close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

727

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
иОСКОВСШ. ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО
^JUIEHH ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ и м е н » М.В.ЛОМОНОСОВА
В п ш ш е о п ! факультет
На правах рукошкя
ЛАЗАРОВА Надежда Мкрослввава
sjratTTOffio-MHKPocKonHqBCKOE ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА
ЫИКРОСПОРОГЕНЕЗА У ЯЧ1ЕНЯ Hordeundistichon L.
( 03.00.05 - дотанмка)
АВТОРЕФЕРАТ
дносертадмж на ооаоканке учетов стшвяа кандидата
(ягоштеских наук
lloai(M-IS78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЗьОВр&оияьиВ раЛ-feLuu/
': Работа выполнена на кафедрах высших растений и физио­
логии растении Биологического факультета Московского Госу­
дарственного Университета имени М.В.Ломоносова.
Научные руководители: профессор Д.А.Транковский
кандидат биологических наук
••">"•''•:'• • ' • ' > " -
И.П. Ермаков
Официальные оппоненты: доктор биологических наук
-.,
Е.В.Ивановская
кандидат биологических наук
,,;,-: , .
Э.Л.Миляева
Ведущее учреждение: ВНИИ прикладной молекулярной био­
логии и генетики ВАСХНИЛ, Лабора; „тория биологии развития с/х рас­
тений
^
Защита диссертации состоится "19 " мая
1978 года ,
в
15.30 часов на заседании Специализированного Биологиче­
ского Совета * 5 в Ыосковском Государственном Университете
имени М.В.Ломоносова
Автореферат разослан "___"
•
1978 года
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биоло­
гического факультета МГУ.
. Просьба Ваши отзывы в замечания направлять по адресу .•
Москва, 1Г7234, МГУ, Биологический факультет, Ученый Сов л .t 5.
Ученый секретарь Совета
Ю.Т.Дьяков
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИЗТИКА РАБОТЫ
.
<. Актуальность проблемы. За последние 3-4 десятилетия в эмб­
риологии растении накоплено большое количество фактов, которые
позволяют представить общую картину развития мужского к хенско-.
го гаметофятов покрытосеменных по данным световой микроскопии.
В противоположность цнтоморфологическим данным, физиологическая .
сущность эмбриологических процессов менее ясна. Причина этого в
значительной мере связана с методическими трудностями изучения
гаметофитов: их развитие обусловлено изменениями в одной клетке
или в небольшой группе клеток, окруженных большим числом "неспепифических" соматических клеток. Поэтому я попытки физиологиче­
ского анализа в этом случае наталкиваются на необходимость раэ- г
работки ж использования микроскопических патофизиологических
приемов.
d
Особая роль в ряду таких приемов принадлежит электронной ,
микроскопия, которая перестает быть только морфологической диошшлиной. Получаемые о ее помощью данные во многих случаях поз­
воляют делать вполне определенные заключения о "функциональной"
организации клетки, особенно, если исследование носят динамиче­
ский "временной* характер ( см. например, «рей Впсдхкг А . , Июлеталер К . , 1968; Гамалей Ю.В., 1972) . В области эмбриологии
растений электронно-микроскопических работ не много, а главное,
они еще слишком фрагментарны: невелик круг обследованных объек­
тов, в большинстве случаев проанализирована ультраструктурная
организация лишь некоторых стадий процессов макро- ж мжкроспорогенеза. Только в небольшом числе случаев процесс развития р е -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 2 -
продуктивной сферы изучен этим методом с достаточной полнотой.
Поэтому в настоящее время трудно делать какие-либо общие заклю­
чения, справедливые для достаточно больших групп растений J Мало
сведений о самих p^-mnrr изменениях в структуре клеток, вступив­
ших на путь генеративного развития. Такие изменения должны, ве­
роятно, наблюдаться в меристематических бугорках до их диффере­
нциации на элементы будущего цветка. Переход к генеративному
развитию интенсивно исследуется физиологами растений преимуще­
ственно на двудольных, и цитофизиологические изменения на ран­
них этапах этого'развития описаны в многочисленных работах достаточно'подробно ( см. например, Миляева Э.Л., 1975; Нугаред,
1976 ) . Электронно-микроскопические исследования меристем на *
ранних этапах закладки будущих цветков пока единичныенаvelange
*.,et ai.
,1974 ) , а у однодольных отсутствует совсем, хотя
патофизиологические данные указывают на наличие изменений, на­
пример у пшеницы
на
самых ранних этапах генеративного ор­
ганогенеза ( Ростовцева З.П., 1963) .
Дели и задачи исследования. Учитывая, с одной стороны, важ­
ность изучения физиологической природы эмбриологических процес­
сов, а с другой стороны, большую ценность анализа ультраструк­
туры клеток для понимания их фушщипяядьяят особенностей, мы по­
ставили перед собой цель иследовать с помощью методов электронной микроскопии развитие мужского гаметофита у одной из важней­
ших Сельскохозяйственных КуЛЬТур - ЯЧМеНЯНопЛеОТ distichon
ь.. начиная с самых ранних этапов формирования и функционирова­
ния вегетативной меристемы, в момент заложения в ней цвевковых бугорков,' дифференциации тычиночных бугорков,' а в последующем
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в спорогенной ткани и в функционально связанных с ней тканях
пыльника в течение всего процесса микроспорогенеза.
Научная новизна. Установлено, что переход меристемы в гене­
ративное состояние сопровождается усложнением структуры клеточ­
ных органоидов. Прослежено изменение структуры цитоплазмы при
микроспорогенезе, выражающееся в ее упрощении на ранних стади­
ях и последующем усложнении при формировании зрелого пыльцевого
зерна и накоплении в нем запасных веществ. Установлено, что
ультраструктурная организация клеток каждого слоя пыльника от­
ражает его фушщиональнне особенности и степень
участия - в
процессе микроспорогенеза. Показано, что образование пыльцевого
зерна у ячменя сопровождается трансформацией всей структурной ч
организации клетки.< На начальных этапах эта трансформация свя­
зана, вероятно, с процессом автолиза в цитоплазме, а на более
поздних выражается в образовании и накоплении запасных веществ,
тогда как мембранная система всех клеток зрелого гаметофита ока­
зывается крайне редуцированной.
Практическая значимость. Исследование образования репродук­
тивной системы у растений представляет важную задачу, которая
имеет большое теоретическое и практическое значение. Ее теоре­
тическая значимость определяется, в частности, возможностью ус­
тановления с помощью эмбриологического анализа филогенетических
отношений меяду таксонами разного ранга, а практическая - возможностью целенаправленного управления генетико-селеккиошшм
процессом на основании познания закономерностей процесса опло­
дотворения в широком смысле.
'•• •'
Апробация. Материалы диссертации были доложены на засада-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 4 -
вин кафедры физиологии- растении Биологического факультета МГУ. Объем диссертация, д&ссертапия изложена на 135 стр. ма­
шинописного "текста, содержит 10 рисунков и в виде приложения.
82 таблицы с алектронографинии и микрофотографиями. Список ли­
тературы включает 185 наименований, из которых 118 иностранных
источников.
'
.'
ОБЪЕКТ И МЕТ0ДЦ кхИВДОВАНИЯ
Объектом исследовании был выбран двухрядный ячмень Hordeum
' distichon Ь^ , ОТНОСЯЩИЙСЯ к классу Monoobtyleaoneae , поряд­
ку Poales ( Graminales) , семейству IPoaeeae ( Cramineae ) ,
трибе Hordeae , роду Hordeum . В РОДб Hordeum насчитывается боль­
ше двадцати однолетних и многолетних видов, из которых можно вы­
делить растения важные в сельскохозяйственном отношении, а имен­
но: Hordeum vulgare L.=Hordeum nolistichon Ь. - ячмень обыкно­
венный многорядный' иHordeum distichon L. — ячмень двухрядный.
Некоторые авторы выделяют как отдельный вид и Hordeum h e x a s t i cbon L ; - шестирядный ячмень (Яуковский П.М., 1949; Курсанов Л..И.
и д р . , 1951; Тихомиров Ф.К., 1974 ) . Считается, что Hordeum d i ­
stichon Ii. Произошел ОТ дикорастущего вида Hordeum snontaneun
L. (Бахтеев Ф.Х., I960; Курсанов Л.И. и д р . , I95D . Для него
' характерен двухсторонний колос с колосками, содержащими три цвет- ,
ка - центральный ( сидячий и плодоносящий) и два боковых, на к о ­
роткой ножке, бесплодных, наша работа проводилась на яровом я ч ­
мене сорта МОСКОВСКИЙ № 121, Принадлежащем K v a r i e t e t deficiens
'О сросшимися к зерновке плевами ( цветковыми чешуями) . В онто. -". генезе однолетних злаков и, в частности, у ячменя период от на» л . чала развития конуса нарастания до образования зрелой зерновки
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 5 -
, можно разделить ( условно ) на двенадцать этапов органогенеза,
. tкаждый из которых характеризуется своими морфологическими осо- Ценностями ( Куперман Ф.М., 1955, 1973) . Тема нашей работы охватывает только I-УШ этапы органогенеза по этой классификации;
•_, это этапы от начала развития "точки роста до образования зрелой ,
трехклеточной^пыльцы.,Их мояно разделить на две группы: с I по -'
1У и с У по УШ. Первая группа - это развитие вегетативной мери, стемы и начальные^ стадии ее перехода к генеративному состоянию.
, Вторая группа охватывает микрослоро- и ыикрогаметогенез.' При"
описании данных наблюдений, относящихся к 1У-УЕ1 этапам, мы поль­
зовались общепринятой эмбриологической терминологией, а ссылку
на этапы применяли как удобный прием сравнения состояния объек­
та, особенно на ранних этапах его развития. Ячмень выращивали
на полевом участке Ботанического сада МГУ, аетакже в горшках в
1 ..оранжерее и в вегетационном домике, в среднем 10 растений в гор* шке диаметра* 25 см. * •>, - •
к » ^
- . ел • Взятие проб для электронной микроскопии проводили в тече- ' »
. ние 1974-77 г " . Материал фиксировали двумя методами: I." Дзой1 ная фиксация глутаровым альдегидом и четырехокисью осмия (GA+OSO.)
Эта фиксация хорошо сохраняет общую морфологию клеток (Уикли Б Л
1975 ).* П. двойная фиксация цишейодид + четырехокись осмия
t (znJ 2 +os0 4 ) .( ;. - iaiUet,модификация "larti^rmncls, I973) . Эта
ч фиксация ^вменяется для выявления различных мембранных систем
. 1 клеток. Ткани проводили .через спирт или ацетон по общепринятой
методике и заливали в Эпон 812. Чтобы подобрать необходимую об- ласть при заточке пирамиды для ультрамикротонии," первоначально > ,
. были сделаны полутонкие срезы, порядка I мкм, на микротоме " e i -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 6 -
cherttTe^ia-BS-49QA. В Л Е ва обычном ротационном микротоме, во со
стеклянными вожаки. Полутовкие срезы красили толуидиновым синим
(lynn.J.A. , 1965) . Ультратонкую резку делали ва ультрамикротомптьтгв UMiiieresia B S -490А. Срезы помещали ва стандартные сет­
ки 50, 100 или 200mesch , как с покрытием последних формваровой
пленкой( для 50mesch - 0,30? формваровяй р-р; для 100 в 200
шезсь -0,20-0,15$ р-р) , так в без подложки. До просмотра сет­
ки со срезами контрастировали уравиладетатом в свинцом ( Уикли
- Б., 1975) . материал был просмотрен в отснят ва электронных ми­
кроскопах Teela BS-5I3» JEM 7A, JEM IOOB.Hitaci HU-IIB-I.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В работе проведено изучение ультраструктурн клеток в процессе формировавхя мужского ганетофита( в широком смысле) у ячменя,
в результате которого уставовлено, что структура органоидов су­
щественно изменяется в зависимости от пути развития в функциони­
рования данная клетки. В главе Ш диссертации приведено описание
электронография,' отражающих стршевие клеток эпидермиса ж субэпидермальнои зовы в средней частя конуса нарастания проростка, в
~ листовом бугорке, цветковом валике, в недифференцированном тычи­
ночном бугорке, а в последующем в спорогеявож ткани я во всех
слоях стенки пндмппга в процессе микроспорвгенева.
Лия того, чтобы оценить общие закономерности наблюдаемых из­
менений, на представили ваши результаты в виде схематических ри­
сунков, которые даст усредненную картину строевив( разнообразия
' в строении) того или иного органоида в определенный момент жиз­
недеятельности клетки.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-7 -
На рис. I показаны изменения вакуолярной системы и ретикулума меристематической клетки в период от начала образования
стеблевой верхушки при появлении всходов до формирования тычи- г
ночного бугорка (1-1У этапн органогенеза ) . На первом этапе раз- .
вития меристемы она представлена отдельными вакуолями, на внут- •'
ренней стороне тонопласта которых выявляется очень тонкий слой
элехтровноплотного вещества. На втором, третьем и четвертом эта­
пах вид вакуома изменяется и обнаруживается четкая связь его с
ретикулумом. При этом чем дальше идет в своем развитии мерис- „'
тема, тем эта связь более подчеркнута, а весь комплекс занима­
ет определенное расположение в клетке, JesjRjxsa ядро. При пере­
ходе ко 2-му этапу происходит значительное уменьиение вакуома,
а в последующем наблюдается постепенное увеличение его объема»
с одной сторонн, и увеличение ТОЛЩЕНЫ электронноплотного сдоя на
тонопласте - с другой. Цистерны ретикулума, начиная со второго
этапа, заполнены таким хе алектронноплотным веществом и можно „.
видеть, что вакуоли образуются за счет расширения этих цистерн.
Рис. I. Развитие важуолярного аппарата в меристевее ячменя на
I-I7 этапах органогенеза, я - ядро, В - вакуоль.
.,-• Условные обозначения к рис. I - 5: А* конус нараотания;
'.*- pF листовые бугорка; |F колосковые бугорка; (§^~ начало
формирования тычиночного бугорка; |2$Н§? выделение археспорхальных клетоа; ЩЩ. материнская клетка микроспоры; $£§) равняя
тетрада; | £ j оюоклеточная пыльна; (g|| трехклеточная пыльса.
Пунктироа Едалаза исследовавшиеся зоны.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-8Р1"С.
/ЧЕРИСТЕМА
ЭЛИЭЕРПИС
?
fife»
У8*=>
УШ!*"*
,*,*
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 9 Вероятно, утолщение слоя на тонопласте идет также за счет пере­
носа содержимого толстостенных гранул в полость вакуолей, обра­
зование которых связано с одной из цистерн аппарата Гольдки.
Эта цистерна обычно наблюдается у диктиосомы с ярковыраженной .
функциональной полярностью ( рве. 3 ). На четвертом этапе, на­
блюдается фрагментация вакуолей, которые остаются связанными с
ретикулумом, но более четко проявляется юс связь и с аппаратом
Гольджи. Это еще раз подчеркивает органическую взаимосвязь мем­
бранных систем клетки в целом и возможность их взаимопревраще­
ний. Из рис. I также видно, что строение вакуоыа в эпидермадь—
ной и субапидермальном слоях меристемы одинаково и изменяется
однотипно, дальнейший генезис вакуолярной система идет по двум
направлениям. Первое из них связано с дифференциацией клеток,
их старением и отмиранием в зпидермальном, фиброзном и среднем
слоях пыльника. Второе - характерно' для клеток спорогенного
слоя и тапетального слоя. Такая дивергенция начинается на ста­
дии археспорлальной клетки, когда, по-видимому, все слои стру­
ктурно однотипны. КакЕи образом и почему в этот момент вакуом
меристематической зона.перестраивается, а в последующем дает
различные морфологические Т Е В Х . - не ясно.
*
Вакуолизация тапетаяъяоЗ клетки связана с функцией (.'.ого
слоя ( рис. 2 ) . На стадии иатержнекой клетки микроспор тапетальная клетка имеет среднеразвитую вакуолярную систему, при этом
значительного развития достигает андоплязматаческид ретикулум, .
который пркнЕаает характер эргаотоплазыа, образующей многослой­
ную мембранную обкладку вокруг всех клеточных органелл, ядра и
вакуоли. Вместе с тем в глетке наблюдаются и мелкие вакуольки,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 10 -
но их число невеликое На стадии тетради картина резко изменяет­
ся. На месте эргастоплазмы появляется огромное количество мел ких вакуолей. Можно предположить, что в везикулярное состояние
перешел рётикулум. Одновременно с этим сохраняется часть кана лов гранулярного ретикулума. На стадии одноклеточной пыльцы р ё ­
тикулум тапетальной клетки вновь приобретает вид эргастоплазмы,
тогда" как вакуолизация клетки практически сведена до нуля. Ло­
гично рассматривать такие.преобразования мембран тапетальной
клетки как отражение сложных и многообразных функций, которые
она выполняет в пыльнике. Эти функции могут быть связаны с пита­
нием развивающихся пыльцевых зерен с одной стороны и с участием
в процессах синтеза оболочки зерна - с другой. По крайней мере
морфологически вторая группа процессов более очевидна и изучена
в многочисленных палинологических работах (Мейер н . Р . , 1966;
Ярошевская А.С., 1974; Hoefert.l,.b.,I97Ipiekinson и . о . , 1976 и
др. ) .Однако и в этом отношении функциональная интерпретация мор­
фологических картин не всегда однозначна. Так, по нашим наблюде­
ниям у ячменя тапетальные клетки выделяют в полость пыльника че­
рез плазмалемму пузырьки, окруженные мембраной, на ранней стадии
тетради. В это время еще сохраняется собственная клеточная обо­
лочка тапетума, а его эндоплазматический рётикулум развит очень
сильно. Тетрадный комплеко покрыт толстой каллозной оболочкой,
но на плазмалемме молодых микроспор уже выявляется слой аяектронноплотного вещества ( вероятно, экзина ) . На бдаее поздней стадии,
Рис. 2. Изменение структуры эндоплазматического ретикулума в т а ­
петальной клетке, я - я д р о , В - вакуоль.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-ITРис;2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 12 -
когда тетрады начинают распадаться, на плазмалеыме тапетума попрежнему обнаруживаются пузырьки разнообразного размера, а его
внутренняя клеточная стенка почти полностью исчезает; Именно в
это время ретикулум тапетальной влетай становится везикулярным.
Мы никогда не видели выделяемые пузырьки вдали от плазмалеыми
тапетума, и по морфологическим картинам трудно судить, происхо­
дит ли высвобождение их вещества в полость пыльника и принимают
ли они участие в растворении собственной стенки тапетумаС или
калжезной оболочки ) или в синтезе экзины микроспоры. Еще позхе
на стадии одноклеточной пыльцы завершается формирование наруж­
ных слоев ее оболочки. В это время на сиену пузырькам приходят
тельца Убиша, первоначально связанные с шгазмалевиой тапету­
ма, а в последующем отрывающиеся от нее и выходящие на наруж - ную поверхность тапетальной пленки. Ретикулум в тапетуме - цистернальныЯ, интенсивно развит. Не ясно, встраиваются ли орбику• лы( иди их части) в оболочку пыльцевого зерна или они - лпаъ
катализаторы процесса ее роста.
Оболочка пыльцевого зерна ячменя состоит из 4-х слоев:од- вого внутреннего - интгшг и трех наружных, образующих вкапну.
JZsa слоя экзины построены из элекхроннаплотаого материала; они
столбчатой структуры. Между ними находится алектроЕНОПрозрзч - "
ный. сло4. Ыы не ставили задачу специально исследовать оболоч ку пыльцевого зерна. Интерпретация ее структуры — самостоятель­
ная проблема, выходящая за рамки вашей работа.
Развитие вакуолярвой системы слорогешгой ткани тоже тесно
связано со стадией развития клеток. У архесдориальнпх клеток
вакуоли практически отсутствуют, а на следующем этапе они мел- •
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 13 -
кие и немногочисленные. Вакуолизация клеток постепенно растет,
достигая максимума у одноклеточной пальцы. При этом наблюдает­
ся интересное явление, которое на интерпретируем как аутофигип.
Аутофагия затрагивает мембранную систему клетки и рибосомальный
аппарат, на'не пластиды я митохондрии, в ней не принимает учас—
тие аппарат Гольдки. Таким образом, вакуолизация в микроспоре
не только отражает процесс ее поляризации перед делением, но яэ— •
ляется необходимой, поскольку связана с перестройкой метаболиз­
ма, направленной на образование больших количеств запасных ве­
ществ - ллпидов и крахмала. По данным других авторовСМсМпаоп
G.H.,J.Healop - Harrition Р.н.р.." , 1ЭТ7). .аналогичные процес­
сы набдвдались во время мейоза, но не были выражены столь силь­
но, как-в наших наблюдениях.
-:
+
+
•
•
:
-
+
.
"
•
•Морфологические вариации аппарата Гольдки представлеш на
рис. 3. Видно, что с первого по третий этап органогенеза разли­
чий в структуре дшпеносом. как в эпидермисе, так и в субапидермальвой меристеме во наблюдается. Можно отметить лишь некоторое 1
увеличение размера аппарата Гольдзш в мертатеие листовых бугор­
ков. Аппарат Гольдки производит одного вида пузырьки и, судя по
положения, они несут "строктельнай материал" на образование кле- .
точной стенки. Активность двктиосси на этих этапах низкая. Рез­
кие перекены в структуре аппарата Гольдки наступают в начале
Рис. 3^ Изменение структурн аппарата Гольдка в процессе микроспорогенеза у ячзеня. ТЛ - тонопласт.КД.СТ. - клеточная
стенка, В - вакуоль.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-14-
ПРИСТСМЛ
ЭПИЛЕТМИС
12%£.1 РЧС.Ь
1С=?>
.* ' ' ^ >
*(.*
I •> >' t *i *
р
Цр=
й«
й*.
о
5
;
ВнУТРПШИИ (ГА?"
НиРИШИ £ f c »
.
D
t
Тмстун
(Puma
СДОЙ
_ f о*
В
ДЕТСИЕРАЦМ
ДЕГЕНЕРАЦИЯ
слоя
ДЕГЕНЕРАЦИИ
СДОЙ
слоя
•г
ДЕГЕНЕРАЦИИ
слоя
а
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 15 -
четвертого этапа органогенеза,-на стадии образования цветочных
бугорков. Они выраяаются, с одной стороны,- в увеличении морфо­
логического разнообразия типов его организации, с другой - в
количестве и разнообразии производимых пузырьков. Наблюдаются,
хотя и редко, органеллы, -состоящие из '3-3 цистерн небольшого
размера, которые либо вообще не производят ничего, либо произ­
водят небольшое число светлых пузырьков. Другая форма - это по­
лярные диктиосомы, у которых цистерны на одной из сторон запол­
нены электронноплотным содержимым и отчленяют оагаойильные пу­
зырьки. Обнаруживается форма органеллы, у которой образуются
пузырьки двух видов - обычные и электронноплотнае. Наконец,'есть
вид аппарата Гольджи,-у которого с двух его сторон наблюдаются
заполненные электронноплотным содержимым цистерны, производя- _
щие разные по виду пузырьки. При этом нужно отметить, что плот­
ность вещества с обоих сторон может быть разная. Нужно отметить
и еще одного вида диктиосомы, у которых обнаруживается тесная
связь с мембранной системой клетки в целом. Одна из их цистерн,
имеющая электронноплотное содержимое, отделяется от комплекса
и посредством расширения своего пространства, по-видимому, да­
ет начало вакуоли. Такое разнообразие структуры и активности на­
блюдается как в эпидермисе, так и в субэпидермальных слоях, при
этом во втором случае размер органелл больше. На дальнейших эта­
пах развития уже эмбриональных структур происходит резкая инак­
тивация аппарата Гольджи и хотя при микроспорогенезе он выгля­
дит более развитым, чем на стадии археспория, все .тс его вид
мало отличается от наблюдавшегося на ранних «Тазах развития ыеристеод. Наблюдаемое явление еще тххз указывает на "'тюзшю ко;ш-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-16 -
чественнне и качественные изменения, наступающие в меристеме во
время ее перехода от вегетативного к генеративному состоянию.
Роль аппарата Гольдки в этот момент отмечалась Haveiange A .
et ai. IST74 ;наии впервые показано изменение его морфологии в
меристематических клетках в начале детерминации генеративного
развития у однодольных.
'.
•
'
-
+
:+
'
fl
•
, ' + ' • •
Изменение структур» пластид в исследовавшемся процессе пред­
ставлено на рис., 4 . Видно, что в процессе развития меристемы яч­
меня происходит дифференциация пластид, которые из протопластид
на I этапе органогенеза превращаются в лейкопласты на Ш этапе.
максимальное разнообразие структуры я вариации размера пластид.
обнаруживаются в начале 17 этапа, когда4 тычиночный бугорок уже
залояился, но пока существует как недифференцированная меряете-'
матическая ткань. В эпидермисе и субэпидермальных слоях лейко­
пласты крупные,.а их мембранная система отличается повышенной оокзофзльностьи. Однако дафференциздня тычиночного бугорка, виде-.
язнне в нем слоев будущего пыльника я спорогенноЗ ткани сапро воздается резким упрощением структуры пластид, которые превра ксаотся в пропластиды (явление, как мы видка, аналогичное тому,
что мы ия1*1пцдп_1пг при изучения строения аппарата Гольдки) {умень­
шаются размеры органоидов, исчезают тндакондну матрнкс просвет­
ляется. В последующем становления окончательной структуры стен­
ки пыльника и пря микроспорогенезв поведение пластид в кавдой -
Р я с 4 . Изменение строевая пластид в процессе микроспорогенеза
у ячменя.
*»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-17-
Рис.4.
МЕРИСТЕМА
.
* •>
& •
^
n^q
ЭЛИОЕРПИГ
<%>
•
0
JEt»
<2b
*©.&
<*'
• Jfc
lB3=>
Ф
!
® \^> У¥К M№0
О 19
,о О.
ГПОРОГЕ
ВНУТРЕННИЙ с л о и
О
ТАГСТГИ
|
ср
НАРУЖНЫЙ СЮИ
|^3'
^
^
d
^О-
И
в
Дгггнгмиия
/ СЛОЯ
„
^
-»
©7
СМ'ПИЙ
©
Л«Г(МР«И»
СЛОЙ
<©
«s>
ЛсГЕнсмциц
=•
С<0«
л
ГЛО*
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
' , Г.Д8 -
тканж оказывается специфичным: в эпидермисе, среднем слое в тапетуме они превращаются в лейкопласты о тилакоидами обычного
строения ( в последнем из слоев они несколько более мелкие ) , в
«Imflpueuca' одов - часть вз них развивается в хлоропласта, а часть в лейкоплзян веоолыюго размера. Максимального выражения их
структура достигает в момент меаоза спорогенной ткани, а в после­
дующем начинается уменьшение объема мембранной системы z просвет­
ление иатрвкса. Судьба последних стадии их дегенерации неизвест­
на. в спорогенной ткани пластида остаются неразвитыми до оконча­
ния мейоза, после чего в них начинается интенсивное отдохение
крахмала и увеличение их числа, так что в зрелом пыльцевом зер­
не они оказываются преобладающими органоидами. При этом мембран­
ная система пластид не развивается. Необходимо отметить, что на­
чало образования крахмала в клетках тетрада сопровождается его
появлением в тапетуме и в фиброзном слое. Однако в последних
случаях он существует только на этом ограниченном этапе разнития в никогда .больше не обнаруживается. Таким образом, при фор­
мировании мужской части' генеративной сферы у ячменя переход к' •
даф$еренциапии меристематическсй ткани и вычленение спорогенного ряда клеток сопровождается дедиффереяпияпией ( ввенилизациеа >
структура пластид, после которой происходит усложнение вх стро­
ения, сиепень которого зависит от морфогенетвческой судьба тка- •
кн.
+
'*
• +.
'
~+
'
•
_
На рве. 5 схематически показаны изменения структура я з ю - .
хондрий, обнаруженные нами. Хорошо видно, что до начала 1У эта-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
..•
•;.-•_
- 1 9 -
.
па органогенеза ( на всех этих этапах судьба зоны апекса детер­
минирована, во дифференциация клеток еще не произошла) мято хондршх увеличиваются в размере. При этой в эпидермисе они ос- .
таются более мелкими, чем в субапидериальннх слоях. Их матркхс
средней плотности со светлой зоной внутри, а кристы могут быть
описаны как трубчатые в начале и пластинчатые а конце этого пе­
риода. Переход к дифференциации слоев Пильняка сопровождается ,
изменением структуры митохондрий во всех клетках: в спорогенной
ткани они наиболее мелкие я'практически остается такими до мо­
мента образования микроспор, после чего их размеры увеличиваются,. а в зрелом пыльцевом зерне - это довольно крупные органеллн с большим числом пластинчатых крист; в спермин они мельче, •
чем в вегетативной клетке, и с сильно расширенными кристами;
различается их структура в клетках наружного и внутреннего сло^ев - в первом случае они крупнее, имеют более светлый матрикс
я расширенные кристы; в последующем в фиброзном слое митохондрии наиболее крупные, а в эпидермисе - самые мелкие. Несомнен­
но, что структура митохондрий, настолько различная в разных
тканях, отражает функциональные особенности каждого сдоя пыль-.
- ника. Наблюдается некоторый параллелизм в изменениях структуры
. митохондрий и пластид. Важным представляется тот факт, что в
начале дифференциация тычиночного бугорка (в начале собственно
генеративного развития) происходят изменения митохонх^яома кле­
ток .которые в общем можно описать как упрощение их организации.
' Рис. 5. Изменение строения митохондрий в процессе микроспорогенеза у ячменя.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
v: ,
Si-.
-20-
Рис.5.
МЕРИСТЕИА
ЭПИДЕРМИС
в>=>
t&=>
ЗЕЩПЬ
СПОГОГЕИНАЯ
ТКАНЬ -
ВНУТРЕННИЙ САОЛ НАРУЖНЫЙ
Слои
гр
Ьг
ТДЛЕТУМ
СРЕДНИЙ
слой
*
ФИБРОЗНЫЙ
слой
*
*ч
*
* ,
»
<3>
Bent Cifrimi
ллшпл
ДЕГЕНЕ­ ДЕГЕНЕРАЦИЯ ДЕГЕНЕРАЦИЯ
РАЦИЯ
слоя
слоя
слоя
ДЕГЕНЕРАЦИЯ
слоя *
®
*
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 21 -
!
Мы проанализировали также изменения формы, размеров и сте­
пени хроматизации ядер при микроспорогенезе. Интерфаза является
сложным периодом и возможно, что разнообразие структур органои­
дов на каждом этапе в какой-то мере связано с тем, что клетки
находились в разном состоянии ( G J . S . R ^ периоды). Это особенно
важно учитывать при рассмотрении структуры ядра. Средние разме­
ры ядер остаются одинаковыми до начала дифференциации тычиноч­
ной меристемы, а степень их хроматизации Собьем конденсированно­
го хроматина) несколько больше в эпидермисе, чем в нижележащих.
клетках. Вычленение спорогенной ткани сопровождается значитель­
ным увеличением объема клеток в ней и уменьшением объема конден­
сированного хроматина."Степень конденсации хроматина уменьшается
в это время и в других тканях пыльника. Характерным является уве- •
личение ширины деринуклеарного пространства ядер в конце 1У эта­
па органогенеза. Дальнейшие вариации структуры ядер отличаются
в разных слоях пыльника: в эпидермисе наблюдается "функциональ^ное сморщивание" ядер (Хесин, 1967) во время мейоза в спорогенных клетках, а в фиброзном и среднем слое оно происходило на ста­
дии тетрады. В стенке пыльника наибольшего размера ядра отмече­
ны в тапетальных клетках. Интересно, что объем гаплоидных ядер
в микроспоре равен или даже больше объема ядер тапетальных кле­
ток, а степень конденсации хроматина в них - меньше. Возможно,
это является отражением большей «активности метаболических про­
цессов в'микроспорах по сравнению с клетками стенки пыльника. '
, ? ' Приведенные в настоящей работе данные ультраструктурного
анализа клеток стеблевой меристемы ячменя в процессе их перехо­
да к генеративному развитию и в течение мдкроспорогенеза позво-
О
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 22 дяют отметить некоторые общие закономерности. Во-первых, обра­
зование генеративной меристемы до момента ее дифференциации на
ткани сопровождается постепенным усложнением строения всех кле­
точных органоидов, которое достигает своего максимума перед вы­
членением спорогенпой ткани. Во-вторых, при образовании спорогенной ткани и выделении отдельных слоев стенки пыльника (нача­
ло микроспорогенеза; генеративное развитие в узком смысле) про­
исходит, -"ювенилизация" , упрощение строения органоидов, и только
после этого вновь начинается услоянение их структуры, но уже
специфическое в каждой группе клеток. В результате ( и это втретьих) на морфологии клеток разных типов тканей внутри пыль­
ника отражается специфика функций, которые они выполняют.
"выводы
В настоящей работе, используя метод электронно-микроскопи­
ческого анализа, проведено изучение строения клеток и клеточных
органоидов и их изменения в процессе дифференциации тканей, на­
чиная с самых раппих этапов морфогенеза вегетативной меристемы
Hordeum disticboa L. при ее переходе в генеративное состояние
и дальнейшем образовании и развитии тычинки, затрагивая все осо­
бенности протекапия процесса микрсопорогепеза. На основании этоЗ
работы котно сделать следующие выводы: .
I.. На ранних этапах перехода вегетативной меристемы к гене­
ративному развитию в цитоплазме клеток ее средней части происхо­
дит дифференциация органоидов при сохранении оенновной функции
этих клеток - способности к митотическому делению. Эта дифферен­
циация затрагивает мембранные системы клетки (энцошеазматический
ретикулум, аппарат Гольдяи, вакуом), пластиды.и митохондрии.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 23
2. Начало образования слорогетюй ткани и дифференциация
стенок пыльника на отдельные слои сопровождается дедифференцировкой, относительный упрощением структуры цитоплазматических
органоидов.
*
3. Ультраструхтурная организация клеток каждого слоя стен­
ки пыльника отражает его функциональные особенности и степень
участия в процессе микроспорогенеза".
4. Обнаружено изменение мембранной системы тапеталышх кле-,
ток, выражающееся прежде всего в изменении морфологии энцоплаэматического ретикулума,-связанном с процессом микроспорогенеза
и, в частности, с формированием оболочки пыльцевого зерна.
5. Показано, что микроспорогенез сопровождается трансфор- .
мациев всей структурной организации меристематической клетки.
На начальных этапах эта трансформация связана, вероятно,' с про­
цессом автолиза в цитоплазме, а на более поздних выражается в
образовании и накоплении запасных веществ, тогда как мембранная
система всех кяеток гаметофита оказывается крайне редуцированной.
Список работ,
представленных к опубликованию по теме диссертации:
1. Об изменении структуры клеток тапетума у ячменя в процессе микроспорогенеза (в соавт. с И.П.Ермаковым).2. О строении цитоплазмы развивающейся микроспоры ячменя .
(в соавт. с И.П.Ермаковым).
3. Изменения ультраструктуры цитоплазматических органоидов в ме­
ристеме ячменя при ее генеративной трансформации (в соавт.
с И.П.Ермаковым).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19,
Подписано к печати "ffl" &'•
4 г* .
• 'Усл. печ. л . Х - - ^ Р » (ttJ"»- закаэ$0
Отпечатано в множительной лаборатории геологичвского фануяыета МГУ, Москва, Лекторы.
«*
.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
962 Кб
Теги
727
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа