11805 (Порядок эуроциевые (аспергиловые) – Eurotiales)

Введение

Отдел грибы - обширная группа организмов, включающая около 100 000 видов. В неё входят классы: хитридиомицеты - Chytridiomycetes, гифохитридиомицеты - Hyphochytriomycetes, оомицеты - Oomycetes, зигомицеты - Zygomycetes, аскомицеты - Ascomycetes, базидиомицеты - Basidiomycetes и дейтеромицеты, или несовершенные грибы - Deuteromycetes.

При традиционном делении живых организмов на царства животных и растений грибы относили к растениям. Хотя, грибы существенно отличаются от растений неспособностью к фотосинтезу и гетеротрофным питанием их объединили на основе таких черт сходства, как хорошо выраженная клеточная стенка, адсорбция питательных веществ из растворов, отсутствие большей частью подвижности в вегетативном состоянии. Однако, гетеротрофный способ питания накладывает отпечаток на характер обмена грибов. По таким признаком как присутствие мочевины в обмене, образование в качестве запасного продукта гликогена, а не крахмала, а так же содержание хитина грибы сходны с животными. Большинство грибов отличаются от растений по такому признаку как, путь синтеза лизина. Если у всех растений синтез этой аминокислоты идет через диаминопимелиновую кислоту, у большинства грибом он происходит при участии аминоадипиновой кислоты.

Сейчас все более распространяется взгляд на грибы как на самостоятельное царство эукариотных организмов, коренным образом отличающихся от растений и животных. Выделение грибов в качестве самостоятельного царства косвенно подтверждается данными по сравнительному изучению цитохромов С у разных групп организмов. Эти исследования показывают, что грибы – древняя группа, существующая еще до расхождения растений и животных.

Грибы имеют плифилетическое присхождение: их группы произошли от независимо от разных групп бесцветных жгутиков или теряющих жгутики амебоидных флапеллят. Для некоторых групп грибов предполагается происхождение от жгутиковых.

Вегетативное тело большинства грибов представляют собой мицелий, состоящий из ветвлящихся нитей – гиф, с апикальным (верхушечным) ростом и боковым ветвлением. Мицелий пронизывает субстрат и всей поверхностью поглощает из него питательные вещества, а также располагается на его поверхности и может подниматься над субстратом ( поверхностный и воздушный мицелий).

Различают нитчатый или ценоцитический мицелий, лишенный перегородок представляющий одну гигантскую клетку большим числом ядер, и клеточный, или септированный мицелий, разделенный перегородками – септами на отдельные клетки, содержащих от одного до многих ядер. Для представителей классов хитридиомицетов, оомицетов, гифохитридиомицетов, зигомицетов, условно называющимися низшими грибами характерен не клеточный мицелий. У всех высших - аскомицетов, базидиомицетов, дейтеромицетов, мицелий клеточный, с септами. Септы иногда находят у низших грибов: они отделяют репродуктивные органы и поврежденные участки гиф.

У некоторых грибов, например дрожжей, вегетативное тело представлено одиночными почкующимися или делящимися клетками. Если такие клетки не расходятся образуется псевдомицелий.

Некоторые примитивные грибы имеют одноклеточный таллом, иногда без клеточной стенки. Одноклеточные таллом грибов часто развивают ризомицелий – разветвленные нитевидные структуры, лишенные ядер.

При формировании плодовых тел и некоторых вегетативных структур гифы грибов плотно переплетаются, образуя ложную ткань – плектенхиму.

1. Общие сведения об отделе Mycota

1.1 Строение клетки гриба

1.1.1 Клеточная стенка

Клетка большинства грибов имеет хорошо выраженную клеточную стенку обычно около 0,2 мкм. толщиной. Наружный слой клеточной стенки часто аморфный, а внутренний представляет собой гомогенный матрикс с погруженным в него и определенными образом ориентированными микрофибриллами. Нередко бывает и более сложный слой.

Клеточная стенка содержит 80-90% полисахаридов, связанных с белками и липидами. Кроме того в её состав входят полифосфаты и меланины. Микрофибрильные скелетные компоненты клеточной стенки состоят из хитина или целлюлозы.

1.1.2 Органеллы клетки

В цитоплазме клеток грибов различимы рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи и ядра. Протопласт грибов окружен цитоплазматической мембраной – плазмалеммой.

Между клеточной стенкой и цитоплазматической мембраной располагаются ломасомы – мембранные структуры, имеющие вид многочисленных пузырьков. В зависимости от происхождения различают настоящие ломасомы и плазмалеммасомы. Последние представляют собой производное плазмалеммы.

На границе между цитоплазмой и вакуолью располагается мембрана тонопласт. Между тонопластом и плазмалеммой находится внутренняя мембранная система – эндоплазматическая сеть (ЭПС). Митохондрии грибов сходны с митохондриями растений, но отличаются от них некоторыми деталями строения. В цитоплазме часто присутствуют микротельца - округлые или овальные мембранные структуры. Возможно, они являются предшественниками лизосом или пероксисом – органелл, содержащих соответственно гидролитические ферменты или каталазу. В растущих участках гиф содержаться везикулы, происходящие от ЭПС. Они участвуют в транспорте веществ от аппарата Гольджи к месту синтеза клеточной стенки.

В клетке гриба находится от 1 до 20-30 ядер. Их размер обычно около 2-3 мкм. Ядра грибов имеют типичное строение. Они окружены оболочкой из двух мембран. В нуклеоплазме содержаться ядрышко и хромосомы. При митотическом делении ядра ядерная оболочка часто сохраняется.

В клетках грибов присутствуют многочисленные включения: гранулы гликогена, капли липидов. В вакуолях часто находятся гранулы белков и волютина.

Органеллы движения. Подвижные клетки – зооспоры и гаметы имеют жгутики. Жгутики бывают двух видов: бичевидные гладкие и перистые. (рис 1)

1.2 Размножение грибов

1. Вегетативное размножение. При вегетативном размножении от мицелия отделяются неспециализированные его части, которые дают начало новому мицелию. Одной из форм вегетативного размножения можно считать и образование хламидоспор – толстостенных клеток, предназначенных для перенесения неблагоприятных условий. У дрожжей вегетативное размножение происходит путем почкования клеток.

2. Бесполое размножение. Этот вид размножения происходит при помощи специализированных клеток (реже многоклеточных структур) – спор. Споры у грибов развиваются эндогенно – на специальных веточках мицелия – конидиеносцах. У оомицетов, гифохитридиомицетах и хитридиомицетах бесполое размножение происходит при помощи зооспор – голых подвижных клеток со жгутиками. У зигомицетов в спорангиях развиваются неподвижные споры, называющиеся спорангиоспорами. Бесполое размножение при помощи конидий характерно для аскомицетов, дейтеромицетов, базидиомицетов и некоторых низших грибов.

3. Половое размножение. Половое размножение отмечено у всех грибов, кроме дейтеромицетов (или так называемых несовершенных грибов). Формы полового размножения разнообразны, их можно разделить на три класса: гаметогамия, соматогамия, хологамия.

   • Гаметогамия – слияние гамет, образующихся в гаметангиях, - часто наблюдается у низших грибов. Гаметогамия может быть изогамной (слияния морфологически не различающихся гамет) и гетерогамной (гаметы различные по своим размерам)

   • Соматогамия – гаметы и половые органы отсутствуют, и сливаются обычные соматические клетки мицелия. Это характерно для базидиомицетов

   • У грибов с одноклеточным талломом часто наблюдается их слияние, называющееся хологамией. Хологамия характерна для зигомицетов и аскомицетов. Процесс состоит в слиянии двух специализированных половых структур, не дифференцированных на гаметы.

Грибы из класса дейтеромицетов не имеют полового процесса, и весь их жизненный цикл происходит в гаплоидной фазе.

1.3 Образ жизни грибов и их распространение

Грибы, как гетеротрофные организмы нуждаются в готовых органических веществах. В природе они находят его или в виде разнообразных органических остатков растительного или животного происхождения, на которых они развиваются как сапрофиты, или в виде живых тканей других организмов, на которых они паразитируют.

Сапротрофный способ питания для грибов первичен, а паразитизм представляет собой один из путей специализации грибов. Существующие сейчас грибы-паразиты стоят на разных ступенях эволюции – от факультативных паразитов до облигатных паразитов. Факультативными паразитами называют грибы, обычно развивающиеся как паразиты, но в определенных условиях способных к сапротрофному питанию. Экологически облигатные паразиты могут развиваться как сапротрофы только при отсутствии конкурентов, в природных же условиях существуют только как паразиты на живых тканях, недоступных для других организмов.

1.4 Экология

В природе грибы обитают на самых разнообразных субстратах: в воде, в почве, на древесине и опаде, на живых тканях растений и животных. В результате адаптации к определенным комплексам условий среды эволюционно сложились те или иные экологические группы организмов. Экологические группы выделяют или на основе среды их обитания или на основе заселяемых ими субстратов.

Грибы – важное функциональное звено экологических систем, они играют огромную роль в разложении органических остатков и в почвообразовательном процессе. Они представляют основную группу редуцентов, способных разрушать стойкие целлюлозные комплексы древесины и опада.

Грибы активно участвуют в образовании гумуса, синтезируя различные циклические соединения, в том числе полимеры типа меланинов. Известна их роль в оструктуривании почвы и подзолообразовательном процессе. Наряду с почвообразованием органических соединений грибы способны к превращению множества минералов.

2. Класс Аскомицеты, или сумчатые грибы Ascomycetes

2.1 Общие сведения

Аскомицеты, или сумчатые грибы – один из обширнейших классов грибов, включающих 30 000 видов, разнообразных по строению, та и по образу жизни.

Основные признаки аскомицетов формирование в результате полового процесса сумок, или асков,- замкнутых одноклеточных структур, содержащих определенное количество аскоспор, обычно восемь.

Вегетативное тело аскомицетов – разветвленный гаплоидный мицелий, состоящий из одноядерных или многоядерных клеток. Септы образуются упорядоченно, синхронно с делением ядер. Септа развивается от стенок гифа, к центру и напоминает сужение ирисовой диафрагмы в объективе фотоаппарата. В центре септы остается пора, через которую передвигается цитоплазма, а так же могут мигрировать органеллы клетки, даже ядра. Поры играют существенную роль в переносе питательных веществ по гифам гриба в зону роста.

Настоящие ткани у аскомицетов формируются редко. Исключение составляют высокоспециализированные паразиты насекомых из порядка лабульбениевые – Laboulbeniales., вегетативное тело которых – рецептакул состоит из настоящей ткани.

Основные полисахариды, входящие в состав клеточной стенки аскомицетов – хитин и гкюканы. Содержание хитина составляет 20-25%.

2.2 Размножение

В цикле развития многих аскомицетов большую роль играет бесполое размножение. Споры бесполого размножения – конидии – образуются на гаплоидном мицелии экзогенно 9реже эндогенно) на конидиеносцах разного строения. Конидиеносцы образуются на мицелии одиночно, соединяются в пучки (коремии) или подушечки (спородохии), развиваются плотным слоем на поверхности сплетения гиф (ложа) или внутри шаровидных или грушевидных структур с отверстием на вершине пикниды. (рис 2)

Конидиальные спороношения развиваются в период вегетации грибов и служат для их массового расселения. У аскомицетов-паразитов они обычно образуются на живых растениях, а сумчатые спороношения (за немногими исключениями) – после отмирания растения или его частей в конце вегетации или после перезимовки.

У некоторых аскомицетов конидиальное спороношение неизвестно, у других оно преобладает в цикле развития. В отдельных группах этого класса сумчатая стадия образуется редко. Иногда её трудно обнаружить в природе и получить в искусственной культуре грибов, поэтому многие аскомицеты как в природе, так и в коллекциях культур чаще встречаются в конидиальной стадии.

Конидиальные стадии многих аскомицетов имеют самостоятельные видовые наименования, нередко более распространенные, чем названия сумчатых стадий. Например, многие пенициллы и аспергиллы, образующие сумчатые стадии, более известны под названиями их конидиальных стадий. Так, широко используемый в генетических исследованиях аскомицет эмерицелла лежачая – Emericella nidulans - обычно называют аспергиллом лежачим - Aspergillus nidulans. В международном кодексе ботанической номенклатуры, который регулирует употребление названий растений, содержится специальный пункт, разрешающий использовать наряду с основным видовым названием аскомицета по его сумчатой стадии название его конидиальной стадии в тех случаях, когда речь идёт именно об этой стадии гриба.

Типичный для аскомицетов половой процесс - слияние двух специализированных клеток мицелия, не дифференцированных на гаметы. Такие клетки обычно называют гаметангиями, а тип полового процесса – гаметангиогамией. Однако «гаметангии» аскомицетов не гомологичны настоящим гаметангиям, в которых развиваются гаметы, а происходят, вероятно, от недифференцированных копулирующих ветвей мицелия соматогамных грибов.

У низших аскомицетов (подкласс гемиаскомицеты – Hemiascomycetidae) половой процесс сходен с зигогамией зигомицетов. Гаметангии разного пола морфологически сходны или малоразличимы и представляют выросты или веточки мицелия. После их слияния сразу наступает кариогамия, и сумка развивается непосредственно из зиготы. Однако в отличие от большинства зигомицетов в многоядерных гаметангиях аскомицетов сливаются только два ядра. Зигота не переходит в состояние покоя, а сразу развивается в сумку. В цикле развития низших аскомицетов имеются, таким образом, только гаплоидная и диплоидная фазы.

У высших аскомицетов (подклассы эуаскомицеты - Euascomycetidae и локулоаскомицеты - Loculofscomycetidae) наблюдается дифференциация и усложнение строения гаметангиев. Женский гаметангий состоит из двух частей – аскогона и нитевидно вытянутой трихогины, мужской гаметагий – антеридий – одноклеточный. При слиянии содержимое антеридия по трихогине переходит в аскогон. После плазмогамии гаплоидные ядра разного пола сразу не сливаются, а объединяются попарно, образую дикарион. Из аскогона вырастают аскогенные гифы, в которых ядра дикариона синхронно делятся. Эти гифы ветвятся и разделяются септами на двуядерные клетки. На аскогонных гифах развиваются сумки. Конечная клетка такой гифы разгибается крючком, ядра дикариона располагаются в месте перегиба и одновременно делятся. Пара ядер разного пола остаётся в месте перегиба крючка, одно ядро переходит в его кончик, еще одно – в основание. Затем образуются две перегородки, отделяющие одноядерные конечную и базальную клетки крючка. В результате слияния этих клеток восстанавливается дикарион и крючок сформироваться повторно. Средняя двуядерная клетка крючка развивается в сумку. Сумка увеличивается в размерах, ядра дикариона сливаются, диплоидное ядро делится редукционно и митотически и вокруг восьми гаплоидных ядер формируются аскоспора.