Диссертация (1144724), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Масштабная линейка (А–Е) = 10 мкм.Рисунок 57. — Организация микротрубочек вокруг симбиосом винфицированных клетках клубеньков гороха дикого типа SGEЭллипс окружает группу микротрубочек и бактероидов. Видно, чточисло бактероидов превышает число микротрубочек. Основываясь на этихрезультатах, было предположено, что микротрубочки поддерживаютрасположение не индивидуальных симбиосом, а скорее групп симбиосом.Сумма максимума проекций, основанная на z-стеке из 76 оптических срезов.(А) зеленый канал, (Б) красный канал, (В) наложение зеленого и красногоканалов.
я — ядро, стрелки указывают на инфекционные нити. Масштабнаялинейка (А–В) = 10 мкм.В клубеньках M. truncatula дифференцировка растительной клеткитесно связана с дифференцировкой бактероидов, как было показано висследованиях мутантов M. truncatula, в которых бактерии высвобождаютсяиз инфекционных нитей, но не дифференцируются в азотфиксирующиебактероиды (Van de Velde et al., 2010; Wang et al., 2010).
Была исследованаорганизация тубулинового цитоскелета у одного из этих мутантов Mtdnf1–1.Результаты и обсуждение292Организация тубулинового цитоскелета в зоне инфекции в клубенькахмутанта была сходной с таковой в клубеньках дикого типа (Рисунок 59А).После выхода бактерий симбиосомы у мутанта Mtdnf1–1 распределялисьслучайным образом внутри инфицированных клеток, в отличие отклубеньков дикого типа. В этих клетках наблюдались эндоплазматическиемикротрубочки, но видимой ассоциации со свободно плавающими вцитоплазме бактероидами не было (Рисунок 59Б). В клубеньках мутантаMtdnf1–1 бактероиды не дифференцировались в IV тип бактероидов (котораяявляется азотфиксирующей формой), а оставались I типом бактероидов,размножаясь внутри клетки и оккупируя значительную часть клетки вцентральной зоне клубенька. Эти инфицированные клетки были полностьюлишены каких-либо микротрубочек, в отличие от неинфицированных клетокв этой зоне, которые характеризовались нормальной конфигурациейкортикальных клеток (Рисунок 59В, Г).Результаты и обсуждение293Рисунок 58.
— Организация микротрубочек в зонах II и III в клубенькахM. truncatula дикого типа A17В зоне II отсутствует падение в плотности микротрубочек.Иммунолокализация тубулина, реморина и MAC265. Наложение зеленого,красного, желтого и пурпурного каналов. Микротрубочки — зеленые, ядра ибактерии — красные, инфекционные капли — желтые и/или пурпурные,симбиосомы — пурпурные. я — ядро, ик — инфицированная клетка, ник —неинфицированная клетка, стрелки указывают на инфекционные капли.Масштабная линейка = 20 мкм.Результаты и обсуждение294Рисунок 59. — Организация микротрубочек в клубеньках мутантаMtdnf1–1 M. truncatulaВ молодых клетках с инфекционными нитями и каплями присутствуетобширная сеть микротрубочек, в инфицированных клетках микротрубочкиразбираются.
Иммунолокализация (А–Г) тубулина, (А) MAC265. (А)Наложение зеленого, красного и желтого каналов, (Б–Г) наложение зеленогои красного каналов. Микротрубочки — зеленые, ядра и бактерии — красные,инфекционные капли — желтые. ик — инфицированная клетка, стрелкиуказывают на инфекционные нити, наконечники — инфекционные капли.Масштабная линейка = 20 мкм.Результаты и обсуждениеВданномисследовании295былпроведенсравнительныйанализорганизации тубулинового цитоскелета в клубеньках двух родственныхвидовкладыGalegoid:M.truncatulaиP.sativum.Процессклубенькообразования у этих видов очень сходен и для обоих видовхарактерно формирование недетерминированных клубеньков с постоянноактивнойапикальноймеристемойиформирующейсяврезультатегистологической зональностью клубенька (Vasse et al., 1990).При развитии клубенька в таких процессах как рост инфекционнойнити,формированиедифференцировкаинфекционныхрастительныхикапель,бактериальныхвыходбактерий,клетокцитоскелетрастительной клетки играет ведущую роль.
Структура и организацияцитоскелета постоянно адаптируется к выполняемой в определенный моментфункции и месту ее выполнения. Сравнение тубулинового цитоскелета вклетках клубенька двух родственных видов бобовых растений, гдепроисходят сходные процессы, расширяет наши представления о ролицитоскелета в клубенькообразовании и позволяет выявить различия междудвумя исследуемыми видами.У обоих видов в клубеньках в меристеме (зоне I) перинуклеарныемикротрубочки окружают ядро и связывают его с периферией клетки, приэтом кортикальные микротрубочки расположены неупорядоченно. Данныйтип организации микротрубочек не отличается от таковой в клеткахмеристемы корня (Baluška et al., 1992) (Рисунок 60).Результаты и обсуждение296Рисунок 60.
— Схема организации кортикальных и эндоплазматическихмикротрубочек в различных гистологических зонах корня и клубенька угороха и M. truncatulaКортикальныемикротрубочкиобозначенызеленымцветом,эндоплазматические — голубым, симбиотические структуры (инфекционныенити, инфекционные капли, бактерии и симбиосомы) — красным. Черныешары — ядра. Выделяются два типа организации кортикальныхмикротрубочек: неупорядоченные перекрещивающиеся и поперечныепараллельные (Kitaeva et al., 2016).В зоне II инфекционные нити активно развиваются и ветвятся, вомногих клетках формируются инфекционные капли, из которых бактериивысвобождаются в растительные клетки и постепенно дифференцируются вазотфиксирующиебактероиды.Микротрубочкихарактеризовалисьопределенной организацией на каждой из этих стадий (Рисунок 60). Вотличие от ситуации на ранних стадиях развития клубенька, когда клеткиРезультаты и обсуждение297коры корня подготавливают инфекцию, формируя цитоплазматическиемостики, называемые преинфекционными нитями (van Brussel et al., 1992),такого рода структуры не были обнаружены как в данном исследовании, таки в более ранней работе (Monahan-Giovanelli et al., 2006).
Тем не менее, вдистальных клетках зоны II кончики инфекционных нитей подобноинфекционным нитям в корневых волосках (Timmers et al., 1999), былиокружены плотной сетью эндоплазматических микротрубочек. Кончикиинфекционных нитей заполнены матриксом свободным от бактерий илишены клеточной стенки (Fournier et al., 2008). Как в корневых волосках,так в клубеньках микротрубочки могут образовывать форму, в которойинфекционная нить строится, но в клубеньках, по-видимому, микротрубочкине подготавливают клетки для инфекции и не контролируют направлениероста инфекционной нити.
Другие клеточные компоненты, такие какактиновый цитоскелет, вероятно, играют определяющую роль в этихпроцессах. Микротрубочки, тем не менее, остаются ассоциированными синфекционными нитями на протяжении всей зоны II, как это показано натрехмерных реконструкциях клеток, содержащих инфекционные нити вклубеньках гороха. Интересно отметить, что на начальных стадиях развитияарбускулярной микоризы структура, называемая аппарат, предваряющийпроникновение, предшествует росту гриба, подготавливаяпуть дляпроникновения гифы грибы (Genre et al., 2005).Наиболее выраженная реорганизация микротрубочек наблюдалась впроцессе выхода бактерий из инфекционных капель в клубеньках как гороха,так и M.
truncatula. Плотная сеть, состоящая из пучков эндоплазматическихмикротрубочек различной толщины, окружала инфекционные капли вклубеньках дикого типа (Рисунок 60) и в мутантных клубеньках сгипертрофированными инфекционными каплями, формируемых на корняхмутанта гороха SGEFix−–1 (Pssym40) и мутанта efd-1 M. truncatula вортологичномгене.Пучкимикротрубочек,вероятно,связывалиинфекционные капли с периферией клетки. Таким образом, даже ростРезультаты и обсуждение298гипертрофированных инфекционных капель поддерживался тубулиновымцитоскелетом. Организация микротрубочек вокруг инфекционных капельбыла очень сходной с организацией тубулинового цитоскелета во времяформированияарбускулвходеразвитияарбускулярно-микоризногосимбиоза (Genre, Bonfante, 1997).В клубеньках ряд клеток остается свободным от бактерий и формируетсеть неинфицированных клеток с характерной организацией кортикальныхмикротрубочек как у гороха, так и у M.
truncatula. В дистальной части зоныII,неинфицированныеориентациюклеткикортикальныхвсеещеимеютмикротрубочек,перекрещивающуюсяподобнотаковойвмеристематических клетках, однако в дальнейшем происходит изменениеэтого порядка, и в проксимальной части зоны II микротрубочки формируютпараллельные, расположенные перепендикулярно относительно продольнойоси клетки пучки, этот порядок сохраняется и в III зоне клубенька (Рисунок60).
Сходные изменения происходят в клетках корня, которые движутся измеристемы (Baluška et al., 1992) через переходную зону в зону растяжения(Hogetsu, Oshima, 1986; Bichet et al., 2001; Takahashi et al., 2003; Adamakis etal., 2010) (Рисунок 60). Колонизированные клетки в зоне III заполненыинфекционными нитями и инфекционными каплями, хотя бактерии из них невыходят, порядок кортикальных микротрубочек в этих клетках аналогичентаковому в неинфицированных клетках (Рисунок 60). Таким образом, вклубеньках организация кортикальных микротрубочек не зависит отприсутствия инфекционных структур, таких как инфекционные нити иинфекционные капли.В то же время, в инфицированных клетках в зонах II и III кортикальныемикротрубочкиперекрещиваютсяподдерживаютподразныминерегулярнуюуглами,организациюпоказываяиорганизацию,характерную для меристематических клеток (Рисунок 60).
Нами былообнаружено также, что в зоне III может происходить выход бактерий,который мы назвали «вторичным» выходом бактерий, чтобы отличить его отРезультаты и обсуждение299первичного выхода бактерий, который происходит в зоне инфекции. В такихклетках в зоне III порядок кортикальных микротрубочек перестраивается отпараллельного к неупорядоченному, как только выход бактерий происходитв клубеньках обоих исследованных видов бобовых растений (Рисунок 60).Таким образом, мы предположили, что выход бактерий в молодыхинфицированных клетках в зоне II ингибирует перестройку кортикальныхмикротрубочек в параллельный паттерн, и, в случае если выход бактерийпроисходит позже, этоможет запускать изменение в организациикортикальных микротрубочек от параллельного паттерна (свойственного дляколонизированных клеток в зоне III) в неупорядоченный паттерн сперекрещивающимися микротрубочками, который типичен для клеток,содержащих бактероиды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
