Muratova_K_R

Муратова Камилла Равиловна
ФГБОУ ВПО Башкирский государственный педагогический университет
им. М.Акмуллы, г. Уфа, Россия
Сафиуллина Л.М., к.б.н., ФГБОУ ВПО Башкирский государственный
педагогический университет им. М.Акмуллы, кафедра ботаники, биоэкологии и
ландшафтного проектирования
ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ И ЗООСПОРОГЕНЕЗ МИКРОСКОПИЧЕСКОЙ
ВОДОРОСЛИ EUSTIGMATOS POLYPHEM (PITSCHMANN) HIBBERD 1981
(EUSTIGMATOPHYTA)
Изучение жизненного цикла водорослей на сегодняшний день является
необходимым условием для их идентификации на уровне вида. И хотя в
последнее десятилетие в альгологии все чаще применяют молекулярнобиологические методы определения принадлежности вида к той или иной
эволюционной линии, такая классификация водорослей далеко не всегда
хорошо согласуется с морфологическими критериями определения и поиск
новых критериев для их идентификации остается до сих пор актуальным.
В
связи
с
этим
целью
работы
было,
выявить
критические
морфологические признаки вида Eustigmatos polyphem (Eustigmatophyta) изучив
его жизненный цикл и зооспорогенез. Исходя из цели, были поставлены
следующие задачи: 1. На основании литературных данных освоить методику
наблюдения за жизненным циклом водоросли и подобрать методику массового
получения зооспор; 2. Изучить поэтапно морфометрию вегетативных клеток,
автоспор и зооспор; 3. Обозначить ключевые морфологические признаки
определения вида E. polyphem.
Eustigmatophyta – это небольшой отдел эукариотических водорослей,
который включает в себя морских, пресноводных и почвенных представителей.
Представители класса Eustigmatophyceae были отделены от Tribophyceae, после
того, как Д. Хибберд и Г. Лидейле [5; 6] обнаружили, что стигма располагается
вне хлоропласта (отсюда и название). Одноклеточная водоросль Eustigmatos
polyphem (Pitschmann) Hibberd 1981 (Eustigmatophyta), (syn. Pleurochloris
polyphem Pitschmann 1969) изолирована из почв Кении. Хлоропласт один
чашевидный, с двумя лопастями, в старых клетках несколько лопастей, с одним
кристаллическим пиреноидом. Клетки 14 (-25) мкм в диаметре. Зооспоры до 24
мкм в длину [4]. В исследовании мы использовали аутентичный штамм
водоросли ACKU № 700-06 (orig. SAG 38.84) из коллекции КНУ им. Т.
Шевченко, любезно предоставленного профессором И.Ю. Костиковым.
Водоросль выращивали на питательной среде 3NBBM [3]. Согласно
данным литературы, время культивирования может влиять на морфологию
водорослей [1; 7]. Поэтому важно было обозначить временные рамки
эксперимента, а также определить количество просмотров и интервал между
ними. Итак, просмотр проводили на 3, 7, 14, 21 и 28 сутки, а также исследовали
клетки, возраст которых составлял 6 мес., 1,5 и 2,5 года с момента
культивирования. Просмотр проводили с использованием микроскопа Axio
Imager A2 с реализацией дифференциально-интерференционного контраста с
камерой Axio Cam MRC при увеличении ×1000. Оценивали морфометрические
показатели клеток, наблюдали за развитием автоспор, сопоставляя данные с
диагнозом вида, приведенным в определителе. При каждом просмотре
измеряли диаметр 50 вегетативных клеток.
На 3 сутки культивирования размер вегетативных клеток составлял 5-11
(-16) мкм в диаметре, клетки имели желто-зеленую окраску. Хлоропласт
чашевидный с двумя лопастями. Пиреноид ярко выражен, полиэдрический.
Клетки в основном молодые. Единично можно было встретить клетки,
находящиеся на взрослой стадии жизненного цикла, где присутствовала
крупная вакуоль с каплями масла.
На 7 сутки просмотра клеточных включений в вакуолях практически нет.
Клетки находились на разных стадиях развития. Редко встречались старые
клетки с большим количеством капель масла, как в вакуолях, так и по всему
протопласту. Автоспоры присутствовали единично. Размеры клеток колебались
от 7-13 (-14) мкм в диаметре.
На 14 сутки – все клетки E. polyphem сильно укрупнились в диаметре, и
размер их составил 13-20 (-22) мкм. Хлоропласт чашевидный, чаще с
несколькими лопастями. В культуре массово присутствовали автоспоры по 2-4
(до 8).
На 21 сутки вегетативные клетки уменьшались в диаметре до 7-13 (-14)
мкм и соответствовали седьмым суткам просмотра. Хлоропласт чашевидный,
как правило, с двумя лопастями. Автоспоры встречались единично.
На 28 сутки размер клеток практически не изменился, и диаметр их
составили 9-13 (-14) мкм. Морфология клеток была, идентична 21 суткам
просмотра.
На 6 месяц с начала культивирования протопласт приобрел зернистость.
Диаметр вегетативных клеток 12-15 мкм. Единично обнаружены автоспоры (по
2-4) и клетки вытянутой формы (11,14 мкм в ширину и 13,86 мкм в длину).
Хлоропласт чашевидный, имеет две лопасти, с полиэдрическим пиреноидом. В
некоторых клетках присутствовали небольшие каратиноидные глобулы [2].
Возраст культуры 1,5 года с момента культивирования встречались очень
крупные клетки, до 28 мкм. В среднем размер клеток составлял 11-26 мкм.
Протопласт зернистый. Автоспоры единично, по две в автоспорангиях. Во всех
клетках обнаружены оранжево-красные крупные каратиноидные глобулы.
Имеются эллипсоидные клетки 11.86 мкм в ширину и 12.57 мкм в длину.
Возраст культуры 2,5 года. Вегетативные клетки в среднем уменьшились
в размерах от предыдущего просмотра и составили от 9-16 мкм в диаметре.
Протопласт желтый, сильно гранулированный. В клетках ярко выражены
крупные каратиноидные глобулы. Множество клеток цилиндрической формы
11.22 мкм в ширину и 15.07 мкм в длину.
Получение и исследование зооспор было одной из важнейших задач
исследования, так как их наличие, форма и строение является иногда
единственным морфологическим признаком, отличающим один вид от другого.
Процесс получения зооспор оказался достаточно трудоемким, так как нужно
было подобрать наиболее оптимальные условия для их образования, а также
максимально точно определить время от выхода зооспор из зооспорангия до их
округления в молодую клетку.
Для массового получения зооспор создавали неблагоприятные условия,
такие как недостаток освещенности, отсутствие калий-магниевых компонентов
в питательной среде, разбавление питательной среды дистиллированной водой.
Дефицит инсоляции никак не повлиял на выработку зооспор в культуре. При
исключении из среды основных видов солей зооспоры выявлялись единично.
Самым
эффективным
оказался
метод
разбавления
питательной
среды
дистиллированной водой в пропорции 1:1, который стимулировал массовое
развитие зооспор у E. polyphem. Пробирки ставили под осветительную
установку (лампы ЛБ-40, чередование световой и темновой фаз 12:12 ч,
освещенность 1700-2500 Лк, при температуре 24-260С). Просмотр проводили
через 2-3 сутки, в утренние часы, так как массовый выход зооспор можно было
обнаружить
только
с
утра,
к
полудню
зооспоры
практически
не
обнаруживались.
Подобрав наиболее эффективный метод получения зооспор, мы, смогли
детально изучить зооспорогенез исследуемого вида. Зооспоры E. polyphem
были сильно вытянуты и имели грушевидную форму. В базальной части
находилось оранжевое каратиноидное пятно. Длина зооспор составляла 14-17
мкм в диаметре. Исследование показало наличие двух очень тонких жгутиков
длиной до 7 мкм, которые обычно скручивались между собой, создавая
впечатление наличия одного жгутика. Через 5-7 минут после выхода зооспор из
зооспорангия они начинали округляться, быстро вращаясь вокруг себя, при
этом их жгутики плотно переплетались с образованием на конце петли,
которую уже молодая круглая клетка отбрасывала.
Таким образом, в ходе исследования были выявлены все стадии
жизненного цикла водоросли Eustigmatos polyphem от образования и выхода
автоспор и зооспор до старения вегетативных клеток и их морфологической
изменчивости. Впервые описана методика получения зооспор для E. polyphem,
морфология которых отличается не только от классического описания в
определителе, но и от зооспор других видов эустигматофитовых, что
необходимо
использовать
при
идентификации
вида.
Также,
впервые
обнаружена возрастная морфологическая изменчивость вида E. polyphem при
длительном культивировании и появление клеток характерных представителям
рода Ellipsoidion. Это может служить отличительным признаком E. polyphem от
близкого к нему по морфологии вида E. magnus [1], клетки которого при
полиморфизме приобретают еще и статус рода Vischeria.
Список использованных источников:
1.
Сафиуллина
Л.М.
Морфологическая
изменчивость
почвенной
водоросли Eustigmatos magnus (B. Petersen) Hibberd (Eustigmatophyta) под
влиянием экологических факторов: Дис….канд. биол. наук. Баш. гос. пед. ун-т.
Уфа. 2009. 23 с.
2.
Сафиуллина Л.М., Болдина О.Н. Ультраструктура водорослей рода
Eustigmatos (Eustigmatophyta) //Актуальные проблемы современной альгологии:
Тезисы докладов IV Международной конференции. Киев. 2012. С. 263.
3.
Archibald P.A., Bold H.C. Phycological Studies XI. The genus
Chlorococcum Meneghini. Univ. Texas Publ. 1970. 7015. 51p.
4.
Ettl H., Gärtner G. Sullabus der Boden-, Luft- and Flechtenalgen. Gustav
Fischer Verlag. Stutgart. 1995. 721 p.
5.
Hibberd D.J., Leedale G.F. Eustigmatophyceae – a new algal class with
unique organization of the motile cell // Nature. 1970. 225. № 5234. P. 758-760.
6.
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.
7.
Neustupa J, Nemcova Y. Morphological and taxonomical study of three
terrestrial eustigamatophycean species// Nova Hedwigia. 2005. 123. P. 373-386.