Это происходит и в чистых культурах, и в природных условиях. При глубоких и длительных изменениях среды обитания существенно перестраивается также обмен веществ грибного организма.
Âразвитии грибов различают первичный и вторичный метаболизм. Первичный характерен для вегетативной стадии развития, в которой происходит нарастание биомассы таллома. Как результат этого процесса — изменение свойств субстрата в контактной с мицелием зоне, ее закисление и засорение продуктами обмена. Соответственно изменения затрагивают и обменные процессы самого гриба, что индуцирует переход ко вторичному метаболизму. Вегетативная фаза завершается, и начинается развитие репродуктивной. С одной стороны, изменяется функционирование органов, необходимых для дальнейшего питания организма, с другой стороны, начинают формироваться типичные репродуктивные структуры. Внешне это проявляется образованием воздушного мицелия, репродуктивных органов анаморфы и телеоморфы и сопутствующих им морфологических структур.
Âходе развития грибов структурные и функциональные преобразования идут параллельно [65]. В вегетативную фазу цикла функцию прорастания обеспечивают проростковая гифа, почкующаяся клетка; функцию поселения на хозяине — апрессорий, гифоподий, ловчая гифа, другие органы прикрепления; разрастание и увеличение массы — инфекционная и перфорационная гифы, столон, изоморфа, гаусторий, субстратный мицелий, почкующаяся клетка. Репродуктивная фаза развития также характеризуется рядом функций с соответствующими им типичными органами. Например, перенесение неблагоприятных условий стимулирует образование хламидоспор, склероциев. В фазе бесполого размножения распространение (споруляция) сопровождается организацией структур анаморфы — специфичных для систематических групп плодовых тел, таких как конидиомы, продуцирующие конидии (коремии, ложа, пикниды и т. д.); спорангиомы, продуцирующие спорангиоспоры (простые спорангии, стилоспорангии, мероспорангии).
Половое размножение предваряется образованием разнознаковых половых клеток или органов: гаметангиев, аскогона, трихогины, антеридия, спермация, соматических гиф. Итогом их участия в половой реакции является формирование спорогенных органов — зигоспорангия, сумки, базидии — и сопровождающих их морфологических структур, таких как зигома, аскома, базидиома, лихенома.
Глава 3 |
|
|
СПОРЫ ГРИБОВ |
|
|
3.1. СТРОЕНИЕ СПОР |
|
|
|
Спора — одноклеточный или многоклеточный специальный орган грибов, предназ- |
|
наченный для расселения и размножения. |
||
|
Спора окружена клеточной стенкой, или оболочкой, которая выполняет защитную |
|
функцию, препятствует лизису клетки в гипотонической среде, осуществляет обменные |
||
процессы между внешней средой и внутренними структурами клетки. Клеточная стенка |
||
многослойна. В упрощенном варианте ее слои объединяют в хорошо различимые под |
||
световым микроскопом экзоспорий, эписпорий è эндоспорий (рис. 12). Эти слои могут быть |
||
выражены в разной степени, оболочка споры может быть толстой либо тонкой, иметь одну |
||
или несколько ростковых пор. |
||
|
Строение оболочки спор, особенно экзоспория, для многих групп грибов является |
|
характерным признаком. Часто экзоспорий скульптурирован: несет на своей поверхности |
||
точки, бородавки, бороздки, ребра, сеточки и т. д. (рис. 13). Споры базидиальных грибов |
||
иногда имеют рубчик — место прикрепления споры к стеригме. Стеригма представляет |
||
|
|
собой трубочку, по которой передается цитоплазматический |
1 |
|
материал из спорогенной клетки для формирования споры. |
|
|
Она может долго сохраняться на споре в виде длинного хвос- |
|
2 |
тика, как это можно увидеть у некоторых дождевиковых гри- |
|
|
|
|
|
бов. У некоторых спор на месте поры имеется тонкостенная |
|
3 |
выпуклость — каллус — èëè супраапикулярный диск (депрес- |
|
|
|
|
4 |
сия) — структурно выраженное образование типа вмятины. |
|
5 |
Встречаются калиптратные споры с частично свободным пе- |
|
|
риспорием в виде вздутых мешков или юбочки. Иногда экзо- |
|
6 |
|
|
|
спорий содержит гликоген, который окрашивается препарата- |
|
7 |
ми йода в черный, фиолетовый или голубой цвет; при этом |
|
8 |
|
10 |
9 |
|
|
|
Ðèñ. 12. Строение споры базидиального гриба хруплянки |
|
|
(Psathyrella velutina) [95]: |
1 — ïîðà; 2 — эктоспорий; 3 — цитоплазма; 4 — эндоспорий;
5 — эписпорий; 6 — экзоспорий; 7 — периспорий; 8 — вмятина (депрессия);
11 9 — апикулюс; 10 — рубец, рубчик (остается на споре после отделения ее от стеригмы); 11 — стеригма
42
à |
á |
â |
ã |
ä |
å |
æ |
ç |
è |
ê |
ë |
ì |
Ðèñ. 13. Орнаментация экзоспория базидиоспор [95]:
à— неорнаментированная (гладкая); á — морщинистая; â — мелкоточечная; ã — тонкобородавчатая;
ä— бородавчатая; å — шиповатая; æ — бугорчатая; ç — разбросанно цепочковидно-пунктирная;
è— гребенчато-ребристая; ê — сетчато-ребристая; ë — крылато-сетчато-ребристая; ì — продольно-ребристая
à |
á |
|
|
æ |
|
|
â |
ã |
|
|
|
ä |
|
|
|
|
|
å |
|
|
|
|
|
ç |
è |
ê |
ë |
ì |
í |
|
|
|
|
ñ |
|
î |
ð |
ò |
ó |
|
ï |
|
|
|
|
|
ô
õ |
ö |
÷ |
ø |
ý |
þ |
|
Ðèñ. 14. Форма спор базидиомицетов [99]:
à— шаровидная; á — субшаровидная; â — яйцевидная; ã — обратно-яйцевидная; ä — эллипсоидная; å — лимоновидная;
æ— сердцевидная; ç — грушевидная; è — веретеновидная; ê — субверетеновидная; ë — эллипсоидно-веретеновидная;
ì— лодковидная; í — бобовидная; î — сосисковидная, колбасковидная; ï — узкоцилиндрическая; ð — короткоцилиндрическая; ñ — широкоцилиндрическая, бочковидная; ò — угловатая, треугольная; ó — многоугольная; ô — широкобулавовидная; õ — хвоевидная; ö — угревидная; ÷ — сигмовидная, изогнутая; ø — нитевидная; ý — палочковидная;
þ— цепочковидная
43
скульптурированность экзоспория становится более четкой. Такие споры называют амилоидными. Они характерны, например, для сыроежковых грибов. Если стенки спор или дру-
гих структурных элементов таллома грибов окрашиваются препаратами йода в желтоватобурый или бурый цвет, то такие структуры, включая споры, называют псевдоамилоидными
èëè декстриноидными.
Окраска спор является одним из диагностических признаков, широко применяемых
в систематике грибов. Бесцветные, прозрачные, стекловидные споры, а также неокрашенные гифы грибов принято называть гиалиновыми. Светлоокрашенные споры в световой
микроскоп могут выглядеть бесцветными. Поэтому цвет спор устанавливается по цвету
спорового порошка.
В строении спор, независимо от систематической принадлежности, много общих при-
знаков, например, таких, как форма (рис. 14).
Как известно, в филогенетическом отношении грибы — организмы разнородные. Однако эволюция разных групп грибов, возможно, проходила в сходных условиях, в результате чего возникали морфологические структуры, близкие по строению и функциям. Данный феномен, известный как конвергентные линии развития, у грибов, по сравнению с другими организмами, выражен наиболее ярко. Эволюция грибов шла по пути усложнения. В строении спор эта линия проявилась возникновением септ и образованием многоклеточ- ных спор, в которых каждая частичка (пропагула) генетически равнозначна одноклеточной споре. При формировании многоклеточных спор происходит многократный митоз и обра-
зование оболочки вокруг ядер. Чем больше спор, тем больше вероятность выживания вида.
По наличию и расположению перегородок все споры делятся на несколько типов (рис. 15). Амероспоры — одноклеточные споры. Амероспоры аллантоидные — одноклеточные споры, изогнутые толстой колбаской. Дидимоспоры имеют одну центральную перегородку. У дидимоспор асимметричных перегородка смещена к какому-либо концу. Фрагмоспоры имеют несколько поперечных перегородок. Диктиоспоры, или мерангиоспоры, или муральные споры, несут множество поперечных и продольных перегородок. Ско-
|
|
|
|
лекоспоры — удлиненные, нитевидные, с попереч- |
|
|
|
|
|
ными перегородками. Одноклеточные споры поло- |
|
|
|
|
|
вого спороношения в эволюционном плане моложе |
|
|
|
|
|
многоклеточных. |
|
|
|
|
|
|
Одноклеточные споры характерны для холо- |
|
|
|
|
базидиомицетов, таких как афиллофороидные, ага- |
|
|
|
|
|
рикоидные, гастероидные грибы с макроскопиче- |
|
à |
á |
â |
|
скими плодовыми телами — базидиомами. Бази- |
|
|
|
|
|
диомицеты появились на Земле в конце пермского |
|
|
|
|
|
периода — более 250 млн лет назад, а сумчатые — |
|
|
|
|
|
на 100 млн лет раньше [47]. Все многообразие сеп- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ðèñ. 15. Типы спор по признаку септированности [98]: |
|
|
|
|
|
à — амероспора; á — амероспора аллантоидная; â — дидимоспора; |
|
|
|
|
|
|
ã — дидимоспора асимметричная; ä — фрагмоспора; å — диктио- |
ã |
ä |
å |
æ |
|
спора; æ — сколекоспора |
44
тированных спор встречается у сумчатых грибов практически всего подкласса эуаскомицетиды. Одноклеточные споры характерны для немногочисленных видов из группы порядков пиреномицеты (мучнисторосяные, гипокрейные), а также для двух порядков дискомицетных грибов (пецициевые, трюфелевые).
3.2.СПОРЫ АНАМОРФЫ
Âталломе грибов споры — самые консервативные морфологические структуры. Поэтому в микологической практике строение спор широко используется при определении видовой принадлежности грибов. Задача облегчается, если известна еще одна характеристика — генезис (происхождение) спор. Особенностью грибных организмов является сложный цикл развития, сопровождающийся сменой ядерных фаз: гаплоидной, дикариотиче- ской, диплоидной. Во всех этих кариотических состояниях грибы способны образовывать репродуктивные структуры — споры.
Цикл развития грибов включает две фазы — вегетативную и репродуктивную. В вегетативной фазе у грибов две функции — увеличение биомассы и получение энергии и питательных веществ для первичного метаболизма. Здесь грибы разных групп в значительной степени сходны. Их талломы представляют собой мицелий, который на большом протяжении контактирует с субстратом, и каждая вегетативная единица (гифа) питается самостоятельно. Интенсивность поглощения и расходования питательных веществ взаимно уравновешены. Грибная масса постоянно увеличивается. Позже, по мере накопления метаболитов, истощения среды и прочих изменений в условиях существования, регуляция метаболизма нарушается и происходит переход к вторичному обмену веществ. Вторичные метаболиты, образующиеся на тех же путях обмена, что и первичные, накапливаются в клетках, выделяются в среду или используются грибами в новых, продолжающих меняться условиях. Все это дает толчок к формированию воздушного мицелия, существование которого зависит от транспорта веществ внутри таллома [65]. На нем начинают развиваться органы репродуктивной фазы: структуры бесполого и полового спороношения и сопутствующие им вспомогательные морфологические образования — микроскопические и макроскопические плодовые тела, определяющие таксономическую принадлежность грибов [47].
Наибольшее количество спор образуется без прохождения полового процесса во всех кариотических состояниях таллома. Фаза развития (состояние таллома), подготовленная
вегетативной фазой и заканчивающаяся распространением спор (споруляцией) бесполого происхождения, их прорастанием и образованием нового таллома, носит название àíà-
морфы. Этим же термином обозначают органы бесполого спороношения. Споры анамор- ôû — гаплоидные споры, дикариоспоры è диплоспоры — формируются в зависимости от
кариотического состояния продуцирующих их структур. Они служат для массового расселения грибов. Спорогенными органами могут быть любые или специальные гифы, как воздушного мицелия, так и субстратного. Споры анаморфы могут образовываться эндогенно, внутри спорогенного органа, и экзогенно, т. е. снаружи специального органа — споро-
генной гифы и ее клеток.
Спорангиоспоры — неподвижные, гаплоидные одноклеточные споры, образующиеся внутри спорангия. Они содержат одно или несколько ядер, покрыты чаще всего скульпту-
45