительному партнеру мы регистрировали только в парах, формирующих устойчивые ассоциации, в которых жизнеспособность и сбалансированный рост компонентов наблюдали в лабораторных условиях от нескольких месяцев до нескольких лет (системы L minuscula-A azollae, S.dulcamara-N muscorum CALU 304, Msativa-Nmuscorum BKM 16). При этом направление таксиса определялось возрастом растительной ткани Например, в совместной культуре S dulcamara и N.muscorum CALU 304 при инкубации в темноте (рис. 11) таксис был положительным к 5-суточному каллусу и отрицательный к 31-суточному каллусу S.dulcamara.

Таким образом, изучение на модельных системах образования гормогониев и их таксиса показало зависимость этих процессов от штаммовых особенностей цианобактерий и растительного объекта, возраста партнеров, а также от условий получения и инкубации совместных культур (состав и рН среды, фоторежим, исходное расстояние между партнерами). Анализ выявленных зависимостей и данных литературы позво-

лил заключить, что' 1) воздействие растительного партнера на формирование и таксис гормогониев осуществляется посредством многокомпонентного потока метаболитов между растительной тканью и цианобактериями; метаболиты, диффундируя в агари-зованной среде с разной скоростью, формируют при удалении от растительного партнера зоны разного химического состава; 2) собственно регулирующие формирование гормогониев факторы, как и хемоэффекторы, определяющие таксис гормогониев, относятся к быстро диффундирующей, вероятно, низкомолекулярной фракции метаболитов, продуцируемых растительной тканью.

Кэ = 2.096

Кэ = 1.609 - 0.361

Расстоя«*е

Кб = 1.3 - 0.257с! + 0.51с12

расстояние

Кв = 0.539 -0.1951 -0.141С1

Рис. 10. Зависимость коэффициента распространения гормогониев (Кч) от возраста каллуса и исходного расстояния между партнерами в модельных системах ЗеШсатага-N тюсогит ВКМ 16 (А, Б) и Б ¿и1сатага-М тшсогит САШ 304 (В, Г) при инкубации на свету (А, В) и в темноте (Б, Г) Уровни факторов соответствуют для возраста каллуса-«-1» - 5 сут, «О» - 12 сут, «+1» - 31 сут; для расстояния: «-1» - 5-9 мм, «0» - 10-14 мм, «+1» - 15-20 мм Длительность совместной инкубации на среде ВО-11 (М-) - 2 сут, возраст ииокулята цианобактерий - 27 сут

Судя по отсутствию корреляции между коэффициентами Ко и Кб, влияние на формирование гормогониев, с одной стороны, и их таксис, с другой стороны, оказывают разные по химической природе факторы. Кроме того, они различаются по степени специфичности: факторы, стимулирующие образование гормогониев, не обла-

дают высокой специфичностью, а хемоаттрактанты специфичны. Стимуляция образования гормогониев не детерминирует их таксис. Проявление хемоаттракгирующей активности только в парах способных к формированию устойчивых ассоциаций предполагает существование системы предварительного отбора потенциальных партнеров еще на стадии до контактного взаимодействия и узнавания на уровне клеточных поверхностей.

Ко = 1.008 Ко = 1.18 + 0.387t

Рис 11 Зависимость коэффициента ориентации (Ко) от возраста каллуса и исходного расстояния между партнерами в модельной системе S dulcamara-N muscorum С ALU 304 при инкубации на свету (А) и в темноте (Б) Значение уровней факторов и условий эксперимента см. рис. 10

При взаимодействии компетентных партнеров растительная ткань может продуцировать как гормогоние-стимулирующие, так и гормогонис-ингибирующие факторы; как хемоаттрактангы, так и хеморепелленты. Попеременное проявление активности каждого из этих факторов зависит от возраста растительной ткани и внешних условий и, по-видимому, позволяет определить ткань-мишень растительного партнера, локализовать и ограничить продолжительность потенциального инфицирования.

К началу наших экспериментов было известно, что экссудат таллома мха Anthoceros punctatus содержит некий компонентны) (HIF - гормогониеиндуцирующий фактор), стимулирующий образование гормогониев как симбиотически компетентными, так и штаммами Nostoc spp., не формирующими синцианозы с названным растением [Campbell, Meeks, 1989] Дальнейшие исследования показали, что феномен стимуляции формирования гормогониев широко распространен при взаимодействии партнеров различных природных и искусственных растительно-цианобактсриальных ассоциаций, и не ограничен кругом симбиотически компетентных организмов До настоящего времени невозможно связать проявление стимулирующего или ингиби-

рующего эффекта с конкретным химическим веществом. Исключением можно считать продемонстрированную hrmA-индуцирующую активность флавоноида наринги-на [Cohen, Yamasaki, 2000] и синергическое индуцирующее действие на hrmA деокси-антоцианинов папоротников Azolla spp. [Cohen et al., 2002] в отношении мутантного штамма UCD 328 Npunctiforme. Дикий штамм цианобактерии изолирован из синциа-ноза с A punctatus, и воздействие названных соединений должно соответствовать ин-гибированию формирования гормогониев. Однако не установлен сам факт синтеза этого флаванона растительными компонентами какого либо синцианоза. Тем не менее, фенольные соединения, по-видимому, являются наиболее вероятными биотическими, в том числе и аутогенными, регуляторами развития цианобактерий.

Проявление положительного таксиса гормогониев к тканям хозяина предполагалось многими исследователями, но впервые продемонстрировано нами на модельных системах (в совместных культурах). В последствии была показана хемоаттрактирую-щая активность экссудата печеночного мха Blasia pusilla, экссудата проростков пшеницы и водных экстрактов корней проростков риса в отношении Nostoc sp. LBG1, изолированного из синцианоза со мхом Phaeoceros laevis [Knight, Adams, 1996; Watts et al, 1999; Nilsson et al., 2003], а также гомогенатов стеблей и корней проростков риса в отношении Nostoc sp. 9104, изолированного из Gunnera tinctoria [Nilsson et al., 2003]. Природа растительных хемоэффекгоров неясна. Описан только хемоагтрактант В pusilla как низкомолекулярное (М.В. менее 1 ГОа) устойчивое к нагреванию до 95°С вещество, активность которого удваивалась при обработке пиридином и практически полностью утрачивалась при обработке уксусной кислотой [Watts et al., 1999]. Тенденция к проявлению таксиса отмечена (без количественной оценки) в отношении экстрактов фенольных соединений прскораллоидных корней саговников Stangeria eriopus и Lepidozamia peroffskyana для свободноживущей Anabaena variabilis АТСС 294)3 и Nostoc sp., изолированного из синцианоза с саговником Cycas circinalis [Ло-бакова, Артамонова, 2004].

Комплексное воздействие растительных экзометаболитов на дифференциацию гормогониев цианобактериями, их двигательную активность и хемотаксис, на наш взгляд, является универсальным свойством природных и искусственных синцианозов. Причем хемотаксис, будучи интегрирующим показателем влияния растительного партнера, имеет наибольшее значение для учреждения пространственно объединенных ассоциаций.

Глава 5. Влияние растительных партнеров на цианобактериальную систему регуляции ассимиляции азота.

В природных и искусственных синцианозах цианобактерии выполняют функцию диазотрофного компонента, обеспечивающего связанным азотом и себя, и растение. Фиксация атмосферного азота осуществляется в специализированных клетках, гетероцистах, представляющих собой терминальный тип клеточной дифференциации, неспособный к делению Свободноживущие цианобактерии формируют гетероцисты только при дефиците в среде обитания связанных форм азота [Wölk et а)., 1994; Adams, Dugan, 1999, Adams, 2000; Meeks, Elhai, 2002 и др.].

Таблица 5. Системы, в которых исследовали формирование гетероцист

Растительный партнёр Формирование ассоциации Гц* Цианобактерии

вид культура

L gibba растение - Л azollae в комплексе с ассоциативными микроорганизмами (АКМ)

L gtbba растение - Nmuscorum CALU 304

L minuscula растение + A azollae с АКМ

L minuscula растение + + Nostoc sp. f. Blasia

L minuscula растение -/+ N muscorum CALU 304

R.serpentina каллус + + A azollae с АКМ

R serpentina каллус + + С fritschii АТСС 27193

R. serpentina каллус + + N muscorum CALU 304

R serpentina каллус + + N muscorum У KM 16

S dulcamara растение + + A azollae с АКМ

S dulcamara растение + + Nostoc sp f. Blasia

S dulcamara каллус + + N. muscorum CALU 304

S lacimatum клетки + A variabilis ATCC 29413

S lacimatum клетки + + С fritschii ATCC 27193

W arrhiza растение - A azollae с АКМ

W.arrhiza растение - N muscorum CALU 304

* - Системы, в которых образуются гетероцисты на средах, содержащих фиксированный азот.

Повышение частоты гетероцист в синцианозах - широко известный факт Однако механизмы управления их образованием остаются неясными. В большинстве проанализированных в рамках этой проблемы смешанных культур происходит формирование ассоциаций с пространственной интеграцией партнеров (табл. 5). Исключением были смешанные культуры с Lgibba, ЖаггЫга и, в некоторых случаях I ттшси1а Во всех смешанных культурах цианобактерии при инкубации на без-

азотных средах дифференцировали гетероцисты Кроме того, в девяти вариантах из представленных в таблице 5, растительный партнер индуцировал дифференциацию гетероцист на средах с высоким содержанием минерального и органического азота. Стимуляция дифференциации гетероцист вызывалась только метаболически активным растительным партнером, так как иммобилизация цианобактерий на носителе, состоящем из каркасов растительных клеточных стенок, не приводила к увеличению доли гетероцист в популяции Эффект стимуляции гетероцист не ограничивается только симбиотическими системами так как, например растения Ь ^гЪЬа не формировали пространственно интегрированных ассоциаций с цианобактериями, но стимулировали дифференциацию гетероцист как симбиотическими, так и свободно живущими штаммами (рис. 12).

ЦЦ Монокультура

□ Смешанная культура с растнениями L minúscula

Ш Смешанная культура с растениями L gibba

7 сут

Tieft

7 сут

27 сут

Рис. 12. Стимуляция формирования гетероцист Л сао11ае (А) и N тшхогит САШ 304 (Б) в смешанных культурах с рясками на азотдефицитной среде.

У свободноживущих цианобактерий инициация дифференциации гетероцист и экспрессии нитрогеназы основана на азотной недостаточности и формированию этих клеток предшествует расходование эндогенных азотных соединений. Одним из таких резервных соединений является цианофицин. Дифференциация гетероцист при выращивании на азотсодержащих средах может быть следствием, например того, что: 1) цианобактериям становится недоступным экзогенный связанный азот, а их внутренние азотные резервы истощены; 2) в клетках цианобактерий заблокировано включение в метаболизм эндогенных запасов азотсодержащих соединений (в частности, ин-гибированы гидролизующие ферменты цианофициназа и изоаспартилдипептидаза); 3) запуск процесса дифференциации гетероцист происходит, минуя внутрифиламентную цианобактериальную сенсорно-сигнальную систему «азотной недостаточности».

Оценка накопления цианофицина показала, что, хотя азотаые соединения из питательной срсды потреблял и растительный партнер, тем не менее, это не ограничивало поступление азота в цианобактерии. Более того, на ранних этапах выращивания смешанных культур, соответствующих концу лаг-фазы - началу экспоненциального роста, увеличение среднего количества гранул цианофицина, т.е. их синтез de novo, в вегетативных клетках циано-бакгерий было на 50-60% выше, чем в это же время в монокультурах (рис. 13). В результате этого в смешанной культуре Сfritschii с S.laciniatum на 3-й сутки инкубации цианобактерии накапливали не менее чем в 2 раза больше цианофицина, чем в соответствующей монокультуре (рис. 14). В системе N.muscorum С ALU 304 - R.serpentina

после двух недель ассоциированного роста в клетках цианобактерий, локализованных на поверхности каллуса и, следовательно, получающих питательные вещества только через растительную ткань, объем цианофицина на 76 % выше, чем в циано-бактериях в той же культуре, но находящихся на среде вне контакта с каллусом (рис. 15).

Рис. 13. Количество цианофициновых гранул в вегетативных клегках цианобактерий: 1 - в чистой культуре Nmuscorum CALU 304 (22 сут на BG-11); 2 - в монокультуре Nmuscorum CALU 304 (16 сут на среде Р); 3 - в смешанной культуре Nmuscorum CALU 304 и Rserpentina (16 сут на среде Р); 4 - в чистой культуре С fritschii АТСС 27193 (7-25 сут на среде АА); 5 - в монокультуре C.fritschii АТСС 27193 (3 сут на среде MS(1/4N)); 6 - в смешанной культуре C.fritschii АТСС 27193 и S.laciniatum (3 сут на среде MS(1/4N)). Приведены средние значения для клеток, не зависимо от их ультраструктурных модификаций и локализации микроколоний.

Рис. 14. Объем цианофицина в вегетативных клегках С/г^с/ги АТСС 27193. 1-в чистой культуре на среде АА; 2 - в монокультуре (3 сут на среде М8(1/4М)); 3, 4 - в смешанной с клетками X ¡астгашт культуре (3 и 13 сут роста на среде М8(1/4>1)). Приведены средние значения и ошибки среднего для объема цианофицина в расчете на одну вегетативную клетку

г X 70

Ь «- 60 •

а 50 ■

3 S 40 -

•а-

о X М -

(Я

i 20 •

7 10 ■

О) р

ID О 0 -

т_

ШТк..

Расход цианофицина в монокультурах цианобактерий минимален. В сметанных культурах, напротив, совместный рост партнеров сопровождался довольно быстрым 8-20-тикратным сокращением внутриклеточных запасов цианофицина. Первые при-

5 500

(С

г 400 то"

f 300 t

я 200

з-

юо

Рис. 15 Объем цианофицина в расчете на одну ве1етативную клетку N тичсогит CALU 304 1. 2 - в стационарной фазе роста в чистой культуре (3 нед на среде BG-11 и 4 нед па среде АА соответственно), 3, 4 - в монокультуре на среде R (2 нед и 8 нед соответственно), 5-8 - в смешанной с каллусом R serpentina культуре при пространственной интеграции партнеров (2 нед, 6 пед (а, б) и 8 нед соответственно), 9, 10 - в той же смешанной культуре, но вне контакта с растительной тканью (2 нед и 10 нед соответственно); а, б - молодая и зрелая поверхностная колония смешанного агрегата.

знаки интенсивной деградации цианофициновых гранул в смешанной культуре С fritschii - S laciniatum проявляются уже на 3 сутки инкубации В это время популяция цианобактерий гетерогснна, и в ее составе обнаруживаются клетки с цианофи-циновыми гранулами, подверженными лизису Они окружены узкой электронно-прозрачной зоной и имеют неровные «изъеденные» края. У часли цианофициновых гранул на периферии выявляются тонкие фибриллы, а некоторые из этих включений практически превращаются из типичных структурированных гранул в агломераты фибриллярного материала В результате описанные клетки содержат в 3 раза меньше цианофицина, чем остальные вегетативные клетких С fritschii.

Объем цианофицина в вегетативных клетках в растущих на безазотной среде чистых культурах N.muscorum CALU 304 и С.fritschii, составляющий соответственно 3,3х106нм3 и 9,4х106им3, очевидно, можно считать пороговым уровнем внутриклеточного запаса азота, при котором стабильно дифференцируются гетероцисты. При накоплении большего количества цианофицина, что происходит, например, при росте чистых культур на азотсодержащей среде BG-11, в популяциях цианобакт ерий ге-тероцист нет Однако в смешанной культуре С fritschii и S laciniatum формирование гстероцист происходило, когда объем цианофицина в вегетативных клетках не менее чем в 3 раза превышал таковой в чисюй культуре этой цианобактерии на безазотной среде Клеточная дифференциация N muscorum CALU 304 зависела от того, с каким растительным партнером он вступал в ассоциацию Так, при росте в сметанной

------ —=» ■ а -г"11 -

-г^г35"-

123456789 10

300

§■ 200

а s гг

ю О

100

1000

s 100

10 -

культуре с тканями раувольфии образование гетероцист и проявление азотфикси-рующей активности (2,07 ± 0,44 мкМ С2Н4/М1 хл в час) наблюдали при избыточном уровне внутриклеточного запаса азота, который был в 10-15 раз, а в отдельных колониях - до 30 раз выше порогового значения. В смешанной культуре с каллусом S dulcamara гетероцисты обнаруживались, только когда запасы цианофицина были ниже, чем в чистой культуре N muscorum CALU 304 на безазотной среде.

Анализ динамики фактического расходования цианофицина в клетках N muscorum CALU 304 при взаимодействии с S.dulcamara и R serpentina показал, что изменение объема цианофицина (V) после двух недель совместного роста партнеров зависит от продолжительности инкубации и описывается одной и той же (коэффициент корреляции R2= 0,94) функцией вида: V = k/t, где t - время инкубации, а ко-эффециент «fo>, одинаков для обеих ассоциаций. Результаты математического моделирования этого процесса (рис. 16) позволили заключить, что на протяжении роста от 2-х до 6-и недель в ассоциации с

А 2

—г-гтттп

100 нед.

80 100 недели

Рис. 16. Динамика расходования цианофицина в вегетативных клетках N muscorum CALU 304 в ассоциациях с тканями R serpentina (1) и S dulcamara (2). А - соотношение результатов экспериментов (1, 2), численного моделирования (3) и эмпирической кривой (4) V=k/t. Б -изменение объема цианофицина по данным экспериментов; стрелкой указанно резкое сокращение содержания цианофицина после 6 нед. инкубации, совпадающее по времени с формированием гетероцист.

R serpentina и от 2-х до 99-и недель в ассоциации с S dulcamara регуляция азотного обмена цианобактерии не зависит о г вида растительного партнера. Существенные физиологические изменения цианобактерии, индуцированные партнером, проявляются в системе N muscorum CALU 304-R serpentina со времени экстраординарного формирования гетероцист и проявления ими нитрогеназной активности, т е. в конце 6-й недели Последнее не приводило к замедлению деградации цианофициновых гранул Напротив, в этот период наблюдали почти двукратное увеличение удельной скорости деградации цианофицина и накопление в вегетативных клетках гликогена. Такое явление возможно при низкой эффективности передачи из гетероцист в вегетативные клетки продуктов азотфиксации и их включения в метаболизм цианобактерии

В ассоциациях Nmuscorum CALU 304 - R serpentina и Сfritschii - S laciniatum интенсификация гидролиза цианофицина и экстраординарная дифференциация гетеро-цист были сопряжены с усилением синтеза в растительных клетках таких азотсодержащих продуктов, как алкалоиды. В тканях раувольфии в присутствии N muscorum CALU 304 скорость накопления индолиновых алкалоидов с 3-ей по 6-ю неделю выращивания была примерно в 2 раза выше, чем в монокультуре раувольфии. C.fritschii вызывала усиление накопления в клетках S laciniatum стероидных гликоалкалоидов, начиная с лаг-фазы роста культуры. При эгом их максимальное количество накапливалось на вторые сутки инкубации (рис. 5). Эти модельные системы демонстрируют формирование интегрированной системы азотного гомеостаза синцианозов. В условиях высокого содержания в среде обитания связанного азота, растительный партнер стимулирует его накопление в виде цианофицина в вегетативных клетках цианобак-терий, которые в этой ситуации принимают функцию специализированных структур, запасающих азот в восстановленной форме. В процессе роста ассоциации расход азота компенсируется за счет ассимиляции цианофицина, усиление гидролиза которого вызывается растительным партнером. С началом синтеза в растительных клетках алкалоидов, т.е. при переводе части азота из центрального метаболизма во вторичный, растительный партнер вызывает двукратную интенсификацию расходования цианофицина и индуцирует экстраординарную дифференциацию гетероцист.

Растительная ткань, очевидно, не просто воздействует на активность высоко специфичных ферментов синтеза и деградации цианофицина, а целиком контролирует азотный метаболизм партнера, возможно, заменяя цианобактериальную внутрифи-ламентную сенсорно-сигнальную систему «азотной недостаточности» собственной или межпартнерской экстрацеллюлярной системой оценки азотного статуса и инициации каскада дифференциации гетероцист, определения их пространственного распределения и проявления ими нитрогеназной активности. Степень изменения системы ассимиляции азота цианобактерии определяется особенностями растительного партнера. N.muscorum CALU 304 имеет близкие характеристики в монокультурах при инкубации на средах для выращивания как каллуса R.serpentina, так и каллуса S.dulcamara. Следовательно, различия в накоплении резервных полимеров и клеточной дифференциации цианобактерии в смешанных культурах с пасленом и рауволь-фией обусловлены воздействием растительного партнера и зависят от его вида.

Полученные данные согласуются с гипотетической моделью инициации каскада дифференциации гетероцист в симбиозе, которая предполагает активирующее воздействие симбиотического специфического сигнала на ген ntcA [Meeks, 1999] От активности ntcA зависит не только инициальная стадия дифференциации гетероцист, но и последующая стадия их «созревания» до терминального состояния и собственно

экспрессия nifHDK [Meeks et al., 1999; Wölk et al., 1999, Flores et al., 1999]. Выявленная стимуляция накопления цианофицина на ранних стадиях роста смешанных культур на содержащих азот средах также может объясняться влиянием растительного партнера на экспрессию ntcA или активность его продукта - регуляторного белка NtcA Известно, что NtcA необходим для экспрессии цианобактериальных генных систем не только азотфиксации и формирования гетероцист, но и транспорта нитрата, а также ассимиляции аммония и нитрата [Wölk et al., 1999; Flores et al, 1999]. Более того, белок NtcA является одним из ранних продуктов симбиотически компетентного N punctiforme РСС 73102 (изолированный цианобионт саговника Macrozamia sp.), синтезируемых в ответ на действие слизи стеблевых желез покрытосеменного Gun-nera manicata и эксудатов мха Blasia pusilla [Liaimer, 2002; Liaimer, Bergman, 2002]. Следовательно, мы в праве предполагать, что растительный партнер нарушает циано-бактериальную систему оценки как внутриклеточного, так и внеклеточного азотного статуса, имитируя ситуацию азотного голодания.

Глава 6. Гетероморфизм цианобактерий, индуцированный растительным

партнером

В большинстве природных растительных синцианозов переход цианобактерий в симбиотическое состояние сопряжен с изменением их морфологии' сокращается длина трихомов, преобладают одноклеточные особи, увеличивается размер клеток, изменяется их форма и деление, утоныпается клеточная стенка [Becking, Donze, 1981; Rai, 1990, Rai et al., 2000 и др.]. Более глубокие изменения поверхностных структур, вплоть до редукции клеточной стенки, описаны нами у цианобионта мха В pusilla (рис. 17), а также выявлены другими авторами в синцианозах с Gunnera kaalensis [Towata, 1985] и различными видами саговников [Grilli Caiola, 1980; Grobbelaar et al., 1988; Baulina et al, 2000; Баулина, Лобакова, 2003 и др.].

Анализ представленных в работе модельных систем показал, что в каждой из них обнаруживаются гетероморфные клеточные формы. Причем в ассоциациях с растительным партнером одного вида структурная изменчивость цианобактерий разных видов имеет различное морфологическое проявление Представленные в этой части работы цианобактерии по усилению интенсивности изменения морфологии и ультраструктуры образуют ряд A variabilis АТСС 29413 « Cfritschii АТСС 27193 < N.muscorum ВКМ 16 < Nmuscorum CALU 304. Главным отличием является отсутствие или присутствие и, что особенно важно, новообразование форм с редуцированной клеточной стенкой (ФРКС), т.е. сферопластов и протопластов. Последние при редукции пептидогликанового слоя клеточной стенки различаются между собой наличием наружной мембраны: у первых она сохранена, а у вторых ее нет. Образование таких

клеточных форм мы наблюдали среди ряда ис^ОДееНивдивдмМЙМЙ табл. 6). Судя

I БИБЛИОТЕКА 33 I С.ЪтщЛт < «•. m ««г

Рис. 17. ФРКС Nostoc sp. в талломе мха Blasia pusilla. ВК - вегетативная клетка, Гц - гетероциста, ММ - межклеточный матрикс.

по ультраструктуре, выявленные ФРКС метаболически активны Для форм с дефектной клеточной стенкой, т.е. с существенным нарушением структуры пептидо-гликанового слоя или его редукцией (ФДКС), включая протопласты и сферопласты, N muscorum CALU 304 в ассоциации с каллусом раувольфии отмечены ультраструктурные признаки интенсификации процессов транскрипции и трансляции и показана способность метаболизировать цианофицин [Горелова, 2001; Горелова, Корженев-ская, 2002]. Кроме того, сферопласты A variabilis CALU 458 и Cfritschii АТСС 27193, имеющие аналогичную ультраструкгуру, но полученные в чистых культурах при кратковременном воздействии лизоцимом, сохраняют способность к энергетическим и биосинтетическим процессам на уровне интактных вегетативных клеток [Семенова и др., 1982; Семенова, 1983].

Таблица 6. Искусственные ассоциации, в которых выявлены цианобактериальные сферопласты и протопласты.

Растительный партнер Цианобактерии

М. sativa (растения, каллус, клетки) N muscorum В КМ 16

S laciniatum (клетки) C.fritschii АТСС 27193

S. dulcamara (каллус) N muscorum CALU 304

R serpentina (каллус) N muscorum CALU 304

i ,»»*^ • , « чм W «*'■

ЬчГ» - •

Рис. 18. Сферопласто-подобная гигантская клеточная форма N muscorum CALU 304 с фрагментированным пептидогликаном, контактирующая с нормальной вегетативной клеткой (а), и ее увеличенный фрагмент (б) с везикулами во внутритилако-идном пространстве. В - везикула, ВК - вегетативная клетка, КС - клеточная стенка, Н - нуклеоид, Пг - пептидогликан, Р - рибосомы, Т- тилакоид, ТМ - тилакоид-ная мембрана.

Кроме ФДКС для ассоциированных цианобактерий характерны формы с отклонениями от типичных для данного вида размеров. Это, например, мини-клетки без нук-леоида и гигантские клеточные формы (ГКФ): от клеток с ригидной клеточной стенкой до сферопластов (рис. 18). По объему ГКФ превышают обычные вегетативные клетки цианобактерии, растущей в чистой культуре в стандартных условиях в 35-210 раз.

Размер их нуклеоида во много раз больше нуклеоида обычных клеток. Его площадь на срезах достигает 25-40 мкм2. По-видимому, акты репликации в гигантских формах опережают по скорости цитокинез, и в них может содержаться «избыточный» генетический материал, потенциально достаточный для образования нескольких клеток.

По нашему мнению, появление в популяциях цианобионтов представленных выше гетероморфных клеточных типов соответствует известным для гетеротрофных бактерий адаптациионным процессам - несбалансированному росту с переходом в фазу L-трансформации. Способность L-форм к репродукции в отсутствии клеточной стенки обеспечивает популяции длительное существование в трансформированном состоянии, но с сохранением, например при персистенции в организме макропартнера, основных признаков вида В подтверждение существующей гипотезы о L-трансформации цианобакгерий в синцианозах [Баулина и др., 1984; Gusev et al., 2002], кроме обнаружения сферопластов, протопластов и ГКФ, в смешанных культурах нами впервые описана продукция гигантскими сфсропластами ультрамикроформ (рис. 18), которые по способу формирования, структуре, размеру, последующему обнаружению в межклеточном матриксе соответствуют элементарным телам. Последние у гетеротрофных бактерий считаются минимальными, и, возможно, основными репродуктивным элементами L-форм [Прозоровский и др., 1981; Domingue, 1995].

Гетероморфные изменения вегетативных клеток цианобакгерий, вплоть до образования L-форм, сопряжены с сохранением жизнеспособности популяции цианобак-терии в смешанных культурах и стабильностью ассоциаций и обусловлены влиянием растительного партнёра. Отсутствие новообразования ФРКС и сокращение частоты гетероморфных клеток в монокультуре сопровождается прекращением роста и последующей гибелью микроорганизма. Так в популяциях N.muscorum С ALU 304 в ассоциации с раувольфией возрастает количество и многообразие гетероморфных клеточных типов по сравнению с монокультурой (табл. 7), где ФДКС выживали и не было их новообразования. ГКФ выявлялись только в присутствии растительной ткани. Клеточный гетероморфизм возрастал при увеличении длительности взаимодействия с растительным партнёром. При этом увеличивалась доля сферопластов и протопластов, достигая иногда 30% численности цианобактериальной популяции.

В работе представлены результаты ультраструктурного анализа, демонстрирующие, что механизмами вызванных растительным партнером морфологических модификаций ассоциированных цианобакгерий являются активация эндогенных му-ролитических ферментов цианобактерии, нарушение синтеза пептидогликана и организации клеточного деления.

Таблица 7. Выявление в популяциях N тиясогит САШ 304 гетероморфных клеток.

Вариант Гетеромор< 1ные клеточные типы Частота ФДКС, %

Культура Время инкубации, нед. Гигантские формы Мини клетки ФДКС

Чистая На ВО-11 На АА 3 4 - + +/- + + 3-9 3-9

Монокультура 2 8 _ + + <2 0

Смешанная1 П А Б В В А В 2 6 6 6* 6** 8 8** +/-+ + + + +/- +/- +/-+ + + + + + + 3-9 3-9 0 0 <2 >10 >10

Смешанная (вне контакта) 2 10 + + + + + <2 >10

Примечания: 1 - приведены данные о гетероморфных клетках в микроколониях: первичной поверхностной (П); зон А, Б и В смешанного агрегата (А, Б, В; подробнее см в тексте); * и ** - цианобактерии из (соответственно) молодой и зрелой поверхносгных колоний смешанного агрегата.

Глава 7. Коммуникация пространственно разделенных партнеров

Для подтверждения того, что описанные изменения физиолого-морфлогических, ультраструктурных и поведенческих характеристик цианобактерий индуцируются растительным партнером, описанные явления были проанализированы в отсутствие непосредственного физического контакта партнеров. Исследования показали, что влияние растительного партнера на цианобактерии достигается путем продукции диффундирующих в агаризованной или жидкой, но не воздушной средс экзоцеллю-лярных агентов (ЗА). Действие растительных агентов проявляется, по крайней мере, в трех, изученных нами, направлениях- формирование и таксис гормогониев; регуляция ассимиляции азота и гетероморфные изменения (рис. 19). Подробнее вызванные изменения характеристик цианобактерий и их потенциальное значение для симбиогене-за представлены в таблице 8. Эффекты зависят от комбинации пар гаеров в парах, их возраста, расстояния между ними, длительности и этапа взаимодействия, а также от условий инкубации (состав сред, фоторежим). ЭА различаются степенью специфичности. По времени проявления эффекты могут совпадать или отставать от аналогичных и быть менее интенсивными, чем эффекты, наблюдаемые при контактном взаимодействии пространственно интегрированных растительных тканей и цианобакте-

рий Например, усиления гетероморфизма N.muscorum С ALU 304 при взаимодействии с каллусом раувольфией наблюдали в близкие сроки инкубации, как в контакте, так и вне контакта с тканью. Однако в той же системе дифференциация гетероцист вне контакта с растительной тканью происходила на три-четыре недели позже, а частота гетероцист и уровень нитрогеназной активности были примерно на 40% ниже, чем при росте цианобактерии в смешанных агрегатах. Тем не менее, и в этом случае вегетативные клетки N.muscorum CALU 304 не испытывали недостатка связанного азота и содержали цианофицина вдвое больше, чем в чистой культуре на безазотной среде. По-видимому, кроме снижения концентрации из-за разбавления в среде на время и интенсивность проявления эффекта растительных ЭА могут влиять, в частности, и размеры их молекул. Последние определяют скорость диффузии ЭА в агаризо-ванной среде и возможность их проникновения через поверхностные клеточные структуры цианобактерий [Баулина и др. 2000]. Кроме того, цианобактерии, очевидно, различаются порогом чувствительности и компетенцией к восприятию ЭА.

Дифференциация гормогониев и их таксис

Изменение системы регуляции ассимиляции азота

Усиление гетероморфизма

Рис 19 Схема влияния растительного партнера на цианобактерии при пространст-венпом разделении в модельных системах.

Химическая природа экзоцеллюлярных агентов пока неизвестна. Однако можно полагать, что среди них есть не только сигнальные вещества, запускающие каскадные системы различной клеточной дифференциации цианобактерий, но и соединения, оказывающие, не затрагивая экспрессию генов, «прямое» воздействие на метаболизм партнера (акшвность ферментов, функционирование септального сократительного комплекса). Следует также отметить, что цианобактерии сами способны

влиять на биосинтетическую активность растительного партнера, вызывая, как показано выше, изменение спектра и количества синтезируемых им продуктов.

Таблица 8. Изменения характеристик цианобактерий, индуцированные растительными экзоцеллюлярными агентами (ЭА).

Реакция цианобактерий Потенциальное значение в симбиогенезе

Индукция и/или стимуляция дифференциации гормогониев Формирование инфекционных единиц, повышение вероятности встречи партнеров, их пространственное сближение; ре-инфицирование тканей макросимбионта в онтогенезе

Ингибирование дифференциации гормогониев Предотвращение инфицирования при взаимодействии некомпетентных партнеров и несоответствии условий обитания для формирования ассоциации; «закрепление» микросимбионта (лишение его подвижности); смена программ клеточной дифференциации

Положительный таксис гормогониев Лттрактация потенциального микросимбионта к локальной зоне пространственной интеграции; предварительный отбор совместимых партнеров до контактного узнавания;

Отрицательный таксис гормогониев Репелляция несовместимых партнеров; реинфицирование макросимбионта в онтогенезе при «изгнании» старыми тканями

Изменение динамики накопления цианофицина Пластичность обеспечения связанным азотом ассоциации

Индукция и/или стимуляция дифференциации гетероцист Повышение азотфикси-рующей активности Управляемое макросимбионтом обеспечение связанным азотом ассоциации

1 орможение цитокинеза Повышение час юты асимметричных и аномальных клеточных делений Нарушение функционирования септального сократительного комплекса Модификация метаболизма пептидогликана Снижение скорости роста цианобионта; управляемый макро-симбионгом сбалансированный рост партнеров

Образования Ь-форм Адаптация цианобионта (изменение антигенных свойств и способов репродукции), позволяющая персистировать в организме макросимбионта

Заключение

В симбиологии существуют несколько взглядов на модификацию цианобактерий в сипцианозах: 1) во всех ассоциациях с растениями цианобактерии - пассивные партнеры, испытывающие однонаправленное модифицирующее воздействие со стороны макросимбионга [Meeks, 1998; Meeks, Elhai, 2002; Wong, Meeks, 2002]; 2) при

формировании синцианоза цианобактерии либо, самостоятельно адаптируются к условиям существования внутри тканей растения-хозяина, либо вследствие существования обмена сигналами между партнерами модификация цианобионта есть результат влияния растения [Bergman et al., 1996; Rai et al., 2000]. На наш взгляд, модификация цианобактерий в синцианозах есть результат интегрирования растения и цианобакте-рий в единую форму жизни, в которой происходит формирование не только устойчивых пищевых связей партнеров, но и объединенных сенсорно-сигнальных систем, управляющих жизнедеятельностью симбиоза в целом.

С одной стороны, анализ собственных и литературных данных позволяет заключить, что изменение характеристик цианобактерий, включая смену программ клеточной дифференциации и L-трансформацию, управляется растительным партнером Управление достигается посредством продукции макропартнером внеклеточных ai ентов, спектр и количество которых может изменяться в зависимости от вида (штамма) и физиологического статуса растения (его клеток и тканей). С другой стороны, модификация цианобактерий не является результатом однонаправленного влияния растения. Цианобактерии синтезируют соединения фитогормональной природы и влияют на морфогашые и биосинтетические процессы растительного партнера Следовательно, нельзя исключать возможность модулирования цианобактериями продукции внеклеточных агентов макропартнера, влияющих на цианобионта. Более того, при формировании синцианозов изменения свойств обоих партнеров не просто суммируются, а отражают организацию системы высшего порядка, что следует, например, из продемонстрированного на моделях проявления интегрированного азотного гомеостаза.

Согласно представлениям биологии систем (Systems biology), живые организмы являются информационно регулируемыми системами, структурированными на вссх иерархических уровнях организации (от надмолекулярного до организменного) в целостные функциональные единицы, или субсистемы [Lengeler, 2004]. Последние, взаимодействуя между собой, образуют глобальные сети регуляции [Westerhoff et al., 2004], которым характерны два основных свойства: 1) рецепция сигнала и его трансляция модулирует восприимчивость последующих сигналов; 2) интерпретация любого сигнала зависит от присутствия других сигналов Это означает, что концентрация и свойства компонентов сети могут изменяться как в зависимости от времени, так и в зависимости от активности других компонентов или активности самого действующего сетевого компонента. Па наш взгляд, такие представления могут быть расширены и для оценки регуляции процессов метаболизма синцианозов.

Цианобактерии, находясь внутри растительных тканей, пространственно изолированы от среды оби!ания синцианоза, и ее воздействие опосредовано растительным

партнером Кроме того, всилу формирования противонаправленных потоков углерод-и азотсодержащих метаболитов между клетками растения и цианобактерий, а также из-за нарушения у цианобактерий большей части межклеточных контактов в трихоме, роль вегетативных клет ок, по-видимому, в значительной степени переходит к растительному партнеру При этом неизбежна должна возрастать сила воздействия внешних, относительно цианобактериальных клеток, сигналов, рецепция и трансляция которых осуществляются не вдоль трихома, а в пределах одной клетки или в группе только немногих клеток В результате у цианобионта «внешней» (т.е осуществляемой растительным партнером) регуляции подчиняются дифференциация гормогони-ев, системы оценки собственного азотного статуса, дифференциации и пространственного распределения гетероцист, согласования репликации ДНК и цитокинеза.

Выводы

1 При формировании синцианозов растительный партнер, инкорпорируя в своих тканях микросимбионта, изолирует его от непосредственного влияния среды обитания симбиоза и, помимо выполнения функции фотосинтезирующего компонента, осуществляет контроль роста и стратегии клеточной дифференциации ассоциированных цианобактерий

2. Растительный партнер продуцирует комплекс соединений, воздействующий на дифференциациию и таксис гормогониев цианобактерий Влияние на формирование гормогониев, с одной стороны, и их таксис, с другой стороны, оказывают разные по химической природе и степени специфичности факторы Стимулирующие образование гормогониев факторы не обладают высокой специфичностью, и их действие не ограничивается кругом совместимых партнеров.

3. Индукция растительным партнером положительного таксиса цианобактерий - обязательное условие формирования пространственно интегрированных симбиотиче-ских систем. Проявление хемоатграктирующей активности только в парах способных к формированию устойчивых ассоциаций предполагает существование системы предварительного отбора потенциальных партнеров еще на стадии до контактного взаимодействия и узнавания на уровне клеточных поверхностей.

4. При взаимодействии организмов, формирующих ассоциации, растительный партнер продуцирует факторы как стимулирующие, так и ингибирующие дифференциацию гормогониев, а также факторы их положительного и отрицательного таксиса Попеременное проявление активности каждого из этих факторов зависит от физиологического статуса растительного объекта (возраст ткани, уровень организации, тип дифференциации) и условий его роста. Это позволяет определить

ткатть-мишень растительного партнера, локализовать и ограничить продолжительность инфицирования цианобактериями

5. В процессе пространственной интеграции партнеров растению принадлежит роль основного структурообразующего компонента. Зона локализации цианобактерий и тип структурной организации симбиотического органа или ткани зависят от вида растительного партнера Цианобионт оказывает локальный морфогенный эффект, усиливая пролиферацию окружающих растительных клеток, ингибируя дифференциацию в них хлоропластов и изменяя биосинтетическую активность.

6. Ключевое условие образования эффективного диазотрофного симбиоза - формирование интегрированной системы азотного гомеостаза. В такой системе растительный партнер исполняет роль сенсорно-сигнального компонента, а цианобакте-рии - компонента, реализующего физиологический ответ на сигнал об азотном статусе системы через аккумуляцию связанного азота или фиксацию молекулярного азота и гидролиз резервных азотсодержащих полимеров. Модификация азотного метаболизма цианобактерий зависит от вида растительного партнера, от стадии и условий взаимодействия с ним.

7. Растительный партнер индуцирует гетероморфные изменения цианобактерий вплоть до образования ими форм несбалансированного роста и L-форм, что сопряжено с сохранением жизнеспособности цианобактериальных популяции в ассоциациях. Механизмами гетероморфных изменений являются лизис пептидогли-кана клеточной стенки, модификация его синтеза и дезорганизация клеточного деления.

8. Контроль роста микросимбионта растительным партнером включает последовательную смену стимуляции деления клеток цианобактерий, увеличения частоты дифференциации неспособных к репродукции гетероцист, торможения цитокинеза и трансформацию части вегетативных клеток в L-формы

9. При пространственном разделении партнеров между ними устанавливается коммуникация путем обмена экзоцеллюлярными агентами, диффундирующими в ага-ризованной или жидкой, но не воздушной среде. Водорастворимые растительные метаболиты влияют на жизнеспособность, интенсивность роста, биосинтетическую активность и структуру популяций цианобактерий. Эти эффекты имеют значение не только для физиологии синцианозов, но и для формирования биоценозов без пространственной интеграции растений и цианобактерий.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 72 печатные работы. Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Агафодорова М.Н., Горелова O.A.. Баулииа О И., Семенова Л.Р., Корженевская Т.Г., Бугенко Р.Г., Гусев М.В. Изучение начальных этапов индуцированного поли-

этиленгликолем внедрения клеток и сферопластов цианобактерий в изолированные протопласты табака // Известия АН СССР, сер. Биология, 1982, № 4, с. 510516.

2. Горелова O.A., Ржержабек Й., Корженевская Т.Г., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Рост и биосинтетическая активность клеток паслена в смешанных культурах с азотфик-сирующими цианобактериями // Доклады АН СССР, 1984, т.279, № 1, с.253-256.

3. Баулина О.И., Горелова O.A., Агафодорова М.Н., Семенова JI.P. Электронно-микроскопическое изучение цианобактерий при различных воздействиях с целью получения протопластов // Цитология микроорганизмов Тезисы докладов Всесоюзного совещания, Пущино, 1984, с.11-12.

4. Горелова O.A. Смешанные культуры клеток высших растений и азотфиксирую-щих цианобактерий // Труды XY научной конференции молодых ученых биологического факультете МГУ. Рукопись депонирована в ВИНИТИ, № 6014, ч. 1, 1984, с. 110-112.

5. Корженевская Т.Г., Горелова O.A.. Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Совместное культивирование клеток высших растений и азотфиксирующих цианобактерий // Физиология растений, 1985, т.32, № 1, с. 88-96.

6. Горелова O.A.. Ржержабек Й., Корженевская Т.Г., Бутенко Р Г, Гусев M В. Влияние цианобактерии Chlorogloeopsis fritschii на рост и биосинтетическую активность клеток паслена в смешанной культуре // Физиология растений, 1985, т.32, № 6, с. 1158-1165.

7 Горелова O.A. Биосингез и накопления стероидных соединений клетками паслена в условиях смешанного культивирования с цианобактериями // Культура клеток растений и биотехнология, Москва: Наука, 1986, с. 261-263.

8 Ржержабек Й., Горелова O.A. Влияние количества и форм азота на рост клеток и накопление стероидных соединений в суспензионной культуре Solanum laciniatum Ait // Культура клеток растений и биотехнология, Москва: Наука, 1986, с 70-76.

9. Горелова О.А. Корженевская Т Г. Ультраструктурные изменения клеток паслена при культивировании на свету // Электронная микроскопия для исследования функциональных изменений структуры клетки при различных воздействиях. Труды Всесоюзного семинара НТО РЭС им А.С.Попова. Рукопись депонирована в ВИНИТИ, 17.06.88, № 4767-В88, с.50-52.

Ю.Горелова O.A.. Баулина О.И., Корженевская Т.Г. Структурно-функциональное состояние культивируемых клеток паслена в ассоциации с азотфиксирующей циано-бактерией на безазотной среде // Ультраструктура растений. YI Всесоюзный симпозиум, тезисы докладов, Киев, 1988, с. 200

11. Горелова О.А . Корженевская Т.Г. Влияние Chlorogloeopsis fritschii на дифферен-цировку гшастид в культивируемых клетках паслена // Ультраструктура растений. YI Всесоюзный симпозиум, тезисы докладов, Киев, 1988, с. 201.

12 Горелова O.A., Николаева С.А., Баулина О.И.. Корженевская ТГ, Решетняк О.В , Лебедев А.Г. Ультраструктурные и физиологические различия двух штаммов женьшеня (ИФР Ж1 и Ж2) // Биология культивируемых клеток и биотехнология. Международная конференция, Тезисы докладов, Новосибирск, 1988, т. 1, с. 88.

13 Горелова O.A.. Баулина О.И., Лобакова ЕС, Корженевская Т.Г Гетероморфизм цианобактерий в искусственных ассоциациях с люцерной и рисом // XIII Всесоюзная конференция по электронной микроскопии (Биология и медицина), Звенигород, Тезисы докладов, 1988, с. 241.

14 Корженевская Т.Г., Горелова O.A.. Скрипников А.Ю., Пивоварова Л.В., Лобакова Е.С, Баулина О.И., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Взаимодействие азотфиксирующих цианобактерий с растительными клетками и тканями в искусственных ассоциациях // Молекулярные и генетические механизмы взаимодействия микроорганизмов с растениями. Сборник научных трудов, Пущино, 1989, с. 189-193.

15 Баулина О И., Лобакова Е.С., Пивоварова Л.В., Скрипников А.Ю., Горелова О.А . Ягодина И.Б., Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Морфо-физиологическая характеристика искусственных синцианозов // Молекулярные и генетические механизмы взаимодействия микроорганизмов с растениями. Сборник научных трудов, Пущино, 1989, с. 193-198.

16. Лобакова Е.С., Горелова O.A., Корженевская Т.Г. Азотфиксирующие цианобакте-рии как стимуляторы и ингибиторы роста растений // Всесоюзная конференция «Микроорганизмы - стимуляторы роста растений и животных». Ташкент. Тезисы докладов, 1989, часть 1, с. 122.

17. Баулина О.И , Лобакова Е.С, Горелова O.A. Особенности ультраструктуры клеточной оболочки цианобактерии Chlorogloeopsis fritschii в ассоциациях с клетками высших растений // Всесоюзная конференция «Регуляция микробного метаболизма», Пущино, 1989, с. 8-9.

18. Баулина О.И., Селях И.О , Горелова O.A. Строение клеточной оболочки как фактор гетероморфных изменений цианобактерий // Всесоюзная конференция «Регуляция микробного метаболизма», Пущино, 1989, с. 9.

19. Горелова O.A.. Лобакова Е.С., Лук К., Баулина О.И. Корженевская Т.Г. Цианобактерии рода Nostoc в искусственных ассоциациях с каллусом и растениями риса // Тезисы докладов YIII конференции по споровым растениям Средней Азии и Казахстана, Ташкент, 1989, с. 51.

20. Горелова O.A., Баулина О.И., Корженевская Т.Г. Ультраструкгура цианобактерий, развивающихся в ткани листа люцерны при инфицировании // IY Республиканская конференция по электронной микроскопии (Электронная микроскопия и современная технология), Тезисы докладов, Кишинев, 1990, с. 50-51.

21. Баулина О.И., Горелова O.A., Корженевская Т.Г. Организация поверхностных структур клеток в зонах локализации цианобактерий в тканях люцерны // III Всесоюзная конференция «Биосинтез целлюлозы и других компонентов клеточной стенки». Тезисы докладов, Казань, 1990, с. 5.

22. Korzhenevskaya T.G., Gorelova O.A.. Lobacova E.S.. Shchelmanova AG., Baulina О I., Butenko R.G., Gusev M V. Cell differention and morphogenesis in mixed cultures // Abstracts of VII Internat. Congr. on Plant Tissue and Cell Culture. Amsterdam, 1990, P.300.

23. Korzhenevskaya T G., Lobacova E.S., Gorelova O.A.. Baulina O.I. Symbiotic cyanobac-teria in artificial associations // YII Intern. Symp. on Photosynthetic Prokaryotes, Amherst, Massachusetts, 1991, Abstracts, 169 A.

24. Korzhenevskaya T G , Baulina ОI, Lobacova F S . Gorelova О A Functional and morphological co-adaptations in experimental syncyanoses // Intern. Symbiosis Congress, Jerusalem, 1991, Abstracts, p. 54.

25.Корженевская Т.Г., Лобакова E.C., Горелова O.A.. Гусев M.B. Реконструирование симбиозов на примере лишайников и синцианозов // Актуальные проблемы лихенологии в СССР. Труды БИН им. Комарова, вып. 1, Ленинград, 1991, с. 21-29.

26. Горелова О А.. Щелманова А.Г., Баулина О.И , Корженевская Т.Г. Ультраструктура популяции симбитической цианобактерии Nostoc sp. // XIV конференция по

электронной микроскопии (биология и медицина). Тезисы докладов, Москва, Черноголовка, 1992, с. 49.

21. Горелова O.A.. Артамонова К.В. Новая морфологическая структура в ассоциации цианобактерий с растительной тканью // XIY конференция по электронной микроскопии (биология и медицина). Тезисы докладов, Москва, Черноголовка, 1992, с. 192.

28.Gorelova O.A.. Artamonova K.V., Korzhenevskaya T.G. Hormogonia formation in plant-cyanobacteria artificial associations // Abstr. VIII East. Eur. Symp. on Biological Nitrogenfixation "Nitrogenfix-92", Saratov, 1992, PD3.

29 Корженевская Т.Г., Баулина О И., Горелова O.A.. Лобакова Е.С., Щелманова А.Г., Бурцева О.И., Артамонова К.В., Клейменов С.Ю., Гусев М.В. Разработка фундаментальных и методических основ симбиогенеза // Тезисы докладов II Всесоюзной планово-отчетной конференции по направлению «Генная и клеточная инженерия», Москва, 1992, с. 74-75.

30. Korzhenevskaya T.G., Baulina O.I., Gorelova O.A.. Lobacova E.S., Butenko R.G, Gusev M.V. Artificial Syncyanoses: the Potential for Modeling and Analysis of Natural Symbioses // Symbiosis, 1993, V. 15, P. 77-103.

31 Korzhenevskaja T., Baulina О., Goreiowa О.. Lobakowa E., Gusev M. Die experimentalle Symbiologie und deren Unterricht in der Moskauer Staatuniversität // Harvard des Ostens. Deutsche Assoziation der Absolventen der Frende der Moskauer Lomonossov-Universität, Berlin, 1993, S. 47.

32. Корженевская Т.Г.. Горелова O.A.. Лобакова E.C., Баулина О.И , Полесский A.B., Гусев M В. Разработка фундаментальных и методических основ симбиогенеза // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология, 1994, № 4, с. 20-21.

33.Баулина О И., Эвальд Р., Горелова O.A.. Корженевская Т.Г., Лобакова Е.С., Гусев М.В. Электронно-микроскопическое изучение иммобилизации дрожжей в частицах носителя растительного происхождения // Микробиология, 1995, т. 64, № 4, с. 519-525.

34. Горелова O.A.. Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Образование и ориентированное распространение гормогониев цианобактерий в модельных системах с тканями высших растений // Вестник Московскою университета. Сер 16. Биология, 1995, №4, с. 19-27.

35.Баулина О.И., Горелова O.A. Кристаллоподобные включения симбиотической цианобактерии Nostoc sp. // Микробиология, 1996, т. 65, № 5, с. 710-712.

36. Горелова O.A.. Баулина О.И., Щелманова А.Г., Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Гетероморфизм цианобактерии Nostoc sp . - микросимбионта мха Blasia pusill а II Микробиология, 1996, т. 65, № 6, с. 824-832.

37. Горелова O.A.. Баулина О.И., Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Формирование гормогониев и их таксис при взаимодействии цианобактерий и растений // Микробиология, 1997, т 66, № 6, с. 800-806

38 Горелова О.А Модификация цианобактерии Nostoc muscorum CALU 304 в смешанной культуре с каллусом раувольфии // Современные проблемы микологии, альгологии и фитопатологии (сборник статей). Москва, МГУ: ИД «Муравей», 1998, с. 322-323.

39 Горелова O.A.. Корженевская Т.Г. Изменчивость таксономически значимых признаков цианобактерий порядка Nostocales // Современные проблемы микологии, альгологии и фитопатологии (сборник статей). Москва, МГУ: ИД «Муравей», 1998, с. 324-325.

40. Корженевская Т.Г., Горелова О А., Баулина О.И, Гусев М.В. Динамика накопления резервных полимеров вегетативными клетками Nostoc muscorum CALU 304 в смешанной культуре с растительной тканью // Микробиология, 1999, т. 68, № 2, с. 191-197.

41 Горелова О.А., Баулина О.И. Корженевская Т.Г. Особенности деления Nostoc muscorum CALU 304 в монокультурах и в ассоциациях с растительными тканями // Микробиология, 1999, т. 68, № 4, с. 528-533.

42. Баулина О.И., Титель К., Малай О.В., Горелова О.А. Изучение проницаемости слизистых поверхностных структур цианобактерий для нейтральных гидрофильных макромолекул // Проблемы экологии и физиологии микроорганизмов: К 110-летию со дня рождения профессора Е.Е.Успенского: Науч. Конф., Москва, МГУ, 1999. Труды. М.: Диалог-МГУ, 2000, с.39.

43.Горелова О.А. Индуцированный гетероморфизм цианобактерии Nostoc muscorum CALU 304 при взаимодействии с тканью раувольфии // Проблемы экологии и физиологии микроорганизмов: К 110-летию со дня рождения профессора Е Е. Успенского: Науч. Конф., Москва, МГУ, 1999. Труды. М.: Диалог-МГУ, 2000, с.51.

44.Горелова О.А. Пространственная инте1рация партнеров и гетероморфизм циано-бактерии Nostoc muscorum CALU 304 в смешанной культуре с тканью раувольфии // Микробиология, 2000, т 69, № 4, с. 565-573.

45.Baulina O.I., Gorelova О.А.. Lobakova E.S., Gusev M.V., Korzhenevskaya T.G. Cyanobacteria with a reduced cell wall in natural and model plant symbioses // Third International Congress on Symbiosis Programs, abstracts and papers. Ed. H.C. Weber, S. Imhof, D. Zeuske. Philipps University of Marburg, Germany, 2000, p.31.

46 Gorelova O.A., Korzhenevskaya T.G., Baulina O.I., Gusev M.V.Communication of spatial separated cyanobacteria and plant tissues in the model systems // Third International Congress on Symbiosis. Programs, abstracts and papers. Ed. H.C. Weber, S. Imhof. D Zeuske. Philipps University of Marburg, Germany, 2000, p.79.

47.Горелова О.А.. Корженевская Т.Г. Гигантские цианобактериальные клеточные формы, возникающие при взаимодействии с культивируемыми тканями раувольфии // Автотрофные микроорганизмы: К 75-летию со дня рож. акад. РАН Е.Н. Кондратьевой: Междун. науч. конф., Москва, МГУ...: Материалы. - М.: МАКС Пресс, 2000, с. 56-57.

48.Горелова О.А. Ультраструктура клеточной поверхности гетероморфных клеток Nostoc muscorum CALU 304 в смешанной культуре с тканью раувольфии // Микробиология, 2001, т. 70, № 3, с. 337-347.

49. Горелова О.А Образование гетероморфными клетками Nostoc muscorum CALU 304 при взаимодействии с растительной тканью везикул, подобных элементарным телам // Сельскохозяйственная микробиология в XIX-XXI веках, Тезисы всероссийской конференции, Санкт-Петербург, 2001, с. 49.

50. Горелова О.А.. Корженевская Т.Г. Образование гигантских и ультрамикроформ Nostoc muscorum CALU 304 при взаимодействии с культивируемыми тканями раувольфии // Микробиология, 2002, т. 71, № 5, с. 654-661.

51. Горелова О.А., Лобакова Е.С. Синтез алкалоидов в клетках и тканях растений в смешанных культурах с азотфиксирующими цианобактериями // III съезд Биохимического общества, Тезисы научных докладов. Санкт-Петербург, 2002, с. 71.

52.Gusev М V., Baulina O.I., Gorelova О.A.. Lobakova E.S., Korzhenevskaya T.G. Artificial cyanobacterium-plant symbioses // Cyanobacteria in symbiosis / Eds. Rai A.N., Bergman В., Rasmussen U. Dordrecht Kluwer Academic Publishers, 2002, p. 253-312.

53 Горелова O.A.. Клейменов С Ю Динамика накопления и деструкции цианофицина в клетках цианобактерий при взаимодействии с растительными тканями // Микробиология, 2003, т. 72, № 3, с. 361-369.

54. Gorelova O.A. Regulation of cyanobacterial nitrogen assimilation by plant partner in artificial association // Molecular Plant-Microbe Interactions: New Bridges between Past and Future. Volume of Abstracts 11-th International Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions. July 18-26 2003, St.-Petersburg, Russia. PMX 107, p. 345.

55. Gorelova O.A. Model systems for studies on the role of the plant partners in regulation of cyanobacterial behaviors in syncyanoses formation // VITT International Conference "The Biology of Plant Cells In Vitro and Biotechnology " - Abstracts, Saratov, Sept. 913,2003. P. 114.

56. Горелова O.A. Интеграция процессов азотного метаболизма высших растений и цианобактерий при формировании ассоциаций // V Съезд Общества физиологов растений России и Международная конференция «Физиология растений - основа фитобиотехнологии», 15-21 сентября 2003 г., Пенза, Тезисы докладов, с. 127-128.

57. Горелова O.A., Лобакова Е.С., Корженевская Т.Г. Инфекционная активность изолированных из природных симбиозов цианобактерий в отношении несимбиотроф-ных растений // Вестник Московского университета. Сер. 16. Биология, 2005, № 3, с. 39-44.

Работа выполнялась при финансовой поддержке МНТК «Биоген» (1989-1990 гг.), ГНТП «Новейшие методы биоинженерии» (1990-1995 гг.), «Университеты России» (1992-1997 гг.), Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 94-04-12583-а, № 97-0448363, № 00-04-48708 и № 03-04-48456), Международным научным фондом (проект № J6J100). Исследования проведены в рамках темы «Изучение клеточных взаимодействий в норме и патологии. Молекулярные, физиологические и иммунологические аспекты» (научный руководитель профессор М.В.Гусев, №. гос. регистрации 01870032346) и профаммы ЮНЕСКО «Современные проблемы биологии и микробиологической технологии» (1982-1983).

Автор выражает глубокую признательность своим учителям: члену-корреспонденту РАН Р.Г. Бутенко, профессору М.В. Гусеву, профессору Т.Г. Корженевской и ведущему научному сотруднику О.И. Баулиной, а также благодарит коллег, в соавторстве с которыми выполнены отдельные части работы: Е.С. Лобанову, Й. Ржержа-бека (Ин-т микробиологии, Чехия), М.Н. Агафодорову, А.Г. Щелманову, С.Ю. Клейменова, Р. Эвальда и К. Тигель (Берлинский университет им. Гумбольдтов) и других, а также весь коллектив кафедры физиологии микроорганизмов и кафедры физиологии растений Биологического факультета МГУ за поддержку и помощь в работе.

г по гусикии фонд

2006-4

И--/648 * 16А* 1925

Напечатано с готового оригинал-макета >

Издательство ООО "МАКС Пресс" Лицензия ИД N 00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати 14.01.2005 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печл. 2,0. Тираж 100 эю. Заказ 012. Тел. 939-3890. Тел./факс 939-3891. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, 627 к.

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Горелова, Ольга Андреевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СИМБИОЗЫ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ И ЦИАНОБАКТЕРИЙ

Обзор литературы)

1.1. Синцианозы различных таксономических групп высших растений

1.2. Общая характеристика синцианозов высших растений

1.3. Клеточная дифференциация цианобактерий

1.3.1. Гормогонии

1.3.2. Гетероцисты

1.3.3. Акинеты

1.3.4. Вегетативные клетки

1.4. Морфофизиологические модификации цианобионтов

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты экспериментальных исследований

2.2. Методы исследования

2.2.1. Модельные системы

2.2.2. Определение биосинтетической активности растительных партнеров

2.2.3. Микроскопическое исследование

2.2.4. Определение физиологической активности цианобактерий

ГЛАВА 3. СМЕШАННЫЕ КУЛЬТУРЫ ПАРТНЕРОВ РАЗНЫХ ВИДОВ И

УРОВНЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ

3.1. Рост и жизнеспособность партнеров в смешанных суспензионных культурах

3.2. Рост и жизнеспособность партнеров в смешанных каллусных культурах и растениях, инокулированных цианобактериями

3.3. Пространственная интеграция партнеров в смешанных культурах

3.3.1. Клеточная адгезия

3.3.2. Анатомическая организация

3.4. Влияние цианобактерий на морфогенные процессы растительных партнеров

3.5. Биосинтетическая активность клеток и тканей при взаимодействии с цианобактериями

3.6. Ассоциативные взаимодействия растительных и цианобактериальных партнеров (Обсуждение результатов)

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПАРТНЕРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ

И ТАКСИС ГОРМОГОНИЕВ ЦИАНОБАКТЕРИЙ

4.1. Сравнение штаммов цианобактерий по способности дифференцировать гормогонии

4.2. Формирование гормогониев при взаимодействии с растительными партнерами

4.3. Таксис гормогониев при взаимодействии с растительными партнерами

4.4. Комплексность воздействия растительного партнера

4.5. Выводы и их обсуждение

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПАРТНЕРОВ НА ЦИАНОБАКТЕРИАЛЬ

НУЮ СИСТЕМУ РЕГУЛЯЦИИ АССИМИЛЯЦИИ АЗОТА

5.1. Формирование гетероцист

5.2. Накопление резервных полимеров

5.3. Деградация цианофицина

5.4. Дифференциация гетероцист при высоком внутриклеточном содержании цианофицина

5.5. Анализ динамики расходования цианофицина

5.6. Выводы и их обсуждение

ГЛАВА 6. ГЕТЕРОМОРФИЗМ ЦИАНОБАКТЕРИЙ, ИНДУЦИРОВАННЫЙ

РАСТИТЕЛЬНЫМ ПАРТНЕРОМ

6.1. Гетероморфизм цианобактерий разных видов

6.1.1. Характеристика чистых культур

6.1.2. Характеристика монокультур

6.1.3. Характеристика смешанных культур

6.2. Формы с редуцированной клеточной стенкой

6.3. Гигантские клеточные формы

6.4. Механизмы гетероморфных изменений

6.4.1. Изменения структуры пептидогликана.

6.4.2. Особенности клеточного деления

6.5. Выводы и их обсуждение

ГЛАВА 7. КОММУНИКАЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО РАЗДЕЛЕННЫХ

ПАРТНЕРОВ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Растительные синцианозы: изучение роли макропартнера на модельных системах"

Актуальность проблемы. Развитие современной биологии ознаменовано, с одной стороны, осознанием значимости биологического разнообразия в устойчивости развития жизни на Земле, а с другой стороны, пониманием ограниченности представлений человечества о широте самого биологического разнообразия. Львиная доля «незнакомцев», конечно, относится к миру прокариот. Другим, не иссякшим до настоящего времени, источником «новых» представителей биосферы Земли является открытие ранее неизвестных симбиозов и, возможно, их возникновение de novo или экспериментальное создание. Симбиозы все чаще рассматриваются не только как способ совместного существования организмов разных видов, но и как особые формы жизни, в которых комбинация разнородных компонентов преобразуется в интегрированную систему, имеющую собственную уникальную морфологию и анатомию, физиологию и экологию [Sapp, 1994; Baumann, 1998; Головлев, 2000 и др.]. Значение симбиозов в эволюции жизни, в частности, в происхождении эукариот уже неоспоримо [Margulis, 1998; Sugi-ura, 1999; Raven, 2002 а, б]. Кроме того, непрерывность существования жизни на Земле в целом рассматривается, как следствие устойчивой способности организмов формировать симбиозы, которые являются скорее нормой, чем исключением для различных биоценозов [Маргелис, 1983; Zook, 1994; Osborne, Bergman, 2002].

Среди известных симбиозов особое положение занимают синцианозы, т.е. симбиозы цианобактерий с протистами, животными, грибами и растениями [Rai, 1990; Schenk, 1992; Rai et al., 2000; 2002]. Основанием для этого служат филогенетическое разнообразие макросимбионтов, структурно-функциональная пластичность микросимбионтов, сочетающих способность к фотоавтотрофии и диазотрофии, многообразия сред обитания и, наконец, древность происхождения синцианозов. За последнюю четверть века синцианозы из странных и редких явлений природы переместились в разряд важнейших повсеместно распространенных компонентов биосферы. С открытием морских симбиозов цианобактерий с диатомовыми водорослями синцианозам отводится роль основного компонента глобальной биологической азотфиксации [Carpenter, Janson, 2000; Rai et al., 2002; Carpenter, 2002]. Хотя некоторые из симбиозов цианобактерий с высшими растениями, как феномен, известны с конца 19 века [Reinke, 1872; Leitgeb, 1878; Wandner, 1878], а синцианоз папоротника Azolla столетиями используется в практической деятельности человека, многие аспекты симбиогенеза остаются не выясненными.

Изучение растительных синцианозов, начавшееся с флористического описания и попыток идентифицировать компоненты и понять их роль в системе, столкнулось со сложностями, обусловленными тем, что в интактном симбиозе физиолого-морфологические свойства микросимбионта, в том числе, служащие критериями его таксономического положения, не соответствуют таковым при развитии цианобактерий в свободноживущем состоянии. Кроме того, не всегда удается разделение партнеров. Исследование симбиозов in situ не позволяло также ответить на вопросы о том, какие свойства макро- и микросимбионтов важны для формирования симбиотических систем, что необходимо и достаточно для эффективного симбиогенеза, каковы специфичность взаимодействия партнеров, их сенсорно-сигнальные системы и пути интеграции метаболических процессов исходных организмов при формировании ими функциональных симбиотических систем.

3) моделирование in vitro разных этапов взаимодействия растений и цианобактерий и

4) получение искусственных ассоциаций, партнерами в которых могут выступать и не симбиотрофные по происхождению организмы.

Первые удачные попытки дезинтеграции и реконструирования природных симбиозов цианобактерий с талломными мхами [Ridgway, 1967; Rodgers, Stewart, 1977] и покрытосеменными рода Gunnera [Silvester, McNamara, 1976] показали перспективность и широту потенциальных возможностей таких методических приемов. Впоследствии эти подходы стали базовыми в большинстве исследований структуры пищевых связей партнеров и обмена между ними соединениями углерода и азота, генетического разнообразия симбиотически компетентных цианобактерий и специфичности взаимодействия партнеров, регуляции метаболической активности цианобионта, его клеточной дифференциации и генных систем, активируемых в симбиозе и т.д. [Rai, 1990; Bergman et al., 1996; Meeks, 1998; Meeks et al., 1999; Rai et al., 2000; 2002; Meeks, Elhai, 2002 и др.]. Сравнение искусственных ассоциаций, полученных в лабораторных условиях через этап смешанного культивирования цианобактерий с растительными объектами разного уровня организации (выращиваемые in vitro изолированные протопласты, клетки, ткани, органы, растения-регенеранты и целые растения), с природными син-цианозами показало, что коадаптационные изменения партнеров в этих системах аналогичны [Корженевская и др., 1989; Корженевская, 1990; Gusev, Korzhenevskaya, 1990; Korzhenevskaya et al., 1993]. Это позволило более смело применять методы смешанных культур для моделирования отдельных этапов взаимодействия партнеров и выявления закономерностей формирования и жизнедеятельности синцианозов [Gusev et al., 2002; Rai, Bergman, 2002], а также послужило свидетельством корректности использования для создания жизнеспособных искусственных синцианозов широкого круга организмов, включая тех, которые самостоятельно не реализовали в процессе эволюции свои потенциальные способности к формированию симбиотических систем.

Изучение физиолого-морфологических модификаций цианобионтов в процессе формирования и жизнедеятельности синцианозов поставило вопрос о том, сами ли цианобактерии адаптируют свой метаболизм к новым условиям существования в организме макросимбионта, или эти изменения вызваны воздействием (возможно, однонаправленным) растительного партнера [Bergman et al., 1996; Meeks, 1998; Rai et al., 2000; Meeks, Elhai, 2002]. В исключительном большинстве исследований проявление изменений цианобионта в составе симбиоза оценивается при сравнении с характеристиками изолированных или апосимбиотических цианобактерий, растущих в оптимальных условиях, хотя более информативным такое сравнение было бы в случае создания для цианобактерий условий питания и среды, аналогичных таковым в симбиотических тканях. Осуществить такой прием до некоторой степени удается при моделировании взаимодействий партнеров [Корженевская, 1990; Gusev, Korzhenevskaya, 1990; Korzhenevskaya et al., 1993; Gusev et al., 2002].

Таким образом, очевидно, что изучение симбиозов относится к ряду актуальных современных биологических проблем, а применение экспериментальных подходов, включая разработку и использование различных модельных систем, является важнейшим направлением в этой области исследований. Кроме того, попытки получения новых симбиозов растений с азотфиксирующими микроорганизмами, и особенно с циа-нобактериями, актуальны в связи с проблемой повышения доли биологического азота в питании растений как экономически выгодного и экологически чистого источника азота [Gusev, Korzhenevskaya, 1990; Korzhenevskaya et al., 1993; Rai et al., 2000; Gusev et al., 2002; Rai, Bergman, 2002].

Цель и задачи исследования. Работа посвящена изучению физиологии симбиозов высших растений с цианобактериями. Основная цель работы - оценка роли растительных партнеров разных видов во возникновении и интенсивности проявления изменений физиолого-морфологических характеристик микросимбионта, обнаруживающихся в процессе формирования и жизнедеятельности природных и модельных син-цианозов.

Задачи исследования:

2). Сравнительное изучение пространственной интеграции партнеров в природных синцианозах и искусственных ассоциациях.

6). Оценка последовательности и пространственно-временной координации мор-фофизиологических изменений партнеров на разных этапах развития природных син-цианозов и искусственных ассоциаций.

Научная новизна работы. В ходе работы изучена способность к совместному росту 13 видов растительных партнеров, имеющих разный уровень организации (от культивируемых клеток и тканей до интактных растений) с 10 штаммами 8 видов сво-бодноживущих цианобактерий и 4 штаммами цианобактерий, изолированных из природных синцианозов. Скрининг проведен в 73 парах партнеров. Созданы экспериментальные ассоциации со сбалансированным ростом структурно интегрированных партнеров. Получены новые данные о жизнеспособности, росте, метаболической активности, биосинтезе видоспецифических продуктов, морфогенезе и клеточной дифференциации растительных партнеров и цианобактерий при их взаимодействии.

Впервые показано, что растительный партнер оказывает комплексное воздействие на формирование и ориентированное распространение подвижных трихомов цианобактерий (гормогониев). Установлено, что на дифференциацию гормогониев, с одной стороны, и их таксис, с другой стороны, оказывают разные по химической природе и степени специфичности факторы растительного происхождения. Впервые продемонстрировано, что при взаимодействии организмов, формирующих стабильные ассоциации, растительный партнер продуцирует факторы как стимулирующие, так и ингибирующие дифференциацию гормогониев, а также факторы их положительного и отрицательного таксиса. Попеременное проявление активности каждого из этих факторов зависит от физиологического статуса растительного объекта и условий инкубации (состав среды, фоторежим, исходное расстояние между партнерами). Это позволяет определить ткань-мишень растительного партнера, локализовать и ограничить продолжительность потенциального инфицирования цианобактериями. Индукция растительным партнером положительного таксиса цианобактерий — обязательное условие формирования сим-биотических систем.

При сравнительном изучении пространственной интеграции партнеров разных видов впервые описано формирование в экспериментальных ассоциациях новых морфологических структур с инкорпорированными в растительные ткани цианобактериями. Тип организации таких структур в виде смешанных агрегатов зональной организации и внутритканевых «вместилищ» зависит от вида растительного партнера. Циано-бактерии влияют на морфогенные процессы в растении, в том числе, ингибируют дифференциацию хлоропластов в окружающих клетках партнера и стимулируют пролиферацию растительных клеток, вызывают изменение их биосинтетической активности (накопление стеринов, антоцианов, стероидных и индолиновых алкалоидов).

Впервые получены свидетельства индукции растительным партнером усиления гетероморфизма цианобактерий вплоть до образования форм несбалансированного роста и L-форм, а также сопряженности этого явления с сохранением жизнеспособности популяции цианобактерий в ассоциациях. Впервые описано формирование цианобактериями под влиянием растительного партнера гигантских клеточных форм и продукция ими ультрамикроформ, подобных элементарным телам. Продемонстрировано, что механизмами вызванных растительным партнером гетероморфных изменений ассоциированных цианобактерий являются лизис пептидогликана клеточной стенки, модификация его синтеза и дезорганизация клеточного деления (торможение цитокинеза, нарушение баланса роста и деления клеток, повышение частоты асимметричных и аномальных делений, нарушение функционирования септального сократительного комплекса).

Впервые показано, что растительный партнер способен стимулировать потребление цианобактериями экзогенного связанного азота и накапливать его внутриклеточ-но в виде цианофицина, а также влиять на скорость гидролиза цианофицина и индуцировать экстраординарную дифференциацию гетероцист и азотфиксирующую активность при повышенном уровне внутриклеточного азота в вегетативных клетках микропартнера, т.е. игнорируя цианобактериальную сенсорно-сигнальную систему «азотной недостаточности». Влияние растительного партнера на азотный метаболизм цианобак-терий видоспецифично и зависит от стадии и условий взаимодействия с ними. Созданы экспериментальные модели, демонстрирующие формирование интегрированной системы азотного гомеостаза, в которых выявлена координация по времени проявления интенсификации синтеза (накопления) растительными клетками азотсодержащих соединений с индукцией экстраординарной дифференциации гетероцист и повышением скорости гидролиза цианофицина цианобактериями.

Положения, выносимые на защиту. На основании анализа собственных и литературных данных о формировании и жизнедеятельности природных и искусственных растительных синцианозов можно заключить:

2) в синцианозах растительный партнер, инкорпорируя в своих тканях микросимбионта, помимо выполнения общеизвестной функции фотосинтезирующего компонента, осуществляет контроль роста и стратегии клеточной дифференциации ассоциированных цианобактерий;

4) ключевое условие образования эффективного диазотрофного симбиоза - формирование интегрированной системы азотного гомеостаза, в которой растительный партнер исполняет роль сенсорно-сигнального компонента, а цианобактерии - компонента, реализующего физиологический ответ на сигнал об азотном статусе системы через аккумуляцию связанного азота или фиксацию молекулярного азота и гидролиз резервных азотсодержащих полимеров;

5) контроль роста микросимбионта растительным партнером включает последовательную смену стимуляции деления клеток цианобактерий, увеличения частоты дифференциации неспособных к репродукции гетероцист, торможения цитокинеза и трансформацию части вегетативных клеток в L-формы.

Практическая значимость. Полученные в рамках работы данные, существенно расширяющие представления о сложном характере взаимодействий цианобактерий и растений, способствуют, с одной стороны, пониманию закономерностей симбиогенеза, включая механизмы взаиморегуляции физиологии партнеров, а с другой стороны, позволяют оценить индивидуальные особенности синцианозов с участием растений разных видов. Это, в свою очередь, содействует прогрессу в области создания симбиотических ассоциаций ключевых сельскохозяйственных культур с азотфиксирующими микроорганизмами и, особенно, цианобактериями.

Результаты работы внедрены в систему биологического образования. В рамках учебного плана на Биологическом факультете МГУ на их основе разработаны задачи большого практикума и летней практики по природным и модельным симбиозам, которые преподаются, начиная с 1986 года. Полученные данные используются также в курсах лекций «Симбиологии», «Клеточная физиология» и «Цитология микроорганизмов» (кафедра клеточной физиологии и иммунологии, кафедра физиологии микроорганизмов, кафедра микробиологии). Результаты исследований последнего десятилетия суммированы в главе «Artificial cyanobacterium-plant symbioses», написанной в соавторстве с М.В. Гусевым, О.И. Баулиной, Е.С. Лобаковой и Т.Г. Корженевской, коллективной монографии «Cyanobacteria in Symbiosis» (Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2002). Издание предназначенно для научных работников и обучения в области растительно-микробных взаимодействий и биологической азотфиксации.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на 42 научных конференциях, среди которых: VI Европейское рабочее совещание по клеточным циклам (Прага, 1983); IV Всесоюзная конференция «Культура клеток растений и биотехнология» (Кишинев, 1983); Всесоюзное совещание «Цитология микроорганизмов» (Пущино, 1984); VII Съезд Всесоюзного микробиологического общества «Достижения микробиологии - практике» (Алма-Ата, 1985); Семинар стран-членов СЭВ «Клеточные и генные технологии для зерновых злаков» (Краснодар, 1988); VI Всесоюзный симпозиум «Ультраструктура растений» (Киев, 1988); Международная конференция «Биология культивируемых клеток и биотехнология» (Новосибирск, 1988); Всесоюзное совещание «Молекулярные и генетические механизмы взаимодействия микроорганизмов с растениями» (Пущино, 1988); Всесоюзная конференция «Регуляция микробного метаболизма» (Пущино, 1989); III Всесоюзная конференция «Биосинтез целлюлозы и других компонентов клеточной стенки» (Казань, 1990); VII Международный конгресс «Культура растительных тканей и клеток» (Амстердам, 1990); VII Международный симпозиум по фотосинтезирующим прокариотам (Амхерст, Массачусетс, 1991); Международный конгресс по симбиозу (Иерусалим, 1991); I-IV Всесоюзные планово-отчетные конференции по направлению «Генная и клеточная инженерия» (Москва, 1991-1994); VIII Общеевропейский симпозиум по биологической азотфикса-ции «Азотфиксация-92» (Саратов, 1992); Международная конференция «Современные проблемы микологии, альгологии и фитопатологии» (Москва, 1998); III Международный конгресс по симбиозу (Марбург, 2000); Всесоюзная конференция по развитию концепции микробной экологии в XXI веке (Москва, 2000); Международная научная конференция «Автотрофные микроорганизмы: К 75-летию со дня рож. акад. РАН Е.Н. Кондратьевой» (Москва, 2000); Всероссийская конференция «Сельскохозяйственная микробиология в XIX-XXI веках» (Санкт-Петербург, 2001); III Съезд Биохимического общества (Санкт-Петербург, 2002), Всероссийская научно-практической конференции «Физиология растений и экология на рубеже веков» (Ярославль, 2003); XXI Международный конгресс по молекулярным растительно-микробным взаимодействиям (Санкт-Петербург, 2003); VIII Международная конференция «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Саратов, 2003); V Всероссийский Съезд Общества физиологов растений России и Международная конференция «Физиология растений - основа фитобиотехнологии» (Пенза, 2003). Материалы диссертации докладывались также на научных семинарах Отделения фототрофных микроорганизмов Института микробиологии АН ЧССР (Прага, Тржебонь, 1982-1983), секции Биологии Берлинского Гум-больдтского университета (Берлин, 1994), на заседаниях нескольких кафедр Биологического факультета МГУ, а также экспонировались на выставках (Москва, ВДНХ, 1989; Берлин, 1993).

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Горелова, Ольга Андреевна

ВЫВОДЫ

1. При формировании синцианозов растительный партнер, инкорпорируя в своих тканях микросимбионта, изолирует его от непосредственного влияния среды обитания симбиоза и, помимо выполнения функции фотосинтезирующего компонента, осуществляет контроль роста и стратегии клеточной дифференциации ассоциированных цианобактерий.

2. Растительный партнер продуцирует комплекс соединений, воздействующий на дифференциацию и таксис гормогониев цианобактерий. Влияние на формирование гормогониев, с одной стороны, и их таксис, с другой стороны, оказывают разные по химической природе и степени специфичности факторы. Стимулирующие образование гормогониев факторы не обладают высокой специфичностью, и их действие не ограничивается кругом совместимых партнеров.

3. Индукция растительным партнером положительного таксиса цианобактерий — обязательное условие формирования пространственно интегрированных симбиотических систем. Проявление хемоаттрактирующей активности только в парах, способных к формированию устойчивых ассоциаций, предполагает существование системы предварительного отбора потенциальных партнеров еще на стадии до контактного взаимодействия и узнавания на уровне клеточных поверхностей.

4. При взаимодействии организмов, формирующих ассоциации, растительный партнер продуцирует факторы как стимулирующие, так и ингибирующие дифференциацию гормогониев, а также факторы их положительного и отрицательного таксиса. Попеременное проявление активности каждого из этих факторов зависит от физиологического статуса растительного объекта (возраст ткани, уровень организации, тип дифференциации) и условий его роста. Это позволяет определить ткань-мишень растительного партнера, локализовать и ограничить продолжительность инфицирования цианобактериями.

5. В процессе пространственной интеграции партнеров растению принадлежит роль основного структурообразующего компонента. Зона локализации цианобактерий и тип структурной организации симбиотического органа или ткани зависят от вида растительного партнера. Цианобионт оказывает локальный морфогенный эффект, усиливая пролиферацию окружающих растительных клеток, ингибируя дифференциацию в них хлоропластов и изменяя биосинтетическую активность.

6. Ключевое условие образования эффективного диазотрофного симбиоза - формирование интегрированной системы азотного гомеостаза. В такой системе растительный партнер исполняет роль сенсорно-сигнального компонента, а цианобактерии — компонента, реализующего физиологический ответ на сигнал об азотном статусе системы через аккумуляцию связанного азота или фиксацию молекулярного азота и гидролиз резервных азотсодержащих полимеров. Модификация азотного метаболизма цианобактерий зависит от вида растительного партнера, от стадии и условий взаимодействия с ним.

7. Растительный партнер индуцирует гетероморфные изменения цианобактерий вплоть до образования ими форм несбалансированного роста и L-форм, что сопряжено с сохранением жизнеспособности цианобактериальных популяции в ассоциациях. Механизмами гетероморфных изменений являются лизис пептидогликана клеточной стенки, модификация его синтеза и дезорганизация клеточного деления.

8. Контроль роста микросимбионта растительным партнером включает последовательную смену стимуляции деления клеток цианобактерий, увеличения частоты дифференциации не способных к репродукции гетероцист, торможения цитокинеза и трансформацию части вегетативных клеток в L-формы.

9. При пространственном разделении партнеров между ними устанавливается коммуникация путем обмена экзоцеллюлярными агентами, диффундирующими в агари-зованной или жидкой, но не воздушной среде. Водорастворимые растительные метаболиты влияют на жизнеспособность, интенсивность роста, биосинтетическую активность и структуру популяций цианобактерий. Эти эффекты имеют значение не только для физиологии синцианозов, но и для формирования биоценозов без пространственной интеграции растений и цианобактерий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В симбиологии существуют несколько взглядов на модификацию цианобактерий в синцианозах: 1) во всех ассоциациях с растениями цианобактерии - пассивные партнеры, испытывающие однонаправленное модифицирующее воздействие со стороны макросимбионта [Meeks, 1998; Meeks, Elhai, 2002; Wong, Meeks, 2002]; 2) при формировании синцианоза цианобактерии либо, самостоятельно адаптируются к условиям существования внутри тканей растения-хозяина, либо вследствие существования обмена сигналами между партнерами модификация цианобионта есть результат влияния растения [Bergman et al,, 1996; Rai et al., 2000]. На наш взгляд, модификация цианобактерий в синцианозах есть результат интегрирования растения и цианобактерий в единую форму жизни.

С одной стороны, анализ собственных, представленных в настоящей работе, и литературных данных о формировании и жизнедеятельности природных и искусственных растительных синцианозов позволяет заключить, что изменение поведенческих и фи-зиолого-морфологических характеристик цианобактерий, включая смену программ клеточной дифференциации и L-трансформацию, управляется растительным партнером. Управление достигается посредством продукции макропартнером внеклеточных агентов, спектр и количество которых может изменяться в зависимости от вида (штамма) и физиологического статуса растения (его клеток и тканей). Воздействие растения вызывает нетипичные для свободноживущих цианобактерий реакции, а именно: таксис гормогониев в темноту; дифференциация гетероцист и проявление азотфиксирующей активности независимо от собственной обеспеченности связанным азотом, т.е. игнорируя внутрифиламентную сенсорно-сигнальную систему «азотной недостаточности»; повышенный гетероморфизм и существование в виде форм с редуцированной клеточной стенкой, включая L-формы. В процессе пространственной интеграции партнеров растению принадлежит роль основного структурообразующего компонента. Зона локализации цианобактерий (стебель, лист, таллом или корень), тип структурной организации симбиотического органа или ткани (внутриклеточная или внутритканевая инкорпорация микросимбионта) зависят от вида растительного партнера.

С другой стороны, модификация цианобактерий не является результатом однонаправленного влияния растения. Цианобактерии синтезируют соединения фитогормо-нальной природы, влияют на морфогенные процессы в растении, в том числе, ингиби-руют дифференциацию хлоропластов в окружающих клетках партнера и стимулируют пролиферацию растительных клеток, вызывают изменение синтеза ими видоспецифич-ных соединений. Следовательно, нельзя исключать возможность модулирования циа-нобактериями продукции внеклеточных агентов растительного партнера, влияющих на цианобионта. Более того, при формировании синцианозов изменения свойств обоих партнеров не просто суммируются, а отражают организацию системы высшего порядка, что следует, например, из продемонстрированного на моделях проявления интегрированного азотного гомеостаза.

В настоящее время считается бесспорным признаком формирования симбиозов (как в природе, так и при моделировании в лабораторных условиях) возникновение у них качеств, отсутствующих у исходных свободноживущих организмов. Это, несомненно, справедливо и в отношении растительных синцианозов. Основным из таких качеств, по-видимому, следует считать структурное и метаболическое интегрирование партнеров в единую форму жизни, в которой каждый из компонентов приобретает зависимость друг от друга. Растение зависит от цианобактерий, прежде всего, как от источника связанного азота. Цианобактерии, в силу изоляции от внешней среды, зависят от растения как от источника субстратов энергетического и структурного обмена, особенно соединений углерода. Однако формирование синцианоза должно включать не только установление пищевых связей партнеров, но и изменение индивидуальных ре-гуляторных систем их метаболизма, а главное формирование объединенных сенсорно-сигнальных систем, управляющих жизнедеятельностью симбиоза в целом.

Согласно современным представлениям научного направления, получившего название биологии систем (Systems biology), живые организмы являются информационно регулируемыми системами, структурированными на всех иерархических уровнях организации (от надмолекулярного до клеточного и организменного) в холистические, целостные функциональные единицы, или субсистемы [Lengeler, 2004]. Последние, взаимодействуя между собой, образуют глобальные сети регуляции («нервные» сети) [Westerhoff et al., 2004], которым характерны два основных свойства. Во-первых, рецепция сигнала и его трансляция модулирует восприимчивость последующих сигналов. Во-вторых, интерпретация любого сигнала зависит от присутствия других сигналов. I

Это означает, что концентрация и свойства компонентов сети могут изменяться как в зависимости от времени, так и в зависимости от активности других компонентов или активности самого действующего сетевого компонента. На наш взгляд, такие представления вполне применимы и в оценке регуляции процессов метаболизма синцианозов.

Цианобактерии, находясь внутри растительных тканей, пространственно изолированы от среды обитания синцианоза, и ее воздействие опосредовано растительным партнером. Кроме того, в силу формирования противонаправленных потоков углерод-и азотсодержащих метаболитов между клетками растения и цианобактерий, а также из-за нарушения у цианобактерий большей части межклеточных контактов в трихоме, роль вегетативных клеток, по-видимому, в значительной степени переходит к растительному партнеру. При этом неизбежно должно возрастать сила воздействия внешних, относительно цианобактериальных клеток, сигналов, рецепция и трансляция которых осуществляются не вдоль трихома, а в пределах одной клетки или в группе только немногих клеток. В результате у цианобионта «внешней» (т.е. осуществляемой растительным партнером) регуляции подчиняются дифференциация гормогониев, системы оценки собственного азотного статуса, дифференциации и пространственного распределения гетероцист, согласования репликации ДНК и цитокинеза. Феномены, описанные в работе, согласуются именно с таким предположением.

Другие известные в настоящее время регуляторные системы цианобактерий, такие например, как системы оценки окислительно-восстановительного экзо- и внутриклеточного состояния (системы редокс-статуса), система циркадных ритмов генной экспрессии («биологические часы») [Golden et al., 1999], кворум чувствительность [Sun et al., 2004] и межклеточная сигнализация микроцистином [Claupner et al., 2004 и др.] в синцианозах не изучены, хотя нет никакого сомнения в их значимости для жизнедеятельности симбиозов. Так, микроцистины (циклические гептапепдидные гепатотокси-ны), продуцируемые многими, включая Nostoc spp., цианобактериями [Namikoshi, Rinehart, 1996; Christiansen et al., 1999; Codd et al., 1999 и др.] считаются наиболее важными экзометаболитами цианобактерий, влияющими на структуру сообществ экосистем вообще, и выполняющими роль уникальных феромонов в межклеточной коммуникации цианобактерий [Claupner et al., 2004]. Они обладают способностью индуцировать гены собственного биосинтеза и оказывают влияние на экспрессию других белков, а также ингибируют протеинфосфотазы РР1 и РР2А и, следовательно, могут модулировать активность ферментов, регулируемую обратимым фосфорилированием, в том числе у животных и растений [Codd et al., 1999; Claupner et al., 2004]. Например, у Phaseo-lus vulgaris микроцистин вызывает, даже при кратковременном воздействии низких концентраций, ингибирование фиксации СО2 , а при усилении воздействия - некроз листьев [Abe et al., 1996]. Растущий в аксеничной культуре на минеральной среде Nostoc sp., изолированный из синцианоза с Cycas circinalis, продуцирует микроцистин. Однако его синтез ингибируется дефицитом связанного азота, а в присутствии нитрата - мили-молярными концентрациями сахарозы [Forlani et al., 1999]. Это, бесспорно, свидетельствует в пользу того, что и микроцистиновая межклеточная сигнализация в синциано-зах должна претерпевать существенные изменения или быть полностью подавленной.

Критическим (обязательным и, возможно, первично достаточным) условием для формирования ассоциаций растений с цианобактериями, как пространственно интегрированных систем, и первым по времени проявления феноменом взаимодействия партнеров является индукция положительного таксиса гормогониев к тканям-мишеням макросимбионта. Это положение основано на продемонстрированных выше фактах проявления хемоаттрактирующей активности только в парах способных к формированию устойчивых ассоциаций растений и цианобактерий, с одной стороны, и отсутствия прямой корреляции интенсивности дифференциации гормогониев с эффективностью инфицирования тканей растения-хозяина, с другой стороны. Учреждение ассоциаций не зависит от физиологической способности цианобактерий дифференцировать функционально активные гетероцисты. Поскольку показано, что мутации генов hetF и hetR у N.punctiforme АТСС 29133, приводящие к безгетероцистному фенотипу и потере способности к азотфиксации, не препятствуют формированию симбиоза со мхом Antho-ceros punctatus, хотя жизнеспособность такого синцианоза зависит от присутствия связанного азота в среде [Wong, Meeks, 2002]. Мутанты той же цианобактерии, имеющие дефектную оболочку гетероцист и не способные фиксировать азот в аэробных условиях, также сохраняли компетентность инфицировать талломы A.punctatus, внутри тканей которого (то есть в микроаэробных условиях) восстанавливали нитрогеназную активность и обеспечивали рост синцианоза на средах без связанного азота [Campbell et al., 1996; 1997].

Ключевым условием для образования эффективного диазотрофного симбиоза является формирование интегрированной системы азотного гомеостаза, в которой растительный партнер исполняет роль сенсорно-сигнального компонента, а цианобактерии - роль компонента, реализующего физиологический ответ на сигнал об азотном статусе системы через аккумуляцию связанного азота или фиксацию молекулярного азота. Растительный партнер нарушает цианобактериальную систему оценки как внутриклеточного, так и внеклеточного азотного статуса, имитируя для микросимбионтаситуацию азотной недостаточности. Это отражается на динамике накопления цианофицина, экстраординарной дифференциации гетероцист и экспрессии нитрогеназы. С имитацией растительным партнером азотной недостаточности может быть связано и изменение структуры пептидогликана клеточной стенки цианобактерий. Последний, как отмечали выше, за чет метаболизации пептидных компонентов может использоваться цианобактериями как альтернативный источник связанного азота. Действительно, описанные нами структура пептидогликана в виде сеточки тонких фибрилл, его локальное разрыхление или полная деградация может быть следствием сокращения пептидных сшивок полисахаридных тяжей и метаболизации аминокислот пептидных радикалов молекулы муреина. Сферическая форма клеток цианобактерий также может объясняться структурой пептидогликана с трипептидными, а не пенто- или тетрапептидными радикалами [Vicente, 1984; Begg et al., 1990]. Кроме того, цианобактериальный формы с дефектной клеточной стенкой отличались от остальных вегетативных клеток пониженным содержанием цианофицина или полным его отсутствием.

Общими элементами, критически значимыми для реализации и пространственной интеграции партнеров, и формирования ими эффективного диазотрофного симбиоза, по-видимому, являются NtcA-завиеимые регуляторные сети цианобактерий. Основаниями для такого предположения, кроме общепризнанной роли белка NtcA в качестве глобального регулятора клеточного метаболизма свободноживущих цианобактерий, служат следующие феномены, первых два из которых продемонстрированы в настоящей работе:

1) стимуляция растительным партнером накопления цианобактериями цианофицина за счет потребления экзогенного связанного азота на ранних стадиях роста смешанных культур на содержащих азот средах;

2) индукция растительным партнером экстраординарной дифференциации гетероцист и азотфиксирующей активности независимо от собственной обеспеченности цианобактерий связанным азотом;

3) стимуляция синтеза белка NtcA в первые часы после воздействия на цианобактерии внеклеточных продуктов растительного партнера [Liaimer, 2002; Liaimer, Bergman, 2002];

4) сокращение интенсивности индуцированной растительным партнером дифференциации гормогониев и практически полная потеря цианобактериями способности проникать в растительные ткани при нарушении структуры гена ntcA [Wong, Meeks, 2002].

Молекулярно-генетические аспекты взаимодействия цианобактерий и растений изучены очень мало, причем исключительное большинство данных относятся к сведениям о микросимбионте. В изучении различных типов растительно-микробных взаимодействий доля работ, посвященных биологии растительных синцианозов крайне мала. Об этом свидетельствует скудное представительство таких исследований на Международных конгрессах по молекулярным растительно-микробным взаимодействиям [Molecular plant-microbe interactions, 1999; 2003], где среди нескольких сотен сообщений лишь единицы содержали информацию о симбиозах растений и цианобактерий: на IX конгрессе (1999 г.) был представлен один, а на XI (2003 г.) — пять докладов на эту тему. Тем не менее, неуклонно растущий интерес к растительным синцианозам дает надежду на значительный и скорый прогресс в этой области знаний.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Горелова, Ольга Андреевна, Москва

1. Агафодорова М.Н., Баулина О.И., Корженевская Т.Г., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Применение ионов кальция в сочетании с высоким рН для создания ассоциаций цианобактерий и изолированных протопластов табака // ДАН СССР. 1982 (а). Т. 265. С. 758-762.

2. Александрова Н.В., Данилина А.Н., Анисимова О.Л. Культура ткани женьшеня и перспективы ее использования в народном хозяйстве СССР. ОНТИТЭН микробио-пром. Москва. 1981.

3. Баулина О.И., Агафодорова М.Н., Корженевская Т.Г., Гусев М.В., Бутенко Р.Г. Цианобактерии в искусственно созданной ассоциации с каллусной тканью табака // Микробиология. 1984. Т. 53, № 6. С. 997-1002.

4. Баулина О.И., Горелова О.А. Кристаллоподобные включения симбиотической цианобактерии Nostoc sp. //Микробиология, 1996, т. 65, № 5, с. 710-712.

5. Баулина О.И., Лобакова Е.С. Морфология и ультраструктура ассоциации женьшеня и цианобактерии в суспензионных культурах // В: Культура клеток растений и биотехнология. Р.Г. Бутенко (ред.). Наука. Москва. 1986. С. 252-259.

6. Баулина О.И., Лобакова Е.С. Гетероцисты с редуцированной клеточной стенкой в популяциях цианобионтов саговников // Микробиология. 2003 (а). Т. 72. С. 806815.

7. Баулина О.И., Лобакова Е.С. Необычные клеточные формы с гиперпродукцией экстрацеллюлярных веществ в популяциях цианобионтов саговников // Микробиология. 2003 (б). Т. 72. С. 792-805.

8. Баулина О.И., Лобакова Е.С., Горелова О.А. Ультраструктура цианобактерии Chlorogloeopsis fritschii при росте в смешанных культурах с клетками высших растений // Цитология микроорганизмов. Тезисы докладов Всесоюзного совещания. Пущино. 1984. С. 88-89.

9. Баулина О.И., Минеева Л.А., Сулейманова Ш.С., Гусев М.В. Особенности ультраструктуры клеток синезеленых водорослей в условиях фотогетеротрофного культивирования//Микробиология. 1981. Т. 50. С. 523-527.

10. Баулина О.И., Семенова Л.Р., Минеева Л.А., Гусев М.В. Особенности ультраструктурной организации клеток хемогетеротрофной синезеленых водоросли Chlorogloea fritschii // Микробиология. 1978. Т. 47. С. 919-925.

11. Баулина О.И., Эвальд Р., Горелова О.А., Корженевская Т.Г., Лобакова Е.С., Гусев М.В. Электронно-микроскопическое изучение иммобилизации дрожжей в частицах носителя растительного происхождения // Микробиология. 1995. Т. 64, № 4. С. 519-525.

12. Баулина О.И., Ягодина И.Б., Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Морфология и ультраструктура цианобактерии Synechococcus elongatus при выращивании в ассоциациях с клетками растаний // Микробиология. 1994. Т. 63. Вып. 4. С. 643-655.

13. Бейли Дж.А. Механизмы накопления фитоалексинов / В: Фитоалексины. Дж.А. Бейли, Дж.В. Мансфилд (ред.). Наукова думка. Киев. 1985. С. 282-313.

14. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. Наука. Москва. 1964.

15. Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе. ФБК-Пресс. Москва. 1999.

16. Бутенко Р.Г., Гусев М.В., Корженевская Т.Г., Ягодина И.Б. Культивирование ассоциации клеток табака цианобактерии // Культура клеток растений. Тез. III Все-союзн. конф. Абовян.1979 (а). С. 40-41.

17. Бутенко Р.Г., Гусев М.В., Корженевская Т.Г., Лобанова Е.С. Рост ассоциированной культуры клеток женьшеня (Panax ginseng) и цианобактерии (Chlorogloea fritschii) на свету и в темноте // Физиология растений. 1982, № 5. С. 995-1001.

18. Бутенко Р.Г., Хретонова Т.Н., Слепян Л.И.и др. Фитохимический анализ штамма культуры ткани Panax gingeng С.А. Меу и стандартизация его препаратов // Растит, рес. 1979(6). Т. 15. С. 356-360.

19. Вайнштейн М.Б., Кудряшова Е.Б. О наннобактериях // Микробиология. 2000. Т. 69, №2. С. 163-174.

20. Волосович А.Г., Николаева Л.А., Позднякова Н.Н., Пучинина Т.Н. Метод количественного определения алкалоидов группы индолина в культуре ткани Rauwolfia serpentina Benth. // Раст. ресурсы. 1977. Т. 13. С. 127-132.

21. Высоцкая Р.И., Слепян Л.И. Культура ткани женьшеня. Сообщение I. Химический состав биомассы культуры ткани женьшеня // Раст. рес. 1980. Т. 16. С. 123-129.

22. Гаврилюк Б.К. Влияние корня женьшеня на некоторые виды патогенных микробов // Материалы к изучению женьшеня и лимонника. Ленинград. Выпуск 5. С. 209212.

23. Гамалей Ю.В. Флоэма // В: Атлас ультраструктуры растительных тканей. Данилова М.Ф., Кобузов Г.М. (ред.). Изд-во «Карелия». Петрозаводск. 1980. С. 187220.

24. Гоготов И.Н. Перспективы использования азотфиксирующих фототрофных бактерий в биотехнологии // Фототрофные микроорганизмы. Пущино. 1988. С. 95-97.

25. Гоготов И.Н. Фототрофные азотфиксирующие микроорганизмы — продуценты физиологически активных соединений // Микроорганизмы стимуляторы и ингибиторы роста растений и животных. Тезисы Всес. Конф. Ташкент. 1989. С. 50.

26. Головлев Е.Л. Общая и молекулярная экология легионелл // Микробиология. 2000. Т. 69. № 1. С. 5-12.

27. Горелова О.А. Смешанные культуры клеток высших растений и азотфиксирующих цианобактерий // Труды XY научной конференции молодых ученых биологического факультете МГУ. Рукопись депонирована в ВИНИТИ, № 6014, ч. 1. 1984. С. 110-112.

28. Горелова О.А. Рост и биосинтетическая активность клеток высших растени в смешанных культурах с азотфиксирующими цианобактериями // Дисс. канд. биол. наук. Москва. МГУ. 1986 (а).

29. Горелова О.А. Биосинтез и накопления стероидных соединений клетками паслена в условиях смешанного культивирования с цианобактериями // В: Культура клеток растений и биотехнология. Р.Г. Бутенко (ред.). Наука. Москва. 1986 (б). С. 261263.

30. Горелова О.А. Модификация цианобактерии Nostoc muscorum CALU 304 в смешанной культуре с каллусом раувольфии // Современные проблемы микологии, альгологии и фитопатологии (сборник статей). ИД «Муравей». Москва. 1998. С. 322-323.

31. Горелова О.А. Пространственная интеграция партнеров и гетероморфизм цианобактерии Nostoc muscorum CALU 304 в смешанной культуре с тканью раувольфии // Микробиология. 2000 (а). Т. 69, № 4. С. 565-573

32. Горелова О.А. Ультраструктура клеточной поверхности гетероморфных клеток Nostoc muscorum CALU 304 в смешанной культуре с тканью раувольфии // Микробиология 2001 (а). Т. 70, № 3. С. 337-347.

33. Горелова О.А., Артамонова К.В. Новая морфологическая структура в ассоциации цианобактерий с растительной тканью // XIV Конференция по электронной микроскопии (биология, медицина). Тез. докл. Москва. 1992. С. 192.

34. Горелова О.А., Баулина О.И., Гусев М.В., Корженевская Т.Г. Формирование гормогониев и их таксис при взаимодействии цианобактерий и растений // Автотроф-ные микроорганизмы. Конф.памяти Е.Н.Кондратьевой, Москва, МГУ. Диалог-МГУ. М. 1996 (а). С. 30.

35. Горелова О.А., Баулина О.И. Корженевская Т.Г. Особенности деления Nostoc muscorum CALU 304 в монокультурах и в ассоциациях с растительными тканями // Микробиология. 1999. Т. 68, № 4. С. 528-533.

36. Горелова О.А., Баулина О.И., Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Формирование гормогониев и их таксис при взаимодействии цианобактерий и растений // Микробиология. 1997. Т. 66. № 6. С. 800-806.

37. Горелова О.А., Баулина О.И., Щелманова А.Г., Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Гетероморфизм цианобактерии Nostoc sp. микросимбионта мха Blasia pusilla II Микробиология. 1996 (б).Т.65. № 6. С. 824-832.

38. Горелова О.А., Клейменов С.Ю. Динамика накопления и деструкции цианофицина в клетках цианобактерий при взаимодействии с растительными тканями // Микробиология. 2003. Т. 72, № з. С. 361-369.

39. Горелова О.А., Корженевская Т.Г. Влияние Chlorogloeopsis fritschii на дифферен-цировку пластид в культивируемых клетках паслена // Ультраструктура растений. YI Всесоюзный симпозиум, тезисы докладов. Киев. 1988 (а). С. 201.

40. Горелова О.А., Корженевская Т.Г. Изменчивость таксономически значимых признаков цианобактерий порядка Nostocales II Современные проблемы микологии, альгологии и фитопатологии (сборник статей). ИД «Муравей». Москва. 1998.С. 324-325.

41. Горелова О.А., Корженевская Т.Г. Образование гигантских и ультрамикроформ Nostoc muscorum CALU 304 при взаимодействии с культивируемыми тканями раувольфии // Микробиология. 2002. Т. 71, № 5. С. 654-661.

42. Горелова О.А., Лобакова Е.С. Синтез алкалоидов в клетках и тканях растений в смешанных культурах с азотфиксирующими цианобактериями // III съезд Биохимического общества. Тезисы научных докладов. Санкт-Петербург. 2002. С. 71.

43. Горелова О.А., Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Образование и ориентированное распространение гормогониев цианобактерий в модельных системах с тканями высших растений // Вести. МГУ. Сер. 16, Биология. 1995. № 4. С. 19-27.

44. Горелова О.А., Лобакова Е.С. Синтез алкалоидов в клетках и тканях растений в смешанных культурах с азотфиксирующими цианобактериями // III съезд Биохимического общества. Тезисы научных докладов. Санкт-Петербург. 2002. С. 71.

45. Горелова О.А., Лобакова Е.С., Корженевская Т.Г. Инфекционная активность изолированных из природных симбиозов цианобактерий в отношении несимбиотрофных растений // Вестник Моковского университета. Сер. 16. Биология. 2005. №1. С.

46. Горелова О.А., Ржержабек Й., Корженевская Т.Г., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Рост и биосинтетическая активность клеток паслена в смешанных культурах с азотфиксирующими цианобактериями // Доклады АН СССР. 1984. Т. 279, № 1. С.253-256.

47. Горелова О.А., Ржержабек Й., Корженевская Т.Г., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Влияние цианобактерии Chlorogloeopsis fritschii на рост и биосинтетическую активность клеток паслена в смешанной культуре // Физиология растений. 1985. Т. 32, № 6. С. 1158-1165.

48. Горелова О.А., Щелманова А.Г., Баулина О.И., Корженевская Т.Г. Ультраструктура популяции симбитической цианобактерии Nostoc sp. // XIV конференция по электронной микроскопии (биология и медицина). Тезисы докладов. Москва, Черноголовка. 1992. С. 49.

49. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. Наукова думка. Киев. 1987.

50. Громов Б.В. Коллекция культур водорослей Биологического института Ленинградского университета // Тр. Петергофского ин-та. Вопросы микробиологии. 1965. № 19. С. 125-130.

51. Громов Б.В. Включения / В: Функциональная структура цианобактерий. Б.В. Громов (ред.). Изд. Ленинградского университета. Ленинград. 1986. С. 108-115.

52. Грушвицкий И.В., Чавчавадзе Е.С. Класс саговниковые или цикадопсиды (Су-cadopsida) / В: Жизнь растений. Просвещение. Москва. Т. 4.1978. С. 268-295.

53. Гусев М.В., Баулина О.И., Семенова Л.Р., Минеева Л.А. Ультраструктура индуцированных лизоцимом и возникающих спонтанно форм цианобактерии Chlorogloea fritschii с дефектной клеточной стенкой // Микробиология. 1982 (а). Т. 51. Вып. 4. С. 622-627.

54. Гусев М.В., Баулина О.И., Семенова Л.Р., Минеева Л.А., Кац Л.Н. Электронно-микроскопическое изучение L-подобных колоний цианобактерии Chlorogloea fritschii // Микробиология. 1983. Т. 52. Вып. 4. С. 629-633.

55. Гусев М.В., Корженевская Т.Г., Ягодина И.Б. Ассоциированная культура клеток табака Nicotiana tabacum и цианобактерии Anacystis nidulans // Физиология растений. 1982 (б). Т. 29, № 3. С. 550-556.

56. Гусев М.В., Семенова Л.Р., Левина Г.А., Минеева Л.А. Изучение условий L-трансформации у цианобактерий //Микробиология. 1981. Т. 50. С. 114-121.

57. Добровольская Т.Г, Скворцова И.Н., Лысак Л.В. Методы выделения и идентификации почвенных бактерий. Изд-во МГУ. Москва. 1989. С.40.

58. Дубравина Г.Д., Алявина А.К., Загоскина Н.В. Изменения в локализации феноль-ных соединений в растительных клетках при действии УФ-Б радиации // VI Симпозиум по фенольным соединениям: сборник тезисов. Москва. 2004. С. 31.

59. Загоскина Н.В. Фенольный метаболизм растительных клеток и влияние на него биотических и абиотических факторов // VI Симпозиум по фенольным соединениям: сборник тезисов. Москва. 2004. С. 35-36.

60. Загоскина Н.В., Дубравина Г.А., Запрометов М.Н. Особенности формирования хлоропластов и накопление фенольных соединений в фотомиксотрофных каллусных культурах чайного растения // Физиология растений. 2000. Т. 47, № 4. С. 537543.

61. Загоскина Н.В., Запрометов М.Н. Культура ткани чайного растения: некоторые аспекты образования полифенолов // В: Биология культивируемых клеток и биотехнология растений. Наука. Москва. 1991.С. 32-35.

62. Загоскина Н.В., Усик Т.У., Запрометов М.Н. Влияние длительности освещения на фенольный метаболизм фотомиксотрофных каллусных культур чайного растения // Физиология растений. 1990. Т. 37, № 6. С. 1089- 1095.

63. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и их роль в жизни растений // LVI Тимирязевские чтения. Наука. Москва. 1996.

64. Запрометов М.Н., Загоскина Н.В. Еще об одном доказательстве участия хлоропластов в биосинтезе фенольных соединений // Физиология растений. 1987. Т. 34, № 1. С. 165-172.

65. Измайлов С.Ф. Структурно-функциональные аспекты интеграции азотного обмена у растений // Физиология растений. 1981. Т. 28. С. 635-656.

66. Козицкая В.Н. Внеклеточные продукты фенольной природы некоторых сине-зеленых водорослей // Физиология растений. 1974. Т. 21. С. 296-300.

67. Козицкая В.Н. Воздействие экзогенных фенольных соединений на рост Microcystis aeruginosa //Гидробиол. ж. 1979. Т. 15, № 3. С. 50-54.

68. Козицкая В.Н. Фенольные соединения водорослей и их физиологическая роль // Гидробиол. ж. 1984 (а). Т. 20, № 3. С. 54-65.

69. Козицкая В.Н. Ингибирующие вещества, продуцируемые некоторыми Cyanophyta И Гидробиол. ж. 1984 (б). Т. 20, № 2. С. 51-55.

70. Козицкая В.Н. Особенности развития Microcystis aeruginosa при воздействии веществ фенольной природы // Гидробиол. ж. 1984 (в). Т. 20, № 4. С. 33-39.

71. Корженевская Т.Г. Экспериментальная симбиология (на примере синцианозов растений) // Автореф. дисс.докт. биол. наук. МГУ. Москва. 1990.

72. Корженевская Т.Г., Горелова О.А., Баулина О.И., Гусев М.В. Динамика накопления резервных полимеров вегетативными клетками Nostoc muscorum CALU 304 в смешанной культуре с растительной тканью // Микробиология. 1999. Т. 68, № 2. С. 191-197.

73. Корженевская Т.Г., Горелова О.А., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Совместное культивирование клеток высших растений и азотфиксирующих цианобактерий // Физиология растений. 1985 (а). Т. 32, № 1. С. 88-96.

74. Корженевская Т.Г., Горелова О.А., Лобанова Е.С., Баулина О.И., Полесский А.В., Гусев М.В. Разработка фундаментальных и методических основ симбиогенеза // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 1994, № 4. С. 20-21.

75. Корженевская Т.Г., Гусев М.В., Эвальд Р. Ассоциации растений семейства Lemna-сеае с микроорганизмами // Вестн. МГУ. Сер. 16, Биология. 1994. № 2. С. 15-20.

76. Корженевская Т.Г., Лобакова Е.С., Дольникова Г.А., Гусев М.В. Особенности топографии микросимбионтов в апогеотропных корнях саговников Cycas revoluta и Encephalartos horridus // Микробиология. 1999. Т. 68. С. 528-533.

77. Корженевская Т.Г., Пивоварова J1.B., Баулина О.И., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Ассоциации растений-регенерантов табака с азотфиксирующими цианобактериями // ДАН СССР. 1984. Т. 274, №4. С. 1016-1019.

78. Корженевская Т.Г., Скрипников А.Ю., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Искусственные ассоциации клеток и растений люцерны с азотфиксирующей цианобактерией // ДАН СССР. 1985 (б). Т.284. С. 765-768.

79. Кучеренко JI.A. Условия получения растений-регенерантов в культуре тканей риса // С-х. биология. 1984. № 4. С. 70-72.

80. Кучеренко JI.A. Индуцированный морфогенез в культуре тканей риса и его использование для создания исходного селекционного материала // В: Культура клеток растений и биотехнология. Р.Г. Бутенко (ред.). Наука. Москва. 1986. С. 211-213.

81. Лобакова Е.С. Ассоциативные взаимодействия клеток женьшеня Panax ginseng и цианобактерии Chlorogloea fritschii. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Москва. 1984.

82. Лобакова Е.С. Ассоциативные микроорганизмы растительных симбиозов // Авто-реф. дисс.докт. биол. наук. МГУ. Москва. 2004.

83. Лобакова Е.С., Артамонова Е.Н. Влияние фенольных экстрактов апогеотропных корней саговников на цианобактерии //В: VI Симпозиум по фенольным соединениям: сборник тезисов. Москва. 2004. С. 49.

84. Лобакова Е.С., Баулина О.И. Ультраструктура клеток женьшеня, как исходного компонента для получения ассоциации с цианобактериями // В: Культура клеток растений и биотехнология. Р.Г. Бутенко (ред.). Наука. Москва. 1986. С. 246-252.

85. Лобакова Е.С., Дольникова Г.А., Корженевская Т.Г. Особенности цианобактери-ально-бактериальных комплексов микросимбионтов растительных синцианозов // Микробиология. 2001 (а). Т. 70. С. 111-116.

86. Лобакова Е.С., Дольникова Г.А., Оразова М.Х. О способности бактерий ризосферы и ризопланы апогеотропных корней саговниковых растений к синтезу пектиноли-тических ферментов // Вестн. МГУ. Сер. 16, Биология. 2004. С. 19-23.

87. Лобакова Е.С., Дубравина Г.А., Загоскина Н.В. Особенности образования и накопления фенольных соединений в апогеотропных корнях саговниковых растений И Физиология растений. 2004. Т. 51. С. 541-549.

88. Лобакова Е.С., Корженевская Т.Г., Гусев М.В., Бутенко Р.Г. Образование биологически активных веществ клетками женьшеня в ассоциации с цианобактерией Chlorogloea fritschii // ДАН СССР. 1984. Т. 276. С. 1017-1018.

89. Лобакова Е.С., Оразова М.Х., Добровольская Т.Г. Структура микробных комплексов апогеотропных корней и прикорневой зоны саговниковых растений // Микробиология. 2003 (а). Т. 72. С. 707-713.

90. Лобакова Е.С., Оразова М.Х., Добровольская Т.Г. Структура циано-бактериальных сообществ, формирующихся при деградации апогеотропных корней саговниковых растений // Микробиология. 2003 (б). Т. 72. С. 714-717.

91. Лобакова Е.С., Щелманова А.Г., Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Особенности инфицирования растений и их культивируемых тканей ассоциативными цианобакте-риально-бактериальными комплексами микросимбионтов // Микробиология. 2001 (б). Т. 70. С. 352-359.

92. Максимова И.В., Горская Н.В. Внеклеточные органические продукты микроводорослей. I. Химический состав // Научные доклады высшей школы. Биологические науки. 1980. №3. С. 5-21.

93. Максимова Н.И., Мерзляк М.Н., Гусев М.В. Культура клеток и тканей в изучении взаимоотношений патогена и растения-хозяина// Биол. науки. 1990. №2. С. 6-21.

94. Маргелис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки. Мир. М. 1983. 351 с.

95. Минеева Л.А., Семенова Л.Р., Гусев М.В. Влияние лизоцима, этилендиаминотетр-ацетата, магния и маннита на образование сферопластов у Anacystis nidulans II Микробиология. 1979. Т. 48. С. 693-699.

96. Надеждина Н.С., Кашина А.С., Северин Ф.Ф. Белки микротрубочек / В: Белки и пептиды. В.Т.Иванов, В.М.Липкин (ред.). Т. 1. Наука. Москва. 1995. С. 293-311.

97. Нетрусов А.И., Бонч-Осмоловская Е.А., Горленко В.М., Иванов М.В. и др. Экология микроорганизмов. Изд.центр «Академия». Москва. 2004.

98. Носов A.M. Регуляция синтеза вторичных соединений в культуре клеток растений // В: Биология культивируемых клеток и биотехнология растений. Наука. Москва. 1991. С. 5-20.

99. Ореховский З.Б., ПечуркинН.С. Общие критерии развития популяций и их ассоциаций в открытых системах // В: Смешанные проточные культуры микроорганизмов. Печуркин Н.С. (ред.). Наука, Сиб. отд. Новосибирск. 1981. С. 107-115.

100. Панкратова Е.М. Внеклеточные выделения сине-зеленых водорослей // В: Современное состояние и перспективы изучения почвенных водорослей в СССР. Киров. 1966. С. 33-35.

101. Панкратова Е.М., Перминова Г.Н., Третьякова А.Н. Цианобактерии как возможные компоненты сложных бактериальных удобрений // Микроорганизмы стимуляторы и ингибиторы роста растений и животных. Тезисы Всес. Конф. Ташкент. 1989. С. 150.

102. Пасешниченко В.А. Биосинтез и биологическая активность растительных терпе-ноидов и стеринов // Итоги науки и техники. Сер. Биологическая химия. 1987. Т. 25. 196 с.

103. Пивоварова JI.B., Корженевская Т.Г., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Локализация цианобактерий в ассоциации с каллусной культурой и растениями-регенерантами табака // Физиол. раст. 1986. Т. 33. С. 74-81.

104. Пиневич А.В., Аверина С.Г. Оксигенная фототрофия: Руководство по эволюционной клеточной биологии. Изд-во С.-Петерб. ун-та. СПб. 2002. 236 с.

105. Платонов А.Е., Шипулин Г.А., Платонова О.В. Мультилокусное секвенирование -новый метод генотипирования бактерий и первые результаты его применения // Генетика. 2000. Т. 36, № 5. С. 597-605.

106. Полесская О.Г., Красновский А.А. Фотоингибирование метаболизма цианобактерий, иммобилизованных на двуокиси титана и окиси алюминия // Вестн. МГУ. Сер. 16, Биология. 1994. № 2. С. 20-24.

107. Прозоров А.А. Геном бактерий: нуклеоид, хромосома, нуклеотидная карта // Микробиология. 1998. Т. 67, № 4. С. 437-451.

108. Прозоровский С.В., Вульфович Ю.В., Раковская И.В., Горина Л.Г. Некоторые механизмы персистенции in vivo микоплазм и L-форм бактерий // Ж. Микробиология, эпидемиология и иммунология. 1994. № 1. С. 14-18.

109. Прозоровский С.В., Зигангирова Н.А., Константинова Н.Д., Кац Л.Н. Явление несбалансированного роста у бактерий // Ж. Микробиология, эпидемиология и иммунология. 1987. № 12. С. 94-101.

110. Прозоровский С.В., Кац Л.Н., Каган Г.Я. L-формы бактерий (механизм образования, структура, роль в патологии). Медицина. М. 1981. 240 с.

111. Ржержабек Й., Горелова О.А. Влияние количества и форм азота на рост клеток и накопление стероидных соединений в суспензионной культуре Solanum laciniatum Ait. II Культура клеток растений и биотехнология. Наука. Москва. 1986. С. 70-76.

112. Романова Е.Ю., Коробочкина Л.Б. Изменение ультраструктуры и активности митохондрий листьев ячменя в условиях азотного дефицита // Физиология растений. 1981. Т. 28. С. 789-796.

113. Селиванов И.А. Микосимбиотрофизм как форма консервативных связей в растительном покрове Советского Союза. Наука. Москва. 1981. 230 с.

114. Семёнова JI.P. Цианобактерии с дефектной клеточной стенкой // Авт. дисс. на со-иск. уч. ст. канд. биол. наук. М. 1983.

115. Семенова JI.P., Баулина О.И., Селях И.О., Минеева JI.A. Влияние адаптации к сахарозе на ультраструктуру цианобактерий // Всесоюз. совещ. «Цитология микроорганизмов». Тезисы докл. Пущино. 1984. С. 59-60.

116. Семёнова JI.P., Минеева JI.A. Гусев М.В. Влияние осмотических стабилизаторов на образование и фотосинтетическую активность сферопластов цианобактерий // Микробиология. 1982. Т. 51, № 2. С. 259-266.

117. Тамбиев А.Х., Читао С.И., Шелястина Н.Н. Соединения липидной природы во внеклеточных продуктах цианобактерии Anabaena variabilis // Научные доклады Высшей школы. Биологические науки. 1983. № 3. С. 88-92.

118. Тарчевский И.А. Метаболизм растений при стрессе (избранные труды). Фэн. Казань. 2001.

119. Фаулер М.В. Экономические аспекты промышленного культивирования клеток растений // В: Биотехнология сельскохозяйственных растений. ВО «Агропромиз-дат». Москва. 1987. С. 9-42.

120. Шеин И.В., Полякова Г.Г., Пашенова Н.В. Изменение содержания оксибензойных кислот в каллусах Larix sibirica под действием экстракта мицелия Ceratocystis laici-cola П VI Симпозиум по фенольным соединениям: сборник тезисов. Москва. 2004. С. 92.

121. Щербановский JI.P. Антимикробные свойства сапонинов и стероидных гликоалка-лоидов // Раст. ресурсы. 1971. Т. 7, № 1. С. 133-141.

122. Хефтман Э. Биохимия стероидов. Мир. Москва. 1972. 175 с.

123. Худяков И.Я. Организация генома / В: Функциональная структура цианобактерий. Б.В. Громов (ред.). Изд-во Ленингр. ун-та. Ленинград. 1986. С.60-83.

124. Ягодина И.Б. Динамика ростовых процессов в ассоциированной культуре клеток табака и цианобактерий // Культура клеток растений и биотехнология. IV Всесоюзная конференция. Тез. докл. Кишинев. 1983. С. 182-183.

125. Ягодина И.Б. Экспериментальные ассоциации культивируемых клеток табака и диоскореи с цианобактерией. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Москва. 1985.

126. Ягодина И.Б., Горская Н.В., Корженевская Т.Г., Гусев М.В., Бутенко Р.Г. Ассоциативные взаимодействия клеток диоскореи и цианобактерии в смешанной культуре // Изв. АН СССР. Сер. биол. 1990. № 3. С. 329-337.

127. Abe Т., Lawson Т., Weyers J.D.B., Codd G.A. Microcystin-LR inhibits photosynthesis of Phaseolus vulgaris primary leaves: implications for current spray irrigation practice // New Phytol. 1996. V. 133. P. 651-658.

128. Adams D.G. Symbiotic interactions / In: The ecology of cyanobacteria: Their diversity in time and space. Whitton B.A., Potts M. (eds.). Kluwer Academic Publisher. Boston, Mass. 2000 a. P. 523-561.

129. Adams D.G. Heterocyst formation in cyanobacteria // Curr. Opin. Microbiol. 2000 b. V. 3. P. 618-624.

130. Adams D.G. Cyanobacteria in symbiosis with hornworts and liverworts / In: Cyanobacteria in symbiosis. A.N. Rai, B. Bergman, U. Rasmussen (eds.). Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 2002. P. 117-135.

131. Adams D.G., Carr N.G. Heterocyst differentiation and cell division in the cyanobacte-rium Anabaena cylindrical effect of high light intensity // J. Cell Sci. 1981. V. 49. P. 341-352.

132. Adams D.G., Carr N.G. Control of heterocyst development in the cyanobacterium Anabaena cylindrica II J. Gen. Microbiol. 1989. V. 135. P. 839-849.

133. Adams D.G., Duggan P.S. Heterocyst and akinete differentiation in cyanobacteria // New Phytol. 1999. V. 144. P. 3-33.

134. Addinall S.G., Lutkenhaus J. FtsA is localized to the septum in an FtsZ-dependent manner//J. Bacteriol. 1996. V. 178. P. 7167-7172.

135. Ahern C.P., Staff I. A. Symbiosis in cycads: the origin and development of corraloid roots in Macrozamia communnis (Cycadaceae) // Amer. J. Bot. 1994. V. 81. P. 1559-1570.

136. Allen M.M. Cyanobacterial cell inclusions // Annu. Rev. Microbiol. 1984. V. 38. P. 1-25.

137. Allen M.B., Arnon D.I. Studies on nitrogen-fixing by Anabaena cylindrica Lemm. // Plant. Physiol. 1955. V. 30. P. 366-372.

138. Armstrong R.E., Hayes P.K., Walsby A.E. Gas vacuole formation in hormogonia of Nostoc muscorum II J. Gen. Microbiol. 1983. V. 128. P. 263-270.

139. Axmann I.M. Searching for regulatory elements in marinecyanobacteria // Euresco conf. "Bacterial neural networks". Abstr. San Feliu, Spain. 2004.

140. Balcar E., Zalecka M. Oznaczanie zawartosci solasodyny w lisciach psianek Solanum aviculare Forst. i Solanum laciniatum Ait. // Buil. Inst. Rosl. Leczn. 1962. V. 8. P. 90-97.

141. Bancroft I., Wolk C.P., Oren E.V. Physical and genetic maps of the genome of the het-erocyst-forming cyanobacterium Anabaena sp. strain PCC 7120 // J. Bacteriol. 1989. V. 171. P. 5940-5948.

142. Baumann P. Symbiotic associations involving microorganisms // Bioscience. 1998. V. 48. P.254-255.

143. Beall В., Lutkenhaus J. FtsZ in Bacillus subtilis is required for vegetative septation and for asymmetric septation during sporulation // Genes and Dev. 1991. V. 5. P. 447-455.

144. Becking Т.Н., Donze M. Pigment distribution and nitrogen fixation in Anabaena azollae II Plant and Soil. 1981. V. 61. P. 203-226.

145. Becking Т.Н. Endophyte transmission and activity in the Anabaena-Azolla association // Plant and Soil. 1987 V. 100. P. 183-212.

146. Benson J., Margulis L. The Gunnera manicata-Nostoc symbiosis: is red stipulate tissue symbiogenetic?// Biol, and Environ. 2002. V. 102B. P. 45-48.

147. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology / Vol. 3. Staley J.T. (ed.). Williams & Wilkins. Baltimore, Hong Kong, London, Sydney. 1989.

148. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, second edition / Vol. 1. (The archaea and the deeply branching and phototrophic bacteria). Boone D.R., Castenholz R.W., Garrity G.M. (eds.). Springer Verlag, New York. 2001.

149. Bergman В. The Nostoc-Gunnera symbiosis / In: Cyanobacteria in symbiosis. A.N. Rai, B. Bergman, U. Rasmussen (eds.). Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 2002. P. 207-232.

150. Bergman В., Johansson C., Soderback E. The Nostoc-Gunnera symbiosis // New Phytol. 1992(a). V. 112. P. 379-400.

151. Bergman В., Matveyev A., Rasmussen U. Chemical signalling in cyanobacterial-plant symbioses // Trends in Plant Science. 1996. V. P. 191-197.

152. Bergman В., Osborne B. The Gunner-Nostoc symbiosis // Biol, and Environ. 2002. V. 102B. P. 35-39.

153. Bergman В., Rai A.N., Johansson C., Soderback, E. Cyanobacterial-plant symbioses // Symbiosis. 1992 (б). V. 14. P 61-81.

154. Black T.A., Cai Y., Wolk C.P. Spatial expression and autoregulation of hetR, gene involved in the control of heterocyst development in Anabaena I I Mol. Microbiol. 1993. V.9. P. 77-84.

155. Bonnett H.T. The Nostoc-Gunnera association / In: In: Handbook of Symbiotic Cyanobacteria. A.N. Rai (ed.). CRC Press. Boca Raton, Florida. 1990. P. 161-176.

156. Bonnett H.T., Silvester W.B. 1981. Specificity in the Gunera-Nostoc endosymbiosis // New Phytol. V. 89. P. 121-128.

157. Bramhill D. Bacterial cell division // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 1997. V. 13. P. 395-424.

158. Bramhill D., Thompson C.C. GTP-dependent polymerisation of Escherichia coli FtsZ protein to form microtubules // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. V. 91. P. 5813-5817.

159. Braun-Howland E.B., Nierzwicki-Bauer S.A. Azolla-Anabaena symbiosis: biochemistry, physiology, ultrastructure, and molecular biology / In: Handbook of Symbiotic Cyanobacteria. A.N. Rai (ed.). CRC Press. Boca Raton, Florida. 1990. P. 65-119.

160. Brouers M., Hall D.O. Ammonia and hydrogen production by immobilized cultures of the cyanobacterium Anabaena cylindrica II J. Biotechnol. 1986. V. 3. P. 307-321.

161. Bubrick P. Effect of symbiosis on the photobiont // In: Handbook of Lichenology. Galun M. (ed.). V. II. CRC Press. Boca Raton, Florida. 1988. P. 133-144.

162. Buikema W.J., Haselkorn R. Characterization of a gene controlling heterocyst differentiation in the cyanobacterium Anabaena 7120 // Genes Dev. 1991. V. 5. P. 321-330.

163. Buikema W.J., Haselkorn R. Expression of the Anabaena hetR gene from a copper-regulated promoter leads to heterocyst differentiation under repressing conditions // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001. V. 98. P. 2729-2734.

164. Callahan S.M., Buikema W.J. The role of HetN in maintenance of the heterocyst pattern in Anabaena sp. PCC 7120 //Mol. Microbiol. 2001. V. 40. P. 941-950.

165. Campbell D., Houmard J., Tandeau de Marsac N. Electron transport regulates cellular differentiation in the filamentous cyanobacterium Calothrix II Plant Cell. 1993. V. 5. P. 451-463.

166. Campbell E.L., Brahamsha В., Meeks J.C. Mutation of an alternative sigma factor in the cyanobacterium Nostoc punctiforme results in increased infection of its symbiotic plant partner, Anthocerospunctatus // J. Bacteriol. 1998. V. 180. P. 4938-4941.

167. Campbell E.L., Cohen M.F., Meeks J.C. A polyketide-synthase gene is involved in the synthesis of heterocyst glycolipids in Nostoc punctiforme strain ATCC 29133 // Arch. Microbiol. 1997. V. 167. P. 251-258.

168. Campbell E.L., Meeks J.C. 1989. Characteristics of hormogonia formation by symbiotic Nostoc spp. in responce to the presence of Anthoceros punctatus or its extracellular products //Appl.& Envir. Microbiol. V. 55. P.125-131.

169. Campbell E.L., Meeks J.C. Evidence for plant-mediated regulation of nitrogenase expression in the Anthoceros-Nostoc symbiotic association // J. Gen. Microbiol. 1992. V. 138 P. 473-480.

170. Canini A., Grilli Caiola M. Characterization of gonidial zone of Cycas revoluta coralloid roots by means of microelectrodes // FEMS Microbiol. Lett. 1993. V. 109. P. 75-80.

171. Carpenter E.J. Marine cyanobacterial synbioses // Biol, and Environ. 2002. V. 102B. P. 15-18.

172. Carpenter E.J., Janson S. Intracellular cyanobacterial symbionts in the marine diatom Climacodium frauenfeldianum Grunow. // J. Phycol. 2000. V. 36. P. 540-544.

173. Carrapicco F. Are bacteria the 3rd partner of the Azolla-Anabaena symbiosis ? // Plant and Soil. 1991. V. 137. P. 157-160.

174. Carrasco C.D., Buettner J. A., Golden J.W. Programmed DNA rearrangement of a cyano-bacterial hupL gene in heterocysts // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1995. V. 92. P. 791795.

175. Castenholz R.W. Motility and Taxes / In: The biology of cyanobacteria. Carr N.G., Wit-ton B.A. (eds.), Blackwell Scientific Publ., Oxford, United Kingdom. 1982. P. 413-439.

176. Caudales R., Wells J.M., Antoine A.D., Butterfield J.E. Fatty acid composition of symbiotic cyanobacteria from different host plant (Azolla) species: evidence for coevolution of host and symbiont // Int. J. Syst. Bacterid. 1995. V. 45. P. 364-370.

177. Chen C., van Baalen C., Tabita F.R. Nitrogen starvation mediated by DL-7-azatryptophan in the cyanobacterium Anabaena sp. strain CA // J. Bacteriol. 1987. V. 169. P. 1107-1113.

178. Christiansen G., Dittmann E., Rippka R., Borner T. Distribution of peptide synthetase genes in cyanobacteria // Fourth European workshop on the molecular biology of cyanobacteria. Books of abstracts. Berlin. 1999. P. 18.

179. ClauPner Y., Ziemert N., Borner Т., Dittmann E. Light dependent intercellular signaling by microcystin, a cyanobacterial toxin // Euresco conf. "Bacterial neural networks". Abstr. San Feliu, Spain. 2004.

180. Cohen M.F., Yamasaki H. Flavonoid-induced expression of a symbiosis-related gene in the cyanobacterium Nostoc punctiforme И J. Bacteriol. 2000. V.182. P. 4644-4646.

181. Constabel F., Eilert U. Elicitation of product accumulation // Newsletter (Int.Assciation for plant tissue culture). 1986. N. 50. P. 2-8.

182. Costa J.-L., Lindblad P. Cyanobacteria in symbiosis with cycads / In: Cyanobacteria in symbiosis. A.N. Rai, B. Bergman, U. Rasmussen (eds.). Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 2002. P. 195-205.

183. Costa J.-L., Paulsrud P., Lindblad P.Cyanobiont diversity within coralloid roots of selected cycads species // FEMS Microbiol. Ecol. 1999. V. 28. P. 85-91.

184. Costa J.-L., Paulsrud P., Rikkinen J., Lindblad P. Genetic diversity of Nostoc symbionts endophytically associated with two bryophyte species // Appl. Environ. Microbioll. 2001. V. 67. P. 4393-4396.

185. Damerval Т., Castets A.-M., Guglielmi G., Houmard J., Tandeau de Marsac N. Occurrence and distribution of gas vesicle genes among cyanobacteria // J. Bacteriol. 1989. V. 171. P. 1445-1452.

186. Damerval Т., Guglielmi G., Houmard J., Tandeau de Marsac N. Hormogonium differentiation in the cyanobacterium Calothrix: a photoregulated developmental process // Plant Cell. 1991. V.3.P. 191-201.

187. De Boer P.A.J., Crossley R.E., Rothfield L.I. The essential bacterial cell-division protein FtsZ is a GTPase //Nature. 1992. V. 359. P. 254-256.

188. Dembinska M.E., Allen M.M. Cyaniphycin granule size variation in Aphanocapsa II J. Gen. Microbiol. 1988. V. 134. C. 295-298.

189. Dick H., Stewart W.D.P. The occurrence of fimbriae on a N2-fixing cyanobacterium which occurs in lichen symbiosis // Arch. Microbiol. 1980. V. 124. P. 107-109.

190. Doherty H.M., Adams D.G. Cloning and sequence of ftsZ and flanking region from the cyanobacterium Anabaena PCC 7120 // Gene. 1995. V. 163. P. 93-96.

191. Domingue G.J. Electron dense cytoplasmic particles and chronic infection a bacterial pleomorphy hypothesis // Endocytobiosis and Cell Res. 1995. V. 11. P. 19-40.

192. Douglas D., Peat A., Whitton B.A., Wood P. Influence of iron status on structure of the cyanobacterium (blue-green alga) Calothrix parietina II Cytobios. 1986. V. 47. P. 155165.

193. Dong Y., Huang X., Wu X.-Y., Zhao J. Identification of the active site of HetR protease and its requirement for heterocyst differentiation in the cyanobacterium Anabaena sp. strain PCC 7120 // J. Bacteriol. 2000. V. 182. P. 1575-1579.

194. Duckett J.G., Prasad A.K.S.K., Davies D.A., Walker S. A. Cytological analysis of the Nostoc-Bryophyte relationship // New Phytol. 1977. V. 79. P. 349-362.

195. Elhai J., Wolk C.P. Developmental regulation and spatial pattern of expression of the structural genes for nitrogenase in the cyanobacterium Anabaena ИEMBO J. 1990. V. 9. P. 3379-3388.

196. Ellinger A., Dworsky P., Weisshaupl N. Isolation of membrane-associated folded chromosomes from Anacystis nidulans И Z. Allg. Mikrobiol. 1982. B. 22, H. 1. S. 17-27.

197. Enderlin C.S., Meeks J.C. Pure culture and reconstitution of the Anthoceros-Nostoc symbiotic association//Planta. 1983. V. 158. P. 157-165.

198. Erickson H.P. Atomic structure of tubulin and FtsZ // Trends in Cell Biol. 1998. V. 8. P. 133-137.

199. Evans E.H., Foulds I., Carr N.G. Environmental conditions and morphological variation in the blue-green alga Chlorogloea fritschii И J. Gen. Microbiol. 1976. V.92. P. 147-155.

200. Fatton A., Shilo M. Hydrophobicity as an adhesion mechanism of benthic cyanobacteria //Appl. Environ. Microbiol. 1984. V. 47. P. 135-143.

201. Fay P. Heterotrophy and nitrogen fixation in Chlorogloea fritschii Mitra. // J. Gen. Microbiol. 1965. V. 39. P. 11-20.

202. Fay P. Viability of akinetes of the planctonic cyanobacterium Anabaena circinalis II Proc. Royal Soc. London. Ser. B. 1988. V. 234. P. 283-301.

203. Fernandez-Pinas F., Leganes F., Wolk C.P. A third genetic locus required for the formation of heterocysts in Anabaena sp. strain PCC 7120 // J. Bacteriol. 1994. V. 176. P. 5277-5283.

204. Fisher R.W., Wolk C.P. Substance stimulating the differentiation of spores of the blue-green alga Cylindrospermum licheniforme II Nature. 1976. V. 259. P. 394-395.

205. Flardh K., Leibovitz E., Buttner M.J., Chater K.F. Generation of a nonsporulating strain of iStreptomyces coelicolor A3(2) by the manipulation of a developmentally controlled ftsZ promoter//Mol. Microbiol. 2000. V. 38. P. 737-749.

206. Fogg G.E. The production of extracellular nitrogenous substances by a blue-green alga // Proc. R. Soc. London Ser. B. 1952. V. 139. P. 372-397.

207. Folch J., Icer M., Sloane-Aanly M. A simple method for isolation and purification of total lipids from animal tissue // J. Bot. Chem. 1957. V. 226. P. 497-509.

208. Forlani G., Campani A., Perani L., Sanangelatoni A.M. How do symbiotic cyanobacteria switch off production of microcystins? // Fourth European workshop on the molecular biology of cyanobacteria. Books of abstracts. Berlin. 1999. P. 33.

209. Forni C., Gentili S., Van Hove C., Grilli Caiola M. Isolation and characterization of the bacteria living in the sporocarps of Azolla filiculoides Lam. // Ann Microbiol. 1990. V. 40. P. 235-243.

210. Fowler M.W. Substrate utilisation by plant cell cultures // J. Chem. Tech. and Biotech. 1982. V. 32. №1. P. 338-346.

211. Frias J.E., Flores E., Herrero A. Requirement of the regulatory protein NtcA for expression of nitrogen assimilation and heterocyst development genes in the cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7120 // Mol. Microbiol. 1994. V. 14. P. 823-832.

212. Furuya Т., Yoshikowa Т., Ishii Т., Kajii K., Regulation of saponin production in callus of Panax ginseng II Planta med. 1983. V. 47. P. 200-204.

213. Gamborg O.L., Miller R.A., Ojima K. Nutrient requirements of suspension cultures of soybean root cells // Exp. Cell Res. 1968. V. 50. P. 151-158.

214. Gantar M. Co-cultivation of N2-fixing cyanobacterium Nostoc sp. strain 2S9B and wheas callus // Symbiosis. 2000. V. 29. P. 1-19.

215. Gantar M., Kerby N.W., Rowell P. Colonization of wheat (Triticum vulgare L.) by N2-fixing cyanobacteria. III. The Role of a hormogonia-promoting factor // New Phytol. 1993. V. 124. N3.P. 505-513.

216. Gantar M., Rowell P., Kerby N.W., Sutherland I.W. Role extracellular polysaccharide in the colonization of wheat (Triticum vulgare L.) roots by N2-fixing cyanobacteria // Biology and Fertility of Soils. 1995 (a). V. 19. P. 41-48.

217. Garcia V.R. Mutagenesis og homologues of NtcA in the heterocyst-forming cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7120 // Euresco conf. "Bacterial neural networks". Abstr. San Feliu, Spain. 2004.

218. Gates J.E., Fisher R.W., Candler R.A. The occurrence of corynoform bacteria in the leaf cavity of Azolla // Arch. Microbiol. 1980. V. 127. P. 163-165.

219. Gibb A., Mcintosh D., Austin B. Characterization of a stable L-form of the fish pathogen Aeromonas salmonicida II Lett. Appl. Microbiol. 1996. V. 23. P. 445-447.

220. Glagoleva T.N., Glagolev A.N., Gusev M.V., Nikitina K.A. Protonmotive force supports gliding in cyanobacteria// FEBS Lett. 1980. V.l 17. P. 49-53.

221. Golden J.W. PatS peptide inhibits heterocyst development and influences pattern formation in Anabaena II Biol, and Environ. 2002. V. 102B. P. 57-59.

222. Golden J. W., Carrasco C.D., Mulligan M.E., Schneider G. J., Haselkorn R. Deletion of a 55-kilobase-pair DNA of Anabaena sp. strain PCC 7120 // J. Bacteriol. 1988. V. 170. P. 5034-5041.

223. Golden J.W., Robinson S.J., Haselkorn R. Rearrangement of nitrogen fixation genes during heterocyst differentiation in the cyanobacterium Anabaena II Nature. 1985. V. 314. P. 419-423.

224. Golecki J.R., Drews G. Supramolecular organization and composition of membranes / In: The biology of cyanobacteria. Carr N.G., Witton B.A. (eds.), Blackwell Scientific Publ., Oxford. United Kingdom. 1982. P. 128-138.

225. Gorelova O.A., Artamonova K.V., Korzhenevskaya T.G. Hormogonia formation in plant-cyanobacteria artificial associations // Abstr. VIII East. Eur. Symp. "Nitrogenfix-92", Saratov. 1992. PD 3.

226. Granhall U., van Hofsten A. Nitrogenase activity in relationto intracellular organisms in Sphagnum mosses // Physiol. Plant. 1976. V. 36. P. 88-94.

227. Grantcharova N., Lustig U., Flardh K. Dynamic assembly of FtsZ during sporulation of Streptomyces coelicolor A3(2) // Euresco conf. "Bacterial neural networks". Abstr. San Feliu, Spain. 2004.

228. Grilli Caiola M. Light and electron microscopic study of blue-green alga growing in the coralloid roots of Encephalartors altenstenii and in culture // Phycologia. 1975. V. 14. P. 25-33.

229. Grilli Caiola M. On the phycobionts of the cycad coralloid roots // New Phytol. 1980. V. 85. P. 537-544.

230. Grilli Caiola M., Canini A., Moscone D. Oxygen concentration, nitrogenase activity and heterocyst frequency in the leaf cavities of Azolla filiculoides Lam. 11 FEMS Microbiol. Lett. 1989. V. 59. P. 283-288.

231. Grilli C.M., Forni C., Castagnova M. Bacteria in Azolla-Anabaena association 11 Symbiosis. 1988. V.5. P. 185-198.

232. Grobbelaar N., Scott W.E., Hattingh W., Marshall J. The identificationof the coralloid rott endophytes of the southern African cycads and the ability of the isolates to fix dini-trogen// S. Afr. Bot. 1987. V. 53. P. 111-118.

233. Guglielmi G., Cohen-BazireG. Etude compareede la structure et de la distribution des filaments extracellulaires ou fimbriae chez quelques cyanobacteries // Protistologica. 1982 a. V. 18. P. 167-177.

234. Gusev M.V. Motility of cyanobacteria // Abstr. Ill Int. Symp. on Photosynthetic Pro-karyotes, Oxford. 1979. A29.

235. Gusev M.V., Baulina O.I., Gorelova O.A., Lobakova E.S., Korzhenevskaya T.G. Artificial cyanobacterium-plant symbioses / In: Cyanobacteria in symbiosis. A.N. Rai, B. Bergman, U. Rasmussen (eds.). Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 2002. P. 253312.

236. Gusev M.V., Butenko R.G., Korzhenevskaya T.G., Lobacova E.S. Intercellular symbiosis of suspension ginseng culture cells and cyanobacteria // Eur. J. Cell Biol. 1980. V. 22(1). P. 503.

237. Gusev M.V., Korzhenevskaya T.G. Artificial associtions / In: Handbook of Symbiotic Cyanobacteria. A.N. Rai (ed.). CRC Press. Boca Raton, Florida. 1990. P. 173-230.

238. Gusev M.V., Korzhenevskaya T.G., Pyvovarova L.V., Baulina O.I., Butenko R.G. Introduction of a nitrogen-fixing cyanobacterium into tobacco shoot regenerates // Planta. 1986. V. 167. P. 1-8.

239. Gusev M.V., Mineeva L.A., Semenova L.R. Spheroplasts and L-forms of cyanobacteria / Abstr. IV Intern. Symp. on Photosynthetic Procaryotes. France. 1982. C. 42.

240. Guglielmi G,, Cohen-BazireG. Structure et distribution des pores et des perforations de l'enveloppe de peptidoglycane chez quelques cyanobacteries // Protistologica. 1982 b. V. 18. P.151-165.

241. Hale C.A., de Boer P.A.J. Direct binding of FtsZ to ZipA, an essential component of the septal ring strusture that mediates cell division in E.coli // Cell. 1997. V. 88. P. 175-185.

242. Hardy R.W.F., Holsten R.D., Jackson E.K., Burns R.C., The acetylene-ethylene assay for N2-fixation: laboratory and field evaluation // Plant Physiol. 1968. V. 43. P. 1185-1207.

243. Haselkorn R. Developmentally regulated gene rearrangements in prokaryotes // Annu. Rev. Genet. 1992. V. 26. P. 113-130.

244. Herdman M. Akinetes: structure and function / In: The cyanobacteria. Fay P., Van Baalen C. (eds.). Elsevier. Amsterdam, The Netherlands. 1987. P. 227-250.

245. Herdman M. Cellular differentiation: Akinetes // Meth. Enzymology. 1988. V 167. P. 222-232.

246. Herdman M., Rippka R. Cellular differentiation: Hormogonia and baeocytes // Meth. En-zymol. 1988. V. 167. P. 232-242.

247. Hernandes-Munz W., Stevens S.E. Jr. Characterization of the motile hormogonia of Mas-tigocladus laminosus II J. Bacteriol. 1987. V.169. P. 218-223.

248. Herrero A. Nitrogen sensing, nitrogen regulation and intercellular communication in cyanobacteria // Euresco conf. "Bacterial neural networks". Abstr. San Feliu, Spain. 2004.

249. Herrero A., Muro-Pastor A.M., Flores E. Nitrogen control in cyanobacteria // J. Bacteriol. 2001. V. 183. P. 411-425.

250. Hibma A.M., Jassim S.A., Griffiths M.W. In vivo bioluminescence to detect the attachment of L-forms of Listeria monocytogenes to food and clinical contact surfaces // Int. J. Food Microbiol. 1996. V. 33. P. 157-167.

251. Hirachi Y., Kotani S. Studies of antigens related to metabolic and growth inhibitions of Staphylococcus aureus L-forms // Osaka Daigaku Shigaku Zasshi. 1990. V. 35. P. 333341.

252. Hirosawa Т., Wolk C.P. Factors controlling the formation of akinetes adjacent to hetero-cysts in the cyanobacterium Cylindrospermum licheniforme Kiitz. // J. Gen. Microbiol. 1979(a). V. 114. P. 423-432.

253. Hirosawa Т., Wolk C.P. Isolation and characterization of a substance which stimulates the formation of akinetes in the cyanobacterium Cylindrospermum licheniforme Kiitz. // J. Gen. Microbiol. 1979 (б). V. 114. P. 433-441.

254. Hirose M. Energy supply system for the gliding movement of gormogonia of the cyanobacterium Nostoc cycadae II Plant Cell Physiol. 1987. V. 28. P. 587-597.

255. Hoiczyk E. Gliding motility in cyanobacteria: observations and possible explanations // Arch. Microbiol. 2000. V. 174. P. 11-17.

256. Hoischen C., Gura K., Luge C., Gumpert J. Lipid and fatty acid composition of cytoplasmic membranes from Streptomyces hygroscopicus and its stable protoplast-type L-form//J. Bacteriol. 1997. V. 179. P. 3430-3436.

257. Huang X., Dong Y., Zhao J. HetR homodimer is a DNA-binding protein required for heterocyst differentiation, and the DNA-binding activity is inhibited by PatS // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004. V. 101. P. 4848-48-53.

258. Huang T.-C., Chow T.-J. Morphological development of Nostoc CY-1 under light dark conditions // Bot. Bull. Academia Sinica. 1986. V. 27. P. 53-62.

259. Jass J., Phillips L.E., Allan E.J., Costerton J.W., Lappin-Scott H.M. Growth and adhesion of Enterococcusfaecium L-forms // FEMS Microbiol. Lett. 1994. V. 115. P. 157-162.

260. Jensen Т.Е. Cyanobacterial ultrastructure // In: Ultrastructura of Microalgae. T. Berner (ed.). CRC Press. Boca Raton, Ann Arbor, London, Tokyo. 1993. P. 7-50.

261. Jiang F., Mannervik В., Bergman B. Evidence for redox regulation of the transcription factor NtcA, acting both as an activator and a repressor, in the cyanobacterium Anabaena PCC 7120 // Biochem J. 1997. V. 327. P. 513-517.

262. Johansson C. Establishment of the Gunnera-Nostoc symbiosis. A doctoral dissertation in physiological botany. Stockholm University. 1994.

263. Johansson C., Bergman B. Early events during the establishment of Gunnera/Nostoc symbiosis // Planta. 1992. V. 188. P. 403-413.

264. Johansson C., Bergman B. Reconstitution of the symbiosis Gunnera manicata Linden: cyanobacterial specificity //NewPhytol. 1994. V. 126. P. 643-652.

265. Joseph C.M., Meeks J.C. Regulation of expression of glutamine synthetase in a symbiotic Nostoc strain associated with Anthoceros punctatus II J. Bacteriol. 1987. V. 169. P. 2471-2475.

266. Kaneko К., Tanaka M., Mitsuhashi H. Origin of nitrogen in the biosynthesis of so-lanidineby Veratrum grandiflorum // Phytochemistry. 1976. V. 15. P. 1391-1393.

267. Kerby N., Rowell P., Gantar M. Obreht L. Novel nitrogen-fixing associations between cereals and cyanobacteria // Abstr. VIII East. Eur. Symp. "Nitrogenfix- 92", Saratov. 1992. PD 2.

268. Khudyakov I., Wolk C.P. Evidence that the hanA gene coding for HU protein is essential for heterocyst differentiation in, and cyanophage A-4(L) sensitivity of, Anabaena sp. strain PCC 7120//J. Bacterid. 1996. V. 178. P. 3572-3577.

269. Kimura G., Nakano T. Reconstitution of the Blasia-Nostoc sybiotic association under axenic conditions // Nova Hedwigia. 1990. V. 50. P. 191-200.

270. Klint J. Protein variation during cyanobacterial cell division and differentiation. Print-Center, Stockholm University. Sweden. 2003.

271. Knight C.D., Adams D.G. A method for studying chemotaxis in nitrogen fixing cyano-bacterium-plant symbioses // Physiol, and Molecular Plant Pathology. 1996. V. 49. P. 7377.

272. Komarek J, Anagnostidis K. Modern approach to the classification system of Cyanophytes 4 Nostocales II Arch. Hydrobiol. 1989. Suppl.-Bd. 82. P. 247-345.

273. Korzhenevskaya T.G., Baulina O.I., Gorelova O.A., Lobacova E.S., Butenko R.G., Gusev M.V. Artificial syncyanoses: the potential for modeling and analysis of natural symbioses // Symbiosis. 1993. V. 15. P. 77-103.

274. Korzhenevskaya T.G., Baulina O.I., Lobacova E.S., Gorelova O.A. Functional and morphological co-adaptations in experimental syncyanoses // Intern. Symbiosis Congress. Jerusalem. 1991 (a) Abstracts. P. 54.

275. Korzhenevskaya T.G., Lobacova E.S., Gorelova O.A., Baulina O.I. Symbiotic cyanobacteria in artificial associations // YII Intern. Symp. on Photosynthetic Prokaryotes. Amherst, Massachusetts. 1991 (6). Abstracts. 169A.

276. Koske R.E., Gemma J.N., Doyle M.F. Mykorrhizal status of Gunnera petaloidea in Hawaii //Pacific Sciece. 1992. V. 46. P. 480-483.

277. Kratz W.A., Mayers J. Nutrition and growth of several blue-green algae // Amer. J. Bot. 1955. V. 42. P. 282-289.

278. Kupchan S.M., Barbouti S.J., Knox J.R., Lau Cam C.A. Beta-solamarine: tumor inhibitor isolated from Solanum dulcamara I I Science. 1965. V. 150. P. 1827-1828.

279. Kwak J., Dharmatilake A.J., Jiang H., Kendrick K.E. Differential regulation of ftsZ transcription during septation of Streptomyces griseus II J. Bacteriol. 2001. V. 183. P. 2093-2101.

280. Lanaras Т., Codd G.A. Ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase and polyhedral bodies of Chlorogloeopsisfritschii II Planta. 1981. V. 153. P. 279-285.

281. Landolt E., Kondeler R. The family of Lemnaceae a monographic study // Verof-fentlichnungen des Geobotanischen Institutes ETH. Stiftung Rubel. Zurich. 1987. H. 95. 638 S.

282. Lazaroff N. Photomorphogenesis and Nostocacean development / In: The biology of blue-green algae. Carr N.G., Witton B.A. (eds.), Blackwell Scientific Publ., Oxford, United Kingdom. 1973. P. 279-319.

283. Lazaroff N., Vishniac W. The effect of light on the developmental cycle of Nostoc muscorum, a filamentous blue-green alga// J. Gen. Microbiol. 1961. V. 25. P. 365-374.

284. Lechno-Yossef S., Nierzwicki-Bauer S.A. Azolla-Anabaena symbiosis / In: Cyanobacteria in symbiosis. A.N. Rai, B. Bergman, U. Rasmussen (eds.). Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 2002. P. 153-178.

285. Lee K.Y., Joseph C.M., Meeks J.C. Glutamine synthetase specific activity and protein concentration in symbiotic Anabaena associated with Azolla caroliana // Antonie van Leeuwenhock. 1988. V. 54. P. 345-355.

286. Leganes F. Genetic evidence that hepA gene is involved in the normal deposition of the envelope of both heterocysts and akinetes in Anabaena variabilis ATCC 29413 // FEMS Microbiol. Lett. 1994. V. 123. P. 63-68.

287. Leganes F., Fernandez-Pinas F., Wolk C.P. Two mutations that block heterocyst differentiation have no effect on akinete differentiation in Nostoc ellipsosporum II Mol. Microbiol. 1994. V. 12. P. 679-684.

288. Leitgeb, 1878 цит. no Rodgers G.A., Stewart W.D.P. The cyanophyte-hepatic symbiosis. I. Morphology and physiology // New Phytol. 1977. V. 78. P. 441-458.

289. Lejeune A., Cagauan A., van Hove C. Azolla research and development: recent trends and priorities // Symbiosis. 1999. V. 27. 333-351.

290. Lengeler J.W. Signal transduction and global control systems: the basis of Systems Biology // Euresco conf. "Bacterial neural networks". Abstr. San Feliu, Spain. 2004.

291. Lewis D.H. The relevance of symbiosis to taxonomy and ecology with particular reference to mutualistic symbiosis and the exploitation of marginal habitats // In: Taxonomy and Ecology. V.H. Heywood (ed.). Academic Press. New York. 1973. P. 151-172.

292. Li R.H., Watanabe M., Watanabe M.M. Akinete formation in planktonic Anabaena spp. (cyanobacteria) // J. Phycol. 1997. V. 33. P. 576-584.

293. Liaimer A. Molecular communication and responses in Nostoc-plant symbioses. Doctoral thesis in plant physiology. Stockholm University. 2002.

294. Liaimer A., Matveyev A., Bergman B. Isolation of host plant induced cDNAs from Nostoc sp. strain PCC 9229 forming symbiosis with the angiosperm Gunnera spp. // Symbiosis. 2001. V. 31. P. 293-307.

295. Lindblad P., Bergman B. The cyanobacterium-Zawz/a symbiosis: an ultrastructural study // New Phytol. 1985. V. 101. P. 707-716.

296. Lindblad P., Bergman B. Glutamine synthetase: activity and localization in cyanobacteria of the cycads Cycas revoluta and Zamia skinneri II Planta. 1986. V. 169. P. 1-7.

297. Lindblad P., Bergman B. The Cycas revoluta-Nostoc symbiosis: Enzyme activities of nitrogen and carbon metabolism in the cyanobiont // J. Gen. Microbiol. 1987. V. 133. P. 1695-1699.

298. Lindblad P., Bergman B. The cycad-cyanobacterial symbiosis / In: Handbook of Symbiotic Cyanobacteria. A.N. Rai (ed.). CRC Press. Boca Raton, Florida. 1990. P. 137-159.

299. Lindblad P., Costa J.-L. The cyanobacterial-cycad symbiosis // Biol, and Environ. 2002. V. 102B. P. 31-33.

300. Lindblad P., Haselkorn R., Bergman В., Nierzwicki-Bauer S.A. Comparison of DNA restriction fragment length polymorphisms of Nostoc strain in and from cycads // Arch. Microbiol. 1989. V. 152. P. 20-24.

301. Livingstone D., Jaworski G.H.M. The viability of akinetes of blue-green algae recovered from the sediments of Rostherne Mere // British Phycolog. J. 1980. V. 15. P. 357-364.

302. Luft J.H. Ruthenium red and violet. Chemistry, purification, methods of use for electron microscopy and action // Anat. Rec. 1971. V. 171. P. 347-350.

303. Lumpkin T.A., Plucknett D.L. Azolla: botany, physiology and use as green manure // Econ. Bot. 1980. V. 34. P. 111-153.

304. Luque I., Flores E., Herrero A. Molecular mechanism of the operation of nitrogen control in cyanobacteria//EMBO J. 1994. V.13. P. 2862-2869.

305. Ma X., Ehrhardt D.W., Margolin W. Colocalization of cell division protein FtsZ and FtsA to cytosceletal structures in living Escherichia coli cells by using green fluorescent protein // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V. 93. P. 12998-13003.

306. Ma X., Sun Q., Wang R., Singh G., Jonietz L., Margolin W. Interaction between heterologoues FtsA and FtsZ proteins at the FtsZ ring // J. Bacteriol. 1997. V. 179. P. 6788-6797.

307. Madigan M.T., Martinco J.M., Parker J. Brock' Biology of microorganisms. Ninth edition. Prentice-Hall, Inc. International Edition. 2000.

308. Mahasneh I.A., Grainger S.L.J., Whitton B.A. Influence of salinity on hair formation and phosphatase activities of the blue-green alga (cyanobacterium) Calothrix viguieri D253 // Br. Phycol. J. 1990. V.25. P. 25-32.

309. Mann J.P. Prodution of solasodine for the pharmaceutical industry // Adv. Agron. 1978. V. 30. P. 207-245.

310. Margolin W., Wang R., Kumar M. Isolation of an ftsZ homolog from the archaebacterium Halobacterium salinarium: implication of FtsZ and tubulin // J. Bacteriol. 1996. V. 178. P. 1320-1327.

311. Margulis L. The symbiotic planet. Weidenfeld and Nicholson. London. 1998.

312. Martin-Figueroa E., Navarro F., Florencio F.J. The GS-GOGAT pathway is not operative in the heterocyst. Cloning and expression of glsF gene from the cyanobacterium Ana-baena sp. PCC 7120 // FEBS Lett. 2000. V. 476. P. 282-286.

313. Marton K., Galun M. In vitro dissociation and reassociation of the symbionts of the lichen Heppia echinulata И Protoplasma. 1976. V. 87. P. 135-143.

314. Matveyev A.V., Rutgers E., Soderback E., Bergman B. A novel genome rearrangement involved in heterocyst differentiation of the cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7120 // FEMS Microbiol. Lett. 1994. V. 116. P. 201-208.

315. McDougald D., Rice S. A., Weichart D., Kjelleberg S. Nonculpability: adaptation or debilitation? //FEMS Microbiology Ecology. 1998. V. 25. P. 1-9.

316. Meeks J.C. Cyanobacterial-bryophyte associations / In: Handbook of Symbiotic Cyanobacteria A.N. Rai (ed.). CRC Press. Boca Raton, Florida. 1990. P. 43-63.

317. Meeks J.C. Symbiosis between Nitrogen-Fixing Cyanobacteria and Plant // Bioscience. 1998. V. 48. P. 266-276.

318. Meeks J.C., Elhai J. Regulation of cellular differentiation in filamentous cyanobacteria in free-living and plant-associated symbiotic growth states // Microbiol, and Molecul. Biol. Reviews. 2002. V. 66. P. 94-121.

319. Meeks J.C., Enderlin C.S., Joseph C.M., Chapman J.C., Lollar M.W. Fixation of 13N.N2 and transfer of fixed nitrogen in the Antoceros-Nostoc symbiotic association // Planta. 1985. V. 164. P. 406-414.

320. Meeks J.C., Joseph C.M., Haselkorn R. Organization of the nif genes in cyanobacteria in symbiotic association with Azolla and Anthoceros И Arch. Microbiol. 1988. V. 150. P. 61-71.

321. Meeks J.C., Steinberg N.A., Enderlin C.S., Joseph C.M., Peters G.A. Azolla-Anabaena relationship. XIII. Fixation of 13N.N2 //Plant Physiol. 1987. V. 84. P. 883-886.

322. Millonig G. Advantages of phosphate buffer for OSO4 solution in fixation // J. Appl. Physiol. 1961. V. 32. P. 1637-1639.

323. Mitchison G.J., Wilcox M. Alteration in heterocyst pattern of Anabaena produced by 7-azatryptophan //Nat. New Biol. 1973. V. 246. P. 229-233.

324. Mitchison G.J., Wilcox M. Rule governing cell division in Anabaena //Nature. 1972. V. 239. P. 110-111.

325. Mitchison G.J., Wilcox M, Smith R.J. Measurement of an ingibitory zone // Science. 1976. V. 191. P. 866-868.th

326. Molecular plant-microbe interactions, 9 International congress. Amsterdam, 1999. Book of abstracts.tli

327. Molecular plant-microbe interactions: New bridges between Past and Future. 11 International congress on Molecular plant-microbe interactions. St.-Petersburg, 2003. Volume of abstracts.

328. Moore A.W. Azolla: biology and agronomic significance // Bot. Rev. 1969. V. 35. P. 1734.

329. Mukheijee A., Lutkenhaus J. Guanine nucleotide-dependent assembly of FtsZ into filaments //J. Bacteriol. 1994. V. 176. P. 2754-2758.

330. Murashige Т., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures //Physiol. Plant. 1962. V. 15. P. 473-497.

331. Murry M.A.P., Wolk C.P. Evidence that the barrier to the penetration of oxygen into heterocyst depends upon two layers of the cell envelope // Arch. Microbiol. 1989. V. 151. P. 469-474.

332. Nagamachi E., Hirai Y., Tomochika K., Kamemasa Y. Studies on osmotic stability of liposomes prepared with bacterial membrane lipids by carboxyfluorescein release // Microbiol. Immunol. 1992. V. 36. P. 231-234.

333. Nagaraja R., Haselkorn R. Protein HU from the cyanobacterium Anabaena // Biochemie. 1994. V. 76. P. 1082-1089.

334. Namikoshi M., Rinehart K.L. Bioactive compounds produced by cyanobacteria // J. In-dust. Microbiol. 1996. V. 17. P. 373-384.

335. Natanielsz C.P., Staff I.A. A mode of entry of blue-green algae into the apogeotropic roots of Macrozamia riedlei (Fisch. Ex Gaud.) Gardn // Plant Physiol. 1975 a. V. 95. P. 753-759.

336. Nathanielsz C.P., Staff I.A. A mode of entry of blue-green algae into the apogeotropic roots of Macrozamia communis И Am. J. Bot. 1975 б. V. 62. P. 232-235.

337. Newton J.W., Herman A.I. Isolation of cyanobacteria from the aquatic fern Azolla II Arch. Microbiol. 1979. V. 120. P. 161-165.

338. Nguyen X.T. Produkce sekundarnich latek v suspensni culture Solanum laciniatum Ait. 1981. Treboii. Oddeleni autotrofm'ch mikroorganismu Mikrobiologicky ustav CSAV.

339. Nichols J.M., Adams D.G. Akinetes / In: The biology of cyanobacteria. Carr N.G., Wit-ton В .A. (eds.). Blackwell Scientific Publ., Oxford, United Kingdom.1982. P. 387-412.

340. Nichols J.M., Adams D.G., Carr N.G. Effect of canavanine and other amino acid analogues on akinete formation in the cyanobacterium Anabaena cylindrica II Arch. Microbiol. 1980. V. 127. P. 67-75.

341. Nierzwicki-Bauer S.A., Balkwill D.L., Stevens S.E. Three-dimensional ultrastructure of a unicellular cyanobacterium // J. Cell Biol. 1983. V. 97. P. 713-722.

342. Nierzwicki-Bauer S.A., Haselkorn R. Differences in mRNA levels in Anabaena living freely or in symbiotic association with Azolla IIEMBO J. 1986. V. 5. P. 29-35.

343. Nilsson M. Specificity in natural and artificial cyanobacterial symbioses. Doctoral thesis in plant physiology. Stockholm University. 2003.

344. Nilsson M., Bergman В., Rasmussen U. Cyanobacterial diversity in geographically related and distant host plants of the genus Gunnera II Arch. Microbiol. 2000. V. 173. P. 97-102.

345. Nishie K., Gumbmann M.R., Key A.C. Pharmacology of solanine // Toxicol. Appl. Pharmacol. 1971. V. 19. P. 81-92.

346. Osborne В., Bergman B. Commentaries on cyanobacterial symbioses // Biol, and Environ. 2002. V. 102B. P. 1-2.

347. Osborne В., Doris F., Cullen A., McDonald R., Campbell G., Steer M. Gunnera tink-toria: an unusual nitrogen-fixing invader // Bioscience. 1991. V. 41. P. 224-234.

348. Ow M.C., Gantar M., Elhai J. Reconstitution of a Cycad-Cyanobacterial Association // Symbiosis. 1999. V. 27. P. 125-134.

349. Pate J.S., Lindblad P., Atkins C.A. Pathways of assimilation and transfer of the fixed nitrogen in coralloid roots of cycad-Nostoc symbioses // Planta. 1988. V. 176. P. 461-471.

350. Patricia P., Crawford D.J., Stuessy T.F., Silva M. Flavonoids of Gunnera subgenera Misandra, Panke, and Perpensum (Gunneraceae) // Supplement to Amer. J. Bot. 1989. V. 76. P. 264.

351. Peat A. Fine structure of the vegetative thallus of the lichen Peltigera polydactyla II Arch. Mikrobiol. 1968. V. 61. C. 212-222.

352. Peat A., Witton B.A. Enviroment effect on the structure of the blue-green alga Chlorogloea fritschii И Arch.Microbiol. 1967. V. 57. P. 155-180.

353. Perkins S.K., Peters G.A. Partitioning of the endophytic Anabaena into developing sporocarps //NewPhytol. 1993. V. 123. P. 53-64.

354. Peschek G.A. Restoration of respiratory electron-transport reaction in quinine-depleted particle preparations from Anacystis nidulans II Biochem. J. 1980. V. 186. P. 515-523.

355. Peschek G.A. Respiratory electron transport / In: The Cyanobacteria a Comprehensive Review. Fay P., Van Baalen C. (eds.). Elsevier. Amsterdam. 1987. P. 119-161.

356. Peschek G.A., Schmetterer G. Evidence for plastoquinol-cytochrome f/b-563 reductase as a common electron donor to P700 and cytochrome oxidase in cyanobacteria // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1982. V. 108. P. 1188-1195.

357. Peters G.A. Blue-green algae and algal associations // Bio-Science. 1978. V. 28. P. 580585.

358. Peters G.A. Azolla and other plant-cyanobacteria symbioses: aspects of form and function//Plant and Soil. 1991. V. 137. P. 25-36.

359. Peters G.A., Calvert H.E. The Azolla-Anabaena azollae symbiosis / In: Algal symbiosis. L.J. Goff (ed.). Cambridge University Press. Cambridge. 1983. P. 109-145.

360. Peters G.A., Mayne B.C. The Azolla-Anabaena azollae relationship. II. Localization of nitrogenase activity as assayed acetylene reduction // Plant Physiol. 1974. V. 53. P. 820827.

361. Peters G.A., Meeks J.C. The Azolla-Anabaena symbiosis: basic biology // Annu. Rev. Plant Physiol, and Plant Mol. Biol. 1989. V. 40. P. 193-210.

362. Peters G.A., Perkins S.K. Re-establishment of the symbiosis following gametogenesis and embryogenesis// New Phytol. 1993. V. 123. P. 65-75.

363. Peters G.A., Toia R.E., Raveed Jr. D., Levine N.J. The Azolla-Anabaena azollae relationship. VI. Morphological aspects of the association // New Phytol. 1978. V. 80. P. 583-593.

364. Pedersen M., DaSilva E.J. Simple brominated phenols in the blue-green alga Calothrix brevissima West. //Planta. 1973. V. 115. P. 83-86.

365. Peterson R.B., Burns R.H. Properties of heterocysts isolated with colloidal silica // Arch. Microbiol. 1976. V. 108. P. 35-40.

366. Peveling E. Vesicles in the phycobiont sheath as possible transfer structures between the symbionts in the lichen Lichinapygmaea II New Phytol. 1973. V. 72. P. 343-346.

367. Pinevich A.V. Intracytoplasmic membrane structures in bacteria // Endocytobiosis and Cell Res. 1997. V. 12. P. 9-40.

368. Pla J., Dorazo A, Vicente M. The native form of FtsA, a septal protein of Escherichia coli, is located in the cytoplasmic membrane II J. Bacteriol. 1990. V. 173. P. 5097-5102.

369. Potts M. Nostoc / In: The ecology of cyanobacteria. Witton A., Potts M. (eds.). Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 2000. P. 465-504.

370. Quardokus E., Din N., Brun Y.V. Cell cycle regulation and cell type-specific localization of the FtsZ division initiation protein in Caulobacter II Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V. 93. P. 6314-6319.

371. Rai A.N. (ed.) Handbook of Symbiotic Cyanobacteria. CRC Press. Boca Raton, Florida. 1990.

372. Rai A.N., BergmanB. Creation of new nitrogen-fixing cyanobacterial associations // Biol, and Environ. 2002. V. 102B. P. 65-68.

373. Rai A.N., Bergman В., Rasmussen U. (eds.). Cyanobacteria in symbiosis. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 2002.

374. Rai A.N., Rao V.V., Singh H.N. Metabolic changes associated with akinete germination in the cyanobacterium Anabaena doliolum //New Phytol. 1988. V. 109. P. 133-138.

375. Rai A.N., Rowell P., Stewart W.D.P. NH}+ assimilation and nitrogenase regulation in the lichen Peltigera aphtosa Willd. // New Phytologist. 1980. V.85. P. 545-555.

376. Rai A.N., Soderback E. Bergman B. Cyanobacterium-plant symbioses // New Phytologist. 2000. V. 147. P. 449-481.

377. Ramasubramanian T.S., Wei T.-F., Oldham A.K., Golden J.W. Transcription of the Anabaena sp. strain PCC 7120 ntcA gene: multiple transcripts and NtcA binding // J. Bacteriol. 1996. V. 178. P. 922-926.

378. Rao V.V., Ghosh R., Singh H.N. Diazotrophic regulation of akinete development in the cyanobacterium Anabaena doliolum I I New Phytol. 1987. V. 106. P. 161-168.

379. Rasmassen U., Johansson C. Diversity and specificity in cyanobacterial symbioses // Biology and Environment: Proceedings of the Royal Irish Academy. 2002. V. 102B. P. 5356.

380. Rasmussen U., Johansson C., Bergman B. Early communication in the Gunnera-Nostoc symbiosis: plant-induced cell differentiation and protein synthesis in the cyanobacterium // Mol. Plant-Microbe Interact. 1994. V. 7. P. 696-702.

381. Rasmussen U., Nilsson M. Cyanobacterial diversity and specificity in plant symbioses / In: Cyanobacteria in symbiosis. A.N. Rai, B. Bergman, U. Rasmussen (eds.). Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 2002. P. 313-328.

382. Rasmussen U., Svenning M. Fingerprinting of cyanobacteria based on PCR with primers derived from long and short repeated repetitive sequences // Appl. Environ Microbiol. 1998. V. 64. P. 265-272.

383. Raven J.A. The evolution of cyanobacterial symbioses // Biol, and Environ. 2002 (a). V. 102B. P. 3-6.

384. Raven J.A. The evolution of cyanobacterial symbioses / In: Cyanobacteria in symbiosis. A.N. Rai, B. Bergman, U. Rasmussen (eds.). Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 2002 (b). P. 329-346.

385. RayChaudhari D., Park J.T. Escherichia coli cell-division gene ftsZ encodes a novel GTP-binding protein//Nature. 1992. V. 359. P. 251-254.

386. Reinke J. Uber gonidienartige Bildungen in einer dicotyledonischen Pflanze // Bot. Zei-tung. 1872. B. 30. S. 59-63.

387. Reynolds E.S. The use of lead citrate of high pH as an electron opaque strain in electron microscopy//J. Cell. Biol. 1963. V. 17. P. 208-212.

388. Ridgway J.E. The biotic relation of Anthoceros and Phaeoceros to certain cyanobacteria // Ann. Missouri Bot. Gard. 1967. V. 54 P. 95-102.

389. Rippka R., Deruelles J., Waterbury J.B., Herdman M., Stanier R.Y. Generic assignments, strain histories and properties of pure cultures of cyanobacteria // J. Gen. Microbiol. 1979. V. 111. P. 1-61.

390. Rippka R., Herdman M. Division patterns and cellular differentiation in cyanobacteria // Ann. Microbiol. 1985. V. 136A. P. 33-36.

391. Rippka R., Herdman M. Pasteur Culture Collection of Cyanobacterial Strains in Axenic Culture / In: Catalogue and Taxonomic Handbook, Ins. Pasteur. Paris. 1992. P. 1-103 (цит. no Tandeu de Marsac, 1994).

392. Robinson B.L., Miller J.H. Photomorphogenesis in the blue-green algae Nostoc commune 584 // Physiol. Plant. 1970. V. 23. P. 461-472.

393. Roddick J.G. Steroidal alkaloids /In: Secondary Plant Products. Encycl. Plant Physiol., new ser. V. 8 E.A. Bell, B.V. Charlwood (eds.). Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg, New York. 1980. P. 174-176.

394. Rodgers G.A., Stewart W.D.P. The cyanophyte-hepatic symbiosis. I. Morphology and physiology//New Phytol. 1977. V. 78. P. 441-458.

395. Rothfield L., Justice S., Garci'a-Lara J. Bacterial cell division // Annu. Rev. Genet. 1999. V. 33. P. 423-448.

396. Sapp J. Symbiosis and disciplinary demarcations: the boundaries of the organism // Symbiosis. 1994. V. 17. P. 91-115.

397. Sarma T.A., Khattar J.I.S. Akinete differentiation in phototrophic, photoheterotrophic and chemoheterotrophic conditions in Anabaena torulosa II Folia Microbiol. 1993. V. 38. P. 335-340.

398. Schenk H.E.A. Cyanobacterial symbioses / In: The Prokaryotes. Ballows A., Truper H.G., Dworkin M., Harder W., Schleifer K-H. (eds.). 2nd edition. Springer-Verlag. N.Y. 1992. P. 3819-3854.

399. Schilling N., Ehrnsperger K. Cellular differentiation of sucrose metabolism in Anabaena variabilis IIZ. Naturforsch. 1985. B. 40c. S. 776-779.

400. Sergeeva E., Liaimer A., Bergman B. Evidence for production of the phytohormone in-dole-3-acetic acid by cyanobacteria//Planta. 2002. V. 215. P. 229-238

401. Serrano R., Carrapico F., Vidal R. The presence of lectins in bacteria associated with the Azolla-Anabaena symbiosis // Symbiosis. 1999. V. 27. P. 169-178.

402. Shah A.K., Vaidya B.S. Detection of vitamin B12 and pantothenic acid in cell exudates of blue-green algae//Biol. Plantarum. 1977. V. 19. P. 426-429.

403. Sherman D.M., Sherman L.A. Localization of cyanophycin, a nitrogen storage and signaling molecule, during nitrogen-fixation of the unicellular cyanobacterium, Cyanothece sp. ATCC 51142 //Plant Physiol. 1997. V. 114. P. 186-191.

404. Shi D.-J., Brouers M., Hall D.O., Robins R.J. The effect of immobilization on the biochemical, physiological and morphological features of Anabaena azollae II Planta. 1987. V. 172. P. 298-308.

405. Sieben S., Hertle R., Gumpert J., Braun V. The Serratia marcescens hemolysin is secreted but not activated by stable protoplast-type L-forms of Proteus mirabilis II Arch. Microbiol. 1998. V. 170. P. 236-242.

406. Sili C., Ena A., Materassi R., Vincenzini M. Germination of desiccated aged akinetes of alkaliphilic cyanobacteria//Arch. Microbiol. 1994. V. 162. P. 20-25.

407. Silvester W.B., McNamara P.J. The infection process and ultrastructure of the Gunnera-Nostoc symbiosis //New Phytol. 1976. V. 77. P. 135-141.

408. Silvester W.B., Parsons R., Watt P.W. Direct measurement of release and assimilation of ammonia in the Gunnera-Nostoc symbiosis // New Phytol. 1996. V. 132. P. 617-625.

409. Simon R.D. Cyanophycin granule from the blue-green alga Anabaena cylindrical a reserve material consisting of copolymers of aspartic acid and arginine // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1971. V. 68. P. 265-267.

410. Simon R.D. The effect of chloramphenicol on the production of cyanophycin granule polypeptide in the blue-green alga Anabaena cylindrica II Arch. Microbiol. 1973. V. 92. P. 115-122.

411. Simon R.D. The biosynthesis of multi-L-arginyl-poly(L-aspartic acid) in the filamentous cyanobacterium Anabaena cylindrica II Biochim. Biophys. Acta. 1976. V. 422. P. 407418.

412. Simon R.D. Inclusion bodies in the cyanobacteria: cyanophycin, polyphosphate, polyhedral bodies / In: The cyanobacteria. Fay P., Van Baalen C. (eds.). Elsevier. Amsterdam, The Netherlands. 1987. P. 199-225.

413. Simon R.D., Weathers P. Determination of the structure of the novel polypeptide containing aspartic acid and arginine with is found in cyanobacteria // Biochim. Biophys. Acta. 1976. V. 420. P. 165-176.

414. Simon R.D., Lawry N.H., McLendon G.L. Structural characterization of the cyanophycin granule polypeptide of Anabaena cylindrica by circular dichroism and Raman spectroscopy // Biochim. Biophys. Acta. 1980. V. 626. P. 277-281.

415. Skill S.C., Smith R.J. Synchronous akinete germination and heterocyst differentiation in Anabaena PCC 7937 and Nostoc PCC 6720 // J. Gen. Microbiol. 1987. V. 133. P. 299303.

416. Smith C.L., Cantor C.R. Purification, specific fragmentation and separation of large DNA molecules / In: Methods in Enzymology: Recombinant DNA. Wu A. (ed.). Academic Press. New York. 1987. V. 155. P. 449-467.

417. Smith D.C., Douglas A.E. The biology of symbiosis. Edward Arnold. London. 1987.

418. Smith G., Ownby J.D. Cyclic AMP interferes with pattern formation in the cyanobacterium Anabaena variabilis // FEMS Microbiol. Lett. 1981. V. 11. P. 175-180.

419. Soderback E., Lindblad P., Bergman B. Developmental patterns related to nitrogen fixation in the Nostoc-Gunnera magellanica Lam. symbiosis // Planta. 1990. V. 182. P. 355362.

420. Solheim В., Zielke M. Assotiations between cyanobacteria and mosses / In: Cyanobacteria in symbiosis. A.N. Rai, B. Bergman, U. Rasmussen (eds.). Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 2002. P. 137-152.

421. Stanier R.Y., Kunisava R., Mandell M., Cohen-Bazire G. Purification and properties of unicellular blue-green algae (order Chroococcales) // Bact. Revs. 1971. V. 35. P. 171205.

422. Starr M.P. A genegalized scheme for classififying organismic associations // Symp. Soc. Exp. Biol. 1975. V. 29. P. 1-20.

423. Stephan D.P., Pistorius E.K., Ruppel H.G. Cyanophycin production in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 // Abstracts Botanikertagung. Bremen. 1998. P. 252.

424. Stewart W.D.P., Rodgers G.A. The cyanophyta-hepatic symbiosis. II. Nitrogen fixation and interchange of nitrogen and carbon // New Phytol. 1977. V. 78. P. 459-471.

425. Stewart W.D.P., Rowell P., Rai A.N. Cyanobacteria eukaryotic plant symbioses 11 Ann. Microbiol. 1983. V. 134B. P. 205-228.

426. Street H.E. (ed.) Plant tissue and cell culture. Botanical Monographs. V. 11. Blackwell Scientific Publications. Oxford, London, Edinburg, Melborne. 1977. 614 p.

427. Stulp B.K., Stam W.T. Taxonomy of the genus Anabaena (Cyanophyceae) based on morphological and genotypic criteria//Arch. Hydrobiol. Suppl. 1985. V. 71. P. 257-268.

428. Sugiura M. From plastid to cyanobacterial genomes / In: The Phototrophic Prokaryotes. Peschek G.A., Loffelhardt W., Schmetterer G. (eds.) Kluwer Academic/Plenum Publishers. New York. 1999. P. 411-420.

429. Sun J., Zeng A.-P., Daniel R., Wagner-Dobler I. Is Autoinducer-2 a universal signal for interspecies communication: a comparative genomic analysis // Euresco conf. "Bacterial neural networks". Abstr. San Feliu, Spain. 2004.

430. Sutherland J.M., Herdman M., Stewart W.D.P. Akinetes of the cyanobacterium Nostoc PCC 7524: macromolecular composition, structure and control of differentiation // J. Gen. Microbiol. 1979. V. 115. P. 273-287.

431. Sutherland J.M., Reaston J., Stewart W.D.P., Herdman M. Akinetes of the cyanobacterium Nostoc PCC 7524: macromolecular and biochemical changes during synchronous germination//J. Gen. Microbiol. 1985 (a). V. 131. P. 2855-2863.

432. Sutherland J.M., Stewart W.D.P., Herdman M. Akinetes of the cyanobacterium Nostoc PCC 7524: morphological changes during synchronous germination // Arch. Microbiol. 1985 (б). V. 142. P. 269-274.

433. Svicev Z., Tamas I., Nenin P., Drobac A. Co-cultivation of N2-fixing cyanobacteria and some agriculturally important plants in liquid and sand cultures // Applied Soil Ecology. 1997. V.6.P. 301-308.

434. Tandeau de Marsac N. Differentiation of hormogonia and relationships with other biological processes / In: The molecular biology of cyanobacteria. Briant D.A. (ed.). Kluwer Academic Publishers. Boston, Mass. 1994. P. 825-842.

435. Tel-Or E., Stewart W.D.P. Photosynthetic components and activities of nitrogen-fixing heterocysts og Anabaena cylindrica II Proc. R. Soc. London Ser. B. 1977. V. 198. P. 6186.

436. Thiel Т., Lyons E.M., Erker J.C,, Ernst A. A second nitrogenase in vegetative cells of a heterocyst-forming cyanobacterium // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1995. V. 92. P. 93589362.

437. Thomas J., Meeks J.C., Wolk C.P., Shaffer P.W., Austin S.M., Chien W.-S. Formation of glutamine from 13N.ammoia, [13N]dinitrogen, and [14C]glutamate by heterosist isolated from Anabaena cylindrica 111. Bacteriol. 1977. V. 129. P. 1545-1555.

438. Tormo A., Ayala J.A., de Pedro M.A., Aldea M., Vicente M. Interaction of FtsA and PBP3 proteins in Escherichia coli septum // J. Bacteriol. 1986. V. 166. P. 985-992.

439. Towata E.M. Mucilage glands and cyanobacterial colonization in Gunnera kaalensis (Haloragaceae) // Bot. Gaz. 1985 a. V. 146. P. 56-62.

440. Towata E.M. Morphometric and cytochemical ultrastructural analyses of the Gunnera kaalensis-Nostoc symbiosis // Bot. Gaz. 1985 б. V. 146. P. 293-301.

441. Trevors J.T. Genome size in bacteria// Antonie van Leeuwenhoek. 1996. V. 69. 293-303.

442. Tschermak-Woess E. Haustorienbefall und in Mw/oc-Phycobionten von Lempholemma botryosum (Lichinaceae) //PL Syst. Evol. 1981. V. 137. P. 317-321.

443. Tso W.W., Fung V.P. Stimulation by ginseng root extract // Microb. Lett. 1980. V. 13. P. 7-12.

444. Turova A., Seifula K.J., Belykh M.S. Pharmacological studies of solasodine // Farmacol. Toksikol. 1961. V. 24. P. 469-474.

445. Tyagi V.V.S. Effects of some inhibitors of DNA- and protein-synthesis on heterocyst formation in the blue-green alga Anabaena doliolum И Beitr. Biol. Pflanzen. 1974. B. 50. S. 177-183.

446. Vagnoli L, Margheri M, Allotta G, Materassi R. Morphological and physiological properties of symbiotic cyanobacteria//New Phytol. 1992. V. 120. P. 243-249.

447. Vagujfalvi D., Held G., Tetenyi P. Basiche und neutrale steroid sfpogenine in Solanum-Arten//Arch. Pharm. 1966. V. 299. P. 812-815.

448. Venkataraman G.S., Neelakantan S. Effect of the cellular constituents of the nitrogen fixing blue-green algae Cylindrospermus muscicola on the root growth of rice plants // Gen. and Appl. Microbiol. 1967. V. 13. P. 53-61.

449. Vicente M. The control of the cell division in bacteria / In: The microbial cell cycle. Nurse P., Streiblova E. (eds.). CRC Press. Boca Raton, Florida. 1984. 29-49.

450. Wallace W.H., Gates J.E. Identification of eubacteria isolated from leaf cavities of 4 species of the N-fixing Azolla fern as Arthrobacter Conn and Dimmick // Appl. Environ Microbiol. 1986. V. 52. P. 425-429.

451. Wandner, 1878 цит. no Rodgers G.A., Stewart W.D.P. The cyanophyte-hepatic symbiosis. I. Morphology and physiology // New Phytol. 1977. V. 78. P. 441-458.

452. Wang X., Huang J., Mukherjee A., Cao C., Lutkenhaus J. Analasis of the interaction of FtsZ with itself, GTP, and FtsA // J. Bacteriol. 1997. V. 179. P. 5551-5559.

453. Waterhouse R.N., Allan E.J., Amijee F., Undrill V.J., Glover L.A. An investigation of enumeration and DNA partitioning in Bacillus subtilis L-form bacteria // J. Appl. Bacteriol. 1994. V. 77. P. 497-503.

454. Wei T.-F., Ramasubramanian T.S., Golden J.W. Anabaena sp. strain PCC 7120 ntcA gene required for growth on nitrate and heterocyst development // J. Bacteriol. 1994. V. 176. P. 4473-4482.

455. West N.J., Adams D.G. Phenotypic and genotypic comparison of symbiotic and free-living cyanobacteria from a single field site // Appl. Environ, Microbiol. 1997. V. 63. P. 4479-4484.

456. West N.J., Adams D.G., Sisson P.R., Freeman R., Hawkey P.M. Pyrolysis mass spectrometry analysis of free-living and symbiotic cyanobacteria // Antonie van Leeuwen-hoek. 1999. V. 75. P. 201-206.

457. Westerhoff H.V., Boogerd F.C., France C., Snoep J.L., Blom J., Peletier M., Bruggeman F. Thinking bacteria: towards modeling the cell // Euresco conf. "Bacterial neural networks". Abstr. San Feliu, Spain. 2004.

458. Witton B.A. Diversity, Ecology, and Taxonomy of the Cyanobacteria / In: Photosyn-thetic Prokaryotes. Mann N.H., Carr N.G. (eds.). Plenum Press. New York. 1992. P. 151.

459. Wolk C.P., Ernst A., Elhai J. Heterocyst metabolism and development / In: The molecular biology of cyanobacteria. Briant D.A. (ed.). Kluwer Academic Publishers. Boston, Mass. 1994. P. 769-823.

460. Wolk C.P., Quin M.P. Formation of one-dimensional patterns by stochastic processes and by filamentous blue-green algae // Dev. Biol. 1975. V. 46. P. 370-382.

461. Wolk C.P., Zhu J., Kong R. Genetic analisis of heterocyst formation / In: The Phototro-phic Prokaryotes. Peschek G.A., Loffelhardt W., Schmetterer G. (eds.) Kluwer Academic/Plenum Publishers. New York. 1999. P. 509-515.

462. Wong F.C.Y., Meeks J.C. The hetF gene product is essential to heterocyst differentiation and affects HetR function in the cyanobacterium Nostoc punctiforme II J. Bacterid.2001. V. 183. P. 2654-2661.

463. Wood P., Peat A., Whitton B.A. Influence of phosphorus status on the fine structure of the cyanobacterium (blue-green alga) Calothrix parietina I I Cytobios. 1986. V. 47. P. 8999.

464. Yamamoto Y. Effect of desiccation on the germination of akinetes of Anabaena cylin-drica II Plant Cell Physiol. 1975. V. 16. P. 749-752.

465. Yoon H.-S., Golden J.S. Heterocyst pattern formation controlled by a diffusible peptide // Science. 1998. V. 282. P. 935-938.

466. Yoon H.-S., Golden J.S. PatS and products of nitrogen fixation control heterocyst pattern // J. Bacteriol. 2001. V. 183. P. 2605-2613.

467. I.Zhang C.-C., Huguenin S., Friry, A. Analysis of genes encoding the cell division protein FtsZ and a glutathione synthetase homologue in the cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7120 // Res. Microbiol. 1995. V. 146. P. 445-455.

468. Zheng W.W., Nilsson M., Bergman В., Rasmussen U. Genetic diversity and classification of cyanobacteria in different Azolla species by the use of PCR fingerprinting // Theor. Appl. Genet. 1999. V. 99. P. 1187-1193.

469. Zhou R., Wei X., Jiang N., Li H., Dong Y., His K.-L., Zhao J. Evidence that HetR protein is an unusual serine-type protease // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. P. 4959-4963.

470. Zook D. Integrating symbiosis into mainstream science education: penetrating the cur-ricular membrane // Symbiosis. 1994. V. 17. P. 117-126.

Информация о работе

Горелова, Ольга Андреевна
доктора биологических наук
Москва, 2005
ВАК 03.00.12

Диссертация

Растительные синцианозы: изучение роли макропартнера на модельных системах - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы