Класс Эуаскомицеты (Euascomycetes), Настоящие сумчатые, или Плодосумчатые
К эуаскомицетам относится подавляющее большинство сумчатых грибов. Сумки образуются из аскогенных гиф внутри или на поверхности плодовых тел. Они бывают протуникатными и эутуникатными. Плодовые тела трех типов: клейстотеции, перитеции и апотеции. Значительному количеству видов свойственно конидиальное спороношение, а у патогенных видов оно преобладает над сумчатым.
Класс содержит 3 группы порядков: плектомицеты, пиреномицеты и дискомицеты (схема 1). Классификация эуаскомицетов основывается на типах плодовых тел и способах расположения в них сумок.
ПЛЕКТОМИЦЕТЫ
Плодовые тела — клейстотеции обычно шаровидной формы, внутри которых округлые сумки располагаются беспорядочно среди бесплодных клеток. Сумки у них протуникатные, с тонкой, быстро разрушающейся оболочкой. Освобождение аскоспор пассивное. Типичный для этой группы порядок – Эвроциальные.
Порядок Эвроциальные (Eurotiales). К порядку относятся эуаскомицеты с округлыми, мелкими (не более 1–2 мм в диаметре) клейстотециями с беспорядочно расположенными протуникатными сумками непосредственно на мицелии. У немногих видов клейстотеции развиваются в стромах, напоминающих склероции. Аскоспоры одноклеточные, бесцветные или окрашенные (красные, фиолетовые, коричневые), шаро-, эллипсо- или линзовидные.
В жизненном цикле этой группы грибов существенное место занимает гаплоидная конидиальная (бесполая) стадия развития, которая обычно преобладает в жизненном цикле эвроциальных грибов. Сумчатая стадия – клейстотеций – образуется реже, а у части видов она не обнаружена и тогда такие виды относятся к формальной группе дейтеромикот (Deuteromycota). Другими словами, конидиальные стадии – анаморфы многих сумчатых грибов имеют собственные названия и относятся к группе анаморфных грибов, а их сумчатые стадии к соответствующим группам аскомикота.
К порядку Эвроциальные относится несколько сотен видов, распространенных по всему земному шару. Большинство из них сапротрофы на растительных и животных субстратах, на которых они образуют плесени. Некоторые виды за сравнительно короткий срок могут вызвать разрушение тканей, кожи, ускорить процессы коррозии металлов, повредить оптику и т. д. Известны паразиты растений, животных и человека, нередко вызывающие у последних тяжелые заболевания — дерматомикозы и глубокие микозы. Многие эвроциевые используются для промышленного получения из них антибиотиков, ферментов, органических кислот.
Среди представителей этого порядка наибольшее практическое значение имеют виды формальных родов Реnicillium и Aspergillus.
У родов Реnicillium и Aspergillus многоклеточный, разветвленный, бесцветный или слабоокрашенный мицелий развивается внутри или на поверхности субстрата в виде пушка. Порошистый налет этих плесеней образован их конидиальным спороношением, имеющим характерную форму у каждого из родов. Сумчатые стадии обнаружены у сравнительно небольшого количества видов.
У представителей рода Реnicillium, к которому относятся конидиальные стадии трех родов звроциальных — эупенициллиума (Eupenicillium), таларомицес (Talaromyces) и хамигера (Hamigera), конидиеносец многоклеточный, разветвленный на конце в виде кисточки, с чем связано название «кистевик». Их строение разнообразно: кисточки имеют одну мутовку фиалид на вершине конидиеносца или они двухъярусные и состоят из метул и расположенных на них фиалид (рис. 5, в). Такие кисточки бывают как симметричными, так и асимметричными. Конидии одноклеточные, эллипсовидные, цилиндрические, шаро- или грушевидные, разной окраски.
а в
Рис. 5. Строение конидиальных спороношений: а – Aspergillius, в – Penicillium.
У Aspergillus конидиеносец одноклеточный или с поперечными перегородками, шаро- или булавовидно вздутый на вершине. На поверхности вздутия расположены короткие фиалиды с цепочками отделяемых конидий (фиалоконидий). У некоторых аспергиллов фиалиды находятся не на самом вздутии, а на специальных клетках — профиалидах (рис. 5, а).
Отдельные представители имеют сумчатую стадию спороношения. Плодовые тела (клейстотеций) шаровидные, тонкостенные, светлоокрашенные. Сумки округлые и эллипсовидные. Аскоспоры более или менее дисковидные. Грибы обитают преимущественно в верхних горизонтах почвы или встречаются в виде плесеней зеленого, сизого, голубого, реже других цветов на продуктах растительного происхождения (плоды цитрусовых, томатная паста, настой чая), изделиях из кожи, обоях и т. д.
Виды Aspergillus и Реnicillium широко используются в микробиологической промышленности для получения органических кислот (лимонная, щавелевая, фумаровая), витаминов (биотин, тиамин, рибофлавин), ферментов (амилаза, протеиназа, липаза, пектиназа, целлюлаза и др.).
Огромное значение имеют виды пеницилл отмеченный (P. notatum) и пеницилл золотистый (P. chrysagenum), являющиеся продуцентами одного из основных антибиотиков — пенициллина. Наиболее известными представителями рода пенициллиум, кроме указанных выше, являются пеницилл камамбер (P. camamberti) и пеницилл рокфор (P. roqueforti), применяемые в производстве сыров. Из представителей рода аспергиллус чаще других встречаются аспергилл черный (A. niger), аспергилл желтый (A. flavus), аспергилл дымчатый (A. fumigatus), аспергилл разноцветный (A. versicolor) и др.
Задания
1. Рассмотреть общий вид плесени, образованной несовершенными стадиями грибов Реnicillium и Aspergillus. Для ознакомления со строением конидиеносцев и конидий приготовить препарат: микробиологической иглой провести легкий штрих по поверхности субстрата из центра колоний грибов к периферии, чтобы подцепить на иглу небольшое количество конидиеносцев. Препаровальной иглой взятый материал осторожно снимают в каплю ледяной уксусной кислоты на предметном стекле, накрывают покровным стеклом и рассматривают сначала при малом, потом при большом увеличении микроскопа. Для того, чтобы масса конидий не мешала рассмотрению строения конидиеносцев, рекомендуется удалить их путем пропускания под покровное стекло тока ледяной уксусной кислоты. Кислоту добавляют пипеткой по каплям под стекло и одновременно оттягивают избыток с противоположной стороны стекла кусочком фильтровальной бумаги. Такого же результата можно достичь путем наклона предметного стекла.
2. Зарисовать внешний вид конидиеносцев и конидий Реnicillium и Aspergillus. На рисунке обозначить септированный мицелий, конидиеносцы, фиалиды, конидии.
3. Рассмотреть на субстрате (лучше в культуре) плодовые тела Aspergillus. Приготовить препарат. Перенести препаровальной иглой несколько клейстотециев в каплю 5—10%-ного раствора КОН и рассмотреть сначала при малом, затем при большом увеличении микроскопа. При осторожном надавливании на покровное стекло клейстотеции разрушаются и освобождают сумки со спорами. Зарисовать клейстотеции, сумки, аскоспоры.
ПИРЕНОМИЦЕТЫ
К пиреномицетам относятся грибы, у которых плодовые тела в виде перитециев, реже клейстотециев. Сумки унитуникатные, располагаются пучком или слоем. Рассеивание аскоспор всегда активное. Перитеции развиваются на мицелии одиночно либо погружены в строму. Стромы обеспечивают сумкам лучшее питание и защиту от неблагоприятных условий. Для пиреномицетов характерны разнообразные по морфологии конидиальные спороношения.
Пиреномицеты включают несколько порядков, важнейшими из которых являются мучнисторосяные, или эризифальные, микроаскальные, сордариальные, ксиляриальные, гипокреальные и клавиципитальные.
Порядок Настоящие мучнисторосяные, или Эризифальные (Erysiphales). Мучнисторосяные грибы – высокоспециализированные облигатные паразиты высших растений, вызывающие болезнь, называемую мучнистой росой.
Мицелий белый или серый, позднее часто темнеющий, многоклеточный, с одним или несколькими ядрами, поверхностный, прикрепляющийся к субстрату с помощью аппрессорий, от которых отрастают гифы, проникающие с помощью гаусторий в ткани растения. У грибов из рода филлактиния (Phyllactinia) мицелий полуэндофитный. Основная его масса развивается на поверхности субстрата и одновременно отдельные ветви проникают через устьица в ткани листа. У грибов из рода левейллула (Leveillula) вначале образуется исключительно эндофитный мицелий, глубоко проникающий внутрь тканей питающего растения и распространяющийся по межклетникам. Впоследствии такой эндофитный мицелий выходит через устьица на поверхность субстрата, где развивается обильное конидиальное спороношение.
В конце вегетации на тех же растениях у мучнисторосяных в результате полового процесса развиваются шаровидные, белые, потом коричневые клейстотеции с различными наружными выростами или придатками. Придатки удерживают на мицелии незрелые плодовые тела, а после созревания способствуют их соединению в рыхлые комки, легко переносимые ветром. По форме придатков, а также по числу сумок в клейстотециях классифицируются мучнисторосяные грибы. Сумки бывают по одной или в виде пучков, шаро- или эллипсовидные, без выводного отверстия и парафиз, с 2—8 аскоспорами. За счет повышения осмотического давления клейстотеции разрывается и сумки выбрасываются из него на некоторое расстояние. Таким образом, в жизненном цикле этих грибов имеются две стадии – конидиальная (бесполая, или анаморфная) и половая (сумчатая, или телеоморфная).
Мучнисторосяные грибы распространены повсеместно. Они зарегистрированы на более чем 10 000 видах растений-хозяев.
Род сферотека (Sphaerotheca) включает грибы, у которых клейстотеции с простыми, извилистыми придатками содержат одну шаровидную, коричневую, 2–8-споровую сумку. Мицелий экзофитный, паутинистый или плотный, от светло-серого до бурого цвета.
Сферотека крыжовника (Sph. morsuvae) — возбудитель мучнистой росы крыжовника. Болезнь встречается на его листьях, ягодах и молодых побегах; иногда поражаются красная и черная смородина. Сферотека пятнистая (Sph. macularis) поражает растения из рода хмель (Humulus), сферотека бурая (Sph. fuliginea) — из рода Veronica, сферотека плотновойлочная (Sph. pannosa) паразитирует на розах.
Род микросфера (Microsphaerа) включает грибы, у которых клейстотеции имеют разветвленные на концах, бесцветные придатки, отходящие от клейстотеция по экватору и не переплетающиеся ни с мицелием, ни между собой. Многочисленные сумки содержат по 2–8-яйцевидных или эллипсовидных аскоспор. Они паразитируют преимущественно на деревьях и кустарниках: микросфера дубовая (М. alphitoides) – на дубе, микросфера изящная (М. ornata) — на березе.
Род унцинула (Uncinula) характерен тем, что его клейстотеции образуют многочисленные, жесткие, прямые или извилистые, на концах простые и крючкообразно или спиралевидно загнутые придатки. Они опоясывают плодовое тело или расположены на его вершине. Сумки многочисленные, яйцевидные, с 2—8-эллипсовидными спорами.
Встречаются виды унцинулы только на древесных и кустарниковых породах, особенно часто на листьях ив и тополей. Наиболее распространены унцинула виноградная (U. necator), унцинула крючковатая (U. dunca) и др.
Род филлактиния (Phyllactinia) включает виды, у которых клейстотеции на верхушке имеют короткие, мягкие, покрытые слизью придатки и опоясаны длинными, заостренными на концах и вздутыми у основания твердыми придатками. Сумки многочисленные, 2–4-споровые. Род включает более 20 видов. Наиболее распространен вид филлактиния крапчатая (Ph. guttata) поражающий ольху, березу, лещину и шелковицу.
Порядок Сордариальные (Sordariales). Для порядка Cордариальные характерны мелкие, диаметром до 2 мм перитеции, с хорошо развитым многослойным темным перидием, часто покрытым волосками или щетинками. Перитеции округлые или грушевидные, с полостью внутри и отверстием на вершине, располагаются на поверхности или слегка погружены в субстрат или строму. В перитециях плотным слоем на дне полости располагаются цилиндрические или булавовидные сумки. Аскоспоры одно- и многоклеточные, с поперечными и продольными перегородками, различной окраски, иногда с придатками или покрыты слизистой оболочкой. В цикле развития некоторых сордариальных отмечена конидиальная стадия спороношения.
Большинство сордариальных грибов являются сапротрофами. Некоторые паразитируют на высших растениях, вызывая такие болезни, как корневая гниль виноградной лозы, плодовых деревьев, белой гнили шелковицы и др.
Род сордария (Sordaria) включает грибы, у которых перитеции имеют кувшиновидную форму с отверстием на вершине, с тонким пленчатым перидием бурого или почти черного цвета. Сумки цилиндрические, 4–8-споровые, располагаются в перитеции веерообразно. Аскоспоры одноклеточные, эллипсовидные, темноокрашенные, часто со слизистой оберткой.
Известно около 10 видов, из которых наиболее распространенным является сордария навозная (S. fimicola). Сапротроф на почве, экскрементах животных и растительных остатках. Сордария представляет очень удобный объект для генетических исследований в лабораторных условиях.
Порядок Спорыньевые, или Клавиципитальные (Clavicipitales).
Спорыньевые грибы имеют хорошо развитые массивные стромы, в образовании которых принимают участие только гифы гриба. Разнообразные по форме, окраске и размерам (от 1—2 мм до 10 и даже 30 см) стромы развиваются обычно непосредственно на субстрате из мицелия, склероциев или из мумифицированных, пронизанных гифами гриба тканей хозяина. Лишь у немногих представителей этого порядка строма развита слабо или вообще отсутствует.
Перитеции спорыньевых с тонким мягким или мясистым перидием, белые, реже темноокрашенные. Они погружены в ткань стромы и выступают на поверхности только верхней частью. Сумки длинные, цилиндрические, с утолщенной на вершине оболочкой. Аскоспоры нитевидные, с многочисленными поперечными перегородками, после освобождения из сумки могут распадаться на отдельные клетки, способные к прорастанию. Споры располагаются в сумке параллельным лучком и по мере их созревания выбрасываются поочередно через пору. У многих спорыньевых отмечена конидиалъная стадия спороношения.
Большинство видов — паразиты цветковых растений, грибов и членистоногих; немногие обитают как сапротрофы на почве или древесине. Наибольший интерес представляют роды спорынья и эпихлое. Род спорынья, или клавицепс (Claviceps), образует мясистую головчатую пурпурно-фиолетовую строму на ножке, вырастающую из склероция после его перезимовки. Род содержит около 30 видов, паразитирующих на многочисленных злаках.
Наиболее распространенный вид спорынья пурпурная (С. purpurea), паразитирующий на сотнях видах культурных и дикорастущих злаков, но преимущественно на ржи. Заражение спорыньей происходит во время цветения злаков. Аскоспоры, попадая на рыльце пестика, прорастают, и их мицелий внедряется в завязь. Вскоре здесь развивается конидиальное спороношение. Образование конидий связано с выделением сахаристой жидкости — медвяной росы, привлекающей насекомых, которые переносят конидии на другие растения и заражают их. К моменту созревания зерна в колосе на листе пораженной завязи мицелий уплотняется и превращается в склероции, которые зимуют в почве или в зернохранилище, а весной прорастают головчатыми стромами. По периферии головок стром образуются перитеции с сумками и аскоспорами (рис. 6). Разбрасывание аскоспор активное.
Рис. 6. Строение и жизненный цикл спорыньи: А – бесполое размножение; Б – половое размножение; М – мейоз: 1 – членистый мицелий; 2 – пораженный колос ржи медвяной росой; 3 – конидиеносец с конидиями; 4 – прорастание конидий в склероции; 5 – колос ржи со склероциями; 6 – проросший склероций с головчатыми стромами на ножках; 7 – половой процесс; 8 – строма с перитециями в продольном разрезе; 9 – перитеции с асками; 10 – аск.
Практическое значение спорыньи определяется токсическим действием алкалоидов, содержащихся в склероциях. Склероции, попавшие после размола в муку, могут вызвать тяжелые отравления (токсикозы) у людей, проявлявшиеся в виде конвульсий («злые корчи») или в гангренозной форме («антонов огонь»). В настоящее время случаи отравления людей крайне редки. Алкалоиды спорыньи широко применяют в медицине для лечения сердечно-сосудистых и нервных заболеваний, в акушерстве и гинекологии.
Род эпихлое (Epichloe). Типичным представителем рода является эпихлое рогозовидная (Е. typhina) — возбудитель чехловидной болезни злаков. Мицелий его распространяется диффузно по межклетникам стебля, образуя на его поверхности сначала белую, а затем желто-оранжевую или бурую строму, которая наподобие чехла охватывает верхнее междоузлие злака вместе с прилегающим к нему листовым влагалищем. Отсюда и название заболевания. На поверхности стромы образуются мелкие одноклеточные конидии. Позже на них развиваются многочисленные перитеции, погруженные в строму. Этот гриб особенно часто встречается на еже сборной, полевице, овсянице, мятликах и других многолетних злаках.
Задания
1. Рассмотреть внешний вид побегов и ягод крыжовника, пораженного сферотекой. Для приготовления препарата препаровальной иглой снять небольшое количество мицелия и поместить в каплю воды на предметном стекле. При малом увеличении микроскопа изучить и зарисовать строение мицелия и клейстотециев с придатками, похожими на гифы мицелия. Затем, надавливая тупым концом иглы на покровное стекло препарата, добиться разрушения плодового тела и выхода из него сумки с аскоспорами. При большом увеличении изучить и зарисовать сумку с аскоспорами.
2. Рассмотреть пораженные мучнистой росой листья молодых дубков, собранных в августе – сентябре, под бинокулярным микроскопом. Обратить внимание на расположение клейстотециев микросферы. Приготовить препарат, соскоблив клейстотеции с верхней стороны листа в каплю воды. Рассмотреть и зарисовать клейстотеции с вильчато-разветвленными (наподобие оленьих рогов) бесцветными придатками. Раздавить клейстотеции и рассмотреть многочисленные сумки с яйце- или эллипсовидными аскоспорами.
3. Рассмотреть многочисленные придатки, расположенные по экватору клейстотеция унцинулы. Раздавливая плодовое тело, можно заметить в нем несколько эллипсовидных сумок с аскоспорами. Изучить и зарисовать клейстотеции с придатками, сумки и аскоспоры. Для изучения унцинулы препарат готовится таким же образом, как и для предыдущих объектов.
4. Препарат филлактинии готовится так же, как и для предыдущих объектов. Изучить и зарисовать клейстотеции, снабженные придатками двух типов, при малом и большом увеличении микроскопа. Внутри плодового тела отметить несколько сумок.
5. Приготовить препараты сордарии. Для этого препаровальной иглой перенести заметные невооруженным глазом плодовые тела из живой культуры сордарии в каплю воды и при малом увеличении микроскопа рассмотреть общий вид перитеция. Затем осторожным надавливанием тупым концом препаровальной иглы на покровное стекло разрушить плодовое тело, через разрыв оболочки которого выходит пучок цилиндрических сумок. При большом увеличении микроскопа рассмотреть удлиненные сумки с 8 темными овальными спорами. Зарисовать перитеции и сумки со спорами.
6. Изучить внешние признаки заболевания спорыньи злаков. На постоянном препарате изучить и зарисовать продольный разрез через головку стромы, обратив внимание на то, что по периферии стромы расположены эллипсовидные перитеции с сумками. Изобразить схему цикла развития спорыньи.
7. Изучить внешний вид побегов злаков, пораженных эпихлое. Обратить внимание на расположение стромы на стебле, которая окружает его в виде чехла. На готовых препаратах рассмотреть строму с погруженными в нее грушевидными перитециями. При большом увеличении микроскопа видны сумки с 8 нитевидными спорами. Зарисовать внешний вид пораженного растения, разрез стромы с погруженными в нее перитециями.
Вопросы для самоконтроля:
1. Назовите характерные особенности сумчатых грибов.
2. Как происходит развитие сумок и аскогенных гиф у аскомицетов?
3. Какие преимущества аскомицетам дает образование аскогенных гиф? Какие типы полового процесса характерны для сумчатых грибов?
4. Как происходит рассеивание аскоспор и как это отражается на строении сумок и плодовых тел?
5. Какие типы плодовых тел известны у аскомицетов?
6. Какова смена ядерных фаз в цикле развития сумчатых грибов?
7. Чем различаются между собой протуникатные и эутуникатные сумки?
8. Чем отличается настоящее плодовое тело от аскостромы?
9. Каков принцип деления отдела Аскомикота на классы, а классов на порядки?
10. Назовите характерные особенности археаскомицетов и голосумчатых грибов.
11. Какие типы онтогенеза установлены для различных представителей сахаромицетов?
12. Каковы особенности строения, цикла развития и систематического положения тафринальных грибов? Каково их практическое значение?
13. Каковы характерные особенности эуаскомицетов и принцип их классификации?
14. Каковы характерные признаки грибов группы порядков Пиреномицеты?
15. Какая связь между строением плодовых тел эуроциальных и эризифальных со способами рассеивания из них аскоспор?
16. Чем отличаются мучнисторосяные грибы от пероноспоровых (ложномучнисторосяных)?
17. Каков цикл развития и практическое значение спорыньи?
18. Что такое строма у грибов и каково ее биологическое значение?