- •Глава 1. Водоросли (algae)
- •1.1. Общая характеристика
- •1.2. Методы сбора, хранения и изучения водорослей
- •1.3. Положение водорослей в современной системе органического мира
- •1.4. Отдел цианобактерии {cyan о bacteria), или синезеленые водоросли (cyanophyta)
- •1.5. Отдел эвгленовые водоросли (euglenophyta)
- •1.6. Отдел динофитовые водоросли (dinophyta)
- •1.7. Отдел криптофитовые водоросли (cryptophyta)
- •1.8. Отдел золотистые, или хризофитовые (chrysophyta) водоросли
- •1.9. Отдел диатомовые водоросли {bac1llar10phyta, diatomеае)
- •1.10. Отдел желтозеленые (xanthophyta), или разножгутиковые (heterocontae) водоросли
- •1.12. Отдел красные водоросли, или багрянки (rhodophyta)
- •1.13. Отдел зеленые водоросли (chlorophyta)
- •Класс Вольвокофициевые (Volvocophyceae), или Равножгутиковые (Isocontae)
- •Класс Улотрихофициевые (Ulothrichophyceue)
- •Контрольные вопросы и задания к отделу Зеленые водоросли
- •1.14. Отдел харовые водоросли (сна roph yta)
- •Глава 2. Грибы (fungi)
- •2.1. Общая характеристика
- •2.2. Методы сбора, хранения и изучения миксомицетов, грибов и грибоподобных организмов
- •2.3. Место грибов в современной системе органического мира
- •Систематика грибов и грибоподобиых организмов
- •2.4 Отдел оомикота (oomycota)
- •Класс Оомицеты (Oomycetes)
- •2.5. Отдел миксомикота (myxomycota)
- •Класс Миксомицеты (Myxomycetes), или Миксогастеромицеты (Myxogasteromycetes)
- •2.6. Отдел плазмодиофоромикота (plasmodiophoromycota)
- •Класс Плазмодиофоромицеты
- •Охарактеризуйте циклы развития плазмодиофоры капустной, вызывающей килу, и спонгоспоры пасленовой — возбудителя порошистой парши картофеля.
- •Каково филогенетическое положение слизевиков?
- •Каково значение миксомицетов в природе и хозяйственной деятельности человека?
- •2.7. Отдел хитридиомикота (сн ytridiom yco та) Класс Хитридиомицеты (Chytridiomycetes)
- •2.9. Отдел аскомикота (ascomycota), или сумчатые грибы
- •Класс Гемиаскомицеты, или Голосумчатые (Hemiascomycetes)
- •Класс Эуаскомицеты (Euascomycetes), Настоящие сумчатые, или Плодосумчатые
- •Плсктомицет ы
- •2.10. Отдел базидиомикота (.Basidiomycota)
- •Класс Урединиомицеты (Urediniomycetes)
- •2.11. Отдел дейтеромикота (deuteromycota), или аиаморфные (несовершенные) грибы
- •2.11. Отдел дейтеромикота (deuteromycota), или аиаморфные (несовершенные) грибы
- •Глава 3. Лишайники, или лихенизированные грибы (lichenes)
- •3.1. Общая характеристика
- •3.2. Методы сбора, хранения и изучения лишайников
- •3.3. Положение лишайников в современной системе органического мира
- •3.4. Классификация лишайников
Класс Урединиомицеты (Urediniomycetes)
У грибов этого класса базидии вырастают из толстостенной покоящейся клетки — телиоспоры. Плодовых тел у них нет, они утрачены по причине паразитического образа жизни. Урединиомицеты делят на 2 порядка — Урединальные (Ржавчинные) и Септобазидиальные.
Порядок Ржавчинные (Uredinales). Ржавчинные грибы — облигатные паразиты высших растений, особенно злаков и бобовых. Развиваясь на пищевых, кормовых, плодово-ягодных и многих других группах полезных растений, эти грибы вызывают у них болезнь, получившую название «ржавчина», и часто приводят к значительной потере урожая сельскохозяйственных культур.
Пораженные листья и стебли растений покрываются подушечками (пустулами) оранжевого, красно-бурого, коричневого цвета, поэтому болезнь, вызываемую этими грибами, называют ржавчиной. Характерный ржаво-бурый цвет пятен и полос на органах растений обусловлен тем, что в спорах этих грибов содержится пигмент, близкий по химическому строению к каротину. Именно каротин придает спорам и мицелию большинства видов окраску.
Для ржавчинных грибов характерен резко выраженный плеоморфизм, т.е. они имеют различные формы спороношения, которые называются стадиями развития патогена, чередующимися в строгой закономерности и последовательности. Цикл всегда заканчивается образованием покоящихся спор — телиоспор, прорастающих фрагмобазидией. Кроме того, среди ржавчинных широко распространена разнохозяинность, те. прохождение всех стадий развития последовательно на двух питающих растениях. Существуют и однохозяинные ржавчинники, у которых все стадии развития проходят на одном виде растений.
Мицелий ржавчинных грибов развивается в ткани питающего растения в виде разветвленных гиф с поперечными перегородками, аппрессориями и гаусториями, внедряющимися в полость клетки. У большинства видов мицелий повреждает небольшой участок ткани в месте прорастания споры (местный мицелий), а у некоторых его представителей он пронизывает все растение (диффузный мицелий).
2.11. Отдел дейтеромикота (deuteromycota), или аиаморфные (несовершенные) грибы
К этому отделу относятся грибы с многоклеточным гаплоидным мицелием, утратившие в ходе эволюции половую стадию (сумчатую или базидиальную) и размножающиеся только бесполым путем — конидиями (стадия анаморфы) или фрагментами мицелия. У некоторых дейтеромикот конидиальное спороношение отсутствует, такие виды образуют склероции или существуют в виде стерильного мицелия. Основой для быстро достигаемой дейтеромикотами адаптивной изменчивости служат гетерокариоз и парасексуальный процесс.
Гетерокариотический (разноядерный) мицелий возникает вследствие воздействия мутагенных факторов или в результате образования между гифами мицелия анастомозов (цитоплаз- матических мостиков), через которые осуществляется миграция генетически неоднородных ядер. При парасексуальном процессе в многоядерном гетерокариотическом мицелии происходит слияние гаплоидных ядер с образованием диплоидов. Деление этих диплоидов в процессе митоза сопровождается их гаплоидизацией и перекомбинацией генетического материала (митотический кроссинговер), в результате чего появляются формы с новыми свойствами. Наличие этих двух процессов обеспечивает их высокую адаптивную изменчивость и приводит к значительной гетерогенности нёсовершенных грибов.
В ряде случаев дейтеромикоты являются конидиальной стадией (анаморфой) совершенных грибов (аско- и базидиомицеты). Эти грибы описываются как отдельные виды, имеющие собственное название. При установлении же связи бесполой формы гриба с тем или иным аскомицетом или базидиомице- том название конидиальной стадии обычно сохраняется, хотя видовое название для таких грибов дается по телеоморфе.
Способы образования конидиального спороношения у дейтеромикот разнообразны: конидии формируются путем распада гиф вегетативного мицелия на отдельные клетки или по типу почкования, но наиболее типичным является образование конидий на конидиеносцах. У одних видов конидиеносцы развиваются на гифах, у других — на плотном сплетении гиф —
В цикле развития ржавчинных грибов имеются следующие стадии и спороношения: пикнии, или спермогонии с пикниоспо-
рами, или спермациями; эции с эциоспорами\урединии с уреди- ниоспорами; теши с телиоспорами; базидии с базидиоспорами (рис. 2.48). Все спороношения закладываются эндофитно, внутри тканей, под эпидермисом, между эпидермисом и кутикулой. Содержащиеся в них споры освобождаются через разрыв тканей растения.
Цикл развития разнохозяинного ржавчинного гриба рассмотрим на примере возбудителя стеблевой ржавчины злаков — Puccinia graminis (см. рис. 2.48). Развитие гриба начинается обычно весной, когда прорастают зимующие на соломе или на
стерне злаков телиоспоры. Каждая телиоспора прорастает во фрагмобазидию с четырьмя базидиоспорами. Перед прорастанием телиоспор происходит сначала кариогамия — слияние двух ядер дикариона с образованием диплоидного ядра. Затем следует мейоз. Гаплоидные ядра по одному переходят через стеригмы в каждую клетку базидии, а из них — в формирующиеся базидиоспоры двух половых знаков. Для дальнейшего развития они должны попасть на листья барбариса — промежуточный или эциальный хозяин. На верхней стороне листа базидиоспоры прорастают в гаплоидный мицелий своего полового знака. Из гаплоидного мицелия развиваются пикнии. Чаще всего они шаро-, кувшиновидной или конической формы, погружены под верхний эпидермис листа растения-хозяина. Если пикнии образуются непосредственно под кутикулой, то они плоские или полушаровидные. Внутри пикний на споро- носцах, радиально расположенных по всей внутренней поверхности его оболочки, формируются одноклеточные, шаро- или эллипсовидные пикниоспоры, которые заражать растения не могут, но играют существенную роль в возникновении дика- риотического мицелия, т.е. участвуют в половом процессе. Для продолжения цикла развития необходимо объединение двух гаплоидных ядер из «+»- и «-»-пикниев в дикариотичной гифе. Это может произойти в результате копуляции гаплоидных пик- ниоспор противоположных половых знаков или при срастании гиф разных половых знаков. После дикариотизации развиваются новые спороношения — эции.
Эции, окруженные чашевидной, цилиндрической, полушаровидной или сумкообразной оболочкой (перидием), закладываются с нижней стороны листа на том же мицелии в виде шаровидных или плоских споровместилищ, развившихся из базидиоспоры внутри тканей растения-хозяина. У некоторых видов ржавчинных эции лишены перидия; такой тип эциаль- ного спороношения называется цеомой. У других видов рода перидий заменен венцом булавовидно вздутых парафиз. Эциоспоры образуются всегда цепочками; одноклеточные, обычно с мелкобородавчатой бесцветной оболочкой со светлоокрашенным (оранжевым, оранжево-желтым) содержимым. Эциоспоры уже не могут заражать барбарис. Их дальнейшее развитие происходит на злаках, куда эциоспоры переносятся ветром. На злаках образуются пустулы в виде пятен или полос. Этот налет представляет собой следующий тип спороношения — урединии с уредипиоспорами.
Урединии ржавой окраски возникают в виде плоского сплетения мицелия, на котором образуются урединиоспоры на коротких ножках. Они всегда одноклеточные, двухъядерные, обычно яйце-, эллипсо- или шаровидной формы. Оболочка уре- диниоспор бесцветная или окрашена в желтоватый или даже в темно-бурый цвет, большей частью шиповатая, густобородавчатая, редко совершенно гладкая, с 1 — 10 ростковыми порами. Прорастают урединиоспоры в вегетативные гифы, давая за лето несколько генераций. Их называют также летними спорами или спорами размножения, а урединиостадию — летней или патогенной стадией ржавчинного гриба.
Телии образуются на том же дикариотическом мицелии в тканях растения-хозяина, что и урединии, имеют такую же форму, но с темной или даже черной окраской. Телиоспоры состоят из одной-двух или нескольких клеток. Они разнообразны по форме, количеству клеток, длине ножки или ее отсутствию. Эти признаки — важнейшие систематические признаки ржавчинных грибов. Оболочка телиоспор большей частью коричневая или бурая, гладкая или с более или менее разнообразной структурой, обычно с хорошо заметными ростковыми порами. Телиоспоры являются покоящейся стадией ржавчинных грибов и биологически соответствуют телиоспорам головневых грибов. Поэтому их называют покоящимися спорами, а телиостадию — покоящейся стадией. Однако есть немало видов, у которых телиоспоры могут прорастать вскоре после их образования. У некоторых представителей ржавчинных телиоспоры образуются иногда среди урединиоспор в урединиях.
Одни ржавчинные грибы имеют все типы спороношения (полный цикл развития), другие — только некоторые (неполный, или сокращенный, цикл развития). Специалисты считают, что неполноцикловые формы ржавчинных произошли от полноцикловых путем редукции отдельных типов спороношения. Например, у пукцинии чешуйной (Puccinia striformis West.) исчезло эциальное спороношение, что связано с развитием патогена почти круглый год на одном питающем растении, т.е. на озимых и многолетних злаках.
Виды, весь цикл развития которых проходит на одном питающем растении, называются однохозяинными. Для их обозначения используют приставки Eu-Auto (например, Eu-Auto- Puccinia). Виды, у которых гаплоидный мицелий с эциями и пикниями развивается на одном питающем растении, а дика- риотичный мицелий с урединиями и телиями — на другом, называются разнохозяинными и обозначаются приставкой Eu-IIetero-(например, Eu-Hetero-Puccinia). Первые питающие растения называют промежуточными, а вторые — основными.
Неблагоприятные зимние условия ржавчинные грибы переносят в виде телиостадии, ряд видов может зимовать в уредо- стадии, а некоторые — в виде мицелия.
Порядок включает более 5000 видов из 140 - 150 родов. В Беларуси отмечено более 220 видов из 20 родов, наиболее распространенными из которых являются пукциния, уроми- цес, гимноспорангиум, мелампсора, фрагмидиум и др.
По современной систематике ржавчинные грибы делят на разное число семейств (до 14), важнейшими из которых являются пукциниевые (Pucciniaceae) и мелампсоровые (Melampso- raceae).
Род пукциния (Puccinia) одноименного семейства включает грибы, у которых образуются двухклеточные телиоспоры на ножках. Каждая их клетка имеет по одной поре. Эций с перидием.
Известно более 2000 видов, распространенных по всему земному шару. В Беларуси более 100 разно- и однохозяинных видов с полным и с неполным циклами развития. Наиболее часто встречаются П. злаковая (P. graminis) — возбудитель стеблевой или линейной ржавчины злаков, П. скрытая (P. recondi- ta) — возбудитель бурой (листовой) ржавчины ржи и пшеницы, П. корончатая (P. coronata) — возбудитеь корончатой ржавчины овса и др.
Пукциния злаковая поражает более 300 видов культурных растений. Болезнь проявляется обычно на ранних посевах озимых или поздних посевах яровых с возникновения на стеблях, листовых влагалищах, колосковых чешуях ржаво-бурых, продолговатых, линейных, часто слитых между собой, пылящих подушечек — урединий. К концу вегетации на тех же органах образуются телиоспоровые подушечки в виде продольных, почти черных полосок.
Болезнь приводит к полеганию посевов, «истеканию» зерна и потерям 60 — 70% урожая.
Родуромицес (Uromyces) семейства пукциниевых объединяет виды с одноклеточными телиоспорами на бесцветной короткой ножке (рис. 2.49, а). Телиоспоры округлые, эллипсо- и яйцевидные или угловатые, иногда зауженные на вершине, со светло-бурой или коричневой, гладкой, бородавчатой или полосатой оболочкой и одной ростковой порой. Эций с перидием.
Среди видов этого рода встречаются одно- и разнохозяинные паразиты с полным и неполным циклом развития. Поражают преимущественно бобовые, а также сложноцветные, молочайные, лилейные, злаки и др.
Род включает около 500 видов, из них примерно 40 видов встречаются в Беларуси. Наиболее известны У. гороха (U. pisi), У. свеклы (U. betae), У. клевера (U. trifolii), У. мышиного горошка (U. viciae-craccae), У. люпина (U. lupinicola), У. щавеля (U. rumicis), У. неравновысокий (U. inaquialtus) и др.
Род фрагмидиум (Phragmidium) семейства фрагмидиевых характеризуется наличием многоклеточных телиоспор (6 — 8 клеток) с бесцветным или слабоокрашенным сосочком или шипиком на вершине, на длинной булавовидной или цилиндрической ножке (рис. 2.49, б). Клетки расположены в ряд одна над другой и приплюснуты в вертикальном направлении. Их оболочка толстая, слоистая. Ее внешний вид тонкий, почти бесцветный, а внутренний — толстый, бородавчатый или гладкий, от желтоватого до черно-бурого цвета. Эциальное спороношение без перидия, т.е. цеома, имеет парафизы. Представители рода — однохозяинные паразиты с полным циклом развития. Вызывают ржавчину растений семейства розоцветных. Известно более 70 видов, распространенных преимущественно в умеренном поясе Северного полушария. В Беларуси встречается около 10 видов, из которых наиболее известны Ф. малиновый (Ph. rubi-idaei), Ф. остроконечный (Ph. тисго- natum), Ф. костяниковый (Ph. rubi-saxatilis) и др.
Род мелампсора (Melampsora) принадлежит к семейству мелампсоровых. Он объединяет виды с сидячими (без ножек), сросшимися боковыми стенками в тесные группы телиоспора- ми (рис. 2.49, в), образующими над эпидермисом плотные корочки. Телиоспоры одноклеточные, призматические, на концах закругленные, с бурой тонкой оболочкой. Эции без перидия и парафиз. Полный цикл развития проходит на одном (однохозяинные) или на разных (разнохозяинные) растениях.
Известно более 80 видов. В Беларуси — 20. Из них наиболее распространены М. льновая (М. lini), М. луково-тополевая (М. allii-populina), М. хвойная (М. pinitorqua).
Род кронарциум (Cronartium) семейства Cronartiaceae включа- « ет разнохозяинные грибы с одноклеточными телиоспорами, сросшимися основаниями и боковыми стенками в общую колонку или столбик, вертикально выступающих на пораженных листьях (рис. 2.49, г). Колонки обычно цилиндрические, немного согнутые, оранжево-желтые, впоследствии буреют. Прорастают телиоспоры в августе-сентябре. Эции с перидием. Представители этого рода паразитируют на хвойных породах и ягодных культурах разных сортов.
Известно около 20 видов, из них 2 в Беларуси. Наиболее часто встречаются К. смородиновый (С. ribicola) — возбудитель столбчатой ржавчины смородины и крыжовника, пузырчатой ржавчины кедра и К. повислый (С. flaccidum) — возбудитель смоляного рака сосны.
Задания
Рассмотреть и описать внешний вид пораженной ржи и пшеницы возбудителем линейной, или стеблевой, ржавчины. Обратить внимание на размер пустул, их окраску, наличие хло- ротичной ткани и расположение. Сделать их зарисовки.
Изучить внешний характер поражения ржавчиной листьев барбариса, на которых развиваются пикнии и эции возбудителя линейной ржавчины злаков. Под бинокулярным микроскопом рассмотреть листья с желтовато-оранжевыми пустулами. Обратить внимание на то, что каждая пустула
Известно более 70 видов, распространенных преимущественно в умеренном поясе Северного полушария. В Беларуси встречается около 10 видов, из которых наиболее известны Ф. малиновый (Ph. rubi-idaei), Ф. остроконечный (Ph. тисго- natum), Ф. костяниковый (Ph. rubi-saxatilis) и др.
Род мелампсора (Melampsora) принадлежит к семейству мелампсоровых. Он объединяет виды с сидячими (без ножек), сросшимися боковыми стенками в тесные группы телиоспора- ми (рис. 2.49, в), образующими над эпидермисом плотные корочки. Телиоспоры одноклеточные, призматические, на концах закругленные, с бурой тонкой оболочкой. Эции без перидия и парафиз. Полный цикл развития проходит на одном (однохозяинные) или на разных (разнохозяинные) растениях.
Известно более 80 видов. В Беларуси — 20. Из них наиболее распространены М. льновая (М. lini), М. луково-тополевая (М. allii-populina), М. хвойная (М. pinitorqua).
Род кронарциум (Cronartium) семейства Cronartiaceae включа- « ет разнохозяинные грибы с одноклеточными телиоспорами, сросшимися основаниями и боковыми стенками в общую колонку или столбик, вертикально выступающих на пораженных листьях (рис. 2.49, г). Колонки обычно цилиндрические, немного согнутые, оранжево-желтые, впоследствии буреют. Прорастают телиоспоры в августе-сентябре. Эции с перидием. Представители этого рода паразитируют на хвойных породах и ягодных культурах разных сортов.
Известно около 20 видов, из них 2 в Беларуси. Наиболее часто встречаются К. смородиновый (С. ribicola) — возбудитель столбчатой ржавчины смородины и крыжовника, пузырчатой ржавчины кедра и К. повислый (С. flaccidum) — возбудитель смоляного рака сосны.
Задания
Рассмотреть и описать внешний вид пораженной ржи и пшеницы возбудителем линейной, или стеблевой, ржавчины. Обратить внимание на размер пустул, их окраску, наличие хло- ротичной ткани и расположение. Сделать их зарисовки.
Изучить внешний характер поражения ржавчиной листьев барбариса, на которых развиваются пикнии и эции возбудителя линейной ржавчины злаков. Под бинокулярным микроскопом рассмотреть листья с желтовато-оранжевыми пустулами. Обратить внимание на то, что каждая пустула содержит множество эциев, имеющих вид урночек или корзиночек с отвернутыми краями и массой эциоспор внутри.
Приготовить препарат эциостадии линейной ржавчины на барбарисе. Для этого кусочек пораженного листа барбариса зажать между кусочками бузины, сделать несколько тонких срезов, поместить их в каплю воды на предметном стекле, накрыть покровным стеклом и рассмотреть под микроскопом. Зарисовать пикнии, расположенные в палисадной ткани, и эции с цепочками эциоспор, хорошо заметными с нижней стороны листа.
Приготовить препараты и рассмотреть в микроскоп уреди- нио- и телиоспоры возбудителя линейной ржавчины. Для этого с помощью препаровальной иглы или лезвия, слегка смоченных водой, соскоблить с листа злака ржавчинные подушечки, поместить их в каплю воды на предметном стекле и рассмотреть препарат при большом увеличении микроскопа. Зарисовать уреди- нио- и телиоспоры, показав различие в их строении и окраске.
Приготовить препараты телиоспор уромицеса и фрагми- диума. Изучить особенности их строения, формы, размеров и окраски. Сделать их зарисовки.
Описать и зарисовать внешние признаки ржавчины льна, пораженного грибом Melampsora lini.
Сделать поперечный срез через пустулу, рассмотреть под микроскопом и зарисовать строение мелампсоры в телиостадии.
Рассмотреть на готовом препарате и зарисовать строение колонки телиоспор с базидиями и базидиоспорами кронарциума.
Вопросы и задания для самоконтроля
В чем отличие ржавчинных грибов от головневых по образу жизни в гаплоидном и дикариотическом состояниях?
Какие типы спороношений характерны для ржавчинных грибов?
Где и как осуществляется дикариотизация у ржавчинных грибов и как образуются эциоспоры?
Расскажите о цикле развития возбудителя линейной ржавчины злаков.
Каково биологическое значение урединио- и телиоспор?
Что означает одно- и разнохозяинные паразиты, с полным и неполным циклом развития? Приведите примеры.
Какой признак положен в основу деления ржавчинных грибов на семейства?
Назовите способы заражения растений ржавчинниками.
Каковы меры борьбы с ржавчинными грибами?