Ультраструктурная пластичность цианобактерий

Баулина, Ольга Ивановна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Ультраструктурная пластичность цианобактерий
ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Ультраструктурная пластичность цианобактерий"

на правах рукописи

БАУЛИНА Ольга Ивановна

УЛЬТРАСТРУКТУРНАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ ЦИАНОБАКТЕРИЙ

03.00.07 - микробиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора биологических наук

Москва-2005

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

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор В.И. Дуда доктор биологических наук, профессор А.В. Пиневич

доктор биологических наук

Л.М. Герасименко

Ведущая организация:

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН

Защита состоится 6 июня 2005 года в 14 часов на заседании Диссертационного совета Д 002.224.01 при Институте микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН по адресу: 117312 Москва, проспект 60-летия Октября, д. 7, корп. 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН.

Автореферат разослан__апреля 2005 г.

Учёный секретарь Диссертационного совета,

кандидат биологических наук

Л.Е. Никитин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Изучение ультраструктуры клеток является адекватным способом характеристики микроорганизмов, что важно для понимания их функционирования и определения объектов разных таксономических рангов. Вопросы о структурно-функциональной организации прокариотных организмов разных видов являются предметом и спецификой цитологии микроорганизмов - одной из основных дисциплин общей микробиологии. Работая в этой области, необходимо учитывать эволюционно сложившиеся особенности жизнедеятельности бактерий, способствующие увеличению разнообразия морфо-физиологических форм в рамках вида, таких, например, как наннобактерии (Вайнштейн, Кудряшова, 2000), формы в «не-культивируемом состоянии» (Colwell et al., 1985), мумифицированные клетки (Сузина и др., 2001), гигантские формы цианобактерий (Горелова, Корженевская, 2002). Разнообразие клеточных форм усложняет идентификацию видов in situ, например, сапрофитных (Palinska, Krumbein, 1994) и симбиотических (Paulsrud, Lindblad, 1998) цианобактерий.

Особенностями прокариотных клеток, в отличие от большинства эукариотных, является менее совершенная система гомеостаза и способность быстро перестраиваться (метаболически и структурно) в изменившихся условиях местообитания. К концу 80-х годов были накоплены многочисленные данные об изменениях макромо-лекулярной и ультраструктурной организации патогенных бактерий, способствующих их выживаемости при инфицировании животных и растений, и сформировано представление о фенотипической пластичности прокариот как совокупности гибких систем быстрого адаптивного реагирования, важное место среди которых занимает регулируемая экспрессия генов (Brown, Williams, 1985; Costerton, 1988). В последние годы широко исследуются молекулярно-генетические механизмы ответа бактерий на воздействие разнообразных факторов (Abstrs. Confs. "Bacterial neural networks", 2002, 2004). Установлено, что для бактерий характерна обратимая рекомбиногенная изменчивость генома, имеющая адаптационное значение наряду с регуляцией на эпигенетическом уровне (Прозоров, 2001). Таким образом, в современной интерпретации фе-нотипическая пластичность бактерий отражает работу различных процессов, включая не только механизмы эпигенетического уровня, но и адаптивные внутригеномные перестройки. Фенотипическая пластичность проявляется на разных уровнях клеточной организации: метаболическом, ультраструктурном и морфологическом, что отражает специфику действующих комплексов адаптационных процессов. В соответствии с этим, метаболическую, ультраструктурную и морфологическую пластичность бактерий, изучаемые разрозненно, правомерно и целесообразно рассматривать как взаимосвязанные составляющие части фенотипической пластичности. Ультраструктурная

пластичность, являющаяся проявлением метаболической пластичности и обуславливающая изменение морфологии клетки, исследована крайне мало. Выделение этого понятия на фоне множества употребляющихся в настоящее время терминов необходимо и актуально для более четкого обоснования задач, связанных с изучением структурных аспектов физиологии бактерий на базе современных знаний о молеку-лярно-генетических основах адаптации этих организмов. Мы считаем, что рассмотрение ультраструктурной пластичности в качестве индикатора действия механизмов фенотипической пластичности, степень расшифровки которых соответствует уровню знаний на период исследований, является новой стратегией для выявления и изучения адаптационных возможностей и внутривидовой структурной и функциональной изменчивости прокариот. Исследования в этом направлении можно выделить в качестве самостоятельной проблемы. Её актуальность обусловлена необходимостью расширение наших знаний об адаптационных возможностях видов, составляющих сообщества микроорганизмов, деятельность которых определяет общее состояние микробной биосферы.

Большой интерес для исследований в плане решения этой проблемы представляют собой цианобактерии - одна из наиболее древних групп фототрофных микроорганизмов с уникальной физиологией и пластичным метаболизмом, морфологическое разнообразие которых сопоставимо с таковым всех остальных, вместе взятых бактерий. Новые свойства, которые возникли у древних цианобактерии, являясь, по-видимому, следствием их высокого приспособительного потенциала в разнообразных условиях внешней среды, имели, очевидно, большое значение для эволюционных процессов. Так, возникновение у этих прокариот оксигешюго фотосинтеза соответствует переломному моменту в истории эволюции - переходу от бескислородных условий к атмосфере с кислородом (Гусев, 1966,1968). Вместе с тем, цианобактерии играют определяющую роль в становлении и развитии биосферы в качестве первичных продуцентов органических веществ в сообществах микроорганизмов (Заварзин, 2004). Понимание эволюции биосферы связано с изучением морфологии и ультраструктуры цианобактерии в качестве маркерных микроорганизмов в палеонтологических образцах (Goгlenko et э1., 2000; Герасименко, Ушатинская, 2002 а). Особое значение для оценки глобальной роли адаптационных возможностей цианобактерий имеет общепринятое в настоящее время представление о том, что они являются эволюционными предшественниками хлоропластов ^ктатют et э1., 1988; Расе, 1997).

Состояние вопроса. Широкое распространение цианобактерий в природе и высокая степень их устойчивости к воздействию неблагопрятных факторов среды обитания давно привлекало внимание исследователей. Местами обитания современных цианобактерий являются вода, почва, каменистые породы. Они

заселяют пустыни, льды, термальные источники. Некоторые виды входят в состав автономных структурированных циано-бактериальных сообществ - биоплёнок или матов, развивающихся в разнообразных, часто экстремальных условиях, например, в гиперсолёных водоёмах или термальных источниках (Звягинцева и др, 1995; Герасименко, Ушатинская, 2002 б; Заварзин, 2004). Многие цианобактерии участвуют в формировании симбиозов с эукариотами в природе (Schenk, 1992) и модельных ассоциаций с растительными партнёрами в экспериментальных условиях (Gusev et al, 2002). Очевидно, способность заселять столь разнообразные экологические ниши является следствием эффективной адаптации цианобактерий в широком диапазоне физико-химических параметров среды (Базанова, Пиневич, 2000). Вместе с тем, широкое распространение этой группы фототрофных микроорганизмов в целом обусловлено физиологическими свойствами представителей разных порядков, которые могут существенно различаться по особенностям метаболизма и способности к клеточной дифференциации. Среди цианобактерии имеются облигатные и факультативные фотоавтотрофы, а также виды, способные полностью переключаться на хемоге-теротрофный способ существования. Многие виды этих микоорганизмов также способны фиксировать азот атмосферы.

Изучение ультраструктурных изменений цианобактерий в различных условиях роста развивается с 60-х годов. К начальному периоду нашей работы (1970 - 1976 гг.) имелось небольшое число публикаций по исследованию влияния условий освещения, в том числе, яркого света, а также темноты, на конфигурацию и пространственную организацию внутрицитоплазматических мембранных структур - тилакоидов, ответственных за фотосинтез и дыхание цианобактерии (Bowen, Pankratz, 1963; Wildon, Mercer, 1963; Giesy, 1964; Peat, Whitton, 1967; Allen, 1968; Whitton, Peat, 1969; Smith et al., 1969; Findley et al., 1970; Ginsburg, Lazaroff, 1973; Hoare et al., 1971; Никитина и др., 1974; Громов и др., 1974). Многочисленные сведения о структурно-функциональных особенностях мембранной системы цианобактерий, полученные при развитии этого направления, обобщены в фундаментальных теоретических обзорных статьях и монографиях (Golecki, Drews, 1982; Stevens, Nierzwicki-Bauer, 1990; Gantt, 1994). Важное место среди них занимают работы научно-исследовательской школы Санкт-Петербургского государственного университета (Громов, 1976; Пиневич, 1979, 1986; 1991; 1992; Pinevich, 1997; Пиневич, Аверина, 2002), в которых особое внимание уделено вопросам динамичности и адаптации мембранной системы.

Проводимые в 80-90-х годах исследования разных авторов, важные в плане выделенной нами проблемы, касались физиологических аспектов адаптации цианобак-терий на уровне популяций (Тапочка, 1981), морфологической неоднородности последних (Кондратьева, 1989) и морфофункциональной лабильности мембранного ап-

парата этих микроорганизмов (Пиневич, 1991). Широкую перспективу для изучения адаптационных возможностей цианобактерий, в том числе, в рамках существующей концепции об эволюционном происхождении хлоропластов, открывает изучение природных симбиозов с участием цианобактерий, в частности, цианобактериально-расти-тельных симбиозов. Однако большинство исследователей, изучающих ультраструктуру последних и выявляющих при этом необычно организованные вегетативные клетки цианобактерий, были склонны рассматривать их появление как дегенерацию микросимбионта (Duckett et al., 1977; Obukowicz et al., 1981; Towata, 1985; Sodeiback et al., 1990; Johansson, 1994; Johansson, Beigman, 1992). С наших позиций, исследование ультраструктурной пластичности и разнообразных форм её проявления в различных местах обитания, в том числе, в природных симбиозах и модельных цианобакте-риально-растительных ассоциациях, открывает новые возможности трактовки необычных феноменов, включая явления деградационного характера, как проявление адаптационных потенций цианобактерий и прокариотных микроорганизмов в целом. Так, например, до начала наших исследований для цианобактерий не предполагалась и не была показана способность к L-трансформации - переходу клеток к существованию в отсутствие клеточной стенки. Для гетеротрофных бактерий этот феномен трактуется как способ переживания бактериями неблагоприятных условий, то есть как явление адаптационного характера (Прозоровский и др., 1981; Павлова, 1999). Исследование L-трансформации у цианобактерий, в том числе, в составе природных симбиозов и модельных ассоциаций с растительными партнёрами до настоящего времени является прерогативой биологического факультета МГУ (Гусев и др., 1981; 1983; Baulina et al., 2000; Gusev et al., 2002; Горелова, Корженевская, 2002).

Цель в задачи исследований.

Целью работы явилось изучение ультраструктурной пластичности представителей разных таксономических групп цианобактерий, отличающихся особенностями метаболизма, способностью к клеточной дифференциации и рядом других физиологических свойств, как индикатора действия вероятных адаптационных механизмов на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях.

Основные задачи:

1. Изучение ультраструктурной пластичности представителей различных таксономических групп цианобактерий в динамике развития популяций при их культивировании в условиях:

а) темноты и яркого света;

б) ферментативной индукции L-трансформации;

в) ассоциированного роста с растительными клетками, тканями, растениями-

регенерантами и целыми растениями in vitro.

2. Изучение ультраструктурной пластичности симбиотических цианобактерий при постинфекционном развитии внутритканевых популяций в составе природных растительных симбиозов.

3. Изучение пористости слизистых поверхностных структур цианобактерий методом определения границ проницаемости для нейтральных гидрофильных макромолекул с помощью фракционирования полидисперсных декстранов.

4. Выяснение возможности индикации действия вероятных адаптационных механизмов цианобактерий на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях в изменившихся условиях местообитания путём анализа форм проявления ультраструктурной пластичности.

Научная новизна работы. Разработано новое направление цитологии микроорганизмов - изучение ультраструктурной пластичности цианобактерий как комплексное исследование на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях. Ультраструктурная пластичность прокариотной клетки рассматривается в качестве составляющей фенотипической пластичности, как совокупности реакций адаптационной перестройки клетки, адекватной изменению внешних условий. С этих позиций характеристика ультраструктурной пластичности является новой стратегией для выявления и исследования адаптационных возможностей и внутривидовой морфологической изменчивости прокариот.

В результате изучения представителей разных таксономических групп циано-бактерий в экспериментальных и природных условиях, вызывающих изменения способа существования этих организмов, впервые выявлены разнообразные формы проявления ультраструктурной пластичности субклеточных структур и клеток, указывающие на действие различных адаптационных механизмов в конкретных условиях. Обнаружен феномен обратимого набухания тилакоидов, вызванного длительным пребыванием в темноте облигатно фототрофной цианобактерий и способствующего сохранению жизнеспособности клеток в этих условиях. В экспериментах по изучению обратимости набухания тилакоидов при перенесении культуры из темноты на свет оптимальной для данного вида интенсивности, впервые описано ультраструктурное проявление фотоокислительной деструкции тилакоидных мембран, что приводит к образованию не лизирующихся в течение всего периода наблюдения (4 мес.) бесцветных клеток. В популяциях, преимущественно состоящих из таких форм, обнаружены жизнеспособные цианобактерий.

Впервые высказано положение о способности цианобактерий к Ь-трансформа-ции. Для некоторых видов установлена возможность существования в форме сферо-пластов и протопластов, то есть действия механизма Ь-трансформации при развитии популяций в различных условиях обитания, как в виде чистых культур, так и при

взаимодействии с растительными партнёрами в модельных ассоциациях и природных симбиозах, а также после изолирования цианобактерий из последних.

Во внутритканевых популяциях цианобионтов саговников впервые выявлены формы с редуцированной клеточной стенкой вегетативных клеток (ФРКС) и гетеро-цист (ГРКС), специализирующиеся на гиперпродукции слизистых полисахаридов межклеточного матрикса, предположительно имеющего протекторную функцию в условиях повышенного синтеза бактерицидных фенольных соединений растительными клетками. Получены данные, свидетельствующие о том, что в этих клеточных формах, возможно, происходит внутриклеточный синтез кислых полисахаридов, что не было обнаружено ранее у бактерий. Эти результаты указывают на существование принципиально иных, по сравнению с уже известными, механизмов синтеза кислых полисахаридов в прокариотной клетке. Изучение ультраструктурной пластичности цианобионтов саговников позволило впервые высказать предположение о том, что в симбиотических популяциях цианобактерий может осуществляться кооперативное взаимодействие клеток, а формирование ФРКС и ГРКС является адаптационным механизмом, действие которого проявляется на популяционном уровне.

Впервые проведено изучение пористости слизистых поверхностных структур цианобактерий 7 видов методом определения границ проницаемости с помощью фракционирования полидисперсных декстранов в связи с проблемой межклеточного транспорта макромолекул, в том числе, сигнальных, в свободноживущих и симбиоти-ческих популяциях этих микроорганизмов. Показана возможность свободной диффузии нейтральных гидрофильных макромолекул разных размеров в чехлы и капсулы цианобактерий.

Установлено соответствие характера и разнообразия форм проявления ультраструктурной пластичности цианобактерий с физиологическими особенностями, в том числе, метаболическим потенциалом видов, со способностью к формированию устойчивых модельных ассоциаций с растительными партнёрами и, как правило, природных цианобактериально-растительных симбиозов.

На основании полученных результатов и анализа данных литературы разработана концепция, заключающаяся в том, что ультраструктурную пластичность бактерий, отражающую метаболические перестройки клетки, следует рассматривать как индикатор действия вероятных адаптационных механизмов на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях в ответ на изменения внешних условий, а также участия в этом процессе внутрипопуляционных межклеточных взаимодействий. Весь комплекс проведённых исследований позволяет сформулировать новое понятие -«популяционная цитология прокариот», являющееся основой для формирования нового раздела цитологии микроорганизмов.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Цианобактериям, как и другим прокариотам, свойственна ультраструктурная пластичность на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях, выражающаяся в изменении структурных элементов системы по размерам, конфигурации и другим параметрам архитектоники, а также в наличии, отсутствии или разнообразии конструктивных элементов в пределах сохранения структурно-функциональной целостности системы.

2. Ультраструктурная пластичность бактерий является составляющей частью фенотипической пластичности как комплекса реакций адаптационной перестройки клеток, адекватной изменениям внешних условий. Эта система взглядов представляет собой новую стратегию для выявления и исследования адаптационных возможностей и внутривидовой морфологической изменчивости прокариот.

3. Характер и разнообразие форм проявления ультраструктурной пластичности цианобактерий в разных условиях существования соответствуют физиологическим особенностями, в том числе, метаболической пластичности вида.

4. Ультраструктурную пластичность бактерий, отражающую метаболические перестройки клетки, следует рассматривать как индикатор действия вероятных адаптационных механизмов на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях в ответ на изменения внешних условий, а также участия в этом процессе внутрипопуля-ционных межклеточных взаимодействий

Научно-практическая значимость работы.

Полученные экспериментальные данные и развитая автором концепция расширяют представления о структурных основах адаптации цианобактерий к изменяющимся условиям внешней среды и в целом - о биологии прокариотной клетки. Результаты работы способствуют пониманию роли фенотипической пластичности прокариот, проявляющейся на уровне популяции в виде различных, в некоторых случаях необычных, клеточных «морфотипов», что имеет важное экологическое значение с точки зрения проблемы выживаемости вида в изменившихся условиях, в том числе, при постоянно возрастающем антропогенном воздействии.

вания; 3) для выявления причин массового развития цианобактерий в водоёмах с неблагоприятными экологическими последствиями. Наряду с этим, как теоретическое, так и практическое значение изучения ультраструктурной пластичности цианобактерий связано с развитием приоритетного направления исследований, проводимых на кафедре физиологии микроорганизмов биологического факультета МГУ, по получению модельных ассоциаций экономически ценных несимбиотрофных видов растений с азотфиксирующими цианобактериями.

Экспериментальные результаты и теоретические выводы используются в лекционных курсах по цитологии микроорганизмов (кафедры физиологии микроорганизмов и микробиологии) и клеточной физиологии (кафедра физиологии микроорганизмов), на практикуме по цитологии микроорганизмов (кафедра физиологии микроорганизмов) на Биологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова, а также в лекциях по экологии почвенных водорослей на кафедре биологии почв факультета Почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова и по структурно-функциональной адаптации микроорганизмов в Путинском госуниверситете. Материалы диссертации включены в учебник «Биология почв» (Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М., Изд-во МГУ, 2004, Серия: классический университетский учебник).

В диссертации использованы данные, полученные лично автором или при его непосредственном участии, в том числе, в качестве руководителя дипломных работ студентов и куратора аспирантов. Разработка темы и постановка задач исследования, анализ экспериментальных данных и литературы, теоретическое обобщение и выводы принадлежат соискателю.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на 25 симпозиумах, съездах и конференциях, в том числе на: X Всесоюз. конф. по электронной микроскопии (Ташкент, 1976); the Third Int. Symp. on Photosynthetic pro-karyotes (Oxford 1979); IV Всесою. конф. «Культура клеток растений и биотехнология» (Кишинёв, 1983); Всесоюз. совещании «Цитология микроорганизмов» (Пущино, 1984); VII Съезде ВМО «Достижения микробиологии - практике» (Алма-Ата, 1985); н-т семинаре «Электронная микроскопия для исследования функциональных изменений структуры клетки при различных воздействиях» (Иваново, 1988); XII Всесоюз. конф. по электронной микроскопии (Звенигород, 1988); Всесоюз. конф. «Регуляция микробного метаболизма» и «Молекулярные и генетические механизмы взаимодействия микроорганизмов с растениями» (Пущино, 1989); Int. Symbiosis Congress (Jerusalem. 1991); науч. конф. к 110-летию со дня рожд. проф. Е.Е. Успенского «Проблемы экологии и физиологии микроорганизмов» (Москва, 2000); the Third International Congress on Symbiosis (Marburg, 2000); междунар. науч. конф. к 75-летию со дня рожд. акад. РАН Е.Н. Кондратьевой «Автотрофные микроорганизмы» (Москва, 2000); Все-

рос. конф. «Сельскохозяйственная микробиология в XIX-XXI веках» (С.-Петербург, 2001); Int. Symp. "Plant under environmental stress" (Moscow, 2001); 11-th Int. Cong, on Molecular Plant-Microbe Interactions" (St.-Petersburg, 2003).

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, б глав (описание объектов и методов исследования и изложение результатов экспериментов с обзором литературы и обсуждением), общего заключения, выводов и списка цитируемой литературы (том I). Диссертация изложена на 387 станицах, содержит 19б рисунков (микрофотографии представлены в приложении, помещённом в томе II) и 10 таблиц, список литературы включает 349 наименований.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 70 печатных работ, в том числе, глава в коллективной монографии "Symbiotic cyanobacteria" (в соавторстве), обзор (в соавторстве), 27 экспериментальных статей, 41 тезисы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Объекты и методы исследований. Объекты. V). Лабораторные культуры цианобактерий: Synechococcus sp. Nag. РСС 6301 (Anacystis nidulans) из коллекции каф. физиологии микроорганизмов биологического ф-та МГУ; Synechococcus sp. Nag. РСС б301 (мутант bio-2 N1142) биотин-зависимый мутант, из коллекции каф. генетики биологического ф-та МГУ; S. elonga-tus Nag. B-267 термофильный штамм, из коллекции каф. биофизики биологического ф-та МГУ; Synechocystis aquatilis Sanv. CALU 428 и Anabaena variabilis Ktitz. CALU 458, не фиксирующий азот, не образующий гетероцист штамм, из коллекции отд. микробиологии Биологического НИИ Санкт-Петербургского государственного ун-та; A. variabilis KUtz. ATCC 29413, штамм д-ра СП. Волка (СР. Wolk, США), полученный от акад. РАН СВ. Шестакова (кафедра генетики МГУ); Nostoc muscorum Agardh. CALU 304 и N. muscorum Agardh. BKM 1б, полученные из Всесоюзной коллекции микроорганизмов; Chlorogloeopsis Jritschii Mitra et Pandy ATCC 27193, полученная от д-ра Н.Г. Kappa (N.G. Carr, Англия); Microcystis aeruginosa Kiitz. emend. Elenk., штамм, выделенный из воды Кременчугского водохранилища, из коллекции Ин-та гидробиологии НАН Украины, полученный от д.б.н. А.Г. Дмитриевой (каф. гидробиологии биологического ф-та МГУ); М. firma Schmidll., из коллекции ун-та г. Росток, Германия, а также Spirulina platensis (Nordstedt) Geitl. SAG 85.79 и N. ellipso-sporum (Desmaziere) Bornet et Flahault SAG 1453-7, полученные от д-ра Г. Пайне [G. Peine, Institut fur Getreideverarbeitung GmbH (IGV), Потсдам, Германия]. 2). Штаммы, изолированные из природных симбиозов: Nostoc sp. f. Blasiapusilla, изол. О А. Гореловой и Nostoc sp. f. Cycas circinalis, изол. Е.С. Лобаковой на каф. физиологии микроорганизмов биол. ф-та МГУ. 3). Препараты сферопластов. получаемых при обра-

ботке лизоцимом клеток A. variabilis CALU 458, Synechococcus sp. PCC 6301 и С. fritschii по оригинальной методике (Семёнова и др., 1982) и культуры A. variabilis CALU 458 и С. fritschii, выращиваемые в условиях индукции L-трансФормадии (Гусев и др., 1981), подготовленные Л.Р. Семёновой. 4). Модельные ассоциации цианобактерий с растительными партнёрами, полученные И.Б. Запольновой (Ягодиной), Е.С. Лобаковой, М.Н. Агафодоровой, Л.В. Пивоваровой, ОА Гореловой, А.Ю. Скрипниковым в научной группе (руководитель - проф. Т.Г. Корженевская) каф. физиологии микроорганизмов биологического ф-та МГУ (табл. 1). 5). Талломы симбиотического мха-печеночника Blasia_pusilla L., собранные с почвы открытых увлажнённых участков смешанного леса Московской области (Звенигородская биостанция МГУ). 6). Фрагменты симбиотических органов - апогеотропных корней (АК) оранжерейных саговниковых растений Cycas circinalis L., С. revoluta Trumb., С. micholitzii Dyer, Ceratozamia mexicana Brongn., Encephalartos villosus Lehm., полученные из ГБС РАН им. Н.В. Цицина.

Выращивание культур проводили: М. aeruginosa - как описано (Авакян, Баулина, 1972); S. aquatilis - на среде Кратца и Майерса (Kratz и Myers, 1955) при 37°С и освещении (1500 лк); Nostoc sp. f. Blasia pusilla - как описано (Горелова и др., 1996); Nostoc sp. f. Cycas circinalis - на полной среде BG-11 (Stanier et al., 1971), при 20-26°С и освещении (1700 лк). При изучении A. variabilis CALU 458 в темноте и при перенесении на свет использовали схему опыта и условия выращивания, описанные ранее (Корженевская и Гусев, 1973). При изучении С. _fritschii в темноте выращивание проводили, как описано (Баулина и др., 1978), При изучении цианобактерий в фотоавто-и фотогетеротрофных условиях при оптимальном освещении (1500-2000 лк) и на ярком свету (9000-10000 лк) выращивание Synechococcus sp. PCC 6301, С. fritschii и А. variabilis CALU 458 проводили совместно с Ш.С. Сулеймановой, как описано (Су-лейманова, Минеева, 1981). При изучении фотодеструкции in vitro культуры Synechococcus sp. PCC 6301, S. elongatus B-267, C. fritschii и A. variabilis ATCC 29413 выращивали, как описано (Баулина и др., 2004). В опытах по определению границ проницаемости слизистых поверхностных структур (СПС) культуры N. muscorum CALU 304, N. muscorum BKM 16, A. variabilis ATCC 29413, С. fritschii, Synechococcus sp. PCC 6301, выращивали на полной среде BG-11 (Stanier et al., 1971) при 24±2°С и освещении (750-1000 лк). N. ellipsosporum выращивали на полной среде BG-11, M. firma - на среде Аллена и Арнона (Allen, Arnon, 1955), S. platensis на модифицированной среде Аиба и Огавы для Spirulina (Schlosser, 1982) в институте IGV (Германия) в оптимальных для этих штаммов условиях.

Облучение суспензий цианобактерий светом высокой интенсивности (5,5 мЭйн-штейн/м2с, т. е. порядка 200 клк) в видимой области спектра и спектральные изме-

рения в этих экспериментах проводили, как описано (Мегйуак, 2000; Баулина

и др., 2004). Для спектральных измерений цианобионтов саговников их препаративно извлекали из АК, суспендировали в дистиллированной воде и проводили измерения, как описано (Метйуак, Кади, 2000).

Табл. 1. Модельные ассоциации цианобактерий с растительными партнёрами.

Виды и штаммы Цианобактерий Виды и штаммы Растений Способы получения ассоциаций описаны в работах

Смешанные суспензионные культуры

Synechococcus sp. PCC 6301 Nicotiana tabacum L. сорт Висконсин-38 (табак) Баулина и др., 1994

Synechococcus sp. PCC 6301 Dioscorea de lto ideaWall. ИФР Д1 (диоскорея) Баулина и др., 1994

Synechococcus sp. PCC 6301 (мутант bio-2 N1142) Nicotiana tabacum сорт Висконсин-38 Баулина и др., 1994

Chlorogloeopsisfritsch ii ATCC 27193 РапахginsengC.A. Меу ИФР Ж1 (женьшень) Бутенко и др., 1982

Смешанные каплусн ые кул ьтуры

Anabaena variabilis CALU 458 N. tabacum сорт Самсун (из протопластов) Баулина и др., 1984

A. variabilis ATCC 29413 N. tabacum сорт Самсун (из мезофилла листа) Корженевская и др., 1984

A. variabilis ATCC 29413 Medicagosativa L. (люцерна) Korzhenevskaya et al., 1993

Nostoc muscorum BKM 16 М. sativa Korzhenevskaya et al., 1993

Растения-регенеранмы из смешанных каллусных культур

A. variabilis CALU 458 N. tabacum сорт Самсун (из протопластов) Гусев и др., 1983 6

A. variabilis ATCC 29413 N. tabacum сорт Самсун (из мезофилла листа) Корженевская и др., 1984

A. variabilis ATCC 29413 М. sativa Korzhenevskaya et al., 1993

Инокулированныеукоренённые черенки целыхрастений

N. muscorum BKM 16 М. sativa Korzhenevskaya et al., 1993

Определение границ проницаемости СПС цианобактерий проводили в сотрудничестве с проф. Р. Эвальдом (R. Ehwald) и д-ром К. Титель (Ch. Titel) (Берлинский ун-т им. Гумбольдтов) методом Вёлеке и Эвальда (Woehlecke, Ehwald, 1995). Световая микроскопия. Использовали микроскопы различных марок, в том числе, Laborlux D (Leitz) и люминесцентный микроскоп (Leitz). Для цитохимических исследований срезы нативных АК саговников окрашивали раствором рутениевого

красного (водным или в 1% глютаровом альдегиде на 0,2 М какодилатном буфере с рН 6,8). Некоторые АК предварительно фиксировали по Корнуа (Барыкина и др., 2000). Специфическое окрашивание флафанов на срезах нативных корней проводили ванилиновым реактивом (Загоскина, 1999).

Трансмиссионнаяэлектроннаямикроскопия. Использовали методы фиксации: Ри-

тер и Келленбергера (Ryter et al, 1958) для бактерий; Фоуке (Fowke, 1975) для растительных протопластов; 2% глютаровым альдегидом на какодилатном буфере - 30 мин, затем 1% OsO4 на том же буфере - 4 часа; 0,5 % глютаровым альдегидом на фосфатном буфере Миллонига (Millonig, 1961) с добавлением СаС12 и глюкозы - 30 мин, затем 1% OsO4 на том же буфере - 4 часа. Сферопласты и L-подобные колонии циано-бактерий фиксировали 2% глютаровым альдегидом на 0,Ш фосфатном буфере Зе-ренсена с добавлением сахарозы (0,5м) и MgCl2 (0.01М) (Chosh, Murray, 1967) - 30 мин, затем 1% OsO 4 на буфере Ритер и Келленбергера с теми же добавками в течение ночи, затем образцы помещали на 2 часа в 0,5% уранилацетат на том же буфере; для цитохимического выявления кислых полисахаридов образцы фиксировали с рутениевым красным по Лафту (Luft, 1971). Затем образцы обезвоживали в этаноле, включая абсолютный этанол, насыщенный уранилацетатом, и заключали в аралдит. Ультратонкие срезы получали на ультрамикротоме LKB-4800, контрастировали цитратом свинца по Рейнольдсу (Reynolds, 1963) или уранилацетатом (2% водным раствором или 25% на абсолютном метаноле) и просматривали в электронных микроскопах Hitachi HU-125E, Hitachi HU-11F, JEM-6C, JEM-100B.

Сканирующая электронная микроскопия. Образцы после фиксации и обезвоживания в этаноле, помещали на ночь в абсолютный ацетон, затем высушивали при критической точке на установке НСР-2, напыляли золотом с палладием на установке IB-3 и просматривали в электронных микроскопах Hitachi S-405A, JSM-35.

Список сокращений: АК - апогеотропные корни; AM - аморфные массы; В -везикула; ВК

- вещество капсулы; ВП - внутритилакоидное пространство; ГВ - газовые везикулы; ГРКС

- гетероциста с редуцированной клеточной стенкой; ГС - гомогенный слой оболочки гете-роцисты; К - капсула; Ка - карбоксисома; КС - клеточная стенка цианобактерии; КСР -клеточная стенка растения; КТ - контуры тилакоидов; М - межклеточный слизистый мат-рикс; МП - межгилакоцдное простанство; МТ - мембрана тилаковда; Н - нуклеовд; НМ -наружная мембрана; П - пили; Пг - пептидогликановый слой; Пб - гранулы поли-р-гидроксибугирата; По - пора гетероцисты; ПС - пластинчатый слой оболочки гетероцисты; Пф - полифосфатная гранула; Р - рибосомы; СМ - материал цитоплазмы, подобный слизистому веществу межклетников; СПС - слизистые поверхностные структуры; Т - тилако-ид(ы); Ф - фикобилисома; ФДКС - формы с дефектной клеточной стенкой; ФНР - формы несбалансированного роста; ФРКС - формы с редуцированной клеточной стенкой; ФС -фибриллярный слой оболочки гетероцисты; ФСП - фотосистема П; ЦГ - цианофициновая гранула; ЦПМ - цигоплазматическая мембрана; Ч - чехол; Ш - шипы; ЭФ - экзопротопла-стный футляр; а-а-гранулы гликогена; р-липидные Р-1ранулы; S - поверхностью S-слои.

Глава 2. Ультраструктурная пластичность цианобактерий в условиях темноты и яркого света.

Главным и объединяющим свойством всех цианобакгерий является их способность к оксигенному фотосинтезу. Эти микроорганизмы приспособлены к росту как на ярком свету, так и в условиях затемнения и альтернативно осуществляют фотосинтез и дыхание - процессы связанные с мембранной системой клеток, включающей ЦПМ (дыхание) и тилакоиды (фотосинтез и дыхание) (Пиневич, Аверина, 2002). Об-лигатные фототрофы могут выживать в темноте от нескольких недель до более чем одного месяца (Holm-Hansen, 1968; Корженевская, Гусев, 1973; Гусев, Никитина, 1974).

Нами исследовано воздействие темноты и яркого света на ультраструктуру об-лигатно и факультативно фототрофных цианобактерий (табл. 2).

2.1. Ультраструктура A. variabilis CALU 458 в темноте и при перенесении на свет. Впервые обнаружен феномен обратимого набухания тилакоидов, вызванного длительным пребыванием в темноте облигатно фототрофной цианобактерий A. variabilis CALU 458, способствующий сохранению жизнеспособности клеток в этих условиях (Баулина, Гусев, 1978; Gusev, Baulina, 1979). На начальной стадии инкубирования в темноте (до 2 нед.) ультраструктура клеток аналогична таковой исходной культуры, выращенной на свету (1500 лк). Ультраструктурная организация вегетативной клетки цианобактерий, выращенных в оптимальных условиях роста на свету, представлена на схеме, сделанной нами на основании изучения структуры разных представителей этой группы микроорганизмов (рис. 1), в том числе и A. variabilis CALU 458, являющейся конторолем в наших экспериментах (рис. 2). Тилакоиды представляют собой две тесно сближенные мембраны с характерным трёхслойным профилем, в клетках содержится запасной полигликозид - гликоген (а-гранулы). Такие цианобактерий сохраняли способность к размножению на уровне исходных при возвращении культуры на свет (Корженевская, Гусев, 1976 а). Поддержание жизнеспособности цианобактерий в темноте происходит за счет разложения эндогенных запасов гликогена, и этот процесс связан с работой электронно-транспортной дыхательной цепи (Кондратьева, 1996). До 2 недель инкубирования в темноте A. variabilis CALU 458, происходила интенсивная трата гликогена (Корженевская, Гусев, 1976 а) и в клетках сохранялся высокий уровень АТФ (Сенцова с соавт. 1975). Следовательно, ультраструктура тилакоидов на этом этапе отражает наличие связанного с мембранами процесса окислительного фосфорилирования. По аналогии с энергетическими органеллами эукриотных клеток это состояние мембран можно назвать энергизованным.

ТАБЛИЦА 2. ВИДЫ И ШТАММЫ ЦИАНОБАКТЕРИЙ, ИЗУЧЕННЫЕ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ РОСТА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ.

Такая интерпретация результатов, сделанная нами на основе сравнительного анализа ультраструктуры, физиологических и биохимических данных в 1978-79 годах, согласуется с современными представлениями о связи конфигурации тилакоидов (адгезия или расхождение мембран) цианобактерий с образованием трансмембранного потока протонов (АЪейзаэп, 1982; Пиневич, Топчиева, 1995; РтеуюИ, 1997).

Через 2 недели инкубации в темноте ультраструктура подавляющего большинства клеток изменяется, но их жизнеспособность не утрачивается. Расстояние между мембранами тилакоидов увеличивается, в среднем, до 100 нм и более (рис. 3,4). При искривлении и возможном в этом случае растяжении мембран сохраняется их типичный трёхслойный профиль. Искривление и растяжение мембран может являться следствием изменения соотношения по степени насыщенности жиных кислот мембранных фос-фолипидов, что наблюдали при перенесении в темноту различных видов цианобактерий (А1-На8апе1а1., 1989).

В клетках, где произошло существенное увеличение внутритила-коидного пространства, отсутствуют гранулы гликогена, что свидетельствует об исчерпании этого источника углерода и энергии. Уровень АТФ в клетках в этот период значи-

снижался (Сен-

цова и др., 1975). Таким образом, наши наблюдения указывают на то, что существенное расхождение мембран тилакоидов связано со снижением интенсивности работы электронно-транспортной дыхательной цепи и, соответственно, переходом мембран в

Рис 1. Общая схема строения вегетативной клетки цианобактерий в разрезе. т е

Рис. 2. Ультраструктура клеток Л уагшЫИд САШ 458 в фазе интенсивного роста в оптимальных условиях освещения.

неэнергизованное состояние. Для хлоропластов установлено, что существует взаимосвязь между структурным состоянием тилакоидов и транспортом протонов в этих структурах (Раскег е! а1., 1970; Ми-гакат, Раскег, 1970). Предполагается, что изменение конфигурации тилакоидов хлоро-пластов (набухание) связано с перемещением осмотически активных ионов в результате изменения проницаемости мембраны тилакоида при исчезновении протонного градиента, необходимого для их активного транспорта.

Рис. 3. Ультраструктура тилаковдов A. variabilis CALU 458 при изменении светового режима.

Изменение конфигурации тилакоидов A. variabilis CALU 458 было обратимо при перенесении в оптимальные условия освещения у всех исследованных клеток по-

пуляции до 3-х недель инкубации в темноте. Через 2-е суток пребывания на свету, что соответствует периоду медленного перехода культуры из лаг-фазы в фазу экспоненциального роста в этих условиях (Корженевская, 1975), вновь происходило сближение мембран (рис. 3) в соответствии с возвращением их в энергизованное состояние, очевидно, в результате возобновления фотосинтеза. На адаптационный характер конфигурационных изменений тилакоидов указывает то, что они были сопряжены с сохранением жизнеспособности культуры в темноте. Обратимость ультраструктурных изменений тилакоидов свидетельствует о сохранении их структурно-функциональной целостности. Соответственно, наблюдаемые конфигурационные изменения тилакои-дов можно отнести к проявлению их ультраструктурной пластичности.

Сопоставляя данные литературы о механизме светозависимых изменений ультраструктуры хлоропластов и вышеприведённые факты о поведении облигатно фототрофной A. variabilis CALU 458 в темноте, можно полагать, что у этой цианобак-терии гипертрофия внутритилакоидного пространства отражает процесс его обводнения, т.е. набухания тилакоидов в темноте вследствие торможения электронного транспорта и связанного с ним транспорта протонов. Процесс набухания, по-видимому, обусловлен также способностью мембран к растяжению. Таким образом, обнаруженные нами обратимые конфигурационные изменения тилакоидов A. variabilis CALU 458 при её длительном пребывании в темноте, можно объяснить действием

осмотического механизма в связи со све-тозависимым изменением интенсивности электронного транспорта. Сделанные нами предположения согласуются с существующими представлениями о морфо-функциональной динамике мембранного аппарата цианобактерий (Пиневич 1991; Pinevich 1997), а результаты, полученные на использованной модельной системе, свидетельствуют о том, что ультраструктурная пластичность тилакоидов и составляющих их мембран сопряжена с метаболическими перестройками клеток при изменении условий светового режима.

Считается, что ведущую роль в различных видах структурно-функциональной реорганизации системы тилакоидов цианобактерий играет редокс-состояние

Рис. 4. Фрагмент клетки A. variabilis CALU 458 после инкубирования в темноте в течение 17 суток.

электронно-транспортной цепи, передающей внешние сигналы, такие как изменение интенсивности и качества света, различным регуляторным системам на эпигенетическом уровне (Пиневич 1991; Golden, 1995). Аналогичные представления и ряд экспериментальных подтверждений существуют и для других фотосинтезирующих бактерий (Braatsch et al, 2002, 2004; Kaplan, 2004). Взяв за основу эти общие представления, можно полагать, что обнаруженное нами светозависимое обратимое изменение конфигурации тилакоидов также является процессом, в котором участвуют регуля-торные системы разных уровней, в том числе осморегуляции и экспрессии или модификации ферментов, участвующих в реорганизации фосфолипидных компонентов мембран. Следовательно, проявление ультраструктурной пластичности тилакоидов (обратимое расхождение мембран и существенное увеличение внутритилакоидного пространства) облигатно фототрофной A. variabilis CALU 458 на стадии сохранения жизнеспособности в темноте является индикатором действия комплексного адаптационного механизма обратимого набухания этих клеточных органелл, степень расшифровки которого будет соответствовать уровню знаний на период исследования.

Длительность действия адаптационного механизма набухания в период поддержания жизнеспособности клеток в темноте сопряжена, прежде всего, очевидно, с глубиной деструктивных изменений фотосинтетического аппарата, прежде всего, ФСП, то есть с возможностью репарации «темновых» повреждений и включения работы фотосинтетической электронно-транспортной цепи при перенесении на свет. В использованных нами условиях набухание тилакоидов оказалось обратимым на свету до 3 - 4-х недель инкубации в темноте. В течение 4-ой недели в популяция присутствовали клетки как с обратимыми, так и с необратимыми изменениями (рис. 3). Начиная с 4-ой недели, перенесение культуры в оптимальные для роста данной цианобак-тирии условия освещения индуцировало развитие процессов, предположительно, по типу фотоокисления, что приводило к выцветанию пигментов, деструкции тилакоид-ных мембран и основных макромолекулярных комплексов клеток, включая рибосомы и нуклеоид (рис. 3, 5), а также к изменениям в структуре пептидогликанового слоя клеточной стенки (Корженевская, Гусев, 1976 б; Баулина и др. 1976; 1977; Gusev, Baulina, 1979). Такие клетки теряли способность к размножению на свету, но в нашей системе не подвергались лизису в течение длительного времени наблюдения - до 4-х месяцев пребывания на свету, то есть как бы «консервировались» в таком состоянии. После полного обесцвечивания культуры A. variabilis CALU 458 на свету, по истечении периода времени от 6-и до 42-х суток в ряде опытных колб обнаруживались единичные очень мелкие колонии сине-зелёного цвета, то есть жизнеспособные клетки, дающие начало «вторичному» росту.

Для подтверждения адекватности интерпретации описанной ультраструктурной картины деструкции ти-лакоидов как результата фотоокислительного повреждения фотосинтетического аппарата было целесообразно исследовать тот же штамм цианобак-терий при выращивании на ярком свету интенсивностью 9-10 клк (в области экстремальных для исследуемых нами видов значений).

2 2. Ультраструктура A variabihs CALU 458. Svnechococcus so PCC 6301 и С fritschii при выращивании на ярком свету. Несмотря на эффективные механизмы фотоадаптации, во многих ситуациях растительные организмы подвержены повреждениям, которые часто имеют необратимый характер (Abeliovich, Shilo, 1972; Abe-liovich et al., 1974; Eloff et al., 1976; Sinha et al., 2002) - феномен, получивший название "фотоокислительной гибели" (Abeliovich, Shilo, 1972). Визуализация деструктивных изменений фотосинтезирую-щих мембран цианобактерий в условиях фотоокислительного стресса в контролируемых экспериментах важна для последующей индикации этого процесса in situ. Изучение цианобактерий, различающихся по таксономическому положению и метаболическим возможностям, а главное, по степени зависимости от энергии света, необходимо для выяснения специфики проявления фотоокислительной деструкции, а также устойчивости клеток к воздействию яркого света. В соответствии с этим, мы изучали 3 вида цианобактерий (табл. 2), принадлежащих к различным субсекциям, при выращивании культур на ярком свету на минеральной среде (Баулина и др., 1981 б), а также в присутствии дополнительных источников углерода - глюкозы или рибозы (Баулина и др., 1982). По существующим представлениям Synechococcus sp. PCC 6301 относится к облигатным фототрофам, не способен к фотогетеротрофному росту, диазотрофии и клеточной дифференциации. A variabilis CALU 458 также является облигатным фо-тотрофом, но способна к фотогетеротрофному росту в присутствии глюкозы и некоторых других Сахаров. Этот штамм не фиксирует атмосферный азот и не образует ге-

Рис. 5. Общий вид клеток в культуре А уапаЬк8 САШ 458 через 5 суток пребывания на свету после инкубирования в темноте в течение 1,5 месяцев.

тероцист. С. fritschii обладает наиболее пластичным метаболизмом по сравнению с двумя первыми видами, способна к хемогетеротрофному росту с использованием сахаров, диазотрофии, клеточной дифференцировке. Этой цианобактерии свойственен цикл развития.

При выращивании на минеральной среде яркий свет значительно ингибировал рост A. variabilis CALU 458 и, в меньшей степени, Synechococcus sp. PCC 6301, а рост С. fritschii в тот же период (до 20 суток) практически не угнетался (Сулейманова, Ми-нева, 1981). Сравнительное исследование ультраструктуры цианобактерии показало, что эти виды существенно различаются реакцией в ответ на одинаковое воздействие яркого света. На стадиях замедления роста определённая часть клеток в первых двух культурах претерпевала деструктивные изменения, принципиально сходные с описанными выше в клетках A. variabilis CALU 458. Однако у этой цианобактерии, по сравнению с Synechococcus sp. 6301, деструктивные изменения происходили значительно быстрее - до 12 суток инкубирования и сопровождались автолизом клеток. Изменение состояния тилакоидов у A. variabilis CALU 458 начиналось с набухания и везикуляции уже на вторые сутки культивирования на ярком свету. Популяция Synechococcus sp. 6301 на 20 сутки ещё в значительной степени состояла из ультра-структурно целостных клеток, в некоторых из которых лишь уменьшалось число концентрических тилакоидов (от пяти - четырёх до трёх), при этом мембраны тила-коидов были плотно сжаты. В то же время, у части клеток также обнаружены глубокие деструктивные изменения тилакоидов, ЦПМ и других структур цитоплазмы, не связанные, однако, с быстрым автолизом цитоплазматического содержимого, по крайней мере, в период наблюдения. Каких-либо промежуточных форм с изменением пространственного расположения, набуханием и везикуляцией тилакоидов у Synechococcus sp. PCC 6301 нами не обнаружено. Популяция этой цианобактерии, в целом, оказалась относительно устойчивой. На ультраструктурную организацию С. fritschii яркий свет оказывал наименьшее влияние.

Можно полагать, что у С. fritschii в этих условиях механизмы репарации повреждений, вызванных действием яркого света, действуют в течение более длительного периода времени по сравнению с двумя другими видами. Ещё одной возможностью избежать тотальной фотодеструкции клеточных компонентов, на наш взгляд, является способность этого вида переключаться на фото- или хемогетеротрофный способ существования. Это предположение основано на том факте, что в присутствии глюкозы на ярком свету С. fritschii активно размножалась, однако, имела редуцированную систему тилакоидов, во многих клетках - в состоянии набухания, и массовые отложения гликогена (Баулина и др., 1982). Выращивание A. variabilis CALU 458 в присутствии глюкозы и рибозы также способствовало устойчивости популяции к

действию яркого света. Для такой культуры отмечено повышение скорости роста и уровня в клетках всех пигментов (Сулейманова, Минеева, 1981). Нами показано, что в этих условиях (с глюкозой) в популяции доминировали клетки с большим количеством запасных веществ, в том числе, гликогена. Большинство из них находились на стадии деления. Тем не менее, фотогетеротрофная культура A. variabilis CALU 458 на ярком свету являлась гетерогенной по степени устойчивости клеток к фотоповреждению - у некоторых из них мы наблюдали типичную картину фотоокислительной деструкции. Реакция культуры Synechococcus sp. PCC 6301 на яркий свет в присутствии Сахаров была аналогичной таковой при росте на минеральной среде.

2.3. Фотодеструкция цианобактерий in vitro. Для выявления различий в степени чувствительности фотосинтетического аппарата разных видов цианобактерий к повреждающему воздействию света нами проделаны эксперименты по облучению клеточных суспензий светом высокой интенсивности (порядка 200 клк) непосредственно в спектрофотометрических кюветах (Baulina et al., 2001; Баулина и др., 2004). Критериями для оценки повреждения были состояние пигментов и ультраструктуры. Постановка такого рода модельных экспериментов необходима для выяснения того, в какой степени изменения, вызванные действием света высокой интенсивности, сопоставимы с картиной деструкции клеток цианобактерий при культивировании в «фотоокислительных условиях» и адекватного описания ультраструктурной картины фотоокислительной деструкции.

Изучали те же виды цианобактерий, как и в предыдущих экспериментах, но другой штамм A. variabilis - АТСС 29413, и, кроме того, S. elongatus B-267 (табл. 2). А. variabilis АТСС 29413 - факультативно фототрофный, диазотрофный штамм, способный к хемогетеротрофному росту с использованием фруктозы (Wolk, Schaffer, 1976), а также к дифференциации гетероцист и акинет.

Прослежены в реальном времени последовательные стадии деградации хлорофилла, каротиноидов и фикобилинов при электронно-микроскопическом контроле деструктивных изменений в клетках. Подтверждено, что ультраструктурные проявления деструктивных процессов при культивировании цианобактерий на свету в условиях, когда он может оказывать повреждающее воздействие, являются типичными для необратимых процессов фотоокисления, сенсибилизированных пигментами, ассоциированными с тилакоидной мембраной. Установлено, что при облучении клеточных суспензий светом высокой интенсивности в спектрофотометрических кюветах, также как при культивировании на ярком свету, цианобактерий разных родов отличаются по степени проявления деструктивных изменений: оба штамма A. variabilis оказались более чувствительны к воздействию света, чем представители рода Synechococcus и C.fritschii.

2.4. Ультраструктура С. fritschii при выращивании в темноте. При переключении на хемегетеротрофный способ существования, в наших опытах в темноте в присутствии глюкозы, происходила реорганизация системы тилакоидов, это выражалось в изменении их пространственного расположения, укороченности контуров мембран в плоскости срезов и невозможности выявления трёхслойности их профилей (Баулина и др., 1978). Цитоплазматический матрикс заполнен а-гранулами гликогена.

Яркой особенностью большинства клеток в популяции С. fhtschй на стадии роста (15 сутки) является реорганизация поверхностных структур, вплоть до полной редукции наружной мембраны и пептидогликанового слоя клеточной стенки и образования протопластов (рис. 6). В то же время, сложноорганизованный чехол у таких клеток всегда (в изученных образцах) присутствовал. ЦПМ протопластов формирует характерные выпячивания с последующим образованием везикул, наполненных содержимым, локализующихся между поверхностью протопласта и чехлом (рис. 6). Наблюдение многочисленных протопластов в культуре С. fritschu дало нам основание предположить, что часть клеток популяции этой цианобактерии на определённом этапе роста в темноте представляет собой, по-существу, Ь-формы, особенностью которых является присутствие многослойного чехла, выполняющего некоторые функции клеточной стенки (Баулина и др., 1978; Гусев и др., 1982 а) и способствующего, по-видимому, защите протопластов от осмотического шока.

Определение способности «темновых» протопластов к реверсии в исходные клетки является практически неразрешимой задачей для отдельной особи. Однако есть основания полагать, что многие клеточные формы С. fritschii при росте культуры в темноте находятся на стадии ресинтеза клеточной стенки. Для них характерна прерывистость пептидогликанового слоя и чередование участков с сформированной кле-

Рис 6. Участок клетки С. в культуре, растущей в темноте в присутствии глюкозы.

точной стенкой, включая наружную мембрану, и с её отсутствием. Исследования, проведённые на патогенных бактериях, показали, что прерывистое строение клеточной стенки можно наблюдать только в начале реверсии (Прозоровский и др., 1981).

Таким образом, формирование протопластов в культуре С. fritschii при изменении её способа существования является проявлением ультраструктурной пластичности на клеточном уровне и указывает на возможность действия механизма L-транс-формации в условиях роста в отсутствие света.

Глава 3. Ультраструктурная пластичность цианобактерий при ферментативной индукци L-трансформации.

Нашими коллегами разработан способ получения пассируемых L-подобных колоний цианобактерий с использованием лизоцима (Гусев и др., 1981). Опыты проводили с теми же штаммами, которые ранее были изучены в различных условиях фоторежима (табл. 2). L-подобные колонии обнаружены при пассировании в присутствии лизоцима A. variabilis CALU 458 и С. fritschii. Поддерживать рост L-подобных колоний A. variabilis CALU 458 удалось только в течение двух пассажей. В случае С. fritschii длительность пассирования была ограничена экспериментаторами до 8 пассажей. Для Synechococcus sp. PCC 6301 попытки индукции L-трансформации оказались безуспешными. Во всех трёх случаях изначально в культуру вводили суспензии клеток, обработанных лизоцимом в специально подобранных условиях с целью получения форм с дефектной клеточной стенкой (ФДКС) (Минеева и др., 1979). К последним мы относим клетки цианобактерий с нарушениями структуры пептидогликано-вого слоя или его редукцией, включая сферопласты и протопласты. В свою очередь, сферопласты - формы с отсутствующим пептидогликановым слоем, и протопласты -формы, у которых также отсутствует наружная мембрана, мы обозначаем как формы с редуцированной клеточной стенкой (ФРКС) (Горелова, Баулина, 2000; Gusev et al., 2002). Проведённые нами электронно-микроскопические исследования препаратов, содержащих до 70% ФДКС, свидетельствуют о сохранении структурной целостности цитоплазмы основной массы содержащихся в суспензиях сферопластов и протопластов всех изученных штаммов (Минеева и др., 1980; Гусев и др., 1982 а; Агафодорова и др., 1982 б; Баулина и др., 1984 б). Показано, что ультраструктурные изменения клеточной стенки С. fritschii при воздействии лизоцимом существенно отличаются от таковых Synechococcus sp. PCC 6301 и A. variabilis CALU 458. У последних двух видов при разрушении пептидогликанового слоя наружная мембрана растягивается, но не рвётся, следовательно, происходит образование сферопластов. У С. fritschii наружная мембрана рвется во многих местах и вместе с остатками прилегающего к ней пеп-тидогликана «слущивается» с поверхности клетки (рис. 7), следствием чего является

Рис. 7. Фрагмент клетки C.fritschn с деструктивными изменениями клеточной стенки в результате воздействия лизоцимом.

образование протопластов. Таким образом, нами установлено, что возможность получения из клеток этого вида ульт-раструктурно целостных протопластов обусловлена принципиально иным характером повреждения наружной мембраны С р-Шеки.

Ультраструктурно целостные ФРКС всех трёх

видов сохраняли способность к энергетическим и биосинтетическим процессам на уровне интактных вегетативных клеток (Семенова и др., 1982; Семёнова, 1983). По крайней мере, часть из полученных ФРКС всех трёх видов при удалении лизоцима и перенесении в питательную среду бала способна к реверсии в целые клетки и прорастанию (Семёнова, 1983). Сферопласты Зупвекоеоееш ер. РСС 6301 на последующих этапах индукции Ь-трансформации полностью лизировались, а обработанные лизоцимом клеточные суспензии двух других видов оказались пригодными для последующего получения Ь-подобных колоний на агаризованной среде в присутствии лизоцима (Гусев и др., 1981).

Электронно-микроскопическое исследование Ь-подобных колоний показало, что в соответствии с многогранностью метаболизма и сложностью структурной организации наиболее выраженной ультраструктурной пластичностью обладает С. fritsекii (Гусев и др., 1983 а). Ь-подобные колонии 8-го пассажа, как правило, состояли из объединённых общими чехлами агрегатов ФДКС с разной степенью деградации клеточной стенки (рис. 8), вплоть до её полной редукции (рис. 9). Последнее указывает на действие механизма Ь-трансформации при длительном развитии пересеваемой культуры С. ргШекй и образовании Ь-форм протопластного типа, возможно, стабильных. В отсутствие клеточной стенки, возможно, изменяются свойства и макромолеку-лярная организация ЦПМ. Последнее ранее установлено для Ь-форм бактерий (Прозоровский и др., 1981; КкЫуата, Уата^исЫ, 1990; Боттсре е! а1., 1995; НоксЫеп е! а1., 1997). В то же время, особенностью Ь-трансформации этого вида является то, что формирование ФДКС, включая сферопласты и протопласты, происходит внутри сложноорганизованных чехлов. Вследствие потери ригидности более тонкого и рыхлого, чем в интактных клетках, пептидогликана или полного отсутствия клеточной

стенки ФДКС приобретали звёздчатую или амебоидную форму. Между такими ФДКС и чехлами, по-видимому, происходят динамические взаимодействия с участием везикул, транспортирующих синтезируемое ФДКС вещество (рис. 8). Существует представление, что формирование везикул с участием наружной мембраны является структурным механизмом секреции высокомолекулярных веществ из клетки грамотрицательных бактерий наряду с другими известными способами (Beveridge, 1999)

Ультраструктурная перестройка клеток С fritschi, остающихся целостными и не лизирующимися в условиях постоянного воздействия лизоцимом, коррелирует с выживаемостью культуры и возможностью реверсии L-no-добных колоний в исходное состояние. У A. vanabihs CALU 458 в тех же условиях выявлены лишь признаки перехода в фазу несбалансированного роста, что может, в принципе, являться начальным этапом L-трансформации. Synechococcus sp. PCC 6301, несмотря на метаболическую активность исходно получаемых сферопластов, оказался неспособным перестроиться для длительного существования в виде ФДКС.

Глава 4. Ультраструктурная пластичность цианобактерий в модельных ассоциациях с растительными партнёрами.

Получение модельных ассоциаций растительных партнёров: изолированных протопластов, суспензий дедифференцированых клеток, каллусных тканей, органов, растений-регенерантов и целых растений с цианобактериями, важно в связи с изучением природных симбиозов. Использование в этих экспериментах диазотрофных цианобактерий актуально для решения проблемы повышения доли биологического азота в питании несимбиотрофных сельскохозяйственных растений (Gusev, Korz-henevskaya, 1990; Rai et al., 2000). Изучение ультраструктурной пластичности циано-

Рис. 8. Участок агрегата ФДКС С fritschi в L-подобной колонии 8-го пассажа

Рис. 9. Участок протопласта C.fritschii, окруженного чехлом, в Ь-подобной колонии 8-го пассажа.

бактерий в составе модельных ассоциаций необходимо для выяснения закономерностей формирования и жизнедеятельности этих систем и для исследования адаптационных возможностей цианобактерий в уникальных условиях существования. Для определения принципиальной возможности несимбиотических видов цианобактерий формировать устойчивые ассоциации с растительными партнёрами были апробированы те же виды и штаммы, физиология и ультраструктурная пластичность которых исследовалась нами ранее (табл. 2).

4.1. Svnechococcus ер. РСС 6301 (дикий штамм и биотинзависимый мутант) в ассоциациях с клетками табака и диоскореи (суспензионные культуры). В ассоциациях с клетками табака у большинства цианобактерий обоих штаммов изменяется морфология и ультраструктура клеточной стенки по сравнению с таковыми в чистых культурах (Баулина и др., 1988 б; 1994). Все опыты с мутантом проводили при добавлении биотина в среду, поскольку в его отсутствие ввиду зависимости цианобактерий от биотина ассоциации не формировались (Корженевская, 1990). Морфологические изменения более выражены у мутантного штамма. Длина клеток, как адсорбированных на поверхности и внутри агрегатов клеток табака, так и неадсорбированных, увеличивалась максимально в 12 раз - от 3-4 мкм в чистой культуре до примерно 37 мкм в ассоциации. Цианобактерий становились извитыми, с характерными загнутыми концами, возникали неровности и волнистость поверхности. Цианобактерий дикого штамма в ассоциации с клетками табака также приобретали изогнутую форму, но без

закручивания концевых участков. Увеличение их длины было не столь значительное, как у мутанта. У обоих штаммов цианобактерий эти морфологические изменения связаны с деградацией и уменьшением ригидности пептидог-ликанового слоя клеточной стенки, то есть с образованием ФДКС, при сохранении, однако, палочковидной формы клеток (рис. 10). Каких-либо видимых изменений в их внутреннем строении по сравнению с клетками в чистой культуре обнаружено не было. При культивировании цианобактерий на среде для ассоциаций (монокультура), неблагоприятной для цианобактерий, одним из компонентов которой, необходимых для растительного партнера, являлась сахароза, в качестве морфологических изменений происходило только удлинение клеток у мутанта и массовое формирование шипов [см. на схеме (рис. 1)] у дикого штамма. Следует подчеркнуть, что в монокультурах цианобактерий растут значительно хуже, чем в ассоциациях (Гусев и др., 1982 б), и это относится ко всем исследованным системам.

Сравнение ультраструктуры адсорбированных и не адсорбированных на агрегатах клеток табака цианобактерий свидетельствует о том, что их контактирование или нахождение вблизи растительных клеток нивелирует неблагоприятное воздействие среды для ассоциаций на цианобактерий в соответствии с ранее проведенными исследованиями динамики развития смешанных и монокультур (Гусев и др., 1982 б). Среди цианобактерий в составе смешанных агрегатов с клетками табака нами не были обнаружены клетки с деструктивными изменениями, и популяции таких цианобактерий могли оставаться жизнеспособными длительное время (в некоторых опытах в течение всего периода наблюдения - до 70 суток культивирования ассоциации). Неадсорбированные цианобактерий в тех вариантах опытов, где формировались менее устойчивые ассоциации (время существования - 2

Рис. 10. Ультраструктура клетки мутантного штаммаЗутскососешир. РСС 6301 в составе смешанною агрегата с клетками табака 1 пассажа

пассажа в течение 1 месяца), деградировали и отмирали быстрее, чем адсорбированные. В опытном варианте, где получена ассоциация с диким штаммом, способная к более длительному пассированию (3 пассажа), свободные цианобактерии имели морфологию и ультраструктуру, характерную для адсорбированных циа-нобактерии. Прослеживается корреляция продолжительности жизни ассоциации с более выраженной морфологической пластичностью мутаната по сравнению с диким штаммом: субкультивирование с мутантом было возможно в течение четырёх, а с диким штаммом - в течение двух - трёх пассажей. Таким образом, формирование ФДКС двух штаммов Synechococcus sp. сопряжено с их выживаемостью (преимущественно в составе агрегатов с клетками табака) и, соответственно, способностью образовывать пассируемые в течение 1-го - 2-х месяцев ассоциации на средах, неблагоприятных для цианобактерий. Это свидетельствует об адаптационном характере наблюдаемых структурных изменений клеточной стенки цианобактерий и, следовательно, является проявлением ультраструктурной пластичности этих микроорганизмов. В то же время, неизменность общего плана внутренней структуры клеток и, в особенности, организации тилакоидов, кореллирует с проявляющимся в смешанных культурах консерватизмом метаболизма этого вида как облигатного фототрофа, поскольку обязательным условием для роста ассоциаций являлось освещение, и неспособностью изученных штаммов перестроиться для возникновения стабильных симбиотических взаимоотношений: после двух-четырех пассажей поддержание смешанных культур оказалось невозможным.

У цианобактерий дикого штамма в смешанных суспензионных культурах с клетками диоскореи существенных морфологических изменений не обнаружено. Их адсорбция на агрегатах растительных клеток происходила крайне редко. Это соответствовало более низкой способности партнёров к образованию пассируемых ассоциаций (1-2 пассажа в течение 2-х недель - 1-го месяца) по сравнению с вариантами, где были использованы клетки табака.

4.2. A. variabilis CALU 458 в модельных ассоциациях, полученных с использованием протопластов табака (Агафодорова и др., 1982 а, б; Баулина, Агафодорова, 1983; Гусев и др., 1983 б; Баулина и др., 1984 а, 1988 б). Этапами формирования ассоциаций явились: инкубация суспензий цианобактерий с протопластами табака в условиях, способствующих взаимной адгезии; культивирование суспензий и получение смешанных агрегатов клеток; индукция каллусогенеза и пассирование смешанного каллуса; индукция органогенеза и получение растений-регенерантов из смешанного каллуса. Смешанные каллусы культивировали в течение 2, 5 лет с пересадками каждые 1-1,5 месяца. Цианобактерии локализуются на поверхности и внутри каллуса. В последнем случае они, как правило, обнаруживаются в полостях, образованных кар-

касами из клеточных стенок мёртвых растительных клеток, располагающихся в жизнеспособной каллусной ткани. Следует подчеркнуть, что формирование такого рода «вместилищ» для цианобактерий является характерной особенностью модельных ассоциаций (кроме смешанных суспензионных культур) разных видов цианобактерий (Gusev et al., 2002).

Популяция A. variabilis CALU 458, ассоциированная с каллусом табака, гетеро-генна по морфологии и ультраструктуре кле-Рис. 11. Морфология клеточных форм ток. Внутри каллуса по данным сканирующей

A variabilis CALV458, локализованной электронной микроскопии округлые клетки внутри каллусной ткани табака.

имеют диаметр, в среднем, от 0,5 до 4-х мкм (рис. 11). На ультратонких срезах, наряду с разнообразными по размерам и форме, аномально делящимися клетками, которые являются типичными формами несбалансированного роста (ФНР), характерными для начальных этапов L-трансформации гетеротрофных бактерий, нами обнаружены ФРКС. Среди последних имеются мелкие формы, с поперечным размером 0,7-1 мкм, протопласты, размер которых сопоставим с таковым вегетативных клеток A. variabilis CALU 458 (около 2 мкм в поперечнике), и гигантские протопласты. ФРКС имеют амебоидную форму и образуют поверхностные везикулы, отделяющихся в межклеточное пространство. Некоторые протопласты выглядят делящимися. О возможности деления, и, следовательно, жизнеспособности протопластов, свидетельствует ультраструктурная характеристика их внутреннего строения, прежде всего, наличие компактных зон нуклеоида с периферически расположенными рибосомами (рис. 12). Полученные результаты указывают на возможность действия механизма L-трансформации в ассоциированных популяциях A. variabilis CALU 458 с образованием L-форм протопластного типа.

Вегетативные клетки в ассоциированных с каллусом табака микроколониях А. variabilis CALU 458 имеют ряд особенностей тонкого строения внутриклеточных структур, в том числе, тилакоидов. Глубокие изменения конфигурации тилакоидов характерны также для делящихся, объединённых в длинные цепочки цианобактерий, во внутритканевых микроколониях растений-регенерантов.

4.3. A. variabilis АТСС 29413 в ассоциациях с каллусными тканями и расте-ниями-регенерантами табака и люцерны. Цианобактерий заселяют поверхность каллуса, межклетники, ограниченные клеточными стенками мёртвых растительных кле-

Рис.12 Протопласт в популяции А уапаЫШ СЛЬи458, локализованной в каллусной ткани табака

ток в каллусе и растениях-регенерантах, а также проводящую систему, воздухоносные полости устьиц, зоны под кутикулой листа и локальные участки поверхности растений-регенерантов (Корженевская и др, 1984, Пивоварова и др, 1985 б, Ошеу Ы а1, 1986). Сферопласты и протопласты, то есть клеточные формы с выраженными признаками Ь-трансформанци, в этих системах не обнаружены В некоторых клетках происходило утоныпение пептидогликанового слоя клеточной стенки и формирование пороподобных перфораций на его локальных участках Таким образом, если в данной системе и имеется тенденция к формированию ФДКС, то она не является доминирующей в процессе развития ассоциированных популяций цианобактерий Тем не менее, нами установлено, что Л уапаЬШя САШ 458, в принципе, способна к Ь-трансформации, поскольку этот штамм образует Ь-подобные колонии при росте рядом с каллусом табака на среде для органогенеза (Баулина и др, 1988 б) В этих колониях присутствовали протопласты, некоторые из которых, судя по их виду на ультратонких срезах, находились на стадии деления перетяжкой.

Для микроколоний Л уапаЪШя АТСС 29413, растущих на поверхности расте-ний-регенерантов, характерно образование периферических тонкослойных покровов, сформированных сетчато-фибриллярным слизеподобным веществом (Пивоварова и др, 1986, Баулина и др, 1989 б) В целом, отсутствие существенных ультраструкур-ных изменений клеток и клеточных органелл при росте цианобактерий в данной модельной системе свидетельствует о том, что метаболические возможности этого

штамма позволяют поддерживать активную жизнедеятельность клеток в локальных внутритканевых и поверхностных зонах растительного партнёра. Это свойство А. variabilis ATCC 29413 в определённой степени проявляется также при росте в ассоциативных системах с каллусными тканями (Горелова и др., 1988) и растениями-ре-генерантами (Скрипников, 1987; Баулина и др., 1989 б; Корженевская, 1990) люцерны.

Ультраструктурная пластичность данного штамма в ассоциациях с растительными партнёрами проявляется в образовании капсул (чехлов) у индивидуальных клеток и слизистых покровов над группами клеток, в зонах, менее благоприятных для роста цианобактерий, например, на поверхности стеблей и листьев растений-регене-рантов люцерны, где они через определённое время элиминируются. Цитохимическая реакция с рутениевым красным показала, что в состав разнообразных СПС цианобак-терий, образующихся при взаимодействии с растительными партнёрами, входят кислые полисахариды. Например, это показано для A. variabilis ATCC 29413, локализующейся в области корневого чехлика растения-регенеранта люцерны (Баулина и др., 1986; 1988 а; 1989 б; Koizhenevskaya et al., 1993). В этом случае слизь, образуемая цианобактериями, отграничивает их от слизи растительного происхождения. Наши данные согласуются с известным положением о том, что синтез экстрацеллюлярных полисахаридов является одной из стратегий выживания и роста цианобактерий, особенно при экстремальных условиях (Navaiini et al., 1992).

В одном из контрольных вариантов, при исследовании роста A. variabilis ATCC 29413 в монокультуре на среде для ассоциаций, при последующем пересеве на оптимальную среду обнаружены газовые везикулы [см. на схеме (рис. 1)], не свойственные данному виду.

4.4. N. muscorwn BKM 16 в ассоциациях с каллусом и укоренёнными черенками люцерны. Использование представителя рода Nostoc для экспериментов по получению модельных ассоциаций с растительными партнёрами было обусловлено тем, что в природных цианобактериально-растительных симбиозах микросимбионты относятся преимущественно к этому роду (Rai, 1990; Vagnoli et al., 1992). Нами изучена смешанная каллусная культура ткани люцерны и N. muscorum BKM 16, полученная в той же серии экспериментов и по такой же схеме, как при получении смешанного каллуса люцерны и A. variabilis ATCC 29413. Показано, что ультраструктурная пластичность Лг. muscorum BKM 16 в условиях роста с тканями одного и того же вида растения была выражена сильнее по сравнению с таковой A. variabilis ATCC 29413 (Горелова и др., 1988). Характер и разнообразие форм проявления ультраструктурной пластичности разных видов цианобактерий соответствовали их жизнеспособности в качестве компонентов смешанных каллусов. Система с A. variabilis ATCC 29413

отмирала по истечении нескольких месяцев субкультивирования, в то время как длительность пассирования ассоциации с N. muscorum BKM 16 была ограничена экспериментаторами (Горелова, лич. сообщ.).

В модельной системе, полученной при инфицировании Nostoc BKM 16 растений люцерны в процессе укоренения черенков, морфология и ультраструктура циано-бактерий также разнообразна (Горелова и др., 1990; Баулина и др., 1990; Koiz-henevskaya et al., 1993). В мезофилле листа люцерны N. muscorum BKM 16 образует микроколонии, локализующиеся в расширенных межклетниках («вместилищах») между деградирующими растительными клетками. Микроколонии сформированы клетками и ФДКС, среди которых имеются сферопласты и протопласты. Возможно, многие из них представляют собой переходные формы, характерные для процесса L-трансформации, среди которых часть протопластов является L-формами. Все типы клеток окружены толстыми, многослойными чехлами, которые, как правило, сливаются с поверхностью растительных клеточных стенок. В результате этого «вместилище» оказывается заполненным фибриллярным слизистым матриксом, формирующим вместе с окружающей растительной клеточной стенкой пограничную зону между партнёрами. От ЦПМ протопластов, наружной мембраны сферопластов или, в некоторых случаях, от наружной мембраны целых клеток отделяются многочисленные везикулы, заполненные содержимым, по-видимому, выполняющие функцию транспорта веществ в толщу чехла. Предположение о функции транспорта веществ между симбионтами для аналогичных структур было высказано Певелинг, которая впервые заметила формирование везикул наружной мембраной клеточной стенки цианобионтами лишайников (Peveling, 1973).

4.5. С. ^fritschii в модельных ассоциациях с клетками женьшеня. Цианобактерии рода Chlorogloeopsis не обнаружены в симбиозах с высшими растениями (Schenk, 1992). Однако штаммы Chlorogloeopsis spp. могут быть эффективно использованы в опытах по реконструкции симбиозов с мхами (West, Adams 1997). С. jritschii оказалась способной к формированию устойчивых модельных ассоциаций с клетками женьшеня (Бутенко и др. 1982) и паслёна (S. laciniatum) (Горелова и др., 1984) в суспензионных культурах, а также с каллусом раувольфии (Горелова, Клеймёнов, 2003).

Цианобактерии в природных симбиозах с высшими растениями часто развиваются в условиях затемнения, внутри специализированных тканей и органов. В соответствии с этим систему С. Jritschii - клетки женьшеня выращивали как на свету, так и в темноте. Цианобактерии в смешанных агрегатах находились в непосредственной близости или контактировали с растительными клетками, которые, судя по ультраструктуре (Лобакова, Баулина, 1986; Баулина, Лобакова, 1986; Баулина и др., 1995) и результатам биохимического анализа (Лобакова и др., 1984) синтезировали биологи-

чески-акгивные вещества - панаксазиды (Бутенко и др., 1979). Контактирующие циа-нобактерии, как правило, окружены чехлами, в основном, более массивными при культивировании системы в темноте. В ассоциациях, растущих на свету, группы циа-нобактерий, адсорбированные на поверхности агрегатов клеток женьшеня, дополнительно к чехлам имели слизистые покровы, аналогичные таковым в ассоциациях, где партнёрами являлись с A. variabilis ATCC 29413 и N. muscorum BKM 16. Формирование капсул, чехлов или дополнительных слизистых покровов различными видами цианобактерий при ассоциированном росте может, очевидно, иметь адаптационное значение как способ компартментации в растительных тканях.

При культивировании в темноте, на среде для ассоциаций, содержащей сахарозу, система тилакоидов С. fritschii организована аналогично таковой в хемогетеро-торофных клетках чистой культуры. В цитоплазме, как правило, локализованы многочисленные а-гранулы гликогена. Как на свету, так и в темноте происходят изменения организации поверхностных структур клеток, например, частичная или полная деградация пептидогликана клеточной стенки. В некоторых случаях образуются протопласты, окружёнными чехлами, как это характерно для С. fritschii. ФРКС у С. fritschii были обнаружены также в смешанной суспензионной культуре с клетками паслёна (Solatium laciniatum) (данные Гореловой, цит. по Gusev et a!., 2002).

Таким образом, выявлены разнообразные формы проявления ультраструктурной пластичности лабораторных штаммов цианобактерий, различающихся по метаболическим возможностям, при формировании и жизнедеятельности модельных ассоциаций (табл. 3). У N. muscorum BKM 16 ультраструктурная пластичность наиболее выражена, у Synechococcus sp. PCC 6301 - наименее. Анализируя полученные результаты, можно заключить, что характер и разнообразие форм проявления ультраструктурной пластичности сопряжены с различной способностью цианобактерий к формированию устойчивых модельных цианобактериально-растительных ассоциаций.

Глава 5. Проницаемость слизистых поверхностных структур цианобактерий для макромолекул.

Формирование СПС и межклеточного матрикса может рассматриваться как адаптационная модификация микроорганизма, связанная с его интеграцией и, одновременно, компартментацией в ассоциациях с растительными партнёрами. Присутствие слизи в зонах локализации цианобактерий также характерно для природных циа-нобактериально-растительных симбиозов, однако, значение слизеобразования практически не изучено (Rai et al., 2000). Функционирование СПС и межклеточного мат-рикса в модельных и природных симбиозах связано, очевидно, с их проницаемостью

ТАБЛИЦА 3. ФОРМЫ ПРОЯВЛЕНИЯ УЛЬТРАСТРУКТУРНОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ ЦИАНОБАКТЕРИЙ В МОДЕЛЬНЫХ АССОЦИАЦИЯХ С РАСТИТЕЛЬНЫМИ ПАРТНЕРАМИ.

для метаболитов, сигнальных молекул, а также бактерицидных и токсических агентов, часть из которых относится к разряду макромолекул.

По данным литературы основными компонетами СПС цианобактерий являются гликаны, в состав которых входят как нейтральные сахара, в том числе, аминосахара (например, N-ацетилглюкозамин), так и уроновые кислоты. Кислотные свойства обуславливают структурно-функциональные особенности этих полимеров и, прежде всего, их способность к гелеобразованию. Белковые компоненты, также обнаруженные в чехлах многих цианобактерий, могут являться составляющими протеогликанов (Painter, 1995). В плане решения ранее не исследованной проблемы проницаемости СПС цианобактерий для макромолекул важно, что по наличию уроновых кислот, в том числе, галактуроновой кислоты и способности к гелеобразованию кислые полисахариды СПС цианобактерий сходны с кислыми пектинами растительной клеточной стенки (Баулина и др., 2000 б). Такой вывод согласуется и с мнением Паркера с коллегами (Parker et al., 1996). Поскольку считается, что проницаемость клеточных стенок растений для макромолекул обусловлена пористостью пектинового матрикса (Baron-Epel et al., 1988), имеются все основания для применения методических разработок для растительных объектов при изучении проницаемости СПС цианобактерий. Анализ методов определения проницаемости клеточных стенок растений, дрожжей и грамположительных бактерий показал, что определённые преимущества для исследования проницаемости СПС цианобактерий имеет метод определения границ проницаемости с помощью фракционирования полидисперсных декстранов, разработанный Вёлеке и Эвальдом (Woehlecke, Ehwald, 1996). Нами проведено исследование возможности свободной диффузии нейтральных гидрофильных макромолекул декстра-нов, размеры которых составляли от 1,5 до 9 нм радиуса Стокса (г$) в СПС 7 видов (8 штаммов) цианобактерий (табл. 2) с параллельным электронно-микроскопическим контролем состояния СПС (Баулина и др., 2000 б). Для интактных клеток всех видов и штаммов показана возможность свободной диффузии в СПС декстранов всей области определения (1,5-9 нм) (рис. 13). По данным Вёлеке эти размеры молекул соответствуют белкам с молекулярной массой от 12,4 кДа до 669 кДа (Woehlecke, 1996). Общее количество поглощённых декстранов в значительной степени коррелирует с объёмами СПС (табл. 4). Коэффициент Q отражает разницу концентрации декстранов в исходном растворе, в котором инкубировали цианобактерий, и в супернатанте, полученном после инкубации последних. представляет собой относительное изменение коэффициента Q, характеризующее концентрацию (количество) поглощённых декстранов. Каждое значение отражает данные одного эксперимента, однако, является типичным в серии, включающей не менее четырёх повторностей. Подробно методика исследования описана в главах 1 и 5 диссертации.

Рис. 13. Зависимость коэффициента р от радиуса Стокса (г,) декстранов после инкубации в смеси полидисперсных декстранов интактных клеток N. muscorum САШ 304.

Табл. 4. Сводная характеристика слизистых поверхностных структур цианобактерий.

Вид,штамм 42 Емкость %* Ультраструктура СПС

N.muscorum CALU 304 0,28 280 толстый фибриллярный чехол**

N. eШpsosporum 0,23 230 толстый многослойный фибриллярный чехол**

N. тшсогит BKM 16 0,18 180 чехлы разной толщины с не плотно упакованными фибриллами

Mftrma 0,17 170 микрокапсула

C.fritschii 0,15 150 Сложноорганизованный фибриллярный чехол с электронно-плотным гомогенным слоем

S.platensis 0,13 130 тонкий фибриллярный чехол

А. уипиЫ^ ATCC 29413 0,13 130 лабильная слизь

8упескососсш sp. PCC 6301 0,10 100 нет чехла или капсулы, есть слой, подобный гликокаликсау

Примечания:*-емкость слизистых слоев для ной диффузии, выраженная в процентах (за кокаликсу, Synechococcus $р. РСС 6301).

молекул декстранов, проникающих в них путем свобод-100% условно принимали емкость слоя, подобного гли-

-толщина чехла примерно равна радиусу клетки.

Глава 6. Ультраструктурная пластичность цианобактерий в природных симбиозах с растениями.

Цианобактерий в симбиозах являются перспективным объектом для изучения диапазона фенотипической пластичности прокариот в специфических условиях обитания в клетках и/или тканях макросимбионтов. Нами получены принципиально новые данные об ультраструктуре цианобактерий в симбиозе с мхом-печёночником В. pusШa (Горелова и др., 1992; КогЛепетькауа Ы а1., 1993; Горелова и др., 1996; Бау-

7973434923741706318

лина, Горелова, 1996) и реликтовыми голосеменными растениями - саговниками (Ло-бакова, Баулина, 2001; Баулина, Лобакова, 2002, 2003 а, б; Baulina, Lobakova, 2003) (табл. 2). Цианобактерии рода Nostoc локализованы внутри специализированных полостей таллома мха и в межклетниках особо организованной зоны кортикальной паренхимы симбиотических органов саговников - АК, называемых также кораллоид-ными корнями. Микроколонии микросимбионтов состоят из нитей или отдельных вегетативных клеток и гетероцист - дифференцированных клеток, фиксирующих азот атмосферы, а также разнообразных по ультраструктуре ФДКС, включая сферопласты и протопласты (рис. 14). Все клеточные формы заключены в межклеточный матрикс,

Рис. 14. ПротопластЛО^ое ф.в симбиотической микроколонии саговникаС. ггуоШа.

имеющий ультраструктуру, характерную для гелеобразующих полисахаридов слизи. Ультраструктурно целостные протопласты имеют признаки активного взаимодействия с матриксом микроколоний предположительно с помощью механизма везикулярного транспорта с участием ЦПМ, что, по-видимому, расширяет возможности межклеточного обмена метаболитами как между особями в популяции, так и с растительным партнёром. Все изученные нами ФРКС, судя по ультраструктуре, являются метаболически активными, некоторые из них, по-видимому, делятся, что свидетельствует об их жизнеспособности в период наблюдения. По-видимому, часть вегетативных клеток в популяциях цианобионтов может трансформироваться в Ь-формы в необычных условиях существования в растительных тканях. ФРКС С. ежтаШ и С. шкИо-Ш1И имеют наиболее выраженные признаки интенсификации работы белоксинтези-

рующей системы - обширные зоны нуклеовда и многочисленные скопления упорядо-ченно расположенных рибосом по его периферии и между тилакоидами. Ультра-структурно целостные протопласты многочисленны в микроколониях (кластерах), характерных для Nostoc sp. f. В pusilla, в первых двух пассажах после выделения в чистую культуру при росте на агаризованных средах. Протопласты и вегетативные клетки, образующие скрученные нити, объединены слизистым матриксом и ограничены периферическим плотным фибриллярным слоем, которые специфически кон-трастируются рутениевым красным и, следовательно, содержат кислые полисахариды. В суспензионной культуре Nostoc sp. f. Cycas circinahs также присутствуют протопласты (Баулина, Лобакова, неопубл. данные).

В АК Е villosus, С mexicana и С. circinahs нами обнаружены ФРКС, имеющие ультраструктурные признаки продукции вещества межклетников на стадии его интенсивного выделения. Основная масса содержимого цитоплазмы представлена отложениями мелко-гранулярного и тонко-фибриллярного материала, упакованного наподобие сеточки, аналогично веществу межклеточного слизистого матрикса. На ультратонких срезах, контрастированных как цитратом свинца, так и уранилацетатом, рибосомы и зоны нуклеоида в этих формах не выявляются, но обнаруживаются многочисленные тилакоиды, подобные по ультраструктуре таковым в интактных цианобак-териях. При наблюдении в световом микроскопе окрашенных рутениевым красным нативных или зафиксированных по Корнуа срезов АК Е. villosus и С. mexicana установлено, что матрикс межклетников, а также сами клетки, окрашиваются в розовый

цвет, что свидетельствует о присутствии в них кислых полисахаридов. Материал цитоплазмы включается в формирующиеся поверхностные везикулы, отделяющиеся в межклеточный матрикс (рис. 15).

Материал, заполняющий ФРКС и поверхностностные везикулы, благодаря сходству его ультраструктуры при различных способах контрастирования препаратов с таковой окружающегоматрикса межклетников специализированной слизистой зоны АК, а также ввиду окрашивания рутениевым красным и межклеточного матрикса, и внутриклеточного содержимого, можно, по-видимому, идентифицировать как вещество, содержащее кислые полисахариды. Во многих подобных ФРКС ЦПМ претерпе-

0' •• ■ ' Qb

Рис 15. Схема строения ФРКС вегетативных клеток симбиотических цианобактерий с ультраструктурными признаками продукции вещества межклеточного матрикса

вает локальные разрывы, а цитоплазматическое содержимое проходит через них характерными фибриллярными тяжами и непрерывно соединяется с окружающим межклеточным веществом (рис. 16).

Рис. 16. Форма с редуцированной клеточной стенкой цианобионта в апикальной части АК С. mexicana. Стрелкой указаны фибриллярные тяжи, непрерывно соединяющие внутриклеточную и внеклеточную субстанции.

Таким образом, ультраструктура описанных клеточных форм указывает на то, что в них, по-видимому, происходит внутриклеточный синтез вещества, содержащего кислые полисахариды, участвующего в формировании межклеточного матрикса слизистой зоны АК. На поздних этапах этот процесс сопровождается как деградацией репродуктивной и белоксинтезирующей систем, так и нарушением целостности ЦПМ, что приводит ФРКС к гибели. В конечном итоге ЦПМ полностью разрушается, внутреннее содержимое сливается с экстрацеллюлярным, а тилакоиды оказываются встроенными в слизистый матрикс. Последние этапы деструктивных изменений циа-нобактерий, в принципе, аналогичны таковым в слизеобразующих клетках корневого чехлика растений (Данилова, Бармичева, 1980).

У цианобионтов С. circinahs в межклетниках кортикальной паренхимы АК, помимо слизеобразующих, обнаружены ФРКС другого типа, с ультраструктурными признаками, свидетельствующими об интенсивном синтезе белков, экспортируемых из клетки. Кроме того, нами установлено, что в микроколониях цианобионтов всех трех видов саговников помимо гетероцист с характерной для данного клеточного типа ультраструктурой (рис. 17) имеется множество гетероцист с редуцированной клеточной стенкой (ГРКС). Их можно охарактеризовать как протопласты, заключенные в специализированную оболочку гетероцист, имеющие признаки гиперпродукции экст-

рацеллюлярных веществ либо полисахаридной (рис. 18), либо белковой природы, аналогичные таковым в ФРКС вегетативных клеток.

Рис 17. Схема строения гетероцисты цианобактерий в АК саговников.

Рис. 18. Схема строения ГРКС с ультраструктурными признаками гиперпродукции вещества, подобного межклеточной слизи.

Особенностями ГРКС, образующих вещество, подобное по ультраструктуре межклеточной слизи, является формирование футляров, дополнительных к типичным для гетероцист фибриллярному, гомогенному и пластинчатому слоям оболочки (рис. 18). Эти футляры располагаются над ЦПМ и построены из мелко-гранулярного и тонко-фибриллярного вещества, аналогичного по ультраструктуре внутрицитоплазма-тическому. Вещество, образующее футляры, очевидно, выделяется из цитоплазмы с помощью везикул, отделяющихся от поверхности протопласта, а также через локальные разрывы в ЦПМ (рис. 18). Вещество футляров, по-видимому, не может проникать через оболочку гетероцисты, а выделяется через поры в соседние ГРКС, интактные гетероцисты или, как показано на рис. 18, в межклеточный матрикс. Последнее обстоятельство позволяет предположить, что ГРКС участвуют в образовании межклеточной слизи наряду с ФРКС вегетативных клеток.

Можно полагать, что продукция слизи цианобионтами саговников является, в частности, защитным механизмом популяции от бактерицидного действия некоторых фенольных соединений, разнообразный спектр которых обнаружен в клетках паренхимы, образующих межклетники-вместилища для цианобактерий, а также вблизи специализированной зоны АК (Лобакова и др., 2003). В данном случае перестройка ультраструктуры части вегетативных клеток и гетероцист в симбиотической микроколонии может рассматриваться как ультраструктурная пластичность популяцион-ного уровня. Повышение устойчивости к антибактериальным агентам характерно для

сапрофитных бактерий внутри биоплёнок и патогенных бактерий в колониях, формирующихся при развитии инфекционного процесса (Costerton et al., 1987; Sutherland 2002). Структура популяций цианобактерий в составе симбиозов с растениями сходна с таковой различного рода колониальных бактериальных сообществ, в том числе биоплёнок, прежде всего, по наличию интегрирующего компонента - межклеточного матрикса. Для цианобионтов саговников, по-видимому, не только формирование, но и гибель слизеобразующих ФРКС адекватны необходимости защиты популяции в целом от бактерицидного действия фенольных соединений. Сложные перестроечные процессы, ведущие к образованию ФРКС с гиперпродукцией вещества, подобного полисахаридам слизи, и соответствие их возникновения потребности популяции циа-нобионта в защите от бактерицидных агентов (фенольных соединений), продуцируемых растением, свидетельствует о действии регуляторных механизмов при инициации и последующем развитии этих процессов. В последние годы сформировалось представление о том, что развитие и поведение микробной популяции обусловлено кооперативным взаимодействием клеток, координируемым межклеточной коммуникацией сигналов (см. обзор Олескин и др., 2000). Для цианобактерий предполагается наличие межклеточных сигнальных коммуникаций, где могут действовать такие ви-доспецифические вещества, как токсин микроцистин (Dittmann et al., 2002). Таким образом, есть основания считать, что в симбиотических микроколониях цианобакте-рий, где присутствуют различные типы клеток (интактные клетки и гетероцисты, ФРКС вегетативных клеток с гиперпродукцией экстрацеллюлярных веществ и ГРКС) действуют внутрипопуляционные сигналы, обуславливающие кооперативное поведение клеток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты наших экспериментов согласуются с обоснованием выделения понятия «ультраструктурная пластичность» бактерий, сделанном во введении, и позволяют рассматривать это свойство прокариотной клетки в качестве составляющей фе-нотипической пластичности как комплекса реакций адаптационной перестройки, адекватной изменениям внешних условий. На основании анализа изменений ультраструктуры, наличия или отсутствия СПС, наружной мембраны и пептидогликанового слоя клеточной стенки, ЦПМ, тилакоидов, нуклеоида, рибосом и гликогена, а также при сравнении этих показателей у разных особей в популяциях цианобактерий, изучаемых как в оптимальных, так и в неблагоприятных условиях, мы предлагаем определение понятия «ультраструктурная пластичность» бактерий. Ультраструктурная пластичность - это проявляющееся на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях свойство структурных элементов системы изменяться по размерам, конфигу-

рации и другим параметрам архитектоники, а также по наличию, отсутствию или разнообразию конструктивных элементов в пределах сохранения структурно-функциональной целостности системы. Для цианобактерий нами установлено, что характер и разнообразие форм проявления ультраструктурной пластичности сопряжены с физиологическими особенностями вида, в том числе, с метаболическим потенциалом и способностью к клеточной дифференциации.

Табл. 5. Вероятные адаптационные механизмы, на действие которых у цианобактерий указывают формы проявления ультраструктурной пластичности.

Механизмы Уровни действия

1. Везикулярный транспорт с участием наружной мембраны. 2. Везикулярный транспорт с участием ЦПМ. 3. Изменение макромолекулярной организации ЦПМ при отсутствии клеточной стенки 4. Изменения макромолекулярной организации пептидогликана путем регуляции синтеза или воздействием эндогенных и экзогенных литических ферментов. 5. Обратимое набухание тилакоидов. 6. Внутриклеточный синтез кислых экзополисахаридов. 7. Регуляция синтеза и деградации гликогена. 8. Интенсификация работы белоксинтезирующей системы. Субклеточный

1. (Гипер)продукция экстрацеллюлярных полисахаридов специализированными клеточными формами. 2. Изменение локализации сайтов инициации формирования перегородки (образование форм несбалансированного роста). 3. Образование сферопластов 4. Образование протопластов. 5. Изменение дифференцировки гетероцист со сменой их функциональной активности. Клеточный

1. Переход популяции в фазу несбалансированного роста. 2. Ь-трансформация. 3. Формирование межклеточного матрикса. 4. Формирование нежизнеспособных клеточных форм вегетативных клеток и гетероцист со специализированной функцией. 5. Гетерогенность популяции по физиологическому состоянию и функциональной специализации клеток Популяционный

Формы проявления ультраструктурной пластичности на уровне субклеточных структур, клеток и популяций указывают на возможное действие у цианобактерий соответствующих адаптационных механизмов (табл. 5). Доказательство действия и расшифровка молекулярно-генетических процессов, лежащих в его основе для каждого конкретного механизма, составляет предмет изучения для специалистов в области генетики и молекулярной биологии. Значение же нашей работы заключается в выявлении принципиальной возможности действия адаптационных механизмов,

большинство из которых у цианобактерий не было обнаружено (например, обратимое набухание тилакоидов, везикулярный транспорт с участием ЦПМ, L-трансформация) или на них не акцентировалось внимание исследователей (например, спонтанное образование протопластов у С. Jritschii) до начала наших работ. Более того, среди вероятных адаптационных механизмов, суммированных в табл. 5, имеются такие, которые, судя по сведениям из доступной нам литературы, не были обнаружены ранее не только у цианобактерий, но и у бактерий вообще. Это механизмы, связанные с внутриклеточным синтезом эктрацеллюлярных полисахаридов вегетативными клетками и гетероцистами с редуцированной клеточной стенкой симбиотических штаммов Nostoc sp. Следовательно, обнаружение новых форм проявления ультраструктурной пластичности и возможность индикации действия не известных ранее адаптационных механизмов на примере цианобактерий свидетельствует о перспективности расширения такого рода исследований для всех представителей мира бактерий.

Анализ результатов наших экспериментальных исследований и данных литературы позволяет заключить, что ультраструктурную пластичность бактерий, отражающую метаболические перестройки клетки, следует рассматривать как индикатор действия вероятных адаптационных механизмов на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях в ответ на изменение внешних условий, а также участия в этом процессе внутрипопуляционных межклеточных взаимодействий.

ВЫВОДЫ

1. Ультраструктурную пластичность бактерий, изученную на примере цианобактерий, правомерно рассматривать в качестве составляющей части фенотипи-ческой пластичности как комплекса реакций адаптационной перестройки клетки, адекватной изменениям внешних условий.

2. Виды и штаммы цианобактерий отличаются по разнообразию форм проявления ультраструктурной пластичности в экспериментальных и природных условиях, которые могут вызывать кардинальные изменения их способа существования и поведения.

3. Обнаружен феномен обратимости набухания тилакоидов, вызванного длительным пребыванием в темноте облигатно фототрофной Anabaena variabilis CALU 458. Обратимость набухания тилакоидов рассматривается как адаптационный механизм, способствующий сохранению жизнеспособности клеток этого вида в темноте.

4. Виды цианобактерий, а также клетки в популяциях, различаются по степени устойчивости и проявлению ультраструктурной пластичности в условиях повреждающего воздействия света. Для четырёх видов (пяти штаммов) установлено, что фотоокислительное повреждение выражается в деградации всех пигментов, сопряжённой с

разрушением мембран тилакоидов и, наряду с этим, деструкцией других структурных компонентов клетки.

5. У трёх видов цианобактерий обнаружена способность к существованию в форме сферопластов и протопластов при развитии популяций в чистых культурах, в модельных ассоциациях с растительными партнёрами, а также в природных симбиозах с высшими растениями и при изоляции из них. Это является проявлением ультраструктурной пластичности клеток и указывает на действие механизма L-трансформа-ции.

6. Методом определения границ проницаемости пектинового матрикса растительных клеточных стенок с помощью фракционирования полидисперсных декстра-нов у семи видов (восьми штаммов) цианобактерий выявлена возможность свободной диффузии нейтральных гидрофильных макромолекул в слизистые поверхностные структуры, что соответствует пластичности их макромолекулярной организации, связанной со значительной ультраструктурной пластичностью.

7. В микроколониях цианобактерий в симбиозах с саговниковыми растениями Cycas circinalis, Ceratozamia mexicana, Encephalartos villosus обнаружены вегетативные клетки и гетероцисты с редуцированной клеточной стенкой, имеющие ультраструктурные признаки гиперпродукции полисахаридов межклеточного матрикса. Получены данные, свидетельствующие о том, что в клеточных формах обоих типов синтез кислых полисахаридов, по-видимому, происходит внутриклеточно.

8. Характер и разнообразие форм проявления ультраструктурной пластичности цианобактерий соответствует метаболическому потенциалу видов, способности к формированию устойчивых модельных цианобактериально-растительных ассоциаций, и, как правило, природных симбиозов с высшими растениями.

9. При экспериментальном исследовании влияния на цианобактерий внешних факторов, в том числе, с использованием модельных ассоциаций с растительными партнёрами, а также при изучении объектов из природных мест обитания (в нашей работе - в составе симбиозов), показано, что формы проявления ультраструктурной пластичности могут указывать на действие вероятных адаптационных механизмов в конкретных условиях.

10. На основании полученных результатов и анализа данных литературы разработана концепция, заключающаяся в том, что ультраструктурную пластичность бактерий, отражающую метаболические перестройки клетки, следует рассматривать как индикатор действия вероятных адаптационных механизмов на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях в ответ на изменения внешних условий, а также участия в этом процессе внутрипопуляционных межклеточных взаимодействий.

Работа выполнялась при финансовой поддержке ГНТП России «Новейшие методы биоинженерии», Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 94-04-12583-а; 9704-48363; 00-04-48708; 03-04-48456) и Комиссии по грантам Президента РФ (грант НШ-

1457.2003.4).

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО МАТЕРИАЛАМДИССЕРТАЦИИ

1.Авакян А.А., Баулина О.И. Ультраструктурная организация сине-зелёной водоросли Microcystis aeruginosa Kiitz. emend. Elenk. в связи с токсиногенезом. Ж. Микробиологии эпидемиологии и иммунологии. 1972. № 8. Р. 106-109.

2.Баулина О.И.. Корженевская Т.Г., Никитина К.А., Гусев МБ. Электронно-микроскопическое и биохимическое изучение сферопластов сине-зелёной водоросли Anabaena variabilis. Микробиология. 1975. Т. 44. № 1. С. 132-135.

3. Баулина О.И.. Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Ультраструктурные изменения сине-зелёной водоросли Anabaena variabilis в темноте и при фотоокислении. Тез. докл. X Всесоюз. конф. по электронной микроскопии в Ташкенте. М. 1976. Т. 2. Р. 354-356.

4.Баулина О.И.. Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Электронно-микроскопическое изучение темновой и фотоокислительной деградации сине-зелёной водоросли Ana-baena variabilis. Микробиология. 1977. Т. 46. № 1. С. 128-133.

5.Баулина О.И.. Гусев М.В. Новый тип включений в клетках сине-зелёной водоросли Anabaena variabilis. Proceedings of the 15-th Czechoslovak conference on electron microscopy with int. part. Prague. 1977. Appendix. P. 3-4.

6. Баулина О.И.. Гусев М.В. Динамика ультраструктурных изменений облигатно-фототрофной водоросли Anabaena variabilis в период сохранения ею жизнеспособности в темноте. Физиология растений. 1978. Т. 25. № 6. Р. 1168-1171.

7.Баулина О.И.. Семёнова Л.Р., Минеева Л.А., Гусев М.В. Особенности ультраструктурной организации клеток хемогетеротрофной синезелёной водоросли Chlorogloeafritschii. Микробиология. 1978. Т. 47. № 5. Р. 919-923.

8.Gusev M.V., Baulina O.I. Growth and degradation of cyanobacteria cultures // Abstr. of Third International Symposium on Photosynthetic prokaryotes. J.M. Nickols (ed.). Oxford. 1979. P. B42.

9. Минеева Л.А., Баулина О.И.. Семёнова Л.Р. Электронно-микроскопическое и физиологическое изучение сферопластов цианобактерий. Тез. докл. VI Съезда Все-союзн. микробиол. общества. Рига. 1980. Т. 1. С. 40.

10. Gusev M.V., Butenko R.G., Korzhenevskaya T.G., Lobakova E.S., Baulina O.I. Intercellular symbiosis of suspension ginseng culture cells and cyanobacteria. Eur. J. Cell Biol. 1980. V. 22. №1. p. 503.

11.Баулина О.И.. Минеева Л.А., Сулейманова Ш.С., Гусев М.В. Особенности ультраструктуры клеток синезелёных водорослей в условиях фотогетеротрофного культивирования. Микробиология. 1981 а. Т. 50. № 3. С. 523-527.

12.Баулина О.И... Сулейманова Ш.С., Минеева Л.А., Гусев М.В. Влияние света высокой интенсивности на ультраструктуру клеток синезелёных водорослей в условиях фотоавтотрофного культивирования. Микробиология. 1981 б. Т. 50. № 5. С. 769775.

13.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 ассоциации цианобактерий и изолированных протопластов табака. Доклады АН СССР. 1982 а. Т. 265. №3. С. 758-762.

14. Агафодорова М.Н., Горелова ОА, Баулина О.И.. Семёнова Л.Р., Корженевская Т.Г., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Изучение начальных этапов индуцированного поли-этиленгликолем внедрения клеток и сферопластов цианобактерий в изолированные протопласты табака. Известия АН СССР. Сер. биол. 1982 б. № 4. С. 510-516.

15.Баулина О.И.. Сулейманова Ш.С., Минеева ЛА, Гусев М.В. Ультраструктурные особенности клеток фотогетеротрофной культуры цианобактерий при высокой интенсивности света. Микробиология. 1982. Т. 51. № 5. С. 794-801.

16. Гусев М.В., Баулина О.И., Семёнова Л.Р., Минеева Л.А. Ультраструктура индуцированных лизоцимом и возникающих спонтанно форм цианобактерий Chlorogloea fritschii с дефектной клеточной стенкой. Микробиология. 1982 Т. 51. № 4. С. 622627.

17. Баулина О.И.. Агафодорова М.Н. Ультраструктура цианобактерий Anabaem variabilis в монокультуре и в ассоциации с каллусной тканью табака. Тез. докл. V Всесоюзного симпозиума по ультраструктуре растений «Ультраструктурная организация растений». Кишинёв. 1983 С. 34-35.

18. Баулина О.И.. Лобакова Е.С. Электронно-микроскопическое изучение клеток женьшеня и цианобактерий в смешанной культуре. Тез. докл. IV Всесоюзной конференции «Культура клеток растений и биотехнология» Кишинёв. «Штиинца». 1983. С. 182.

19. Гусев М.В., Баулина О.И.. Семёнова Л.Р., Минеева ЛА., Кац Л.Н. Электронно-микроскопическое изучение L-подобных колоний цианобактерий Chlorogloea

fritschii. Микробиология. 1983 а. Т. 52. № 4. С. 629-633.

20. Гусев М.В., Бутенко Р.Г., Агафодорова М.Н., Корженевская ТТ., Баулина О.И. Морфогенез в смешанной каллусной культуре табака и цианобактерий. Доклады АН СССР. 1983 б. Т. 272. № 4. С. 1007-1010.

21. Баулина О.И.. Агафодорова МЛ., Корженевская Т.Г., Гусев М.В., Бутенко Р.Г. Цианобактерий в искусственно созданной ассоциации с каллусной тканью табака. Микробиология. 1984 а. Т. 53. № 6. С. 997-1002.

22. Баулина О.И.. Горелова ОА, Агафодорова М.Н., Семёнова Л.Р. Электронно-микроскопическое изучение цианобактерий при различных воздействиях с целью получения протопластов. Тез. докл. Всесоюзного совещания «Цитология микроорганизмов». Пущине 1984 б. С. 11.

23. Баулина О.И., Лобакова Е.С, Горелова О А. Ультраструктура цианобактерий Chlorogloeopsisfritschii при росте в смешанных культурах с клетками высших растений. Тез. докл. Всесоюзного совещания «Цитология микроорганизмов». Пу-щино. 1984 в. С. 88-89.

24. Корженевская Т.Г., Пивоварова Л.В., Баулина О.И.. Бутенко Р.Г, Гусев М.В. Ассоциации растений-регенерантов табака с азотфиксирующими цианобактериями. Доклады АН СССР. 1984. Т. 274. №4. С. 1016-1019.

25. Семёнова Л.Р., Баулина О.И., Селях И.О., Минеева Л А. Влияние адаптации к сахарозе на ультраструктуру цианобактерий. Тез. докл. Всесоюзного совещания «Цитология микроорганизмов». Пущино. 1984. С. 59-60.

26. Пивоварова Л.В., Горелова О А., Баулина О.И. Ультраструктура азотфиксирую-щих цианобактерий в искусственно полученных ассоциациях. Тезисы VII Съезда Всесоюзн. микробиол. общества «Достижения микробиологии - практике». Алма-Ата. «Наука» Казахской ССР. 1985 а. С. 57

27.Пивоварова Л.В., Корженевская Т.Г., Баулина О.И.. Бутенко Р.Г, Гусев М.В. Использование различных способов введения азотфиксирующей цианобактерии в растения табака. Известия АН СССР. Сер. биол. 1985 б. № 5. С. 645-651.

28. Баулина О.И.. Лобакова Е.С. Морфология и ультраструкгура ассоциации женьшеня и цианобактерии в суспензионных культурах. В кн.: «Культура клеток растений и биотехнология». Р.Г. Бутенко (ред.). М. «Наука». 1986. С. 252-259.

29. Баулина О.И.. Скрипников А.Ю., Корженевская Т.Г. Слизеобразование при ассоциированном росте азотфиксирующей цианобактерии и люцерны in vitro. Тезисы III Всесоюзной конференции «Микроорганизмы в сельском хозяйстве». М. 1986. С. 97.

30. Лобакова Е.С., Баулина О.И. Ультраструктура клеток суспензионной культуры женьшеня, как исходного компонента для получения ассоциации с цианобакте-риями. В кн.: «Культура клеток растений и биотехнология». Р.Г. Бутенко (ред.). М. «Наука». 1986. С. 246-252.

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

32. Баулина О.И.. Лобакова Е.С., Скрипников А.Ю., Пивоварова Л.В. Сканирующая электронная микроскопия и контрастирование рутениевым красным в изучении слизеобразования и межклеточных взаимодействий в искусственных синцианозах. Тез. докл. VI Всесоюзного симпозиума «Ультраструктура растений». Киев. 1988 а. С. 192.

33.Баулина О.И.. Ягодина И.Б., Пивоварова Л.В., Агафодорова М.Н. Гетероморфизм цианобактерий при их взаимодействии с клетками и тканями табака в искусственных ассоциациях. Тез. докл. Международной конференции «Биология культивируемых клеток и биотехнология». Новосибирск. 1988 б. С. 381.

34. Горелова ОА., Баулина О.И.. Лобакова Е.С., Корженевская Т.Г. Гетероморфизм цианобактерии в искусственных ассоциациях с люцерной и рисом. Тез. докл. XIII Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (биология и медицина). М. 1988. С. 241.

35. Баулина О.И., Лобакова Е.С., Горелова ОА Особенности ультраструктуры клеточной оболочки цианобактерии Chlorogloeopsis fritschii в ассоциациях с клетками высших растений. Тез. докл. Всесоюзной конференции «Регуляция микробного метаболизма». Пущине 1989 а. С. 8-9.

36. Баулина О.И.. Лобакова Е.С., Пивоварова Л.В., Скрипников А.Ю., Горелова ОА, Ягодина И.Б. Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Морфофизиологическая характеристика искусственных синцианозов. В сб. науч. трудов: «Молекулярные и генетические механизмы взаимодействия микроорганизмов с растениями». Пущино. 1989 б. С. 193-198.

37. Баулина О.И.. Селях И.О., Горелова ОА Строение клеточной оболочки как фактор гетероморфных изменений цианобактерий. Тез. докл. Всесоюзной конференции «Регуляция микробного метаболизма». Пущино. 1989 в. С. 9-10.

38. Баулина О.И., Горелова ОА, Корженевская Т.Г. Организация поверхностных структур клеток в зонах локализации цианобактерий в тканях люцерны. Тез. докл. III Всесоюзной конференции «Биосинтез целлюлозы и других компонентов клеточной стенки» Казань. 1990. С. 5.

39. Гусев М.В., Баулина О.И. Соотношение понятий о бактериальной и растительной клеточной стенке. Тез. докл. III Всесоюзной конференции «Биосинтез целлюлозы и других компонентов клеточной стенки» Казань. 1990. С. 13.

40.Высоцкий В.В., Заславская П.Л., Машковцева АБ., Баулина О.И. Полиморфизм как закономерность развития популяций прокариотных организмов. Биологические науки. 1991. № 12. С. 5-18.

41.Koizhenevskaya, T.G., Baulina O.I.. Gorelova, OA, Lobakova, E.S. Functional and morphological co-adaptations in experimental syncyanoses. Abstr. of International Symbiosis Congress. Jerusalem. 1991. P. 54.

42. Горелова ОА., Щелманова AT., Баулина О.И., Корженевская Т.Г. Ультраструктура популяции симбиотических цианобактерий Nostoc sp. Тез. докл. XIV Конференции по электронной микроскопии (биология, медицина). Черноголовка. М. 1992. С. 49.

43.Korzhenevskaya, T.G., Baulina, O.I.. Gorelova, OA, Lobakova, 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.

44. Баулина О.И.. Ягодина И.Б., Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Морфология и ультраструктура цианобактерий Synechococcus elongatus при выращивании в ассоциациях с клетками растений. Микробиология. 1994. Т. 63 № 4. С. 643-655.

45. Баулина О.И.. Лобакова Е.С., Корженевская Т.Г., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Ультраструктура клеток женьшеня и цианобактерий Chlorogloeopsis fritschii в ассоциации при культивировании в темноте. Вестник Московского ун-та. Сер. биол.1995.№2.С.З-16.

46. Баулина О.И.. Горелова OA Кристаллоподобные включения симбиотической цианобактерий Nostoc sp. Микробиология. 1996. Т. 65. № 5. С. 710-712.

47. Горелова ОА., Баулина О.И.. Щелманова А.Г., Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Гетероморфизм цианобактерий Nostoc sp. - микросимбионта мха Blasia pusilla. Микробиология. 1996. Т. 65. № 6. С. 824-832.

48. Баулина О.И.. Горелова ОА, Лобакова Е.С., Гусев М.В., Корженевская Т.Г. Формы с редуцированной клеточной стенкой в популяциях цианобактерий в природных и модельных растительных симбиозах. Матер, межд. науч. конф. к 75-летию со дня рожд. акад. РАН Е.Н. Кондратьевой «Автотрофные микроорганизмы». М. МАКС Пресс. 2000 а. С. 17-18.

49. Баулина О.И.. Тигель К., Малай О.В., Горелова ОА Изучение проницаемости слизистых поверхностных структур цианобактерий для нейтральных гидрофильных макромолекул. Сб. труд. науч. конференции «Проблемы экологии и физиологии микроорганизмов» (к 110-летию со дня рожд. проф. Е.Е. Успенского). М. Диалог-МГУ. 2000 б. Р. 39.

50. Baulina O.I.. Gorelova OA, Lobakova E.S., Gusev M.V., Korzhenevskaya T.G. Cyano-bacteria with a reduced cell wall in natural and model plant symbioses. Progr., Abstr. and Papers ofthe Third International Congress on Symbiosis. H.C. Weber, S. Imhof, and D. Zeuske (eds.). Marburg. 2000. P. 31.

51. Лобакова E.C., Баулина О.И. Морфология и ультраструктура симбиотических цианобактерий в апогеотропных корнях саговниковых растений в период покоя. Тез. Всероссийской конференции «Сельскохозяйственная микробиология в ХГХ-XXI веках». С.-Петербург. 2001. Р. 60-61.

52. Baulina O.I.. Chivkunova O.B., Merzlyak M.N. Light-induced pigment bleaching and ultrastructural changes in cyanobacteria. Abstr. of International Symposium "Plant under

environmental stress". Moscow. Publishing House of Peoples' Friendship University of Russia. 2001. P. 33-34.

53.Баулина О.И.. Лобанова Е.С. Ультраструктура форм с редуцированной клеточной стенкой цианобионтов саговниковых растений. Тез. докл. II Международной конференции по анатомии и морфологии растений. С.-Петербург. 2002. С. 390-391.

54.Gusev M.V., Baulina O.I.. Gorelova ОА, Lobakova E.S., Korzhenevskaya T.G. Artificial cyanobacterium-plant symbioses. Cyanobacteria in symbiosis. Rai A.N., Bergman В., Rasmussen U. (eds.). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2002. P. 253-312.

55. Baulina O.I.. Lobakova E.S. The symbiotic cyanobacteria - over-producers of extracellular substances. Vol. of Abstr. of 11-th International Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions " Molecular Plant-Microbe Interactions - New bridges between Past and Future". St.-Petersburg. 2003. P. 344.

56.Баулина О.И.. Лобакова Е.С. Необычные клеточные формы с гиперпродукцией экстрацеллюлярных веществ в популяциях цианобионтов саговников. Микробиология. 2003 а. Т. 72. № 6. С. 792-805.

57.Баулина О.И.. Лобакова Е.С. Гетероцисты с редуцированной клеточной стенкой в популяциях цианобионтов саговников. Микробиология. 2003 б. Т. 72. № 6. С. 806815.

58.Баулина О. И.. Чивкунова О. Б., Мерзляк М. Н. Деструкция пигментов и ультраструктурные изменения цианобактерий при фотоповреждении. Физиология растений. 2004. Т. 51. № 6. С. 846-854.

Автор выражает глубокую благодарность своим учителям - профессору. А.А. Авакяну, академику РАН Е.Н. Кондратьевой, Е.Д. Макарьевой, Ж.В. Соловьёвой и профессору М.В. Гусеву, который поддерживал и консультировал работу в течение всего периода её проведения. Автор выражает большую признательность члену-корреспонденту РАН Р.Г. Бутенко и профессору Т.Г. Корженсвской за постоянное внимание и помощь в работе и благодарит коллег, в соавторстве с которыми были выполнены отдельные части работы: ОА Горелову, Е.С. Лобакову, М.Н. Агафодорову, И.Б. Запольнову, Л.В. Пивоварову, АЛО. Скрипникова, Л.А. Минееву, Л.Р. Семёнову, Л.Н. Кац, М.Н. Мерзляка, О.Б. Чивкунову, Р. Эвальда, К. Тигель и других, а также коллективы кафедры физиологии микоорганизмов и межкафедральной лаборатории электронной микроскопии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Напечатано с готового оригинал-макета

Издательство ООО "МАКС Пресс" Лицензия ИД № 00510 от01.12.99 г. Подписано к печати 14.04.2005 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печл.2,0. Тираж 120 экз. Заказ 204. Тел. 939-3890. ТелУФакс 939-3891. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, 627 к.

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Баулина, Ольга Ивановна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ:.

1.1. Объекты.

1.2. Методы.

Список условных обозначений на рисунках (собственных схемах).

ГЛАВА 2: УЛЬТРАСТРУКТУРНАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ ЦИАНОБАКТЕРИЙ

В УСЛОВИЯХ ТЕМНОТЫ И ЯРКОГО СВЕТА.

2.1. Научные предпосылки. Структурно-функциональные особенности цианобактерий как прокариотных фототрофов с оксигенным фотосинтезом.

2.2. Действие темноты и яркого света на ультраструктуру цианобактерий:.

2.2.1. Ультраструктура Anabaena variabilis С ALU 458 в темноте: и при перенесении на свет.

2.2.2. Ультраструктура Anabaena variabilis CALU 458,' Synechococcus sp. РСС

6301 и Chlorogloeopsis fritschii при выращивании на ярком свету.

2.2.3. Фотодеструкция цианобактерий in vitro.

2.2.4. Ультраструктура Chlorogloeopsis fritschii при выращивании в темноте.

ГЛАВА з: УЛЬТРАСТРУКТУРНАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ ЦИАНОБАКТЕРИЙ

ПРИ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ ИНДУКЦИИ L-ТРАНСФОРМАЦИИ.

3.1. Научные предпосылки. Бактериальная L-трансформация:.

3.2: Ультраструктура цианобактерий при воздействии лизоцимом.

З.З: Ультраструктура клеточных форм в L-подобных колониях цианобактерий:.

ГЛАВА 4. УЛЬТРАСТРУКТУРНАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ ЦИАНОБАКТЕРИЙ В МОДЕЛЬНЫХ АССОЦИАЦИЯХ С РАСТИТЕЛЬНЫМИ! ПАРТНЁРАМИ.

4.1. Научные предпосылки. О модельных ассоциациях цианобактерий с растительными партнёрами.

4.2. Ультраструктура цианобактерий в модельных ассоциациях.

4.2.1. Synechococcus sp. РСС 6301 в ассоциациях с клетками табака и диоскореи.

4.2.2. Anabaena variabilis CALU 458 в ассоциациях, полученных с использованием протопластов табака.

4.2.3. Anabaena variabilis ATCC 29413 в ассоциациях к каллусными тканями и растениям и-регенерантами табака и люцерны.

4.2.4. Nostoc muscorum ВКМ 16 в ассоциациях с каллусом и укоренёнными черенками люцерны.

4.2.5. Chlorogloeopsis fritschii в ассоциациях с клетками женьшеня.

ГЛАВА 5. ПРОНИЦАЕМОСТЬ СЛИЗИСТЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТРУКТУР

ЦИАНОБАКТЕРИЙ ДЛЯ МАКРОМОЛЕКУЛ.

5.1. Слизистые поверхностные структуры цианобактерий и методология исследования их проницаемости для макромолекул. Обзор литературы.

5.1.1. Методы для исследования свободной диффузии молекул органических веществ через клеточные стенки растений и поверхностные структуры микроорганизмов.

5.2. Определение проницаемости слизистых поверхностных структур интактных клеток цианобактерий.

ГЛАВА 6. УЛЬТРАСТРУКТУРНАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ ЦИАНОБАКТЕРИЙ В

ПРИРОДНЫХ СИМБИОЗАХ С РАСТЕНИЯМИ.

6.1. Состояние вопроса.

6.2. Ультраструктура цианобактерий в симбиозе с мхом-печёночником Blasia pusilla.

6.3. Ультраструктура вегетативных клеток цианобактерий в симбиозе с саговниками.

6.4. Ультраструктура гетероцист цианобактерий в симбиозе с саговниками.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Ультраструктурная пластичность цианобактерий"

Изучение ультрасгрукгуры клеток является адекватным способом характеристики микроорганизмов, что важно для понимания их функционирования : и определения; объектов разных таксономических рангов. Вопросы о структурно-функциональной: организации; ирокариотных, преимущественно одноклеточных организмов? разных видов, являются предметом и спецификой цитологии микроорганизмов«- одной из основных научных и учебных дисциплин общей микробиологии. В настоящее время; является? очевидным, что при работе в этой области необходимо учитывать оволюционно сложившиеся особенности жизнедеятельности бактерий, способствующие : увеличению разнообразия морфо-физиологических форм' в рамках вида,. к наиболее экстраординарным из которых можно отнести ультрамикроформы или; наннобактерии (Мишустина и др., 1987; Вайнштейн, Кудряшова, 2000), формы в «некультивируемом состоянии» (Colwell et al., 1985; McDougald et al., 1998; Головлёв, 1998 a), мумифицированные клетки (Сузина и др., 2001), необычные гигантские формы цианобактерий (Горелова, Корженевская, 2002). Разнообразие клеточных форм может усложнять идентификацию видов in situ, например, сапрофитных (Palinska, Krumbein, 1994) и симбиотических (Paulsrud, Lindblad, 1998) цианобактерий.

Особенностями прокариотных клеток, в отличие от большинства эукариотных, является менее совершенная система гомеостаза И; способность быстро» перестраиваться (метаболически и структурно) в изменившихся условиях местообитания. К концу 80-х годов; были; накоплены многочисленные экспериментальные данные об изменениях макромолекулярной и ультраструктурной организации клеточной оболочки и других поверхностных структур патогенных бактерий, способствующих их выживаемости в процессе инфицирования животных и растений. Согласно представлениям, сформировавшимся на основе анализа этих данных, подобные перестройки происходят благодаря присущей прокариотным клеткам фенотипической пластичности, представляющей собой; совокупность гибких систем быстрого адаптивного реагирования, важное место среди которых занимает регулируемая ; экспрессия генов (Brown, Williams, 1985; Costerton, 1988). В последние годьь широко исследуются молскулярно-генетические механизмы ответа бактерий на воздействие самых разнообразных физических и химических факторов (сигналов) (Abstrs. Confs. "Bacterial neural netvvorks 2002, 2004). Параллельно с этим, большое внимание уделяется эволюционным и экологическим аспекгам биоразнообразия прокариот (Schloter et al. 2000; Заварзин, 2002). Установлено, что для бактерий характерна обратимая рекомбиногенная изменчивость генома, возникающая, как правило, спонтанно и не синхронно в разных клетках популяции с высокой частотой, и имеющая адаптационное значение наряду с рефляцией на эпигенетическом уровне (Прозоров, 2001). Следствием такой изменчивости является возникновение клеток с различными фенотипическими признаками, набор которых, в основном, аналогичен выявленному ранее при изучении фенотипической пластичности поверхностных структур патогенных бактерий (например, антигенные вариации, продукция экстрацеллюлярных полисахаридов, иилей и др.). Исходя из этого, можно сделать вывод, что в современной интерпретации фенотипическая пластичность бактерий отражает работу различных регуляторных процессов как на уровне адаптивных внутригеномных перестроек, так и на эпигенетическом уровне. Сочетание этих процессов было обнаружено, например, при изучении регуляции экспрессии поверхностных белковых S-слоёв бактериальных клеток (Fernández, Berenguer, 2000).

Понятие «фенотипическая пластичность» формировалось при широком использовании различных методов электронной микроскопии, что является одной из причин преемственности нами этого термина. Данные литературы свидетельствуют о том, что фенотипическая пластичность проявляется на разных уровнях клеточной организации: метаболическом (включая химическую модификацию или альтернативный синтез макромолекул), ультраструктурном и морфологическом, что отражает специфику действующих на каждом уровне комплексов адаптационных процессов. В соответствии с этим, метаболическую, ультраструкггурную и морфологическую пластичность бактериальной клетки, изучаемые разрозненно, правомерно и целесообразно рассматривать как взаимосвязанные составляющие части фенотипической пластичности. Общеизвестно о значении метаболической пластичности в жизнедеятельности микроорганизмов. Классическим примером, в данном случае, является адаптация

Escherichia coli к лактозе, как к новому пищевому субстрату, относимая к разряду адаптивных модификаций (Инге-Вечгомов, 1989). В последние годы много внимания уделяется внутривидовой морфологической пластичности клеток, так как она может существенно затруднять идентификацию бактерий in situ. Ультраструктурная пластичность, являющаяся, с одной стороны, проявлением метаболической пластичности, а, с другой стороны, обуславливающая изменение морфологии клетки, исследована крайне мало. Вместе с тем, выделение этого понятия на фоне множества употребляющихся в настоящее время терминов необходимо и актуально для более четкого обоснования задач, связанных с изучением структурных аспектов физиологии бактерий на базе современных знаний о молекулярно-генетических основах адаптации этих организмов. Мы считаем, что рассмотрение ультраструюурной пластичности в качестве индикатора действия механизмов фенотипической пластичности, степень расшифровки которых будег соответствовать уровню знаний на период исследований, является новой стратегией для выявления и изучения адаптационных возможностей и внутривидового структурного разнообразия прокариот.

Решение этих вопросов невозможно без учета такой важной особенности микроорганизмов как гетерогенность развивающихся популяций по ряду морфологических и физиолого-биохимических свойств клеток. Биологическое значение клеточной гетерогенности заключается в повышении устойчивости, гибкости и приспособленности бактериальной популяции при изменении условий (Печуркин и др., 1990). Известно, что пластичность популяции микроорганизмов, ее способность адаптироваться к новым экологическим ситуациям, всегда выше, чем индивидуальная пластичность особей (Иванов, Угодчиков, 1984) именно вследствие клеточной гетерогенности. По Головлёву (Головлёв, 1998 б) динамическая гетерогенность популяций обеспечивается «метастабильностью фенотипа», которая генерировалась бактериями, не только патогенными, но и сапрофитными, в ходе эволюции как способ адаптации и стабилизации вида в нестабильной среде, и проявляется на популяционном уровне в таких процессах, как. например, фазовые и антигенные вариации.

Все вышеизложенное позволяет заключить, что изучение ультраструктурной пластичности клеток в составе гетерогенных бактериальных популяций, как индикатора причин и возможных механизмов морфологических и функциональных перестроек клегок и популяций, адекватных изменившимся условиям обитания, можно выделить в качестве самостоятельной проблемы. Её актуальность обусловлена необходимостью расширение наших знаний об адаптационных. возможностях видов, составляющих сообщества микроорганизмов, деятельность которых определяет общее состояние микробной биосферы.

Среди прокариот большой интерес для исследований в плане решения этой; проблемы, представляют собой*цианобактерии — одна из наиболее древних групп фототрофных микроорганизмов с уникальной физиологией и пластичным метаболизмом, морфологическое разнообразие которых сопоставимо с таковым всех остальных, вместе взятых бактерий. Вместе с тем, по сложности морфологической организации многие цианобактерии не имеют конкурентов среди грамотрицательных бактерий (Громов; 1986).

Представители разных таксономических групп цианобактерий существенно различаются; по особенностям метаболизма, способности к клеточной дифференциации и другим физиологическим свойствам, что, очевидно, является следствием их высокого приспособительного потенциала в разнообразных условиях внешней среды на: ранних этапах эволюции. Новые биологические свойства, которые возникали у древних цианобактерий; (эволюционные «пробы»), сыграли; очевидно, важную роль в эволюционных процессах. Так, возникновение у этих прокариот оксигенного фотосинтеза соответствует переломному моменту в истории» эволюции - переходу от бескислородных условиш к атмосфере с кислородом (Гусев, 1966, 1968; Гусев, Никитина, 1979). Высокое; содержание: кислорода в составе современной? атмосферы обусловлено деятельностью именно этой 5 группы микроорганизмов; в протерозое. Вместе с тем, цианобактерии играют определяющую роль в становлении ? и развитии биосферы в качестве; первичных продуцентов органических веществ в сообществах микроорганизмов (Заварзин. 2004).

Понимание эволюции биосферы связано с непосредственным изучением; палеонтологических образцов, таких как ископаемые; микробные сообщества -микрофоссилии. в том; числе, и методом ультраструктурного анализа (Сог1епко е1 а!., 2000; Герасименко, Ушатинская, 2002 а). В данном случае существенное значение для идентификации в них остатков определённых групп древних микроорганизмов имеют характерные особенности строения цианобактерий, сохранившиеся у современных видов. В то же время, в исследованиях такого рода, очевидно, следует также учитывать присущее цианобактериям структурное разнообразие и пластичность.

Местами, обитания современных цианобактерий: являются вода, почва, каменистые породы. Они заселяют пустыни, льды, термальные источники. Эти микроорганизмы входят в состав автономных структурированных циано-бактериальных сообществ - биоплёнок или матов, развивающихся в разнообразных, часто экстремальных условиях, например, в гиперсолёных водоёмах и термальных источниках (Звягинцева и др, 1995; Герасименко, Ушатинская, 2002 б; Заварзин, 2004). Многие цианобактерии участвуют в формировании симбиозов с эукариотами в природе (Schenk, 1992) и модельных ассоциаций с растительными партнёрами в экспериментальных условиях (Gusev et al., 2002). Очевидно, способность заселять столь разнообразные экологические ниши является следствием эффективной адаптации цианобактерий в широком диапазоне физико-химических параметров среды (Базанова, Пиневич, 2000).

Особое значение для оценки глобальной роли адаптационных возможностей цианобактерий имеет общепринятое в настоящее время представление о том, что они являются эволюционными предшественниками хлоропластов (Giovannoni et al., 1988; Расе, 1997).

Широкое распространение цианобактерий в природе и их высокая устойчивость к воздействию неблагопрятных факторов среды обитания давно привлекали внимание исследователей. Изучение ультраструктурной организации клеток этих организмов в различных условиях роста развивается с 60-х годов, но к началу нашей работы (1970 г.) имелось лишь небольшое число публикаций. Проводимые в 80-90-х годах исследования других авторов, важные с позиции выделенной нами проблемы, касались физиологических аспектов адаптации цианобактерий на уровне популяций (Гапочка, 1981), морфологической неоднородности последних (Кондратьева, 1989) и морфофункциональной лабильности мембранного аппарата этих микроорганизмов (Пиневич, 1991). Нами проведено сравнительное изучение ультраструктурной пластичности субклеточного, клеточного и популяционного уровней существенно различающихся по метаболическим и морфологическим свойствам видов цианобактерий в разных условиях роста и экспериментального воздействия.

Цель и задачи исследований.

Основные задачи:

1. Изучение улыраструетурной пластичности представителей различных таксономических групп цианобактерий в динамике развития популяций при их культивировании в условиях: а) темноты и яркого света; б) ферментативной индукции L-трансформации; в) ассоциированного роста с растительными клетками, тканями, растениями-регенерантами и целыми растениями in vitro.

Научная новизна работы. Разработано новое направление цитологии микроорганизмов - изучение ультраструкгурной пластичности цианобактерий как комплексное исследование на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях. Ультраструктурная пластичность прокариогной клетки рассматривается в качестве составляющей фенотипической пластичности как совокупности реакций адаптационной перестройки клегки, адекватной изменению внешних условий. С этих позиций характеристика ультраструктурной пластичности является новой стратегией для выявления и исследования адаптационных возможностей и внутривидовой морфологической изменчивости прокариот.

В результате изучения представителей разных таксономических групп цианобактерий в экспериментальных и природных условиях, вызывающих изменения способа существования этих организмов, впервые выявлены разнообразные формы проявления ультраструктурной пластичности субклеточных структур и клеток, указывающие на действие различных адаптационных механизмов в конкретных условиях. Обнаружен феномен обратимого набухания тилакоидов, вызванного длительным пребыванием в темноте облигатно фототрофной цианобактерии и способствующего сохранению жизнеспособности клеток в этих условиях. В экспериментах по изучению обратимости набухания тилакоидов при перенесении культуры из темноты на свет оптимальной для данного вида интенсивности, впервые описано ультраструктурное проявление фотоокислительной деструкции тилакоидных мембран, что приводит к образованию не лизирующихся в течение всего периода наблюдения (4 мес.) бесцветных клеток. В популяциях, преимущественно состоящих из таких форм, обнаружены жизнеспособные цианобактерии.

Впервые высказано положение о способности цианобактерий к Ь-трансформации. Для некоторых видов установлена возможность существования в форме сферопластов и протопластов, то есть действия механизма Ь-трансформации при развитии популяций в различных условиях обитания, как в виде чистых культур, так и при взаимодействии с растительными партнёрами в модельных ассоциациях и природных симбиозах, а также после изолирования цианобактерий из последних.

Во внутритканевых популяциях цианобионтов саговников впервые выявлены формы с редуцированной клеточной стенкой вегетативных клеток (ФРКС) и гетероцист (ГРКС), специализирующиеся на гиперпродукции слизистых полисахаридов межклеточного матрикса, предположительно имеющего протекторную функцию в условиях повышенного синтеза бактерицидных фенольных соединений растительными клетками. Получены данные, свидетельствующие о том, что в этих клеточных формах, возможно, происходит внутриклеточный синтез кислых полисахаридов, что не было обнаружено ранее у бактерий. Эти результаты указывают на существование принципиально иных, по сравнению с уже известными, механизмов синтеза кислых полисахаридов в прокариотной клетке. Изучение ультраструктурной пластичности цианобионтов саговников позволило впервые высказать предположение о том, что в симбиотических популяциях цианобактерий может осуществляться кооперативное взаимодействие клеток, а формирование ФРКС и ГРКС является адаптационным механизмом, действие которого проявляется на популяционном уровне.

Впервые проведено изучение пористости слизистых поверхностных структур цианобактерий 7 видов методом определения границ проницаемости с помощью фракционирования полидисперсных декстранов в связи с проблемой межклеточного транспорта макромолекул, в том числе, сигнальных в свободноживущих и симбиотических популяциях этих микроорганизмов. Показана возможность свободной диффузии нейтральных гидрофильных макромолекул разных размеров в чехлы и капсулы цианобактерий.

Установлено соответствие характера и разнообразия форм проявлен*:^ ультраструктурной пластичности цианобактерий с физиологическими особенностями, в том числе, метаболическим потенциалом видов, со способностью к формированию устойчивых модельных ассоциаций с растительными партнёрами и, как правило, природных цианобактериально-растительных симбиозов.

На основании полученных результатов и анализа данных литературы разработана концепция, заключающаяся в том, что ультраструктурную пластичность бактерий, отражающую метаболические перестройки клетки, следует рассматривать как индикатор действия вероятных адаптационных механизмов на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях в ответ на изменения внешних условий, а также участия в этом процессе внутрипопуляционных межклеточных взаимодействий. Весь комплекс проведённых исследований позволяет сформулировать новое понятие - «популяционная цитология прокариот», являющееся основой для формирования нового раздела цитологии микроорганизмов.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Цианобактериям, как и другим прокариотам, свойственна ультраструктурная пластичность на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях, выражающаяся: в изменении структурных элементов системы, по размерам, конфигурации и другим параметрам архитектоники, а также в наличии; отсутствии е или -разнообразии; конструктивных элементов в пределах сохранения, структурно-функциональной целостности системы.

2. Ультраструктурная пластичность бактерий является составляющей частью фенотипической пластичности как комплекса реакций адаптационной перестройки клеток, адекватной? изменениям г внешних условий. Эта- система взглядов? представляет собой новую стратегию для выявления и: исследования1 адаптационных возможностей и внутривидовой морфологической5 изменчивости прокариот.

3. Характер и разнообразие форм проявления: ультраструктурной пластичности цианобактерий в разных условиях существования соответствуют физиологическим особенностями, в том числе, метаболической пластичности вида.

4. Ультраструктурную пластичность бактерий, отражающую? метаболические перестройки клетки, следует рассматривать как индикатор действия вероятных адаптационных механизмов4 на субклеточном, клеточном и популяционном; уровнях в; ответ на изменения внешних условий,. а также участия в этом з процессе внутрипопуляционных межклеточных взаимодействий ;

Научно-практическая значимость работы.

Полученные экспериментальные данные и развитая автором концепция; расширяют представления о структурных основах адаптации1 цианобактерий к изменяющимся условиям внешней среды и в; целом - о биологии прокариотной клетки. Результаты работы способствуют пониманию роли фенотипической пластичности прокариот, проявляющейся на уровне популяции в виде различных, в некоторых случаях необычных, клеточных «морфотипов», что имеет важное экологическое значение с точки зрения проблемы выживаемости вида в изменившихся условиях, в том числе, при постоянно возрастающем антропогенном воздействии.

Практическая ценность работы определяется, прежде всего, выбором в качестве объектов изучения цианобактерий. Интерес к этим микроорганизмам как к продуцентам разнообразных биополимеров и биологически активных веществ, в: том числе, сильно действующих токсинов, существенно возрос в последние годы. Результаты проведенных нами исследований: важны: 1) для поиска новых путей повышения; продуктивности цианобактерий, секретирующих белки, с учётом, возможности использования культур стабильных Ь-форм; 2) для тестирования изменения физиологического состояния популяции в условиях масштабного промышленного культивирования; 3) для выявления причин, массового развития цианобактерий в водоёмах с неблагоприятными экологическими последствиями. Наряду с этим, как теоретическое, так и практическое значение изучения ультраструктурной' пластичности цианобактерий связано с развитием приоритетного направления исследований, проводимых на кафедре физиологии микроорганизмов биологического факультета МГУ, по получению модельных ассоциаций экономически ценных несимбиотрофных видов растений с азотфиксирующими цианобактериями.

Экспериментальные результаты и теоретические выводы используются в лекционных курсах по цитологии микроорганизмов (кафедры физиологии микроорганизмов и микробиологии) и клеточной физиологии (кафедра физиологии микроорганизмов), на практикуме по цитологии микроорганизмов (кафедра физиологии микроорганизмов) на Биологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова, а также в лекциях по экологии почвенных водорослей на кафедре биологии почв факультета Почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова и по структурно-функциональной адаптации микроорганизмов в Пущине ком госуниверситете. Материалы диссертации включены в учебник «Биология почв» (Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М., Изд-во МГУ, 2004, Серия: классический университетский учебник).

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Баулина, Ольга Ивановна

выводы

1. Ультраструктурную пластичность бактерий, изученную на примере цианобактерий, правомерно рассматривать в качестве составляющей части фенотипической пластичности как комплекса реакций адаптационной перестройки клетки, адекватной изменениям внешних условий.

2. Виды, и штаммы цианобактерий отличаются по разнообразию форм; проявления; ультраструкгурноЙ! пластичности в; экспериментальных и природных условиях, которые могут вызывать кардинальные изменения» их способа существования и поведения.

3. Обнаружен феномен обратимости набухания тилакоидов, вызванного длительным пребыванием; в темноте облигатно фототрофной АпаЪаепа variabilis CALU 458: Обратимость: набухания: тилакоидов рассматривается как адаптационный механизм, способствую щи й* сохранению жизнеспособности клеток этого вида в темноте.

4. Виды цианобактерий, а также клетки в популяциях, различаются по степени устойчивости и проявлению ультраструктурной пластичности в условиях повреждающего воздействия света. Для четырёх видов; (пяти штаммов) установлено, что фотоокислительное повреждение выражается в деградации всех пигментов, сопряжённой с разрушением мембран тилакоидов и, наряду с этим, деструкцией других структурных компонентов клетки.

5; У трёх видов цианобактерий обнаружена; способность к существованию в форме сферопластов \ и протопластов при развитии популяций в чистых культурах, в; модельных ассоциациях с растительными партнёрами, а также в природных симбиозах с высшими растениями? и при изоляции из них. Это является проявлением; ультраструктурной пластичности клеток и указывает на; действие механизма L-трансформации.

6. Методом определения границ проницаемости пектинового матрикса растительных клеточных стенок, с помощью фракционирования поли дисперсных декстранов, у семи видов (восьми штаммов) цианобактерий выявлена возможность свободной диффузии нейтральных гидрофильных макромолекул в слизистые поверхностные структуры, что соответствует пластичности их макромолекулярной организации, связанной со значительной ультраструктурной пластичностью.

7. В микроколониях цианобактерий в симбиозах с саговниковыми растениями Cycas circinalis, Ceratozamia mexicana, Encephalartos villosus обнаружены вегетативные клетки и гетероцисты с редуцированной» клеточной стенкой; имеющие ультраструктурные признаки гиперпродукции полисахаридов межклеточного матрикса. Получены данные, свидетельствующие о том, что в клеточных формах обоих типов; синтез; кислых полисахаридов, по-видимому, происходит внутриклеточно.

8. Характер и разнообразие форм проявления ультраструктурной пластичности< цианобактерий соответствует метаболическому потенциалу видов,, способности г к формированию устойчивых модельных цианобактериально-растительных ассоциаций; и; как правило, природных симбиозов с высшими растениями.

9. При экспериментальном исследовании влияния на цианобактерии внешних факторов, в том числе, с использованием модельных ассоциаций с растительными партнёрами, а также при изучении объектов из природных мест, обитания; (в нашей; работе в составе симбиозов), показано; что формы проявления ультраструктурной i пластичности могут указывать на действие вероятных адаптационных механизмов в конкретных условиях.

10.На основании; полученных результатов> и анализа: данных литературы разработана концепция, заключающаяся в том, что ультраструктурную пластичность бактерий, отражающую метаболические перестройки клетки, следует рассматривать как индикатор действия вероятных адаптационных механизмов на субклеточном, клеточном и популяционном уровнях в ответ на изменения внешних условий, а также участия в этом процессе внутрипопуляционных межклеточных взаимодействий.

ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных нами исследований изучена ультраструктура представителей разных таксономических групп цианобактерий в экспериментальных и природных условиях, вызывающих кардинальные изменения способа существования и поведения этих организмов (табл. 2). Полученные данные свидетельствуют о том, что ряд обнаруженных изменений тонкого строения клеточных структур и органелл, индивидуальных клеток, а.также клеточных групп, сопряжены- с сохранением структурно-функциональной целостности клеток и популяций и поддержанием жизнеспособности цианобактерий в неблагоприятных условиях. Следовательно, - эти изменения; правомерно рассматривать в качестве форм проявления ультраструктурной пластичности, являющейся составляющей частью фенотипической пластичности как комплекса реакций адаптационной; перестройки клетки, адекватной; изменениям; внешних условий. На основании анализа конкретной картины изменений ультраструкгуры, наличия ? или отсутствия * слизистых поверхностных структур, наружной мембраны и пептидогликанового слоя клеточной стенки, ЦПМ, тилакоидов, нуклеоида, рибосом и гликогена, а также при; сравнении этих показателей: у разных клеток цианобактерий в популяциях, изучаемых как в; оптимальных, так и в неблагоприятных условиях, сформулировано определение понятия «ультраструктурная пластичность» бактерий. По нашему мнению, ультраструктурная: пластичность это проявляющееся на субклеточном, клеточном и; иопуляционном уровнях свойство структурных элементов; системы изменяться по размерам, конфигурации и другим параметрам архитектоники, а также по наличию,, отсутствию« или разнообразию конструктивных элементов в пределах сохранения структурно-функциональной целостности системы.

У исследованных нами цианобактерий при росте в различных условиях фоторежима, ферментативной индукции Ь-трансформации, в составе модельных ассоциаций и природных симбиозов с растениями, обнаружены разнообразные формы проявления ультраструкгурной пластичности. Основными из них являются следующие.

На субклеточном уровне:

1) разнообразие организации чехлов;

2) образование везикул наружной мембраной клеточной стенки и ЦПМ;

3) утоньшение или утолщение пеитидогликанового слоя клеточной стенки, появление в нём пороподобных перфораций;

4) изменение конфигурации и пространственной организации тилакоидов;

5) вариации объёма нуклеоидов. На клеточном уровне:

1) наличие или отсутствие СПС;

2) отсутствие клеточной стенки или её компонентов — наружной мембраны, пептидогликанового слоя;

3) изменение места и направления формирования перегородки.

4) наличие, отсутствие или изменение количества (регистрируемого в виде массовых отложений) внутриклеточных функциональных структур и запасных гранул, в частности, рибосом и гликогена.

На популяционном уровне:

1) разнообразие присутствующих в популяции типов клеток с различной морфологией и ультраструктурой, отражающих их физиологическое состояние и функциональную специфику: а) интактных вегетативных клеток; б) специализированных клеток (в наших экспериментах - гетероцист и акинет); в) ФДКС, в том числе, сферопластов и протопластов, которые могут иметь различную функциональную специфику, а именно: ФНР, Ь-подобные формы и гиперпродукция экстрацеллюлярных веществ; г) ГРКС с гиперпродукцией экстрацеллюлярных веществ; д) клеток на обратимых стадиях деградации: плазмолизированных, с набуханием (везикуляцией) тилакоидов; е) клеток с изменённой организацией внутриклеточных структур; ж) клеток в терминальном состоянии;

2) присутствие межклеточного матрикса или слизистых покровов. Характер и объём форм проявления ультраструктурной пластичности сопряжены с физиологическими особенностями вида, в том числе, с метаболическим потенциалом и способностью к клеточной дифференциации. К такому выводу приводит анализ ультраструкгурной пластичности специально выбранных нами видов: Synechococcus sp. РСС 6301, A. variabilis (2 штамма) и С. fritschii, исследованных в условиях культивирования в темноте, на ярком свету, L-трансформации, а также при росте в составе модельных ассоциаций с растительными партнёрами, и, кроме того, в условиях эксперимента по облучению светом высокой интенсивности клеточных суспензий (табл. 2). Согласно существующим представлениям, Synechococcus sp. РСС 6301, относится к облигатным фототрофам, не способна к фотогетеротрофному росту, диазотрофии и клеточной дифференциации. A. variabilis С ALU 458, также является облигатным фототрофом, но способна к фотогетеротрофному росту в присутствии глюкозы и некоторых других Сахаров. Этот штамм не фиксирует атмосферный азот и не образует гетероцист. A. variabilis АТСС 29413 - факультативно» фототрофный, диазотрофный штамм, способный к хемогетеротрофному росту с использованием фруктозы, а также к дифференциации гетероцист и акинет. С. fritschii обладает наиболее пластичным метаболизмом по сравнению с двумя первыми видами, способна к. хемогетеротрофному росту с использованием Сахаров, диазотрофии, клеточной дифференцировке. Кроме того, этой цианобактерии свойственен цикл развития, включающий ряд последовательных стадий морфологических преобразований особей.

Synechococcus sp. РСС 6301 проявляет наиболее высокую консервативность ультраструкгурной организации и морфологии клеток. При росте на ярком свету и при облучении суспензий интенсивным светом ультраструктурная пластичность не выявлялась - часть популяции подвергается быстрой фотодеструкции, другая часть демонстрировала высокую устойчивость. В этих опытах аналогичную картину наблюдали и у S. elongatus. В условиях индукции L-трансформации, получаемые на первых этапах экспериментов сферопласты Synechococcus sp. РСС 6301, оказались нежизнеспособными. В модельных ассоциациях с растительными партнёрами у двух штаммов этого вида изменялась только ультраструктура пептидогликанового слоя клеточной стенки, то есть, в данном случае, ультраструктурная пластичность проявлялась ограниченно, и это коррелировало с относительно низкой продолжительностью жизни пассируемых ассоциаций. Формирование шипов при роете на неблагоприятной среде для ассоциаций, по-видимому, можно рассматривать, как форму проявления ультраструктурной пластичности, характерную для одноклеточных цианобакгерий. В природных условиях представители пор. Chroococcales не образуют симбиозы с высшими растениями, однако, обладают симбиогическим потенциалом в отношении некоторых животных, простейших, грибов и диатомовых водорослей (Schenk 1992; Rai, 2000). В то же время, цианобатерии рода Synechococciis среди; них отсутствуют за исключением единственного вида Anacystis montana, обнаруженного в симбиозе с асколишайниками (Bubrick, Galun, 1984).

Наибольшее разнообразие форм проявления ультраструктурной пластичности в ряду Synechococciis sp., A. variabilis и С. fritschii было выявлено у последнего вида. Прежде всего, это выражалось в том, что ульраструктур н ые перестройки, сопряжённые с сохранением жизнеспособности культуры, происходили во всех вышеперечисленных экспериментальных условиях культивирования этой цианобактерии. Кроме того, только С. fritschii, по сравнению с испытанными наряду с ней Synechococciis sp. РСС 6301и A. variabilis CALU 458, способна к существованию в виде ФРКС и, в том числе, протопластов при: культивировании в присутствии лизоцима (условия t индукции L-трансформации). До настоящего времени; это единственный вид (штамм) > среди цианобакгерий, у которого нами показана возможность действия механизма L-трансформации: в специально проведённых экспериментах in vitro. Другие сообщения; в» доступной нам литературе отсутствуют, а описания ультраструктуры ФРКС, полученных приí кратковременном воздействии: лизоцимом, являются малочисленными; (см. гл. 3). С; fritschii также способна к спонтанному образованию протопластов в темноте в присутствии глюкозы; и в модельных ассоциациях с растительными клетками; в суспензионной культуре. Нами также показано, что, несмотря на то, что С. fritschii может быть подвержена фотоокислительной деструкции, как и остальные испытанные в этих экспериментах цианобактерии, она способна длительно расти на ярком свету (9 - 10 тыс. лк), при существенном изменении тонкого строения и количества клеточных структур и органелл, в частности, тилакоидов, как в фотоавто-, так и в фотогетеротрофных условиях, в то время как представители двух других видов постепенно деградируют и отмирают.

Оба штамма A. variabilis по спектру разнообразия форм проявления ультраструктурной пластичности занимают промежуточное положение в тех или иных конкретных экспериментах, но, в то же время, в целом, сравнимы с С. fritschii, и далеко отстоят от Synechococciis sp. РСС 6301. Весь комплекс проведённых экспериментов позволил выявить у двух штаммов A. variabilis большой набор разнообразных ультраструктурных изменений, включая, например, не свойственное: этому виду формирование газовых: вакуолей в необычных условиях выращивания и особую форму фотоокислительной деструкции, сопряжённой с «консервацией» нежизнеспособных клеток. У штамма A. variabilis CALU 458 при инкубации в темноте происходят конфигурационные изменения тилакоидов, выражающиеся: в увеличении: внутритилакоидного пространства, и обратимые при переносе культуры на свет. В данном случае это проявление ультраструктурной: пластичности указывает на: действие адаптационного механизма обратимого набухания тилакоидов. Принципиально возможные формы ультраструктурной' пластичности штаммов А. variabilis могут проявляться: вне зависимости от ожидаемых результатов. Так, например, в случае целенаправленной индукции L-трансформации, образование L-подобных ФРКС не происходило, но в экспериментах по созданию модельных ассоциаций с растительными партнёрами эти клеточные формы были обнаружены.

Особое значение для изучения ультраструктурной' пластичности цианобактерий имеет введение в: круг наших объектов стабильных модельных ассоциаций растительных партнёров со свободноживущим N. miiscorum В КМ 16 и природных симбиозов Nostoc sp. и высших растений. Для? Nostoc sp., составляющего симбиоз с саговниковым растением С. circinalis, установлена значительная: метаболическая пластичность, а именно; способность к, хемогетеротрофному росту в сим биотических тканях и быстрому возобновлению фотосинтеза после изоляции (Tredici et al., 1989). Представители рода Nostoc, в отличие от Synechococcus sp., широко распространены в симбиозах. Наше исследование Nostoc в модельных ассоциациях и природных симбиозах с высшими растениями, в совокупности с данными о формировании: L-подобных ФРКС у вышеперечисленных видов, выявило новую проблему в области микробиологии и симбиологии о существовании и значении процесса L-трансформации цианобионта в симбиозах цианобактерий и растений. В таблице 9 приведены модельные ассоциации и природные симбиозы, в которых нами были обнаружены цианобактериальные протопласты и сферопласты (Баулина и др., 2000 а; ВаиПпа е1 а1., 2000). Следует подчеркнуть, что круг модельных ассоциаций, в которых выявлены ФРКС цианобактерий, более широк и включает ассоциации с тканями раувольфии, а также с клетками и тканями двух видов паслёна, в которых партнёрами являются N. тизеогим САШ 304 ппн С./гШс/ги (Горелова, 2001, Горелова, Корженевская, 2002; данные Гореловой цит. по визеу еГ а1., 2002). Результаты исследования природных и модельных симбиозов в плане этой новой проблемы соответствуют общим представлениям о значении процесса Ь-трансформации бактерий как своеобразной формы адаптации к изменившимся условиям местообитания и персистенции в макроорганизме. Выявленная принципиальная возможность существования форм цианобактерий с редуцированной клеточной стенкой согласуется с существующей концепцией об эволюционной роли этих микроорганизмов как предшественников хлоропластов, а полученные данные являются новым экспериментальным материалом для её развития.

Изучение ультраструктурной пластичности N05(00 Бр. в природных симбиозах существенно расширило наши представления об адаптационных возможностях цианобактерий. Во внутритканевых популяциях цианобионтов саговников нами впервые обнаружены ФРКС вегетативных клеток и ГРКС, отличающихся по гиперпродукции слизистых полисахаридов межклеточного матрикса, предположительно имеющего протекторную функцию в условиях повышенного синтеза бактерицидных фенольных соединений растительными клетками. Есть основания считать, что в этих клеточных формах синтез кислых полисахаридов происходит, по-видимому, внутриклеточно, что не было обнаружено у других бактерий. Предполагается, что формирование ФРКС и ГРКС со специализированной функцией, сопряжённой с отмиранием этих форм, является адаптационным механизмом, действие которого проявляется на популяционном уровне. Изучение ультраструктурной пластичности клеток и структуры внутритканевых популяций симбиотических цианобактерий. в составе симбиозов с саговниками, а также анализ современной литературы о действии в бактериальных популяциях регуляторных сенсорно-сигнальных систем, позволяет высказать предположение о кооперативном взаимодействии клеток в симбиотических микроколониях цианобактерий.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Баулина, Ольга Ивановна, Москва

1. Лвакян A.A., Баулина О.И. Ультраструктурная организация сине-зелёной водоросли Microcystis aeruginosa Kiitz. emend. Elenk. в связи с токсиногенезом //Ж. Микробиологии эпидемиологии и иммунологии. 1972. № 8. Р. 106-109.

2. Агафодорова М.Н., Баулина О.И., КорженевскаяТ.Г., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Применение ионов кальция в сочетании с высоким pH для создания ассоциации цианобак-терий и изолированных протопластов,табака//Доклады АН СССР. 1982 а. Т. 265; № 3. С. 758-762.

3. Албертс Б., Брей Д., Льюис Д., Рэфф М., Роберте К, УотсонД. Молекулярная биология клетки // М. Мир. 1986. Т. 3. 296 С.

4. Барыкина Р.П., Веселова Т.Д., Девятое А.Г., Джалилова Х.Х., Ильина Г.М:, Чубатова Н.В. Основы микротехнических исследований в ботанике. Справочное руководство // М. Изд. каф. высш. Растений биол. ф-та МГУ. 2000. 127 С.

5. Баулина i О.И., Горелова О.А: Кристаллоподобные включения симбиотической цианобактерии Nostoc sp. Микробиология // 1996. Т. 65: № 5: С. 710-712.

6. Баулина О.И., Гусев Л/.В. Новый тин включений в клетках синезелёной водоросли Anabaena variabilis II Proceedings of the 15-th Czechoslovak conference on electron microscopy with int. part. Prague. 1977. Appendix. P. 3-4.

7. Баулина О.И., Гусев MB. Динамика ультраструктурных изменений: облигатно-фототрофной водоросли Anabaena variabilis в период сохранения ею жизнеспособности в темноте // Физиология растений. 1978 . 'Г. 25. № 6. Р. 1168-1171.

8. Баулша О.И. Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Ультраструктурные изменения сине-зелёной водоросли Anabaena variabilis в темноте и при фотоокислении 7/ Тез. докл. X Всесоюз. конф. по электронной микроскопии в Ташкенте. М. 1976. Т. 2. Р. 354-356.

9. Баулина О.И., Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Электронно-микроскопическое изучение темновой и фотоокислительной деградации сине-зслёной водоросли Anabaena variabilis II Микробиология. 1977. Т. 46. №1. С. 128-133.

10. П. Баулина О.И., Корженевская Т.Г., Никитина К.А., Гусев М.В. Электронно-микроскопическое и биохимическое изучение сферопластов сине-зелёной водоросли Anabaena variabilis II Микробиология. 1975. Т. 44. № 1. С. 132-135.

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

12. Баулина О.П., Лобакова Е.С. Ультраструктура форм с редуцированной клеточной стенкой цианобионтов саговниковых растений // Тез. докл. II Международной конференции по анатомии и морфологии растений. С.-Петербург. 2002. С. 390-391.

13. Баулина О.И., Лобакова Е.С. Необычные клеточные формы с гиперпродукцией экстра-целлюлярных веществ в популяциях цианобионтов саговников. Микробиология. 2003 а. Т. 72. № 6. С. 792-805.

14. Баулина О.И., Лобакова Е.С. Гетероцисты с редуцированной клеточной стенкой в популяциях цианобионтов саговников. Микробиология. 2003 б. Т. 72. № 6. С. 806-815.

15. Баулина О.К, Лобакова Е.С., Корженевская ТТ., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Ультраструктура клеток женьшеня и цианобактерии Chlorogloeopsis fritschii в ассоциации при культивировании в темноте // Вестник Московского ун-та. Сер. биол. 1995. № 2. С. 316.

16. Баулина О.И., Минеева JI.A., Сулеиианова Ш.С., Гусев М.В. Особенности ультраструктуры клеток синезелёных водорослей в условиях фотогетеротрофного культивирования // Микробиология. 1981 а. Т. 50. № 3. С. 523-5271

17. Баулина О.К, Семёнова Л.Р., Минеева Л.А., Гусев М.В. Особенности ультраструктурной организации клеток хемогетеротрофной синезелёной водоросли Chlorogloea fritschii II Микробиология.Л 978. Т. 47. № 5: Р. 919-923

18. Баулина О.Я, Скрипников А.Ю.уКорженевская Т.Г. Слизеобразование при ассоциированном росте азотфиксирующей цианобактерии и люцерны in vitro // Тезисы III Всесоюзной конференции «Микроорганизмы в сельском хозяйстве». М. 1986. С. 97.

19. Баулина О.И., Сулеиианова Ш.С., Минеева Л.А., Гусев М.В. Влияние света высокой интенсивности на ультраструктуру клеток синезелёных водорослей в условиях фотоавто-трофного культивирования // Микробиология. 1981 б. Т. 50. № 5. С. 769-775.

20. Баулина О.И., Сулейманова Ш.С„ Минеева Л.А., Гусев М.В.Ультраструктурные особенности клеток фотогетеротрофной культуры цианобактерий при высокой интенсивности света// Микробиология. 1982. Т. 51. №"5. С. 794-801.

21. Баулина О: И., Чивкунова О. Б., Мерзляк М. //. Деструкция пигментов и ультраструктурные изменения; цианобактерий при» фотоповреждении г // Физиология; растений; 2004. Т. 51. № 6. С. 846-854.

22. Баулина О.И., Ягодина И.Б., Корженевская Т.Г., Гусев М.В.„ Морфология; и; ультраструктура цианобактерии Synechococcus elongatus при выращивании в ассоциациях с клетками растений. Микробиология // 1994. Т. 63 № 4. С. 643-655.

23. 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 // Физиол. раст. 1982. № 5. С. 995-10011

24. Бутенко Р.Г., Хретонова Т.И. Слепян Л.И., Михайлова Н.В., Высоцкая Р. Н. Фитохи-мический анализ штамма культуры ткани корня¡ женьшеня и стандартизация его препаратов// Раст. ресурсы. 1979. Т. 15. С. 356-3621

25. Вайнштейн М.Б., Кудряиюва Е.Б. О наннобактериях // Микробиология. 2000. Т. 69; № 2. С. 163-174.

26. Вайсман И.Ш. Предпосылки комплексной оценки физиологического состояния бактерий и их популяций //Ж. микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 1984. № 4. С. 3-8;

27. Веселого- И.Л., Левина М.З. Нарушение функциональной интеграции биологических систем и их индикация // В кн.: Биологическая индикация в антропологии. Л. Наука.-1984. С. 191-195.

28. Воробьёва Л.М, Красновский A.A., Каюпова Г.Л. Световые превращения пигментного комплекса Anacystis nidulans II Физиол. раст. 1975. Т.22. №1. С. 16-26.

29. Высоцкий В.В., Бакулина H.A., Вайсман.И.Ш.', Ефимова О.Г., Котлярова Г. А. Структурные основы микробных; популяций как полиморфных многоклеточных систем // Всесоюзное совещание «Цитология микроорганизмов». Тез. докл. Пущино, Россия, 1984. С. 44-46.

30. Гайер Г. Электронная гистохимия // М. «Мир». 488 С.43; Гапочка Л.Д. Об адаптации водорослей к токсическому воздействию // М. МГУ. 1981. 80 С.

31. Герасименко Л.М., Ушатинская Г. Т. Эксперименты по фоссилизации. Фосфатизация // Бактериальная палеонтология. А.Ю. Розанов (ред.). М.' ПИН РАН. 2002 а. С. 59-65.

32. Герасименко Л.М., Ушатинская Г.Т. Цианобактерии, циано-бактериальные: сообщества, маты, биополёнки // Бактериальная палеонтология. А.Ю. Розанов (ред.). М: ПИН РАН. 2002 б. С. 36-46.

33. Головлёв Е.Л. Другое состояние неспорулирующих бактерий // Микробиология. 1998 а. Т. 67. № 6. С. 725-735:

34. Головлёв EJI. Метастабильность фенотипа у бактерий // Микробиология. 1998 б. Т. 67. №2. С. 149-155.

35. Горелова O.A. Пространственная интеграция партнёров и гетероморфизм цианобактерии Nos toe muscorum С ALU 304 в смешанной культуре с тканью раувольфии// Микробиология. 2000. Т. 69. №4. С. 565-573:

36. Горелова O.A., Баулина О.И., Корженевснсш Т.Г. Особенности деления Nostoc mus-corum C/\LU 304 в монокультурах и в ассоциациях с растительными тканями // Микробиология. 1999. Т. 68. №4. С. 528-533.

37. Горелова O.A., Баулина О.И., Лобанова Е.С., Корженевская Т.Г. Гетероморфизм цианобактерий в искусственных ассоциациях с люцерной и рисом // Тез. докл. XIII Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (биология и медицина). М. 1988. С. 241.

38. Горелова O.A., Баулина О.И., Щелчанова А.Г., Корженевсная Т.Г., Гусев М.В. Гетероморфизм цианобактерии Nostoc sp. микросимбионта мха Blasia pusilla II Микробиология. 1996. Т. 65. № 6. С. 824-832.

39. Горелова O.A., 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.

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

41. Горелова O.A., Ржержабек Й., Корженевская Т.Г., Бутпенко Р.Г., Гусев М.В. Рост и биосинтетическая активность клеток паслёна в смешанных культурах с азотфикси-рующими цианобактериями // Докл. АН СССР. 1984. Т. 279. №1. С. 253-256.

42. Громов Б.В. Ультраструктура сине-зелёных водорослей // JI. «Наука». 1976. 91: С.

43. Громов Б.В. Строение бактерий //JI. Изд-во Ленинградского ун-та. 1985: 192 С.

44. Громов К.В. Природа пианобактериальной клетки // Сб. «Функциональная¿структура: цианобактерий». Б.В. Громов (ред). Л. Изд-во Ленингр. Ун-та. 1986. С. 3-8.

45. Громов Б.В., Мамкаева К.А., Хабшь М. Особенности организации хроматофора сине-зелёной водоросли Nostoc caldcóla II Матер, к III Всес. Симп. по применению электр. микр. вбот. исслед. 1974. Петрозаводск. С. 144.

46. Гусев М.В! Сравнительная физиология сине-зелёных водорослей // Успехи микробиологии. 1966. Т. 3. С. 74-103;

47. Гусев М.В. Биология синезелёных водорослей // М. Изд-во МГУ. 1968. 102 С.

48. Гусев М.В., Баулина О.И., Семёнова Л.Р., Минеева Л.А. Ультраструктура индуцированных лизоцимом и возникающих спонтанно форм цианобактерии Chlorogloea fritschii с дефектной клеточной стенкой // Микробиология. 1982 а. Т. 51. № 4. С. 622-627.

49. Гусев М.В., Баулина О.И., Семёнова Л.Р., Минеева Л.А., Кац Л.Н. Электронно-микроскопическое изучение L-подобных колоний цианобактерии Chlorogloea fritschii II Микробиология. 1983 а. Г. 52. № 4. С. 629-633.

50. Гусев М.В:, Никитина КА. Цианобактерии; М." Изд-во «Наука». 1979. 228 С.

51. 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.

52. Заварзин Г.А. Роль комбинаторных событий; в развитии; биоразнообразия;// Природа; 2002. № 1.С. 12-19.

53. Заварзин Г.А: Лекции по природоведческой микробиологии // М: Наука. 20041 348 С. .

54. Корженевская Т.Г. Выживание и деструкция в темноте облигатно фототрофной сине-зелёной водоросли Anabaena variabilis II Авг. дисс. на соиск. уч. ст. кандидата биол. наук. М. 1975.23 С.

55. Корженевская Т.Г. Экспериментальная симбиология (на примере синцианозов растений) // Авт. дисс. на соиск. уч. ст. доктора, биол. наук. М. 1990. 49 С.

56. Корженевская ТТ., 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.

57. Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Некоторые характеристики поведения синезелёной водоросли Лдш&атз variabilis в темноте // Микробиология. 1973 Т. 42. С. 963!;

58. Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Метаболизм и деструкция синезелёной водоросли Anabaena variabilis в темноте // Микробиология. 1976 а. Т. 45. С. 195:

59. Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Фотодеструкция синезелёной водоросли Anabaena variabilis И Микробиология. 1976 б. Т. 45. С. 1063;

60. Корженевская Т.Г., Пивоварова JI.B:, Баулина О.PL, Бутенко Р.Г, Гусев М.В. Ассоциации растений-регенерантов табака с азотфиксирующими цианобактериями // Доклады АН СССР. 1984 . Т. 274. № 4. С. 1016-1019.

61. Корженевская Т.Г., Скрипников А.Ю., Бутенко Р.Г., Гусев М.В. Искусственные ассоциации клеток и растений люцерны с азотфиксирующей цианобактерией // ДАН СССР. 1985: Т. 284. №3. С. 765-768.

62. Королев //.77. Функции лектинов в клетке. Общие проблемы физико-химической биологии. Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР. М. 1984. Т. 1С. 1-351.

63. Кокшарова О:, Волк П. Два новых гена, вовлечённых в регуляцию клеточного деления у цианобактерий // Матер, межд. науч. конференции, к 75-летию со дня рожд. акад. РАН Е.Н. Кондратьевой «Автотрофные микроорганизмы». М. МАКС Пресс. 2000. С. 100-101.

64. Лобакова Е. С., Баулина О. И. Ультраструктура клеток суспензионной культуры женьшеня, как: исходного компонента для получения ассоциации с цианобактериями; // Культура клеток растений и биотехнология. Р.Г. Бутенко (ред.). М; «Наука». 1986. С. 246-252.

65. Лобакова Е.С., Дубравина Г.А., Загоскина Н.В: Особенности образования фенольных соединений в апогеотропных корнях саговниковых растений // Физиология растений; 2004. Т. 51. №4. С. 541-549.

66. Лобакова Е.С. Корженевская Т.Г. Гусев М.В., Бутенко Р.Г. Образование биологиче-скеи активных веществ клетками женьшеня в ассоциации с цианобактерией ChlorogloeaJritschii // Докл. АН СССР. 1984. Т. 276. № 4. С. 1017-1018.

67. Мамкаева К.А. Поверхностные структуры иианобактерий // Сб. «Функциональная структура иианобактерий». Б.В. Громов (рел). JI. Изд-во Ленингр. Ун-та. 1986. С. 116120.

68. Мамкаева К.Л., Гавртова О.В. Строение капсул у разных штаммов цианобактерии Anabaena variabilis // Микробиология. 1987. Т. 56. № 1. С. 91-94.

69. Мерзляк М.Н. Активированный кислород и окислительные процессы в мембранах растительных клеток // Итого науки и техники. Физиол. раст. 1989. М; Т. 6. 404 С.

70. Мерзляк М. Н. Активный кислород и жизнедеятельность растений // Соросовский образовав ж. 1999. №9. С. 20-26.

71. Минеева Л.А., Семёнова Л.Р., Гусев М.В. Влияние лизоцима, этилендиаминотетрааце-тата, магния и маннита на образование сферопластов у Anacystis nidulans II Микробиология, 1979. Т. 48. №4. С. 693-699;

72. Молотковский Ю.Г., Дзюбенко B.C. Свето-активируемое набухание хлоропластов и механизм его регуляции // Физиол. раст. 1969. Т. 16. С. 78- 88;

73. Москвина МИ. Цианобактерии эпифиты бурых водорослей // Сб. труд. науч. конференции «Проблемы экологии и физиологии микроорганизмов» (к 110-летию со дня рожд. проф. Е.Е. Успенского). М. Диалог-МГУ. 2000. Р.80.

74. Никитина К.А., Богоров Л.В., Гусев MS. Ультраструктура клеток облигатно фототроф-ной синезелёной водоросли Anabaena variabilis при отмирании культуры в темноте // Микробиология. 1974. 43: С 1079-1083;

75. Оле скин A.B., Ботвинко И.В., Цавкелова Е.А. Колониальная организация и межклеточная коммуникация у микроорганизмов // Микробиология; 2000. Т. 69. № 3. С. 309-327.

76. Павлова И.Б. Закономерности развития популяций бактерий в окружающей среде (электронно-микроскопическое исследование) // Докт. дисс. (Автореферат). Ml 1999; 60 С.

77. Печуркин Н.С., Брилъков Ф.В1, Марченкова ТВ. Популяционные аспекты биотехнологии. Новосибирск. Наука Сиб. отд-ние. 1990. 171 С.

78. Пешков М. А. Цитология бактерий // М. Л. Изд-во АН СССР. 1955; 220 С.

79. Пивоварова Л.В., Корженевская i Т.Г., Баулина О.И., Бутенко Р.Г, Гусев М.В. Использование различных способов: введения азотфиксирующей цианобактерии в растения табака// Известия АН СССР; Сер. биол. 1985. № 5. С. 645-651.

80. Пивоварова JI.В., Корженевская Т.Г., Бутенко Р.Г., Гусев Si.В. Локализация цианобактерий в ассоциации с каллусной культурой и растениями-регенерантами табака // Физиология растений. 1986. 'Г. 33. № 1. С. 74-81.

81. Пиневич A.B. Получение и электронно-микроскоиическое исследование истинных протопластов Anabaena variabilis II Вестник ЛГУ. 1977. Т. 15. № 3. С. 109-111.

82. Пиневич A.B. Мембранный аппарат цианобактерий // Успехи микробиологии. 1979. Т. 44. С. 148-169.

83. Пиневич A.B. Мембранная система // Сб. «Функциональная? структура цианобактерий». Б.В: Громов (ред). Л. Изд-во Ленингр. Ун-та. 1986. С. 9-59.

84. Пиневич A.B. Мембранный аппарат цианобактерий, вопросы г организации, морфофункциональной динамики, биогенеза, мутационной изменчивости: и эволюции // Докт. дисс. (Автореферат). М. 1991. 54 С.

85. Пиневич A.B. Динамическая структура мембранного аппарата цианобактерий // Альгология. 1992. Т. 2: № 1. С. 83-94.

86. Пиневич A.B., Аверина С.Г. Оксигенная фототрофия// Изд-во С.-Петерб. ун-та. 2002. 236 С.

87. Пиневич A.B., Волков В.В. Сравнительная организация фотосинтетического аппарата фото- и хемотрофной культур Anabaena АТСС 29413 // Вестник Ленинград. Универ. Сер. 3. 1988; Вып. 2. № 10. С. 74-83.

88. Пиневич A.B., Топчиева Л.В. О степени автономности внутриклеточных, мембран цианобактерий — электронно-цитохимическое изучение Synechocystis sp. II Микробиология. 1991; T. 60. Вып. 3. С. 512-517.

89. Позмогова И.Н., Берестенникова Н.Д. Скорость и неравномерность роста дрожжевых клеток различных морфофизиологических групп одной и той: же популяции // Микробиология. 1988. Т. 57. вып.5. С. 774-777.

90. Прозоров A.A. Рекомбиногенные : перестройкигенома бактерий и адаптация к среде обитания // Микробиология. 2001. Т. 70. № 5; С. 581-594.

91. Прозоровский C.B., Зигангирова H.A., Константинова Н.Д., КацЛ.Н. Явление несбалансированного роста у бактерий // Ж. Микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 1987. № 12. С. 94-101.

92. Прозоровский C.B., Кац Л.Н., Каган Г.Я. L-формы бактерий (механизм образования, структура, роль в патологии) М.: Медицина. 1981 240 С.

93. Работнова ИЛ. Об изучении физиологического состояния исследуемых микроорганизмов // Микробиология. 1980. Т. 49. №4. С. 634 638;

94. Семёнова JI.Р., Баул una О.И., Селях И.О., Минеева Л.А. Влияние адаптации к сахарозе на ультраструктуру иианобактерий // Тез. докл. Всесоюзного совещания «Цитология микроорганизмов». Пущино. 1984. С. 59-60.

95. Семёнова Л.Р., Минеева Л.А. Гусев М.В. Влияние осмотических стабилизаторов на образование и фотосинтетическую активность сферопластов иианобактерий // Микробиология. 1982. Т. 51. № 2. С. 259-266.

96. Сенцова О.Ю., Никитина К.А., Гусев М.В. Об изменении содержания АТФ в клетках Anabaena variabilis // Микробиология. 19751 Т.44. С. 595 -599.

97. Скрипников А.Ю. Азотфиксирующая; цианобактерия в искусственных ассоциациях с культивируемыми клетками, тканями и растениями люцерны // Авт. дисс. на соиск. уч. ст. канд. биол. наук. М. 1987.

98. Сулейманова U1.C. Влияние света высокой интенсивности на структурно-функциональные характеристики синезелёноых водорослей // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. биол. наук. М. 1982. 194 С.

99. Сулейманова Ш.С., Маркарова E.H. Влияние света высокой интенсивности на длительное послесвечение цианобактсрий //Тез. VI съезда ВМО. 1980. Т. 3; С. 103.

100. Сулейманова Ш.С., Минеева Л.А. Влияние высоких интенсивностей света на рост и пигментный состав: иианобактерий в условиях фотоавто- и фотогетеротрофного культивирования // Вест. МГУ. Сер. биол. 1981. №1. С. 42 47.

101. Фёдоров В Д., Карауш Г.А. Исследование физиологической активности моно- и смешанных культур некоторых синезелёных водорослей // Актуальные проблемы си-незелёных водорослей.В.Д. Фёдоров, М.М. Телитченко (ред.). М. '"Наука". 1974. С. 9098.

102. Фёдорова Е.Э., Жизневская Г.Я. Увеличение площади клеточной мембраны и клеточной стенки бактероида красного клевера в условиях неэффективного симбиоза // Всесоюз. совещ. «Цитология микроорганизмов». Тез. докл. Пущино. 1984. С. 89-90.

103. Шибаев В.Н. Биосинтез углеводных цепей полимеров клеточной поверхности бактерий // Усп. биол. химии. 1982. Т. 23. С. 61-101.

104. Ягодина И.Б., Горская HB., Корженевская Т. Г., Гусев МЖ. Бутенко Р.Г. Ассоциативные взаимодействия клеток диоскореи и цианобактерий в смешанной культуре // Известия АН СССР! Сер . биол. 1990. №3. С. 329-337.

105. Abdelahad N. Bazzichelli G. An electron microscopic investigation on granules observed in the sheath of Nostoc Commune // Arch. Hydrobiol. Suppl. 1984. V. 67N. 2. P. 205-211.

106. Abeliovich A. Kellenberg D., Schilo M. Effect of Photooxidative Conditions on Levels of Superoxide Dismutase in Anacystis nidulans ll Photochem. Photobiol. 1974. V. 19. P. 379382.

107. Abeliovich A., Shilo M. Photooxidativc Death in Blue-Green Algae // J. Bacteriol. 1972. V. 111. P. 682-689.

108. Abstracts of the Euresco Gonf. "Bacterial neural networks (intracellular signalling)." Obernai (France). 2002.

109. Abstracts of the Euresco Conf. "Bacterial neural networks." San Feliu (Spain) 2004.

110. Ahem C.P., Staff LA: Symbiosis in cycads: the origin and Development of coralloid roots in Macrozamia communis (Cycadaceae) 11 Amer. J. Botany. 1994. V.81. № 12. P. 1559-1570.

111. Allen M.M. Photosynthetic membrane system m Anacystis nidulans 11 J. Bacteriol. 1968. V. 96. P. 836-841.

112. Aro E.-Al, Virgin L, Andersson B. Photoinhibition of photosystem II. Inactivation, protein: damage and turnover// Biochim. Biophys. Acta. 1993. V.1143; P. 113-134.

113. Balkwill D.L., Nierzwicki-Bauer S.A., Stevens S.E , Jr. Ultrastructure of the cyanobacteriumi Mastigocladus laminosa before and during reactivation of a stationary culture // Cytobios. 1984. V. 39. P. 135-149.

114. Bate man. K„ Rusmussen, U., Bergman, B. A putative arabinogalactan protein is secreted by prokaryotic cyanobacteria // Book of Abstr. of 9th Int. Congress Molecular Plant-Microbe: linteractions. Amsterdam. 1999: P; 206:

115. Bazzichelli G., Abdelahad N., Ventola F. Structural modification in the extracellular investment of Nostoc commune Vauch. during the life cycle. 11. Microcolonies and "balls" of filaments // J; Ultrastruct. and Mol. Res. 1986. V. 94. P. 114-120.

116. Benz R., Bchme H. Pore formation by an outer membrane protein of the cyanobacterim Ana-baena variabilis//Biohim. Biophis. Acta. 1985. V. 812. P. 286-292.

117. Benz Rl, Schmid A., Hancock R.E.W. Ion selectivity of gram-negative bacterial porins // J; Bacterid; 1985. V. 162. N2. P. 722-729.

118. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology II J.G. Holt (ed.), Williams & Wilkins. Baltimore, Hong Kong, London, Sydney. 1989. V. 3.

119. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology (2nd ed) // D.R. Boone, R.W. Castenholz (eds.) Springer-Verlag. New York e.a. 2001. V. 1.

120. Beveridge T.J. Structures of gram-negative cell walls and their derived membrane vesicles // J. Bacterid. 1999. V. 181. No 16. P. 4725-4733.

121. Bowen C.C., Pankratz H.S. Formation of photosynthetic lamellae in blue-green algae // J. Cell Biol. 1963. V. 19. P. 8A.

122. Braatsch S., Gomelsky M., Kuphal S., Klug G. A single flavoprotein, AppA, integrates both? redox and light signals in Rhodobacter sphaeroides // Mol; Microbiol; 2002. V. 45; P. 827836.

123. Braatsch S., Han Y., Gomelsky M., Kuphal S., Klug G. AppA, of R. sphaeroides: a protein that senses and integrates redox and light signals// Abstracts of Euresco conference "Bacterial neural networks?. 2004. San Feliu (Spain).

124. Bramhill D. Bacterial cell division II Annu. Rev. Cell Dev. Biol; 1997. V. 13. P. 395-424.

125. Brown M.R.\ Williams P. The influence of environment on: envelope properties • affecting survival of bacteria in infections // Annu; Rev. Microbiol! 19851 T. 39 P. 527-556.

126. Carpita N., Sabularse D., Montezinos D., Delmer D.P. Determination of the:Pore Size of Cell Wall of Living Plant Cells // Science. 1979.V. 205. N 14. P. 1144-1147.

127. Codd G.A., Marsden W.J.N, The carboxysomes (polyhedral bodies) of autotrophic prokaryo-tes // Biol. Rev. 1984. V. 59. P. 389-422.

128. Cosner J. C., Troxler R.F. Phycobiliprotein synthesis in protoplasts of the unicellular cyano-phyta, Anacystis nidulans II Bioch. Biophys. Acta. 1978. V. 519. № 2. P. 474-488.

129. Costerton J.W. Structure and plasticity of various organization levels in the bacterial cell // Can. J. Microbiol. 1988. V. 34. P. 513-521.

130. Costerton J.W., Cheng K.-J., Geesey G.G., Ladd T.I., Nickel J.C., Dasgupta M., Marrie T.J. Bacterial biofilms in nature and disease // Annu. Rev. Microbiol. 1987. V. 41. P.1 435-464.

131. De Vasconcelos L., Fay P. Nitrogen metabolism and ultrastructure in Anabaena cilindrica. I. The effect of nitrogen starvation // Arch. Mikrobiol. 1974. V. 96. P. 271 -279.

132. Dienes L. Microbial. Protoplasts, Spheroplasts and L-Forms // Ed. Guze L. B. Baltimore. 1968. P. 2-15.

133. Drews G. Fine structure and chemical Composition of the cell envelopes. In : Carr. N. G., Whitton B.A. (eds) "The biology of blue-green algae Blackwell Scientific Publications. Oxford. 1973: P. 99-116.

134. Dudman W.F. The role of surface polysaccharides in natural environments // Surface carbohydrates of the prokaryotic cell. I.W. Sutherland (ed.). Acad. Press. New York. 1977. P. 357414.

135. Ehwald R., ¡¡ease P., Kleine R. Determination of size limits of membrane separation in visi-cle chromatography by fractionation of polydisperse dextran // J. Chromatogr. 1991. N 542. P. 239-245.

136. Ehwald R., Woehlecke H., Titel K. Cell wall microcapsules with different porosity from suspension cultured Chenopodium album // Phytochemistry. 1992. V. 31. N 9. P. 3033-3038.

137. Eloff J.N., Steiniz Y„ Shilo A/. Photooxidation of Cyanobacteria in Natural Conditions // Appl. Environ. Microbiol. 1976. V. 31. P. 119-126.

138. Fernandez L.A., Berenguer J. Secretion and assembly of regular surface structures in gramnegative bacteria// FEMS Microbiol. Rev. 2000. V. 24. P. 21-44.

139. Friso G., Barbato R., Giacometti G.M., Barber J. Degradation of D2 protein due to UV-B irradiation of the reaction centre of photosystem II // FEBS Lett. 1994. V. 339. P. 217-221.

140. Fogg G. E., Stewart W. D. P., Fay P., Walsby A. T. The blue-green algae // L-N.Y. Acad. Press. 1973. 459P:

141. Forni C, Haegi A., Del Gallo M. Polysaccharide composition of the: mucilage of Azolla Algal Packets // Symbiosis. 1998.V. 24. P. 303-314.

142. Fowke L.C. Electron microscopy of protoplasts // Plant tissue culture methods. O.L. Gam-borg, L.R. Weber (eds.). chapter 9. 1975. P. 55-59.

143. Gabriel M. Ultrastructure of cells and spheroplasts of the blue-green alga, Anacystis nidulans II Folia microbiol. 1977. V. 22 N 6. P. 447-448.

144. Gantar M, Kerby N.W., Row ell P., Obreht Z. Colonization of wheat (Triticum vulgare L.) by Ni-fixing cyanobacteria: I: A survey of soil cyanobacterial isolates forming associations with roots //New Phytol. 1991. V. 118; P. 477-483.

145. Gantt E. Supramolecular membrane organization // The molecular biology of cyanobacteria. Bryant D. (ed.). Dordrecht, Netherlands: Kluwer Acad Pub. 1994. P 119-138.

146. Gantt E., Conti S.F. Ultrastructure of blue-green algae // J. Bacterioli 1969. V. 97. P. 14861493:

147. Giesy R. M: A light and electron microscope study of interlamellar polyglucoside bodies in. Oscillatoria chalybea // Amer. J. Bot. 1964. V. 51. P. 388-396.

148. Ginsburg R;, LazaroffN. Ultrastructural development of Nostoe muscorum A. // J. Gen. Microbiol. 1973. V. 75. P. 1-9.

149. Giovcmnoni S„ Turner S., Olsen G., Bams S., Lane D., Pace N. Evolutionary' Relationships among Cyanobacteria and Green Chloroplasts // J. Bacteriol. 1988. V. 170. P. 3584-3592.

150. Gogarten J.P: Physical properties of the cell wall of photoautotrophic suspension cells of Chenopodium rubrum L. // Planta. 1988. V. 174. 333-339.

151. Golden S. 1995. Light-responsive gene expression in cyanobacteria // J Bacteriol. V. 177. N. 7. P.1651-1654.

152. Gorlenko V.M., Zhmur S.I., Duda V.I., Suzina N.E., Osipov G.A., Dmitriev V.V. Fine structure of fossilized in volyn kerite // Origins of Life and Evolution of the Biosphere. 2000. V. 30. P. 567-577.

153. Grilli Caiola M. A light and electron microscopic study of blue-green algae living either in the coralloid roots of Macrozamia communis or isolated in culture // Giornale Botánico Italiano. 1974. V. 108. P. 161-173.

154. Grilli Caiola M. A light and electron microscopic study of blue-green algae growing in the coralloid-roots of Encephalartus altensteinii and in culture // Phycologia. 1975 a. V. 14. P. 25-33.

155. Grilli Caiola M. Structural and ultrastructural aspects of blue-green algae growing in: the coralloid roots of Dioon edule and in culture // Phykos. 1975 b. V. 14. P. 29-34.

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

157. Gusev M. V., Baulina O.I. Growth and degradation of cyanobacteria cultures // Abstr. of Third International Symposium on Photosynthetic prokaryotes. J.M. Nickols (ed.). Oxford; 1979. PI B42.

158. Gusev M. V. Korzhenevskaya T.G. Artificial associations // Handbook of Symbiotic Cyanobacteria. A.N. Rai (ed.). CRC Press. Boca Raton. Florida. 1990. P.1173-230.

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

160. Hill D.R:, Peat A., Potts Af. Biochemistry and structure of the glican secred by desication -tolerant Nostoc Commune( Cyanobacteria) // Protoplasma. 1994. V. 182. P. 126-148.

161. Hoare D.S., Ingram L.O., Thurston E.L., Walkup R. Dark heterotrophic growth of an endophytic blue-green alga // Arch; Microbiol. 1971. V. 78. P. 310-321.

162. Hoiczyk E. Structural and biochemical analysis of sheath of Phormidium i uneinatum II J. Bacterid. 1998: V. 180. № 15. P. 3923-32.

163. Hoiczyk E, Baumeister IF. Envelope Structure of Four Gliding Filamentous Cyanobacteria// J. Bacterid. 1995; V. 177 N. 9. P. 2387-2395.

164. Hoischen; C„ Gura, K„ Luge, C., and Gumpert,J. Lipid and fatty acid composition on cytoplasmic membranes from Streptomyces hydroscopicus and its stable protoplast-type L-form: II J. Bacteriol. 1997. V. 179. P. 3430-3436.

165. Johansson C. Establishment of the Gunnera-Nostoc symbiosis II A doctoral; dissertation. Stockholm University. Stockholm 1994.

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

167. Jost AI. Die;Ultrastruktur von Oscillatoria rubescens D.C. Arch. Microbiol., 1965, 50, 3, 211-245

168. Joubert L„ Grohbelaar N. Coetzee J. . In situ studies of the ultrastructure of the cyanobacteria ; in; the coralloid; roots of Encephalartos arenarius, E. transvenosus and E. woodii (cy-cadales) // Phycol. 1989. V. 28: P. 197-205.

169. Jürgens U., Weckesser J. The fine structure and chemical composition of the cell wall and sheath layers of cyanobacteria // Ann. Inst. Pasteur/Microbiol. 1985. V. 136A. P. 41-44.

170. Kalley J.P. Bisalputra /:, Antia N.J. Cytological response under lying darkness-survival of the coccoid blue-green alga Agmenellum quadraplicatum II Bot. Mar. 1977. V. 20. P. 253.

171. Kaplan S. Interacting regulatory networks in the facultative photosynthesis bacterium, Rhodobacter sphaeroides 2.4.1 // Abstracts of Euresco conference "Bacterial neural networks". 2004. San Feliu (Spain).

172. Keller W.A., Melchers G. Z. The effect of high pH and calcium on tobacco leaf protoplast fusion //Naturforsch. 1973. Bd. 28c. N 11/12. S. 737-741.

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

174. KonigH. Archaeobacterial cell envelopes // Can. J. Microbiol. 1988. V. 34. N 4. P. 395-406.

175. Korzhenevskaya, T.G., Baulina, O.I., Gorelova, O.A., Lobakova, 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.

176. Kratz IV.A., Myers J. Nutrition and Growth of Several Blue-Green Algae // Am. J. Bot. 1955; V. 42. P. 282-287.

177. LamontH.C. Shear-oriented microfibrils in the mucilaginous investments to motile Oscilla-toriales blue-green algae Hayes C. // J. Bacterid;, 1969 a. V. 97. N1. P; 350-361.

178. Lamont H.C. Sacrificial cell death and trichome breakage in an Oscillatoriacean blue-green algae: the role of murein // Arch. Mikrobiol; 1969 b. V. 69. P. 237-259.

179. Lang N.J., Fay P. The heterocysts of blue-green algae II. Details of ultrastructure // Proc. Roy. Soc. Lond. 1971. V. B178. P. 193-203.1. Si

180. Leach C.K., Carr N. G. Oxidative phosphorylation in an extract of Anabaena variabilis II Biochem. J. 1969. V. 112. P. 125-126.

181. Leach C.K., Carr N.G. Electron transport and oxidative phosphorylation in the: blue-green alga Anabaena variabilis II J. Gen. Microbiol. 1970. V. 64. P. 55-70.

182. Leak L. V. Fine structure of the mucilaginous sheath of Anabaena sp. // J: Ultrastr. Res. 1967. V. 167. N. 21. P. 61-74.

183. Lindblad P., Bergman B., Hofsten A, Hallbom L., Nylund J. The cyanobacterium-Zamia symbiosis: an ultrastructural study// New Phytol. 1985. V. 101. P. 707-716.

184. Lindsey J.K.,Vance B.D:, Keeter J.S., Scholser V.E. Spheroplasts formation and associated ultrastructural changes in synchronous culture of Anacystis nidulans treated with lisozime // J. Phycol; 1971. V. 7. № 1. P. 65-71.V

185. Lounatmaa K., Vaara T., Osretlund K., Vaara M. Ultrastructure: of the cell- wall ; of a, Synechosystis strain // Can. J. Microbiol. V. 26. P. 204-208.

186. Mayrand D„ Grenier D., Biological activities of outer membrane vesicles // Can. J. Microbiol. 1989. V. 35. N6. P. 607-613.

187. McDougald D., Rice S.A., We ichor t D:, KjellebergS. Nonculpability: adaptation or debilitation? // FEMS Microbiology Ecology. 1998. V. 25. P. 1 -9.

188. A leeks J.C. Symbiosis between nitrogen-fixing cyanobacteria and plant // Bioscience. 19981 ' V. 48; P. 266-276;

189. Aleeks J.C., Malberg,R:L., Walk C.P. Uptake of.auxotrophic:cells of heterocyst-forming: cyanobacterium by tobacco protoplasts and fate of their associations // Planta. 1978. V. 139. P. 55-60.

190. Mehta V.B., Vaidya B.S. Cellular and Extracellular;Polysaccharides of the blue green Alga Nostoc II J. Experemental Botany. 19781 V. 29 N 113. P. 1423-1430.

191. Merzlyak M.N., Noqvi K.R. On Recording the True Absorption and Scattering Spectrum of a Turbid Sample: Application to Cell Suspensions of the Cyanobacterium Anabaena variabilis II J. Photochem. Photobiol; (B). 2000. V. 58. P. 123-1291

192. Murakami S., Packer L. Light-induced changes in the conformation and configuration of the thylakoidlmembrane of Ulva and Porh>Ta chloroplasts in vivo II Plant. Physiol. 1970. V. 45. P. 289-299.

193. Nathanielsz C, Staff 1. A mode of entry of blue-green algae into the :apogeotropic roots of Macrozamia communis // Amer.- J. Bot: 1975: VI621 P; 232-235;

194. Navarini L., Cesaro A., Rossmurphy S.B. Polysaccharides from Cyanobacteria., 6. Viscoelas-tic properties;of aqueous;solutions of an exocellular; polysaccharide from Cyanobacteria // Carbohydrate Polymers. 1992. V. 18; N4. P. 265-272.

195. Nishiyama, Y„ and Yamaguchi H. Morphological detection of filipin-sterol complexes in the cytoplasmic membrane of staphylococcal L-form // Microbiol. Immunol. 1990.V. 34. P. 2534.

196. Obinger C., Regelsberger G„ Pircher A., Strasser G., Peschek G.A. Scavenging of Superoxide and Hydrogen Peroxide in Blue-Green Algae (Cyanobacteria) // Physiol. Plant 1998. V. 104. P. 693-698.

197. Ohki K„ Katoh T. Photoorganotrophic growth of a blue-green alga Anabaena variabilis // Plant Cell Physiol. 1975. V.16. P. 53-64.

198. Pace N.R. A molccular view of microbial diversity and the biosphere II Science. 1997. V. 276. P. 734 740.

199. Packer L., Murakami S., Mehard C. W. Ion transport in chloroplasts and plant mitochondria // Ann. Rev. Plant. Physiol. 1970. V. 21. P.271-304.

200. Painter T. Bio fertilizers: Exceptional calcium binding affinity of a sheath proteoglycan from'

201. V the blue-green soil alga AWoc calcicola II Carbohyd. Polym. 1995. V. 26 N3 P. 231-233.

202. Palinska K, Krumbein W. Ecotype Phenotype - Genotype. An approach to the Synechococ-cus- Synechocystis- Merismopedia- Eucapsis complex // Algological Studies. 1994. V. 75. Pi 213-227.

203. Parker D, Schram B, Plude J, Moore R. Effect of metal cations on the viscosity of a pectinlike capsular polysaccharide from the cyanobacterium AZ/croc^'s/zs Jlos-aquae C3-40 // Appl;. Environ. Microbiol. 1996. T. 62. N4. P. 1208-1213.

204. Paulsrud P, Lindblad P. Sequence variation of the tRNA-Leu intron as a marker for genetic diversity and specificity of symbiotic cyanobacteria in some lichens // Appl. Environ; Microbiol; 1998; V. 64. P; 310-315;

205. Peat A., Whitton B.A. Environmental : effect on the structure of the blue- green algae, Chlorogloea fritschii II Arch. Microbiol. 1967. V. 57. P. 155-180.

206. Pelroy R., Kirk M. R., Bassham J.A. Photosystem II regulation of macromolecule synthesis in the blue-green alga Aphanocapsa 6714 // J. Bacteriol. 1976. V. 128; P. 623-632.

207. Vl' 282. Perkins F.O., Haas L.W., Phillips D.E., Webb K.L. Ultrastructure of a marine Synechococcuspossessing spinae // Can; J. Microbiol. 1981 . V. 27. P. 318-329.

208. Peschek G.A., Schmetterer G.A. Reversible photooxidative loss of pigments andi intracyto-plasmic membranes in the blue-green alga Anacystis nidulans II FEMS Microbiol; Lett; 1978; V. 3. P. 295-297.

209. Philippis R:D„ Margheri M.C., Materassi R., Vincenzini'ML Potential of unicellular cyanobacteria from saline environments as exopolysaccharide producers // Appl; Environ. Microbiol; 1998. V. 64. P. 1130-1132.

210. Rahoy B., Padan E„ Shilo XL Heterotrophic capacities of Pie c tone ma boryanum // Arch. Microbiol. 1976. V. 110. P. 77.

211. Raff XI Cell suicide for beginners//Nature. 1998. V. 396. P. 119-122.

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

213. Rai A.N., Soderback E„ BergmanB. Tansley Review No.116. Cyanobacterium-plant symbioses // New Phytol. 2000. V. 147. P. 449-481.

214. Resch C, Gibson J. Isolation« of the carotenoid-containing cell wall of three unicellular cyanobacteria//JBacteriol: 1983. V. 155. N 1. P. 345-350.

215. Ryter A., Kellenberger E., Birch-Anderson A:, Maalqe O: Edute an microscope electronique de plasmas = contenant; de l'acide desoxyribonucleique. I. Les nucleotides des bacteries ani croissance active // Z. Naturforschung. 1958. V. 13b. P. 597-605.

216. Sara M., XIoser-Thier K. Kainz U., Sleutz U.B. Charaterization of S-layers from mesophylic bacillaceae and studies on their protective role toward muramidases // Arch.Microbiol. 1990; V. 153; P; 209-214.

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

218. Scherrer R., Gerhardt P. Molecular Sieving by Bacillus megaterium Cell Wall and Protoplast//J. Bacteriol. 1971. V. 107. N3. P. 718-735.

219. Scherrer R., Louden L., Gerhardt P. Porosity of the yeast cell wall and membrane // J. of Bact. 1974 V.I 18. P. 534-540.

220. Schlösser U.G. List of Strains // Ber. Deutsch. Bot. Ges. 1982. V. 95. P. 181-276.

221. Schloter St., Lebuhn XL, Heulin T., Hartmann-A. Ecology and evolution of bacterial microdi-versity. II 2000. FEMS Microbiol. Rev. V. 24. P. 647-660.

222. Schmetterer G., Peschek G.A., Sleytr U.B. Thylakoid Degradation during Photooxidative Bleaching of the Cyanobacterium Anacystis nidulans II Protoplasma. 1983. V. 115. P. 202207.

223. Schneider S., Jürgens U. J. Cell wall and sheath constituents of the cyanobacterium Gloeo-bacter violaceus // Arch. Microbiol. 1991. V. 156. P. 312-318.

224. Schopf J. W., Kudryavtsev A.B.Agresti D.G., Wdowlak T.J., Gzaja A.D. Lazer-Rman imagery of Earth's earliest fossils. Nature. 2002. V. 416. P. 73-76.

225. Sidirelli-WolfXL, Nultsch W., Agel G. Effects of Exposure to Strong Light on the Ultrastructure of Vegetative Cells of the Cyanobacterium Anabaena variabilis II Microbiosis. 1992. V. 70. P. 129-138.

226. Sieben S., Hertie 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. N4. P 236-242.

227. Simon R D. Cyanophycyn granules from' the blue-green alga Anabaena cylindrica: reserve material consisting of copolymers of aspartic acid and arginin // The biology of blue-green algae. Oxford, London, Edinburgh, Melbourne. 1973. P. 171-205.

228. Sinha R:P., Richter P., Faddoul J., Braun XL, Hader D.-P. Effects of UV and Visible Light on Cyanobacteria at the Cellular Level // Photochem. Photobiol. Sei. 2002. V. 1. P. 553-559.

229. Sleytr V.B. Regular arrays of macromolecules on bacterial cells walls: structure, chemistry, assembly, and fiinction // Int. Rev. Cytol. 1978. V.53. P.' 1-63.

230. Sleytr V.B., Messner P. Crystalline surface layers on bacteria // Ann. Rev. Microbiol. 1983. V. 37. P. 311-339,

231. Sleytr V.B., Sara M., Xlessner P. Pum D. Two-dimensional protein crystals (S-layers): fundamentals and applications//J. Cell. Biochem. 1994. V. 56. P. 171-176.

232. Smith R:V., Peat A., Bailey G.J. The isolation and characterization of gas-cylinder membranes and a-granules from Anabaena fins-aquae D 124 // Arch. Microbiol. 1969. V. 65. P. 87-97.

233. Siiderback E., Lindblad, P., Bergman, B. Developmental patterns related to nitrogen fixation in the Nostoc-Gunnera magellaniea Lam. Symbiosis //. Planta. 1990. V. 182. P. 355-362.

234. Stanier G. (Cohen-Bazire). Fine structure of cyanobacteria // Methods in Ensymology. 1988; V. 167. P. 157-172.

235. Stanier R.Y., Kunizawa R., Mandell XL, Cohen-Bazire G. Purification and Properties of Uni-r1 cellular Blue-Green Algae (Order Chlorococcales) // Bacteriol. Rev. 1971. V. 31. P.s 171-205;

236. Stevens S. E., Jr, Nierzwieki-Bauer S. 1991. The cyanobacteria // Structure of the Phototro-phic Prokaryotes / Ed.Stolz J. Boca Raton: CRC Press, Inc. 1991. P. 15-47.

237. Stevens S. E., Jr, Balkwill D.L., Paone D.A. The effects of nitrogen limitation on the ultrastructure of cyanobacterium Agmennellum quadruplicatum// Arch. Microbiol: 1981. V. 130. P. 204-212.

238. Stulp B.K. Stam W.T. Taxonomy of the genus Anabaena (Cyanophyceae) based on morphological and genotypic criteria// Arch. Hydrobiol. Suppl. 1985. V. 7. N 1. P. 257-268.

239. Surette M.G. Interaction and communication in mixed microbial communities // Euresco conf. "Bacterial neural networks (intracellular signalling). Abstr. Obernai (France). 2002. P. 14.

240. Sutherland I. W. Bxoñlms formation, structure and interactions! // Euresco conf. "Bacterial neural networks (intracellular signalling). Abstr. Obernai (France). 2002. P.' 4.

241. Tease B.E., Walker R.W. Comparative composition of the sheath of the cyanobacterium I) Gloeothece ATCC 27512 cultured with and without combined nitrogen // J. Gen. Microbiol.1989. V. 133. P. 3331-3339.

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

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

244. Van Eykelenburg C. The ultrastructure of Spirulina platensis in relation to temperature and light intensity // Antonie van Leeuvenhoek. 1979. V. 45. P.' 369-390;

245. Walker J.E., Walsby A.E. Molecular weight of gas vesicle protein from the planktonecyanobacterium Anabaena flos-aquae and implications for structure of the vesicle //i Biochem. J. 1983. V. 209. P. 809-815.-

246. Walsby A. Gas Vesicles// Microbiol. Rev. 1994. V. 58. №1. p. 94-144.

247. Wang W.S., Tiseher R.G. Study of the extracellular polysaccharides produced by a blue-green alga,' Anabaena flos-aquae A-37 //Arch. Mikrobiol. 1973. V. 91. P. 77-81.

248. Weckesser J., Hofmann K., Jürgens U. J., Whitton B.A., Reffelsberger B. Isolation and chemical analysis of the sheaths of the filamentous cyanobacteria Calothrix parientina and C. scopulorum II J. of General Microbiol. 1988. V. 134. P. 629-634.

249. Whitfield C. Bacterial extracellular polysaccharides // Can. J. Microbiol; 1988. V. 34. P. 415420/

250. Whitton B.A., Peat A. On Oscillatoria redekei Van Goor II Arch. Mikrobiol. 1969V. 68. P. 362-376.

251. Wildon D.C., Mercer F. V. The ultrastructure of the vegetative cell of blue-green algae // Austral. J. Biol. Sei. 1963; V. 16. P. 585-596.

252. Woehlecke H. Die dinamik der Ultrafiltereigenchaften pflanzlicher Zellwände. Diss, doctor rerum naturalum. Humboldt-Universität zu Berlin. 1996.

253. Woehlecke H., Ehwald R. Characterization of size-permeation limits of cell walls and porous separation materials by high performance size-exclusion chromatography// J. Chromatography. 1995. N 708. P. 263-271.

254. Wölk C.P., Shaffer P.W. Heterotrophic micro- and macrocultures of a nitrogen-fixing cyano-bacterium//Arch. Microbiol. 1976. V. 110. P. 145-147.

255. Yarmolinsky M.B. Programmed cell death in bacterial population // Science. 1995. V. 267. P. 836-837.

256. Zabalueva K, Shatilov V, Filippovich I. Characterization of ribosome-containing rod-like structures isolated from Phormidium laminosum photosynthetic membranes // Photosyn-thetica. 1993. V. 29. P. 463-467.

257. МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТим. М.В. Ломоносова Биологический факультетна правах рукописи1. БАУЛИНА ОЛЬГА ИВАНОВНА

258. УЛЬТРАСТРУКТУРНАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ ЦИАНОБАКТЕРИЙ0300.07 микробиология

259. Диссертация на соискание учёной степени доктора биологических наук1. Президиум ВАК Россиирешение от " ££" ^ЩМприсудил ученую степень ДОКТОРА•наук

260. Йачальник управления ВАК России1. Москва 20051. Том II Приложение1. ОГЛАВЛЕНИЕ

261. Список условных обозначений на рисунках1. Рисунки к главе 2.1. Рисунки к главе 3.481. Рисунки к главе 4.791. Рисунки к главе 5.1351. Рисунки к главе 6.142

262. Список условных обозначений на рисунках.1. А акинета1. АМ аморфные массы1. В везикула1. ВК вещество капсулы1. ВКл вегетативная клетка

263. ВП внутритилакоидное пространство1. Г — гетероциста1. ГВ газовые везикулы

264. ГЛ гранулы липидной природы

265. Гл слой, подобный гликокаликсу

266. Гр гранулы не идентифицированного вещества

267. ГРКС гетероциста с редуцированной клеточной стенкой

268. ГС гомогенный слой оболочки гетероцисты (или чехла вегетативнойклетки)

269. ДС дополнительный слой оболочки1. К— капсула1. Ка карбоксисома1. КВ корневой волосок1. КП — клеточная пергородка1. Кр крахмальное зерно

270. КС клеточная стенка цианобактерии

271. КСР клеточная стенка растения1. КТ контуры тилакоидов

272. М межклеточный слизистый матрикс

273. МП межтилакоидное пространство1. МТ мембрана тилакоида1. Н нуклеоид1. НМ наружная мембрана

274. О оболочка высокой электронной плотности

275. ОВ отложения вещества не идентифицированной природы1. П протопласт1. Пг пептидогликановый слой

276. Пгб гранулы поли-р-гидроксибутирата

277. По поры в пептидогликановом слое

278. ПП периплазматическое пространство

279. ПС пластинчатый слой оболочки гетероцисты1. Пф полифосфатные гранулы

280. ПЧ периферический слой чехла Р - рибосомы

281. СМ материал цитоплазмы, подобный слизистому веществу межклетников СП - специализированная полость таллома мха Т - тилакоид(ы) Ф - фикобилисома

282. ФВ фибриллярное вещество высокой электронной плотности ФДКС - форма с дефектной клеточной стенкой ФРКС - форма с редуцированной клеточной стенкой

283. ФС фибриллярный слой оболочки гетер оцисты (или чехла вегетативнойклетки)

284. ФТ фиброзные тяжи межклеточной слизи1. Ц цианобактерия1. ЦГ цианофициновая гранула

285. ЦМ цитоплазматический матрикс

286. ЦПМ цитоплазматическая мембрана1. Ч чехол

287. ЭТП электронно-плотные тяжи неизвестной природы ЭФ - экзопротопластный футляр а - а-гранулы гликогена Р - липидные Р-гранул в - поверхностью 8-слои1. Рисунки к главе 2

288. Рис. 2.1. Ультраструктура клеток Anabaena variabilis С ALU 458 в фазе интенсивного роста на свету: а общий вид клеток в культуре; б - фрагмент клетки.

289. Рис. 2.2. Ультраструктура клеток A. variabilis CALU 458 после инкубирования в темноте в течение 10 суток.

290. Рис. 2.3. Ультраструктура клеток A, variabilis CALU 458 после инкубирования в темноте в течение 17 суток.

291. Рис. 2.4. Фрагменты клеток A. variabilis САШ 458 после инкубирования в темноте в течение 17 суток.

292. Рис. 2.5. Общий вид клеток в культуре A. variabilis CALL) 458 через 2 суток пребывания на свету после предварительного инкубирования в темноте в течение 17 суток.

293. Рис. 2.6. Общий вид клеток в культуре A variabilis С ALU 458 через 5 суток пребывания на свету после предварительного инкубирования в темноте в течение 1,5 месяцев.

294. Рис. 2.7. Участки клеток в культуре A. variabilis CALU 458 через 5 суток пребывания на свету после предварительного инкубирования в темноте в течение 1,5 месяцев.

295. Рис. 2.8. Участки клеток в культуре A. variabilis С ALU 458 через 5 суток пребывания на свету после предварительного инкубирования в темноте в течение 1,5 месяцев.

296. Рис. 2.9. Клетки A variabilis CALU 458 в культуре, выдержанной на свету в течение 4-х месяцев после предварительной 1,5-месячной инкубации в темноте.

297. Стрелками обозначены клеточные перегородки с пороподобными образованиями.0,5 МКМ

298. Рис. 2.10. Клетки A. variabilis С ALU 458 в культуре после первого пересева из колбы, где произошёл «вторичныйрост».10 мкм

299. Рис. 2.11. Флюоресценция хлорофилла в клетках A. variabilis С ALU 458 в культуре первого пассажа из колбы, где произошёл «вторичный рост» (а) и в оптимальныхусловиях освещения (б).

300. Рис. 2.12. Клетки в 2-х суточной культуре A. variabilis CALU 458, выращиваемой на ярком свету.

301. Рис. 2.13. Клетки в 7 суточной культуре A. variabilis CALU 458, инкубируемой на ярком свету.

302. Рис. 2.14. Клетки на поздних стадиях деструкции в 12-суточной культуре A. variabilis CALU 458, инкубируемой на ярком свету: а с пороподобными образованиями в пептидогликановом слое перегородки; б - с сохранившимися цианофициновыми гранулами.

303. Рис. 2.15. Клетка в культуре ЗупесЬососсиэ зр. РСС 6301 в оптимальных условиях освещения.

304. Рис. 2.16. Клетка в ЗупесЬюсоссиз зр. РСС 6301 в 20-суточной культуре, выращиваемой на ярком свету.

305. Рис. 2.17. Общий вид клеток ЭупесЬососсиз ер. РСС 6301 в 20-суточной культуре, инкубируемой на ярком свету.

306. Рис. 2.18. Делящиеся клетки СЛ/олод/оеорз/з МзсЬН на стадии интенсивного роста культуры на свету.

307. Рис. 2.19. Ультра структура клеток фотоавтотрофной культуры С. МзсЬИ, выращиваемой на ярком свету.0,5 мкм

308. Рис. 2.20. Ультра структура клеток фотоавтотрофной культуры С. &ИзсЬИ, растущей в оптимальных условиях освещения.

309. Рис. 2.21. Участок клетки в культуре С. М&с1Щ растущей при оптимальном освещении.

310. Рис. 2.22. Ультраструктура делящейся клетки С. МбЫШ в культуре, растущей на среде с глюкозой на ярком свету.

311. Рис. 2.23. Ультраструктура делящейся клетки A, variabilis CALU 458 в культуре, растущей на среде с глюкозой на ярком свету.

312. Рис. 2.24. Ультраструктура клетки A. variabilis CALU 458, подвергшейся фотоокислительной деструкции, в культуре, растущей на среде с глюкозой на ярком свету.

313. Рис. 2.25. Ультра структура Зупес1юсоссиз е/опдаШБ: а -общий вид клеток; б участок клетки в области тилакоидов.

314. Рис. 2.26. Ультраструктура клеток 5. е1опда1из после облучения светом высокой интенсивнсти в течение 60 мин.

315. Одной стрелкой обозначена структурно целостная клетка. Двумя стрелками обозначена клетка с деструктивными изменениями

316. Рис. 2.27. Ультра структура клеток S. е long at us после облучения в течение 180 мин.

317. Рис. 2,28. Ультра структур а клеток е1опда№з после облучения в течение 240 мин.

318. Рис. 2.29. Ультраструктура клеток ЗупесЬососсиз эр. РСС 6301 после облучения в течение 360 мин.

319. Рис. 2.30. Ультра структур а клеток A. variabilis АТСС 29413 в оптимальных условиях роста: а ультраструктура и топография клеточных компонентов; б - участок клетки в области тилакоидов.0,2 мкм

320. Рис. 2.31. Ультраструктура клеток A. variabilis АТСС 29413 в оптимальных условиях роста.

321. Рис. 2.32. Ультраструктура клеток A. variabilis АТСС 29413 после облучения в течение 30 мин.

322. Рис. 2.33. Ультра структура клеток A. variabilis АТСС 29413 после облучения в течение 30 мин.

323. Рис. 2.34. Ультра структура клетки A. variabilis АТСС 29413 после облучения в течение 180 мин.1. РОССИЙСКАЯ

324. ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА

325. Рис. 2.35 Общий вид клеток A variabilis АТСС 29413 в суспензии после облучения в течение 180 мин.

326. Рис. 2.36. Участок клетки С. ййвс/ю в суспензии после облучения в течение 120 мин.

327. Рис. 2.37. Клетки С. МэсЬИ в суспензии после облучения в течение 120 мин.

328. Рис. 2.38. Участок клетки С. МбЫ?// в культуре, растущей в темноте в присутствии глюкозы. Контрастирование ультратонких срезов цитратом свинца.

329. Рис. 2.39. Участок клетки С. ШзсЬп в культуре, растущей в темноте в присутствии глюкозы. Контрастирование ультратонких срезов уранилацетатом.

330. Рис. 2.40. Клетка С. МаоЬИ с редуцированной клеточной стенкой в культуре, растущей в темноте в присутствии глюкозы.

331. Рис. 2.41. Участки клеток С. ЫвсЬИ в культуре, растущей в темноте в присутствии глюкозы.1. Рисунки к главе 3

332. Рис. 3.1. Сферопласты ЗупесЬососсиз эр. РСС 6301, полученные в результате воздействия лизоцимом.0,50,5 мкм

333. Рис. 3.2. Сферопласт ЗупесЬососсиз эр. РСС 6301, полученный в результате воздействия лизоцимом.

334. Рис. 3.3. Сферопласт ЗупесЬососсиз $р. РСС6301 .полученный в результате воздействия лизоцимом.

335. Рис. 3.4. Сферопласт Зупес1юсосси5 эр. РСС 6301, полученный в результате воздействия лизоцимом.

336. Рис. 3.5. Сферопласт ЗупесЬососсиз эр. РСС 6301, полученный в результате воздействия лизоцимом, в котором произошло набухание тилакоидов.0,5 мкм1. НМ

337. Рис. 3.6. Сферопласт A variabilis CALU 458, полученный в результате воздействия лизоцимом.

338. Рис. 3.7. Клетки A. variabilis CALU 458 в препарате сферопластов: участок в области перегородки, пронизанной пороподобными «канальцами».

339. Рис. 3.8, Участок в области перегородки пронизанной пороподобными «канальцами» между интактной и лизирующейся клетками исходной культуры A. variabilis CALU 458 (до воздействия лизоцимом).0,5 мкм

340. Рис. 3.9. Агрегированные клетки С. ШэсЬП после воздействия лизоцимом.

341. Рис. 3.10. Участок клетки С. /тЯбсЛ// с деструктивными изменениями клеточной стенки после воздействия лизоцимом в присутствии ЭДТА и отсутствии магния.

342. Рис. 3.11. Клетки С. ШэсЬИ с деструктивными изменениями клеточной стенки после воздействия лизоцимом, что приводит к образованию протопластов.

343. Рис. 3.12. Общий вид суспензии клеток С. МвсЛ/У с образующимися протопластами после обработки лизоцимом.

344. Рис. 3.13. Сфер о пласты С. МэсЬП, полученные в результате воздействия лизоцимом.

345. Рис. 3.14. Участок протопласта С. МзсМ, полученного при воздействии лизоцимом.

346. Рис. 3.15. Протопласт С. /гИзс/мг, полученный при воздействии лизоцимом и дополнительно ультразвуком.

347. Рис. 3.16. Плазмолизированные ФДКС в L-подобной колонии А. variabilis CALU 458,jVw ■ v0,2 мкм

348. Рис. 3.17. Плазмолизированная ФДКС в L-подобной колонии A. variabilis CALU 458.0,2 мкм

349. Рис. 3.19. Участок клетки С. Шбс^и в оптимальных условиях выращивания на свету.0,5 мкмV1. ЭИВЯ-З*' ■1. Ш?

Информация о работе

Баулина, Ольга Ивановна
доктора биологических наук
Москва, 2005
ВАК 03.00.07

Диссертация

Ультраструктурная пластичность цианобактерий - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы