Г. И. Казакова
При исследовании микоризы у травянистых и древесных растений на эндофите наблюдаются своеобразные пузыревидные тела, которые называют везикулами.
Вопрос о их значении в жизни эндофита давно привлекает внимание исследователей. Однако до сих пор по этому вопросу нет единого мнения.
Многие биологи считают везикулы органами размножения. Янзе (Janse, 1897) описывал везикулы как органы бесполого размножения. Бернар (Bernard, 1911) наблюдал появление гиф из везикулы, изолированной из микоризы Solanum dulcamara. Бузих (Busich Е. 1913) изобразила прорастающую везикулу у Stapelia variegata. Пейронель рассматривал везикулы как спорангии, так как находил в них споры. Иогансен (Iohansen D. А., 1931) описал везикулы как споры, заражавшие корни кактусов. Бутлер (Butler, 1939) получал гифы из наружных везикул корня. Скеппстедт (Skeppstedt, 1952), исследуя микоризу Dryopteris linnaelala, наблюдал образование в везикуле спороподобных тел, а также связанное с везикулами половое размножение эндофита. Шрадер (1958), исследуя микоризу гороха, пришел к выводу, что везикулы играют роль источника микоризной инфекции в почве. Эту точку зрения поддерживает Крюгер (1968) и другие исследователи.
Другой взгляд на роль везикул высказали Галло (Gallaud G., 1905), Деметр (Demeter К., 1923), Бургефф (Burgeff, 1943). Они считали везикулы структурами, служащими для отложения питательных веществ.
Такое разнообразие данных ставит вопрос о необходимости проведения новых исследований, которые позволили бы не только выяснить процесс формирования везикул и их функциональное значение в связи с развитием эндофита и корня, но и дать конкретную интерпретацию различным фактам о функции везикул в корне. Наконец, важно также понять, представляют ли везикулы особые образования, присущие только эндофитам микориз, или это обычные органы, характерные для грибов определенной таксономической единицы?
Выяснение всех этих вопросов и было целью наших исследований.
Изучение везикул проводилось у различных древесных растений и кустарников. Наиболее полно исследована микориза у ясеня Fraxinus excelsior L, клена Acer platanoides L. и сирени Syringa vulgaris L.
Исследование корневых окончаний проводили различными методами. В течение вегетации от растений периодически, раз в месяц, брали пробы корней.
Сначала в каждой пробе корней, пользуясь лупой и микроскопом, изучали морфологическое строение корневых окончаний. Затем исследовали под микроскопом их поперечные анатомические срезы. Проводили также просветление корневых окончаний щелочью с последующей дифференцировкой грибницы в корнях анилиновым синим. Такие осветленные окончания рассматривали под микроскопом целиком, приготовив препарат в глицерине. Все это позволило наблюдать строение грибницы, ее размещение в корне, появление различных образований на ней в процессе вегетации растения-хозяина и развития корневых окончаний. Установлено, что эндотрофная микориза ясеня, клена и сирени имеет 2 вида грибов. Эти эндофиты в каждом растении имеют специфичное строение, что, несомненно, указывает на различное систематическое положение грибов. Но, вместе с тем, выявлена общая черта у эндофитов этих растений — образование на грибнице везикул.
У ясеня эндофит, образующий везикулы, имеет очень тонкие, 2—3 мк в поперечнике, гифы, распространяющиеся по межклетникам первичной коры корня. Гифы неклеточного строения. Везикулы на гифах образуются терминально, но часто можно видеть цепочки интеркалярных везикул. Изучение многочисленных препаратов показало, что эндофит образует везикулы двух типов: одни — овальной формы, без носика, размером 25—30X45—55 мк, другие — овальные с длинным, тупым носиком размером 7—8 мк. Везикулы первого типа вначале заполнены густой цитбплазмой, но в процессе развития в них формируется одна центральная, крупная яйцеклетка. Такие везикулы — оогонии — отчетливо наблюдаются в более старых, темно-бурых коричневых окончаниях в течение всего вегетационного периода высшего растения и, особенно, в осенних пробах корней. На отдельных препаратах таких корней можно видеть наличие узких антеридиев, прикладывающихся сбоку к оогониям, т. е. типичный оогамный половой процесс, характерный для фикомицетов.
В везикулах с носиком, т. е. везикулах второго типа, яйцеклетки ни в одном из рассмотренных препаратов не наблюдались. При многократном исследовании этих везикул йод микроскопом нам удалось в результате надавливания на покровное стекло препаровальной иглой наблюдать вскрытие носика, через отверстие которого из этих везикул вышли слизистые комочки цитоплазмы с зернистым содержимым в центре типа спор.
У сирени эндофит, несущий везикул, распространяется также по межклетникам коры. Строение его неклеточное. Однако, в отличие от эндофита ясеня, гифы эндофита сирени ветвящиеся и более толстые, диаметр главной гифы 8—10 микрон, а ответвления — толщиной 2—3 микрона и более. Микоризный эндофит сирени также образует везикулы двух типов: одни — слегка яйцевидной формы с сосочком на вершине, размером 25—30 X 35—40 мк и длиной сосочка — 2—3 мк, другие — почти шаровидной формы без сосочка размером 30—35 X 35—40 мк. В везикулах второго типа, особенно при прокрашивании осветленных препаратов анилиновым синим, под микроскопом хорошо видна одна крупная яйцеклетка. Наблюдались антеридии парагинного типа.
Много общих черт с описанными эндофитами и в строении микоризного эндофита, образующего везикулы, у клена. Гифы неклеточного строения, распространяющиеся по межклетникам коры корня, сравнительно толстые, ветвящиеся. Поперечник главной гифы до 10 мк, а боковых 1—2 мк и более. В процессе развития эндофит клена образует также два типа везикул: одни — почки округлой формы, размером 35—60 X 50—85 мк, другие — слегка яйцевидной формы с сосочками на вершине размером 45—50 X 60—65 мк и длиной сосочка 2—3 мк. Наблюдаются те же характерные черты строения и функциональные особенности везикул, какие выше описаны у ясеня и сирени, т. е. на препаратах корней, осветленных щелочью и окрашенных анилиновым синим, в округлых везикулах отчетливо видна крупная яйцеклетка, в других везикулах, с сосочком на вершине, в центре наблюдается зернистая масса, которая легко выскальзывает из везикулы при надавливании на нее.
На некоторых осветленных препаратах наблюдались везикулы-оогонии с прикладывающимися к ним сбоку антеридиями. Этот парагинный тип оплодотворения характерен для ряда фикомицетов.
Наблюдаемое нами выскальзывание содержимого из везикул с носиком при надавливании на них, по-видимому, указывает на осуществление этими везикулами того или иного способа бесполого размножения зооспорами.
Следовательно, микоризные эндофиты этих растений в результате длительной сопряженной эволюции «гриб — высшее растение» приспособились не только к благоприятным условиям жизни, но и выработали очень эффективные способы размножения. Попадая в почву после разрушения корня или высовываясь наружу, что было отмечено нами и некоторыми авторами (Горбунова, 1955; Шрадер, 1958; Крюгер, 1968, и другие), у ряда древесных и травянистых растений везикулы-зооспорангии, по-видимому, являются источником активной микоризной инфекции, так как в благоприятных влажных условиях среды зооспоры быстро распространяются в почве и легко достигают корневых окончаний.
В свете изложенного можно понять те разнообразные сведения исследователей о различных способах размножения, связанных с везикулами, которые приведены в начале статьи.
На наш взгляд, в них нет противоречия, они являются лишь результатом наблюдения тех или иных способов размножения, осуществляемых различными видами микоризных грибов, их различными везикулами и в различных условиях среды. Что касается утверждения ряда авторов о том, что везикулы являются органами отложения запасных питательных веществ, то это нельзя считать противоречием по отношению к тому, что везикулы являются органами размножения, ибо наблюдаемые факты концентрации питательных веществ в органах размножения (спорах, яйцеклетках, семенах и прочих) общеизвестны, и поэтому их присутствие в везикулах как органах размножения вполне закономерно.
1. Микоризный эндофит ясеня F. excelsior L., клена A. platanoides L. неклеточного строения. В процессе развития образует везикулы двух типов, различающихся морфологически и выполняющих различные функции: одни везикулы, овальной формы, образуют крупную яйцеклетку и являются оогониями; другие везикулы, овальной формы с носиком, образуют споры и являются спорангиями. При оплодотворении антеридии сбоку прикладываются к оогонию, то есть парагинные.
Такие особенности эндофита позволяют отнести его к классу Phycomycetes, подклассу Oomycetes.
2. Везикулы не являются особыми органами микоризных грибов; они — обычные органы размножения, присущие грибам класса Phycomycetes, в том числе и фикомицетным микоризным эндофитам.