Гриби-паразити вищих рослин

КУРСОВА РОБОТА

ЗАСТОСУВАННЯ ЦИТОГЕНЕТИЧНИХ МЕТОДІВ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ ГЕНОТОКСИЧНОЇ ДІЇ БІОТИЧНИХ І АБІОТИЧНИХ ФАКТОРІВ

Студентки ІІІ курсу

напряму підготовки

6.040102 Біологія

Довганюк Катерини Олександрівни

Керівник: к.б.н., доцент

Січняк Олександр Львович

Оцінка за шкалами:

національною_______

ЕСТS______Кількість балів: ______

Члени комісії

_________ __________________

^{(підпис) (прізвище та ініціали)}

^{(підпис) (прізвище та ініціали)}

_________ __________________

^{(підпис) (прізвище та ініціали)}

Одеса – 2016

Анотація

Роботу присвячено аналізу проблеми генотоксичної дії біотичних і абіотичних факторів та застосування цитогенетичних методів для дослідження цього явища.

Роботу викладено на 29 сторінках друкованого тексту з використанням наукових джерел з яких 26 кирилецею і 13 латинецею.

Summary

Work on analyzing the genotoxic action of biotic and abiotic factors and application of cytogenetic techniques to study this phenomenon.

The work contained 29 pages of printed text using scientific sources from which сyrillic 26 and 13 latin.

Зміст

Вступ………………………………………………………………………4

1. Гриби- паразити вищих рослин……………………………………….5

2.Генотоксичні ефекти…………………………………………………..10

2.1.Генотоксичний вплив паразитичних грибів Puccinia……………..12

2.2. Генотоксичний вплив грибів-паразитів Erysiphe…………………13

2.3.Генотоксичний вплив іонізуючого опромінення………………….14

2.4. Генотоксична дія кисню……………………………………………15

2.5. Генотоксичний вплив інших абіотичних факторів середовища…15

3.Методи оцінки цитогенетичних ефектів грибів-паразитів………….17

3.1. Метафазний тест…………………………………………………….17

3.2. Анафазний метод……………………………………………………19

3.3.Мікроядерний тест…………………………………………………..20

4.Тест-системи (тест-об’єкти) для оцінки генотоксичних факторів…………………………………………………………………..22

Узагальнення…………………………………………………………….25Список цитованих джерел………………………………………………26

ВСТУП

Дослідження з виявлення генотоксикантів у довкіллі (генотоксичний скринінг), які дозволяють запобігти їх контакту з людиною розглядаються як найважливіші заходи профілактики віддалених наслідків генотоксичних впливів на соматичні та зародкові клітини [Дурнев, Середенин, 1998; Бочков, Дурнев, 2011].

Основна увага зосереджена на оцінці ксенобіотиків; ліків, пестицидів, виробничих токсикантів тощо. Сполуки рослинного походження також привертають увагу, однак їх дослідження не мають системного характеруі часто не знаходять підтримки внаслідок стійкого переконання про безумовну корисність всього природнього у противагу всьому антропогенному. Це не так, людство споживає велику кількість шкідливих сполук природнього походження. Один з найбільш яскравих прикладів – генотоксичний канцероген птаквилазид. Вмість цього глікозиду максимальний у молодих пагонах та у верхівкових частинах стебла широко розповсюдженої папороті орляк (Predium aquilinum). Доказано, що вживання цих частин рослини у їжу приводить до виникнення злоякісних новоутвореньшлунк4ово-кишкового тракту та січового міхура у мешканцівЯпонії таКореї[Shahin et al,, 1999; Vetter, 2009].

Дані про генотоксичні ефекти природніх хімічних сполук мають суттєве значення для фармації та фармакології, натріци, гігієни, санітарії, медико-генетичної служби та інших галузей профілактичної медицини [Бочкови др., 2006].

Метою представленої роботи є аналіз відомостей про генотоксиканти абіотичного та біотичного походження, серед останніх більш докладно розглянути проблему генотоксичної дії мікотоксинів, а також розглянути придатність цитогенетичних методів дослідження та межі їх застосування для визначення ефектів генотоксикантів різного походження.

ГРИБИ-ПАРАЗИТИ ВИЩИХ РОСЛИН

Захворюваність сільськогосподарських культур привела до широкого використання препаратів захисту рослин від збудників хвороб, оскільки ураження рослин фітопатогенами призводить до зниження врожайності і погіршення якостей зерна [Ахоніна, 2000].

Перші відомості про патологічні зміни в тканинах рослин були зроблені М. С. Вороніним у 1867 році при вивченні клубеньків на коренях люпину. Це явище, хоча й симбіотичне, дало можливість звернути увагу на паразитичний характер життя мікроорганізмів в рослинах [Короткевич, 1998].

Джерела зараження фітопатогенними грибами різні. Одним з найважливіших джерел зараження є насіння. Потрапляючи всередину або на насіння, фітопатогенні мікроорганізми знаходять відповідне місце для перезимівлі. При проростанні насіння вони можуть заражати сходи, а потім по судинах пересуватися і заражати дорослі рослини в період вегетації. Крім того, хворе насіння може служити джерелом поширення інфекції.

Одним з основних джерел зараження бактеріозами є залишки хворих рослин. Особливо довго і добре фітопатогенні мікроорганізми зберігаються в дерев'янистих частинах рослин.

Деякі види комах також можуть бути джерелом первинної інфекції. Велику небезпеку в поширенні бактеріозів представляють крапельки дощу з дрібними частинками залишків хворих рослин, які вітром і повітряними течіями розносяться на далекі відстані.

Паразит, що проник в рослинний організм, викликає у нього відповідну реакцію. Хвора рослина відрізняється від здорової цілим рядом властивостей. У роботі А.Л. Курсанова було показано значне посилення дихання і транспірації під впливом Головневого гриба, що вражає злаки. Підвищувався фотосинтез, але це підвищення було нестійке і не компенсувало витрати речовини за рахунок посиленого дихання. Таким чином, впровадження паразита в тканини вищої рослини викликає фізіологічні зміни. Збільшується проникність цитоплазми і порушується водний обмін, що приводить до підвищення транспірації, зростає активність гідролітичних ферментів, що тягне за собою розпад ряду складних з'єднань клітини (білків, крохмалю) та їх перетворення в доступні паразитові більш прості форми, що руйнують хлорофіл і частково пластиди, що порушують весь обмін речовин (дихання, фотосинтез, ферментативна діяльність). [Гарибова, 1997].

До грибів-паразитів вищих рослин відносяться такі класи грибів: аскоміцети, базидіоміцети, деутероміцети.Аскоміцети (Ascomycetes) (від грец. Askos - мішок, сумка і mykes - гриб), один з великих класів вищих грибів, статеве розмноження яких відбувається за допомогою спор, які розвиваються в сумці (аску). Включають три підкласи: Голосумчасті, Еуаскоміцети та підклас Асколокулярні. Підклас голосумчатих або геміаскоміцети – Hemiascomycetes. В даний підклас входять гриби Порядку: Ендоміцетові - Endomycetales, розгляд яких запропоновано на прикладі різних грибів, наприклад, Ендоміцетових, Сахароміцетових (до яких відносяться дріжджові гриби).

Порядок Тафрінові - Taphrinales включають кілька сімейств. Тафрінові гриби ведуть паразитичний спосіб життя, викликаючи на вищих рослинах утворення галлів, деформацію листя, різні каліцтва. Плодові тіла відсутні. Міцелій грибів розповзається по міжклітинникам і клітинам в тканинах рослин-господарів.

Порядок Протоміцетові - Protomycetales - паразити рослин, які не мають господарського значення. Розвиваючись на стеблах, черешках і жилках листя, вони викликають утворення невеликих галлів, пухлин або здуття. Гриби з родів Protomyces, Taphridium і Protomycopsis паразитують виключно на зонтичних і складноцвітних, а Mixia - на папороті.Підклас Еуаскоміцети - Euascomycetidae утворюються в справжніх плодових тілах - аскокарпах, що розвиваються по аскогіменіальному типу.Група порядків Плектоміцети - група примітивних аскомицетів. Аски неправильно розкидані в псевдопаренхіматозній тканині. Група об'єднує сумчасті гриби порядків Eurotiales, Microascales, Onygenales.

Порядок Eurotiales - об'єднує кілька сотень видів. Плодові тіла еуроцієвих - клейстотеції з безладно розташованими всередині прототунікатними сумками - утворюються зазвичай на міцелії на поверхні субстрату або бувають занурені в нього. Досить повно характеризується гриб пеніцилл, що має велике значення і в природі, і в житті людини.Порядок Онігенові - Onygenales -сапрофіти, що мешкають на залишках тваринних відходів. Порядок Мікроаскові - Microascales відноситься до невеликого порядку грибів з темно забарвленими перітеціями, що містять безладно розташовані прототунікатні сумки. Перітеціії утворюються на поверхні субстрату або частково в нього занурені. Вони дрібні, кулясті або грушоподібні, часто з довгим хоботком.

Група порядків Піреноміцети. Плодові тіла грибів цієї групи порядків - перітеції, рідше клейстотеції. Звільнення аскоспор активне у перітеціальних грибів і пасивне - клейстотеціальних.

Група Піреноміцети включає 5 порядків, серед яких мучнисторосяні, сферійні, спориньєві і ін.Порядок мучністоросяні гриби - Erysiphales своєрідна група грибів-паразитів. Більшість їх живе на поверхні різних органів рослин, де розвивається їх біла, часто потім темніюча, грибниця. Харчування мучнисторосяних грибів здійснюється за допомогою гаусторий, що проникають в тканини рослин. В цей порядок входять борошнисторосяні гриби. Борошниста роса яблуні, рідко груші (Podosphaera leucotricha) вражає всі органи рослин, на яких з'являється білий, потім трохи жовтіючий наліт. При сильному розвитку хвороби листя стає значно менше здорових, буріє і засихає. Зростання уражених пагонів різко сповільнюється.Порядок Сферейні - Sphaeriales часто зустрічаються у величезній кількості в самих різноманітних місцях проживання. Переважно це сапрофіти, хоча зустрічаються і паразити, іноді навіть дуже небезпечні. Підклас Асколокулярні, або локулоаскоміцети - Loculoascomycetidae. Асколокулярні гриби відрізняються від інших аскоміцетів тим, що сумки у них розвиваються не в типових піретеціях, а в стромоподібних утвореннях, які називаються аскостромами або псевдотеціями. Формування сумок у них відбувається серед тканини плодових тіл в порожнинах (локулах), які виникають частково за рахунок руйнування внутрішньої псевдопаренхіми цієї строми. Порядок Капнодіальні - Capnodiales викликають явище черні, яка утворює чорний наліт міцелію на листках і стеблах рослин. Капнодіальні гриби розвиваються за рахунок попелиць і тому не є паразитами рослин, на яких вони живуть. Однак чорний наліт міцелію викликає зменшення фотосинтетичної діяльності відповідних вищих рослин. Більшість представників порядку капнодіальних виростає в країнах з теплим кліматом. У помірній зоні земної кулі зустрічаються лише деякі гриби, які відносяться до роду капнодіум (Capnodium).Порядок Гістеріальні - Hysteriales. Плодові тіла представників порядку гістеріальних - гістеротеціі, витягнуті, майже еліпсоїдальні, що відкриваються поздовжньою щілиною. Сумки булавоподібні або циліндричні, оточені псевдопарафізами. Спори еліпсоїдні або веретеновидні, двох або багатоклітинні, в деяких пологах з поздовжніми і поперечними перегородками, безбарвні або бурі. Порядок гістерієвих підрозділяють на 4 сімейства: гістеріеві (Hysteriaceae), графідові (Graphidaceae), артонієві (Arthoniaceae), рокцеллові (Roccellaceae). З перерахованих сімейств найбільш вивчено сімейство гістерієвих, представники якого відносяться до числа досить поширених. Представники порядку гістеріальних -сапрофіти, що розвиваються, головним чином, на відмерлих гілочках деревних і чагарникових рослин, а зрідка і на стеблах трав'янистих рослин. Базидіоміцети - вищі гриби з багатоклітинним міцелієм. До них відносяться близько 30 тисяч видів. Серед цих грибів є паразити рослин (наприклад, широко поширенні та дуже небезпечні для сільськогосподарських рослин сажкові та іржасті гриби.

Підклас Холобазидіоміцети -Holobasidiomycetidae об'єднує гриби з нерозділеним одноклітинним булавовидним або циліндричним базидієм. Найбільш природною в даний час є класифікація цієї групи, заснована на розташуванні базидія. Підклас холобазидіоміцетів об'єднує порядок екзобазидіальні гриби (Exobasidiales) і групи порядків: гименоміцетів і гастероміцетів. Плодові тіла відсутні. Всі екзобазидіальні гриби - паразити квіткових рослин. Міцелій цих грибів розвивається в вегетативних частин рослин-господарів та викликає гіпертрофію тканин. Найчастіше екзобазидіальні гриби вражають рослини із сімейства вересових, рідше інших квіткових. Ніякого плодового тіла, характерного для гименоміцетів, тут немає: під епідермісом рослини-господаря утворюється прямо на міцелії шар паралельно розташованих базидий, які потім руйнують епідерміс. На кожній базидиї 2 або 4 (рідше 6 або 8) одноядерних базидіоспор, які розповсюджуються вітром і заражають нові рослини. Міцелій цих грибів викликає гіпертрофію тканин господаря. Група гименоміцетов (понад 12000 видів) - плодові тіла гименоміцетів, грибниця яких знаходиться в субстраті (наприклад, в почві, деревині). Характерна для всієї групи ознака - наявність на плодових тілах гімен - шару з циліндричних або булавоподібних одноклітинних базидій і безплідних клітин парафіз між ними. Група порядків гіменоміцетів об'єднує власне два порядки. Афіллофорові гриби - другий за кількістю видів порядок гіменоміцетів. Зовнішній вигляд і мікроскопічна будова плодових тіл афіллофорових грибів дуже варіюють як у представників різних родин, так нерідко і у різних видів одного роду. Афіллофорові гриби - сапрофіти, зрідка паразити трав'янистих рослин і дерев або мікоризоутворюючих. Міцелій занурений в субстрат - в деревину, гумусовий шар грунту. Гіфи міцелію хоча і численні, але малопомітні, зазвичай невеликого діаметра (2-10 мкм). Сажкові гриби вражають більшість органів своїх рослин-господарів, в тому числі ве-гетатівні і квіткові бруньки, листя і стебла, пелюстки віночка і чашолистки, тичинки і пестики, плоди та насіння. Рідше вони вражають корені. Уражені частини рослин виглядають як обвуглені або покриті сажею. Тому захворювання, що викликаються сажковими грибами, носять назву «головешка».

Порядок іржисті - Uredinales. Гриби, які відносяться до цього порядку, викликають захворювання багатьох рослин. Симптоми ураження рослин - плями або смуги зазвичай іржаво-бурого кольору. Звідси назва всієї групи грибів цього порядку - іржисті гриби. Іржа хлібних злаків і інших сільськогосподарських рослин відома з давніх часів [Мусафаєв, 2001].