Вегетативное и бесполое размножение грибов

Цель работы

Научиться выявлять органы бесполого размножения грибов.

Приборы и материалы

- Микроскоп,

- иммерсионное масло,

- фильтровальная бумага,

- жидкость для удаления иммерсионного масла,

- предметные и покровные стёкла,

- микробиологические петли и иглы,

- метиленовый синий.

- Культуры: р.Mucor, p.Rhizopus, p.Fusarium, p.Verticillium, p.Aspergillus, p.Alternaria, p.Penicillium; дрожжи: p.Saccharomyces, p.Candida, p.Saccharomycodes, p.Nadsonia, p.Hanseniaspora, p.Sсhizosaccharomyces.

Содержание работы

Грибы размножаются вегетативным, бесполым (анаморфа) и половым (телеоморфа) путём. Особенностью царства грибов является то, что в жизненном цикле (онтогенезе) большинства грибов чередуются бесполый и половой способы размножения. Часть жизненного цикла, включающая только бесполое размножение, называется анаморфой, а включающая половое размножение – телеоморфой.

Вегетативное размножение – это размножение:

- кусочками мицелия или гиф (от 5 клеток длиной);

- специальными покоящимися клетками или структурами мицелия: оидиями, геммами, хламидоспорами, склероциями;

- почкованием;

- делением.

Размножение почкованием наиболее характерно для одноклеточных грибов – дрожжей. От типа почкования зависит форма дрожжевой клетки. У дрожжей различают следующие типы почкования:

1) Многостороннее последовательное почкование: почки возникают последовательно, каждый раз на новом месте (Saccharomyces).

2) Множественное почкование: почки образуются одновременно по всей поверхности клетки (Lipomyces, Candida, Cryptococcus).

3) Полярное почкование – почки всегда на одном месте по полюсам клетки. При этом если почки образуются на обоих полюсах, то клетки имеют лимоновидную форму (Saccharomycodes, Nadsonia, Hanseniaspora (Kloekera), Wickerhamia.), если почкование идёт на одному полюсе, то клетки приобретают грушевидныю форму (Schizoblastosporion).

4) Почкующееся деление: почка отделяется на широком основании, то это называют почкующимся делением (аннелидное почкование).

5) Почкование на очень широком основании: деление (размножение раскалыванием) – дрожжи-дробянки: Sсhizosaccharomyces. Это редко встречающийся способ размножения дрожжей, внешне похожий на деление бактерий.

6) Почкование на длинных выростах – стеригмах (Fellomyces, Sterigmatomyces).

Во всех рассмотренных типах почкования почки отделяются от материнской клетки пассивно. Некоторые дрожжи (семейство Sporobolomycetaceae) образуют активно отстреливаемые почки – баллистоспоры. Баллистоспоры формируются на кончике стеригм и при созревании с силой отстреливаются капелькой жидкости, выталкиваемой через стеригму.

Бесполое размножениеиграет важнейшую роль в распространении грибов в природе. Бесполое размножение осуществляется специализированными спорами (от греч. Spora - семя) – характерными репродуктивными структурами грибов.

Споры бесполого размножения различаются по многим признакам:

- морфологически (одно- и многоклеточные, размером, формой, структурой поверхности, цветом);

- подвижностью (подвижные – зооспоры, неподвижные – спорангиоспоры и конидии);

- способом образования (эндогенные споры формируются внутри спорообразующих органов: зооспоры - в зооспорангиях; спорангиоспоры - в спорангиях; экзогенные споры – конидии – образуются прямо на специальных гифах мицелия - конидиеносцах).

Зооспоры (планоспоры) характерны для низших грибов классов Chytridiomycetes, Oomycetes. Они образуются путём многократного митотического деления ядер специализированной клетки - зооспорангия, имеют тонкую оболочку, одно или несколько ядер (рисунок 16). У зооспор слизевиков два гладких жгутика, у хитридиомицетов - один гладкий жгутик, у оомицетов - один гладкий и один перистый жгутик (рисунок 15).

Рисунок 16 - Зооспорангий оомицетов

Спорангиоспоры – это неподвижные споры (апланоспоры) низших грибов класса Zygomycetes. Они имеют плотную клеточную стенку и обычно многоядерные. Образуются путём многократного митотического деления ядер спорангия.

Спорангии зигомицетов бывают трёх типов: стилоспорангии, спорангии, мероспорангии (рисунок 17).

Стилоспорангии – примитивные по строению споровместилища – мелкие шаровидные вздутия (80-120 мкм), содержат от одной до тысячи спор (рисунок 17 Б). Мелкие стилоспорангии, содержащие несколько спор (чаще 4-12) называются спорангиолями.

Спорангии – многоспоровые крупные шаровидные (1,5 мм) образования с колонкой. Колонка – продолжение спорангиеносца в полости спорангия. Форма колонки имеет систематическое значение, бывает шаровидной, цилиндрической, конической, обратно-грушевидной. Спорангии бывают отделяющимися и не отделяющимися от спорангиеносца.

А – спорангий (1) с колонкой (2); Б – стилоспорангии; В,Е – спорангиоли; Г, Д – мероспорангии

Рисунок 17– Типы спорангиев(по /8/)

Споры, образующиеся в стилоспорангиях и спорангиях, располагаются беспорядочно, занимают всю полость споровместилища и освобождаются при разрыве или растворении оболочки спорангия.

Мероспорангий – спорангий цилиндрической формы, расчленяющийся поперечными перегородками (перетяжками) на цепочку из небольшого количества спор – мероспорангиоспор. При созревании эти споры сохраняют оболочку спорангия по бокам спор.

Из грибов, образующих неподвижные спорангиоспоры наиболее распространены в природе представители семейства Мукоровые (Mucoraceae). Многие Мукоровые имеют высокую амилолитическую и протеолитическую активность, некоторые виды являются продуцентами органических кислот (молочной, фумаровой, лимонной), спирта, каротина, поэтому представители этого семейства часто используются в биотехнологических процессах.

При образовании спорангия кончик спорангиеносца у мукоровых грибов шаровидно вздувается и отделяется перегородкой при образовании стилоспорангия или колонкой при образовании спорангия (рисунок 18). Форма колонки (шаровидная, цилиндрическая, коническая, обратногрушевидная) используется в систематике грибов этого семейства. Вокруг ядер в спорангиях концентрируется цитоплазма, и формируется оболочка.

А Б В Г

А – вздутие на конце спорангиеносца с уплотненной по периферии цитоплазмой; Б – образование колонки (1); В – зрелые споры в спорангии (2); Г – колонкас остатками стенки спорангия (3) после выхода спор

Рисунок 18 - Схема развития спорангия у р. Mucor (по /8/)

Зрелые спорангиоспоры - одноклеточные, многоядерные, имеют разную форму и поверхность. Споры освобождаются из спорангия в результате растворения или разрыва его оболочки. Спорангиоспоры разносятся токами воздуха и прорастают мицелием, попадая на подходящий субстрат. У некоторых мукоровых (семейство Пилоболовые) зрелые спорангии отстреливаются от спорангиеносца вместе с колонкой на расстояние до 2 м.

Зооспорангии и спорангии образуются на специальных гифах мицелия – спорангиеносцах (спорофорах), которые имеют разный характер ветвления, как и обычные гифы грибов (рисунок 9).

Конидии (греч. Konia - пыль, eidos - вид) – неподвижные экзогенные споры высших грибов (Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes). Конидии грибов исключительно разнообразны, они отличаются: морфологически (формой (рисунок 19), размером, цветом, типом поверхности, количеством перегородок).

Рисунок 19 – Формы конидий

Конидии образуются прямо на специализированных спорообразующих гифах мицелия – конидиеносцах (конидиофорах), которые, как и спорангиеносцы, могут быть простыми или иметь разный тип ветвления (рисунок 9).

На одном конидиеносце может образовываться одна конидия или цепочки конидий. Образование цепочек конидий происходит 2 способами.

Базипетальный способ (гр. basis – основа, лат. petere – устремляться, направлять) (рисунок 20). Первая образовавшаяся на конидиеносце клетка растёт и делится на две: верхнюю и нижнюю. Верхняя клетка превращается в зрелую конидию, а нижняя опять делится на две. Процесс происходит многократно и образуются цепочки, в которых верхняя конидия - самая зрелая. При созревании базипетальная цепочка распадается последовательно сверху.

Акропетальный способ (гр. akron – вершина, лат. petere – устремляться, направлять). После образования на конце конидиеносца двух клеток (верхней и нижней), делится на 2 верхняя клетка. Самая зрелая в цепочке – нижняя конидия (рисунок 21). Акропетальная цепочка распадается после созревания всех конидий.

Рисунок 20 - Базипетальная цепочка конидий(по /9/)

Рисунок 21 - Акропетальные цепочки конидий р. Alternaria

Различают талломный и бластический способы образования конидий.

Талломный способ – конидии образуются из целой клетки таллома. путём разделения её перегородками на отдельные конидии.

Бластический способ – конидии образуются из части специальной клетки конидиеносца – конидиогенной клетки. В бластическом способе различают три основных типа образования конидий по степени участия клеточной стенки конидиогенной клетки в формировании стенки конидии (бластоспоры, пороспоры, фиалоспоры).

Наиболее распространённым способом бесполого размножения высших грибов является образование фиалоконидий, их образуют представители родов Aspergillus, Penicillium, Verticillium, Fusarium, Trichoderma.

Фиалоконидии образуются внутри бутылковидной конидиогенной клетки – фиалиды (рисунок 22). При этом ни один из слоёв клеточной стенки фиалиды не участвует в образовании конидии. По количеству мест образования фиалоконидий различают монофиалиды и полифиалиды.

А – фиалиды р. Verticillium; Б – конидиеносец с фиалидами в виде мутовок, на конце которых образуются фиалоконидии; В – образование цепочек фиалоконидий; Г – фиалиды, прорастающие друг из друга; Д – полифиалиды («воротнички» на них – места выхода фиалоконидий)

Рисунок 22 – Фиалиды и фиалоконидии(по /8/)

Конидиеносцы могут располагаться на мицелии поодиночке или образуют группы конидиеносцев – конидиомы – плодовые тела бесполой фазы размножения. Типы конидиом представлены на рисунках 23-26 .

Коремия – образуется при одновременном развитии нескольких десятков конидиеносцев, которые в процессе роста срастаются своими боками, образуя колонки (столбики) (рисунок 31).

Ложе – скопление нескольких сотен прямых коротких конидиеносцев на густом сплетении гиф. Ложе может быть плоским, вогнутым (ацервул) (рисунок 24), выпуклым (спородохий, рисунок 25). Ложе часто окружено короткими стерильными гифами, защищающими конидиеносцы сбоку.

Пикнида (пикнидий) (гр. pycnos – густой, плотный, частый) – наиболее сложная и совершенная конидиома (рисунок 26). Пикнида представляет собой дальнейшее развитие подстилающего слоя ложа. Пикнида имеет форму шара или колбы с горлышком различной длины. В пикниде всегда есть отверстие (остиола, порус) для выхода конидий. Короткие конидиеносцы располагаются по внутренней поверхности пикниды, занимают её всю или частично.

Рисунок 23 – Коремия(по /9/)

Рисунок 24 – Ложе (ацервул) (по /9/)

Рисунок 25 – Спородохий(по /9/)

А – пикнида; б – фиалиды с воротничком и молодыми фиалоконидиями; в – зрелые фиалоконидии

Рисунок 26 – Пикнида(по /9/)

У подавляющего большинства грибов именно споры бесполого размножения (зооспоры, спорангиоспоры, конидии) служат для распространения в природе. У аскомицетов бесполое размножение может повторяться 8-10 раз в течение вегетационного периода. У большинства базидиомицетов бесполое размножение развито слабо. Несовершенные грибы размножаются только бесполым способом.

Оформление результатов работы

1. Рассмотреть под микроскопом (увеличение 8х и 40х) на чашках Петри форму и тип ветвления:

1.1 спороносцев у представителей р. Mucor, p. Rhizopus;

1.2 конидиеносцев у p. Fusarium, p. Verticillium, p. Aspergillus,

p. Alternaria, p. Penicillium.

2. Приготовить прижизненные препараты и определить форму и размер:

2.1 спорангиев у р. Mucor, p. Rhizopus;

2.2 спорангиоспор у р. Mucor, p. Rhizopus;

2.3 конидий у p. Fusarium, p. Verticilliump. Alternaria,

2.4 конидиогенной клетки у p. Verticillium.

3. Приготовить прижизненные препараты дрожжей, определить тип почкования. Зарисовать.

5 Контрольные вопросы

1. Назовите способы размножения грибов.

2. К какому способу размножения относится почкование?

3. Какие грибы наиболее часто размножаются почкованием?

4. Какие типы почкования существуют у дрожжей?

5. Чем отличаются спорангиоспоры от конидий?

6. Какие классы грибов образуют зооспоры?

7. Какие формы спорангиев встречаются у зигомицетов?

8. Каковы основные способы образования конидий?

9. Чем базипетальная цепочка конидий отличается от акропетальной?

10. Что такое конидиома?

11. Нарисуйте типы конидиом.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7.