CC BY
58
Сафиуллина Л.М.
Башкирский государственный педагогический университет им. М.Акмуллы
E-mail: saflilya@mail.ru
УЛЬТРАСТРУКТУРА ВОДОРОСЛИ ЕивТЮМАТОБ мАвмив (EUSTIGMATOPYTA), ВЫДЕЛЕННОЙ ИЗ ПОЧВ БАШКИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРИРОДНОГО ЗАПОВЕДНИКА (ЮЖНЫЙ УРАЛ)
Были проведены исследования ультраструктурной организации водоросли Eustigmatos тадпив, выделенной из почв Башкирского государственного природного заповедника. Выявлены и описаны основные органоиды клеток: клеточная оболочка, хлоропласт и его составляющие (тилакоиды, пластоглобулы, пиреноид), уникальная по строению стигма, ядро, митохондрии, различные типы вакуолей. Изучен процесс автоспорообразования.
Ключевые слова: Eustigmatophyta, морфология, ультраструктура, автоспорообразование, Башкирский государственный природный заповедник.
Широко применяемые в настоящее время в альгологии традиционные морфологические, флористические и другие подходы, где используются сведения, полученные с помощью современных методов и технологий, приводят не только к уточнению диагнозов, но и к описанию новых таксонов водорослей, а также к принципиальному пересмотру существующих систем. Одним из наиболее востребованных подходов с начала 90-х годов является молекулярно-генетический. Тем не менее, классификация водорослей согласно данным этого подхода, далеко не всегда хорошо согласуется с морфологическими данными, что в свою очередь приводит флористов к некоторому замешательству. Поэтому вопросы соотношения морфологических и молекулярно-генетических методов в альгологии сейчас актуальны и широко обсуждаются в научной литературе. Чтобы соотнести эти подходы, необходимо выработать систему, в которой они бы не противоречили друг другу и на основании которой, виды можно было бы разбить в систематические группы разного ранга. Одним из наиболее интересных методов является использование электронной микроскопии, позволяющей проанализировать и соотнести цитологические особенности видов с другими методами исследований.
Для изучения ультраструктуры был выбран изолят E.magnus, выделенный из почв Башкирского государственного природного заповедника (БГПЗ). Водоросль выращивали на агаризован-ной питательной среде 3ЖВМ [1] в течение 2 недель, затем заливали в агаровые блоки и фиксировали в 3% растворе глутаральдегида с префиксацией 0,1% тетраоксида осмия в 0,05М бу-
фере PIPES. После трехкратного промывания в 0,05М буфере PIPES материал в фиксаторе был помещен в холод на два часа. Затем промыт и без добавления тетраоксида осмия помещен на ночь в холод. Спустя 12 часов промыт и залит 1% раствором тетраоксида осмия в 0,05М буфере PIPES [2]. После промывания образцы обезвоживали в серии спиртов и ацетоне и заключали в аралдит. Для получения ультратонких срезов использовали ультратом LKB-III. Контрастирование проводили последовательно в растворах уранилацетата и цитрата свинца. Съемку и исследование клеток осуществляли в электронном микроскопе TESLA BS-500.
Клеточная оболочка вегетативных клеток тонкая и имеет три слоя. Наружный слой состоит из коротких фибрилл, расположенных перпендикулярно поверхности электронноплотного среднего слоя, который представлен в виде тонкой ламеллы. В молодых клетках ла-мелла одна и имеет четкую очерченность, в зрелых же клетках она неравномерно раздваивается. Третий, внутренний слой - плазмалемма, светлый, по структуре аморфный.
Хлоропласт состоит из длинных пачек ти-лакоидов, собранных в группы по 2-4 (чаще по три), и окружен каналом шероховатого эндоп-лазматического ретикулюма, не связанного с ядром. Имеется небольшое количество пластогло-бул округлой формы. Пиреноид выступающий, крупный, имеет достаточно плотную, гомогенную структуру и располагается на выросте внутренней поверхности хлоропласта. Форма пиреноида - неправильно округлая, иногда ромбовидная. Пиреноид без обкладки, однако, изредка на его периферии встречаются включения из
полисахаридов. Снаружи пиреноид окружен пачкой тилакоида. Стигма в клетке характерная, она находится вне хлоропласта и состоит из хаотично расположенных осмофильных глобул, не обособленных мембранами, разных по размеру.
Ядро сложное хромоцентрическое. Оно имеет округлую форму, часто с выростами. Ядрышко центральное, у автоспор обычно смещено к периферии. В молодых клетках ядра имеют вытянутую форму, а хроматин в них распределяется равномерно по всему ядру. В зрелых клетках хроматин скапливается глыбками обычно вдоль оболочки. Митохондрии довольно крупные. Их форма варьирует от удлиненно округлой до вытянуто-овальной. Митохондрии окружены двухмембранной оболочкой, и имеют трубчатые кристы.
В клетках водоросли наблюдалось большое скопление плотных, палочковидных, светлых образований, чем-то напоминающих присутствие вытянутых вакуолей или крахмальных зерен. Степень развития данных образований не зависела от возраста клеток особей, и они массово присутствовали даже в автоспорах. В крупных вегетативных клетках их можно было увидеть и с помощью светового микроскопа. Кроме того, были обнаружены прозрачные и электронноплотные вакуоли с фибриллярным содержимым и мембранными элементами.
На 14 сутки в клетках Е.magnus наблюдается процесс автоспорообразования. Автоспоры в клетках формируются по 2-4.
Таким образом, в результате эксперимента была описана ультраструктура изолята Eustigmatos magnus, выделенного из почв БГПЗ. На основании электронных фотографий были изучены и описаны основные клеточные органоиды водоросли, в том числе строение пиреноида и стигмы. Изучен процесс автоспорообразования.
Наблюдение за структурой пиреноида по имеющимся электронограммам и снимкам с оптического микроскопа позволило предположить, что обкладка вокруг этого органоида имеет оп-
ределенную полиморфность. Так, в молодых клетках увидеть пиреноид в световой микроскоп не представляется возможным. С возрастом, по-видимому, обкладка вокруг пиреноида разрастается, образуя прямые, довольно широкие пластины, создающие угловатую, ромбовидную форму органоида, и, преломляя свет, становится хорошо различимой в оптическом микроскопе. Однако, на данный момент специальных исследований ультраструктуры клеток подверженных возрастной изменчивости нами не проводилось.
Несмотря на то, что изучение ультраструктуры клеток представителей Еи8Й§ша1орЬу1а было начато очень давно [3], детальных цитологических исследований в отношении этой группы водорослей не проводилось, и здесь остались существенные пробелы. Между тем известно, что именно изучение ультраструктуры эустигматофитовых водорослей позволило обнаружить в их клеточной организации достаточно надежные цитологические отличия от желтозеленых, что привело, в результате, к выделению их в самостоятельный отдел.
В целом наше описание вполне соответствует диагнозам вида, представленным в определителях [4; 5; 6; 7], за исключением данных об отсутствии пиреноида и наличия в зрелых клетках белкового кристалла угловатой формы.
В связи с этим были выдвинуты гипотезы, позволяющие при дальнейшем исследовании различных штаммов дополнить диагноз вида, заменив описанную предыдущими авторами структуру белкового кристалла на пиреноид, имеющий по нашему мнению разные стадии развития обкладки, что увидеть в световой микроскоп не представляется возможным. Лишь намеки на присутствие обкладки обнаруживаются в электронный микроскоп в виде единичных зерен мелких размеров вблизи пиреноида. Поэтому для подтверждения имеющихся предположений необходимо дальнейшее изучение группы Еи8Й§ша1орЬу1а, уделяя особое внимание сравнительному внутривидовому аспекту.
11.02.2011
Список литературы:
1. Archibald P.A., Bold H.C. Phycological Studies XI. The genus Chlorococcum Meneghini // Univ. Texas Publ. - 1970. - P. 51.
2. Turner G.W., Gershenzon J., Croteau R.B. Development of peltate glaudular trichomes of pepernint // Plant Physiology. - 2000. -V. 124. - P. 665-679.
3. Hibberd D.J, Leedale G.F. Observations on the cytology and ultrastructure of the new algal class Eustigmatophyceae // Annals of Botany. 1972. -36. - P. 49-71.
4. Pascher A. Heteroconten // Rabenhorst’s Kryptogamen-Flora von Deutschland, Osterreichs und der Schweiz. 11. Leipzig. -1939. 1092 pp.
5. Дедусенко-Щеголева Н.Т., Голлербах М.М. Определитель пресноводных водорослей СССР. Вып. S. Желтозеленые водоросли. Ленинград: Изд-во АН СССР. - 1962. 272 с.
6. Mатвiєнко О.М., Догадша Т.В. Жовтозелеш водорості - Xanthophyta // Вiзначник прісноводних водоростей Украшсь^ РСР. Кiеv: Наукова думка. - 1978. S12 с.
7. Ettl H., Gartner G. Sullabus der Boden-, Luft- and Flechtenalgen. // Gustav Fischer Verlag. Stutgart. - 199S. 721 pp.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований (проект №10-04-90783-моб_ст)
Сведения об авторе:
Сафиуллина Л.М., ассистент кафедры ботаники, биоэкологии и ландшафтного проектирования Башкирского государственного педагогического университета им. М.Акмуллы, кандидат биологических наук 4S0000, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Октябрьской Революции, За, тел. (347) 2730290,
e-mail: saflilya@mail.ru
UDC 581.8:582.263 Safiullina L.M.
E-mail: saflilya@mail.ru
ULTRASTRUCTURE OF ALGAE EUSTIGMATOS MAGNUS (EUSTIGMATOPHYTA) FROM SOILS OF THE BASHKIR STATE NATURAL RESERVE (SOUTH URALS)
Ultrastructure of alga Eustigmatos magnus from soils of Bashkir State Natural Reserve was examined. The major cell organelles were identified and described: cell walls, chloroplast (thylakoids, plastoglobules, pyrenoid), stigma with unique structure, nucleus, mitochondria, different types of vacuoles. The process of autospora formation was studied.
Key words: Eustigmatophyta, morphology, ultrastructure, autospora formation, Bashkir State Natural Reserve. Bibliography:
1. Archibald P.A., Bold H.C. Phycological Studies XI. The genus Chlorococcum Meneghini // Univ. Texas Publ. - 1970. - P. 51.
2. Turner G.W., Gershenzon J., Croteau R.B. Development of peltate glaudular trichomes of pepernint // Plant Physiology. -2000. - V. 124. - P. 665 - 679.
3. Hibberd D.J., Leedale G.F. Observations on the cytology and ultrastructure of the new algal class Eustigmatophyceae // Annals of Botany. 1972. -36. - P 49-71.
4. Pascher A. Heteroconten // Rabenhorst’s Kryptogamen-Flora von Deutschland, Osterreichs und der Schweiz. 11. Leipzig. -1939. 1092 pp.
5. Dedusenko-Shchegoleva N.T., Gollerbakh M.M. Key book to freshwater algae of the USSR. Xanthophyta. L.: Izdatel’stvo AS USSR. - 1962. - V. 5. - 272 pp.
6. Matvienko O.M., Dogadina T.V. Xanthophyta // Key book to freshwater algae of the Ukrainian RSR. K.: Naukova Dumka. -1978. 512 pp.
7. Ettl H., Gartner G. Sullabus der Boden-, Luft- and Flechtenalgen. // Gustav Fischer Verlag. Stutgart. - 1995. 721 pp.
