Порядок Mycochytridiales

К этому порядку относятся более 200 видов, преимущественно паразитов на водорослях, изредка на низших водных животных. Представители семейства Сlаdochytriaceae часто паразитируют на высших наземных растениях. Наконец, отдельные формы встречаются и в сапрофитных условиях на разлагающихся в воде растительных остатках.

Размножение Mycochytridiales осуществляется зооспорами такого же строения, как и у Olpidiaceae; они образуются в таких же зооспорангиях, причем обыкновенно также различаются зооспорангии, прорастающие немедленно, и покоящиеся спорангии; последние у некоторых форм возникают в результате полового процесса, который, однако, в отличие от Olpidiaceae представлен не копуляцией планогамет, а, поскольку это до сих пор выяснено, хологамией, т. е. слиянием двух вегетативных тел (аналогично тому, что имеется у Olpidiopsis из Woroninaceae). Имеются некоторые недостаточно еще проверенные указания на возможность здесь копуляции зооспор (планогамет), например у Physoderma maculare. Резким отличием от Муxochytridiales является здесь то, что вегетативное тело одето с самого начала прорастания зооспоры оболочкой.

Вегетативное тело у простейших Mycochytridiales — одноядерное, состоит из центральной округлой клетки, содержащей клеточное ядро и развивающейся позднее в зооспорангии, и отходящих от нее тончайших ризоидоподобных отростков (последние иногда едва намечаются). Эти ризоиды, или мицелий, собственных ядер не содержат. У одних представителей Mycochytridiales тело полностью интраматрикальное, т. е. как центральная клетка и развивающийся из нее зооспорангии, так и мицелий помещаются внутри клетки хозяина (например Entophlyctis, рис. 89);

у других спорангий экстраматрикальный, т. е. помещается на поверхности клетки, и интраматрикальным оказывается только мицелий (например Rhizophidium, рис. 88, 2);

у третьих, как у Chytridium, покоящийся спорангий развивается интраматрикально, а обычный — экстраматрикально (рис. 90).

У более развитых форм, которые, не ограничиваясь поражением одной клетки, захватывают их несколько, нередко и значительная часть мицелия оказывается экстраматрикальной, и только конечные разветвления его внедряются в поражаемые клетки (Polyphagias, Sporophlyctis, рис. 91, 92).

У высших Myxochytridiales наблюдается более значительное разрастание вегетативного тела, которое делается многоядерным и даже многоклеточным и развивает несколько спорангиев. Однако большей частью и здесь каждый участок его состоит из центральной части, так называемой собирательной клетки, содержащей ядро и развивающей позднее зооспорангий, и отходящих от нее тонких отростков, не содержащих клеточных ядер. Среди этих высших форм (семейство Cladochytriaceae) встречаются и водные и наземные (последние как паразиты высших растений). Из них первые иногда имеют в значительной степени экстраматрикальный мицелий, вторые же соответственно их сухопутному образу жизни обыкновенно полностью погружены в ткань питающего растения.

Mycochytridiales могут быть разделены на следующие семейства:

1. Семейство Rhizidiaceae. В вегетативном состоянии одноядерные, с мало развитым мицелием, холокарпические, т. е. такие, которые образуют только один спорангий, на образование которого идет все содержимое вегетативного тела.
2. Семейство Cladochytriaceae. В вегетативном состоянии многоядерные, с довольно развитым мицелием, эукарпические, т. е. такие, которые образуют обыкновенно на своем мицелии несколько спорангиев, или во всяком случае на образование его идет не все вегетативное тело.
3. Семейство Hyphochytriaceae. Как и предыдущее семейство, вероятно, многоядерные эукарпические формы. Отличаются своим сильно развитым экстраматрикальным мицелием, диференцированным на главную ось и ризоидоподобные разветвления у ее основания. На главной оси развивается эукарпически крупный зооспорангий.

1. Сем. Rhizidiaceae

Чтобы получить более ясное представление об этом обширном и довольно разнообразном в подробностях семействе, необходимо ознакомиться с несколькими реальными примерами.

Rhizophidium

Ряд видов этого рода паразитирует на различных водорослях. Rh. pollinis часто встречается у нас на плавающей в воде пыльце сосны (т. е. в сапрофитных по существу условиях). Зооспора его садится на поверхность пылинки, одевается оболочкой и пускает внутрь тончайшие разветвляющиеся отростки. Питаясь посредством их содержимым пыльцы, поверхностная клетка, бывшая зооспора, увеличивается в размерах, делается многоядерной и развивается в зооспорангий (рис. 88, 1). Образовавшиеся в нем в значительном числе зооспоры выходят наружу через несколько отверстий, получающихся в стенке спорангия, и поражают новые пылинки. Кроме того, Rh. pollinis может развивать покоящиеся спорангии с особо толстой оболочкой. Они также сидят на поверхности пылинки и имеют ризоиды, внедряющиеся внутрь ее.

Rhizidiomyees

Наиболее известен представитель, Rh. apophysatus, паразитирующий на оогониях сапролегниевых. Здесь таким же образом развивается поверхностный зооспорангий, оттянутый сверху в довольно длинную шейку. От основания спорангия внутрь оогония отходит пузыревидный вырост, или апофиза, а от нее тончайшие разветвленные нити мицелия, как и у других Rhizidiaceae, не содержащие ядер (рис. 88,2).

К тому же кругу форм относится Zygorhizidium Willei, паразитирующий на водоросли Gylindrocystis. Здесь также из зооспоры, осевшей на поверхности клетки хозяина, развивается экстраматрикальный спорангий, первое время одноядерный, но затем перед образованием зооспор делающийся многоядерным. При прорастании он открывается крышечкой. У основания спорангия также имеется интраматрикальная апофиза, а от нее отходят тонкие нити довольно слабо развитого мицелия. У Zygorhizidium известен половой акт, выражающийся в том, что одна, обыкновено более мелкая, особь (мужская) дает отросток, прикладывающийся к другой, более крупной (женской), и через растворение оболочки на месте соприкосновения содержимое меньшей, мужской, особи переливается в бóльшую, женскую. Первоначально здесь обнаруживаются два ядра, соответственно мужское и женское, которые затем, вероятно, сливаются. Зигота одевается толстой оболочкой и превращается в покоящуюся спору. Прорастание ее неизвестно, но, вероятно, оно происходит, как и у обычного спорангия, образованием зооспор (при этом здесь нужно ожидать редукционное деление диплоидного копуляционного ядра).

Другой круг форм характеризуется тем, что и зооспорангии развиваются интраматрикально. Примером их может служить Entopblyctis bulligera, паразитирующая на Spirogyra, специально на клетках ее, содержащих зиготы. Зооспора этого паразита садится на клетку спирогиры и, одевшись оболочкой, прорастает сквозь стенку клетки хозяина и вздувается там в пузырь, который можно сравнить с апофизой Rhizidiomyees, так как от него отходят многочисленные тонкие нити мицелия, внедряющиеся в самую зиготу (рис. 89). Однако этот пузырь имеет здесь функцию зооспорангия, а первоначальная зооспора остается в виде маленькой пуговки на поверхности клетки Spirogyra. Через ее ослизнение зооспоры, образовавшиеся в интраматрикальном зооспорангии (указанном пузыре), выходят наружу.

Роды Chytridium и Dangeardia, паразитирующие на зеленых водорослях, особенно характеризуются тем, что их обычные зооспорангии экстраматрикальны, а покоящиеся спорангии интраматрикальны. У Chytridium olla, паразитирующего на оогониях Oedogonium, от основания спорангия отходит неветвящийся цилиндрический вырост, как бы рукоятка, которая пробивает стенку оогония и, внедряясь в ооспору, служит органом питания, т. е. соответствует здесь мицелию или ризоидам других форм, хотя и отличается своим строением. Покоящийся спорангий образуется внутри ооспоры и, прорастая, дает шейку, выходящую наружу и здесь вздувающуюся в спорангий, который (как и обычный спорангий) открывается характерно устроенной крышечкой с выдающимся наружу утолщением, как бы пуговкой, по середине (рис.90).

Наконец, последний, подлежащий нашему рассмотрению, круг форм семейства Rhizidiaceae отличается своим более развитым мицелием, в значительной части экстраматрикальным и могущим захватывать своими конечными разветвлениями несколько клеток. Как примеры здесь можно взять Sporophlyctis и Polyphagus. Sporophlyctis rostrata развивается на Draparnaldia и близких зеленых водорослях. Зооспора этого гриба останавливается в слизи, окружающей водоросль, одевается оболочкой и дает с одного конца тонкие ветвящиеся нити, которые конечными разветвлениями достигают клеток хозяина и внедряются в них (рис. 91,1). Тем временем центральная пузыревидная часть (бывшая зооспора) увеличивается в размерах и, в конце концов, подготовляясь к образованию новых зооспор, делается многоядерной. Однако она сама не превращается в зооспорангии, а сбоку на ней образуется пузыревидный боковой вырост, куда перетекает содержимое центральной клетки и там распадается на споры, лишенные ресничек (рис. 91, 2). При образовании покоящихся спор происходит слияние двух особей, причем содержимое из одной центральной клетки (бывшей зооспоры) переходит в другую. В ней заметны первое время два клеточных ядра (соответственно ♀ и ♂), которые затем, вероятно, сливаются (рис 91, 3, 4). Одеваясь толстой шиповатой оболочкой, зигота переходит в состояние покоя. Прорастание ее неизвестно.

Polyphagus euglenae паразитирует на эвгленах, когда они находятся в неподвижном состоянии. Очень крупная одножгутиковая зооспора его останавливается, одевается оболочкой и пускает во все стороны нитевидные отростки, которые ветвятся и концами своими внедряются в окружающие клетки эвглен (рис. 92, 1). Центральная часть паразита — бывшая зооспора — содержит крупное клеточное ядро. Затем на ее поверхности образуется мешковидный вырост — будущий спорангий, куда переходит ее содержимое. Первоначальное ядро многократно митотически делится здесь, и, в конце концов, содержимое спорангия распадается на многочисленные зооспоры (рис. 92, 2). При недостатке питания наступает половой процесс. При этом из центральной части одного экземпляра, который можно назвать мужским, образуется длинный нитевидный вырост по направлению к другому — женскому. Достигнув этого последнего, он вздувается на конце, и сюда переходит содержимое мужского экземпляра. Вследствие растворения отделяющей перегородки сюда же переходит затем и содержимое женского экземпляра. Зигота разрастается еще, одевается многослойной оболочкой и переходит в состояние покоя (рис. 93, 1, 2).

Ее два ядра (♀ и ♂) при этом не сливаются. Кариогамия имеет место только при прорастании зиготы, что происходит, как и в случае бесполого размножения, путем образования мешковидного выроста — зооспорангия; в него переходит содержимое зиготы, и здесь оба ядра, наконец, сливаются; копуляционное ядро делится затем многократно, причем, вероятно, первое деление носит редукционный характер (рис. 93, 3, 4). Таким образом, у этого наилучше изученного представителя Rhizidiaceae (а судя по нему, вероятно, и вообще у Mycoehytridiales) цикл развития в цитологическом отношении в общем весьма сходен с тем, что имеет место у Olpidium viciae. Существенным отличием, конечно, является форма полового процесса, представленного здесь хологамией, а не копуляцией планогамет, как у Olpidium.

2. Семейство Cladochytriaceae

Сюда относятся эукарпические формы с более развитым мицелием. На протяжении тонких гиф его образуются местные вздутия, так называемые собирательные клетки, которые дают начало спорангиям или покоящимся цистам. Большинство — паразиты высших растений.

Cladochytrium tenue паразитирует на водных и болотных растениях (Alisma, Iris, Glyceria и др.). Мицелий вполне интраматрикальный и распространяется через несколько клеток хозяина. Его собирательные клетки, расположенные интеркалярно на протяжении гиф, развиваются в довольно крупные тонкостенные спорангии, прорастающие без периода покоя, развивая выводящие трубки, которые высовываются наружу (рис. 94). Зооспоры обычного строения, выходят через их ослизненную верхушку. Покоящиеся цисты у данной формы, как и вообще у рода Cladochytrium, неизвестны.

К Cladochytrium довольно близко стоит род Physoderma, многочисленные виды которого паразитируют на болотных и некоторые на сухопутных растениях. В качестве органов размножения здесь известны преимущественно покоящиеся толстостенные цисты, развивающиеся интраматрикально на таком же вполне интраматрикальном мицелии, похожем на мицелий Cladochytrium. У Physoderma maculare на Alisma (иначе называемый Cladochytrium alismatis) известны и тонкостенные немедленно прорастающие зооспорангии. Они развиваются по одному на особом мицелии, внедряющемся в эпидермальную клетку погружённых в воду листьев хозяина, и сидят экстраматрикально, имея вид крупных приплюснутых тел с ребристыми боковыми контурами (Рис. 95).

После опорожнения такого спорангия в его пустую оболочку врастает снизу новый, развивающийся из того же мицелия, и так повторяется многократно. На воздушных листьях хозяина развивается более обширный, идущий через несколько клеток и более глубоко погруженный в ткань мицелий. На нем из собирательных клеток образуются толстостенные цисты. Они прорастают после периода покоя, превращаясь каждая в зооспорангий. У других видов Physoderma известны только покоящиеся цисты.

Из них специально можно рассмотреть паразита на кукурузе, Physoderma zeae, недавно обнаруженную в СССР (в районе Поти) и более подробно изученную у нас в лаборатории.

Цисты этого паразита одеты толстой желтоватой оболочкой и могут долго, не теряя всхожести, храниться в сухом состоянии. В капле воды при несколько повышенной температуре (25—30°) они прорастают. При этом от увеличивающегося тургорного давления наружная толстая оболочка (экзоспорий) разрывается кольцевой трещиной, и отделившаяся часть отпадает в виде крышечки. Внутренняя бесцветная оболочка (эндоспорий) растягивается при этом, высовываясь через образовавшееся окошечко в виде сосочка (рис. 96, 1).

Затем внутреннее содержимое цисты распадается на многочисленные одножгутиковые зооспоры, которые и выходят наружу через узкое отверстие на вершине сосочка эндоспория (рис. 96, 2). После периода активного движения зооспоры в той же капле воды могут прорастать в небольшой мицелий, сложенный из тончайших нитей (рис. 96, 3). Дальнейшее развитие Phyzoderma было прослежено на кукурузе. Цисты паразита, занесенные в пазухи листьев растения, таким же образом прорастают в скопляющихся там каплях воды и выходящие из них зооспоры развивают мицелий, нити которого проникают в паренхимные клетки прилежащих частей листа, или стебля кукурузы. Там в протоплазме хозяина они обильно разрастаются и проникают из одной клетки в другую, прободая отделяющие их клеточные стенки (рис. 97).

Вместе с этим наблюдается значительная гипертрофия клеточных ядер пораженных клеток и более обильное скопление в клетках протоплазмы, которая тянется за гифами паразита, даже когда они в своем росте пересекают более крупные вакуоли (рис. 98).

Первоначально нити мицелия равномерно тонки, но вскоре там и сям на них появляются расширения, содержащие каждое первоначально по одному ядру. Это собирательные клетки мицелия. Они вытягиваются и делятся на 3—4 одноядерные клетки, расположенные друг за другом по протяжению нити. Каждая из них затем может прорастать в новую тонкую нить. При этом одни из них растут неограниченно дальше, представляя ветви вегетативного мицелия, а другие вскоре образуют на конце вздутие, развивающееся в цисту (рис. 99).

Такое вздутие обыкновенно уже с самого начала содержит по нескольку ядер, а затем число их еще увеличивается, так что сформированная циста содержит уже несколько десятков ядер (рис. 100).

По мере развития цист нити мицелия паразита резорбируются, а вместе с тем постепенно исчезает и собственное живое содержимое пораженной клетки, очевидно потребляемое паразитом при формировании цист. Таким образом, в конце концов, в клетках хозяина находятся только многочисленные желтые цисты паразита. Ввиду указанного разрастания его мицелия такие пораженные клетки расположены группами, заметными невооруженному глазу в виде бурых пятен на листьях и стеблях. После разрушения пораженной отмершей ткани, цисты освобождаются и большею частью на следующий год дают такое же новое заражение кукурузы, обыкновенно незадолго до выметывания ею мужских метелок.

Наконец, род Urophlyctis представляет наиболее сложное и своеобразное строение среди Cladochytriaсеае. Наилучше изучен здесь Ur. aIfaIfae, паразитирующий в Северной Америке на Medicago, главным образом на М. sativa, вызывая на ней галлоподобные разрастания. Зооспора, осевши на поверхность хозяина, развивает нить, внедряющуюся в клетку эпидермиса и вздувающуюся там на конце в многоядерную собирательную клетку. В ней затем появляются косые перегородки, отчленяющие несколько поверхностно расположенных одноядерных клеток, которые затем прорастают каждая в такую же нить, проходящую в следующую глубже лежащую клетку; здесь они также вздуваются на конце в многоядерный пузырь, и из него образуются новые ветви. В результате получается своеобразный многоклетный мицелий, захватывающий известный участок ткани, гипертрофирующейся под его влиянием (рис. 101, 1).

На нем образуются покоящиеся цисты таким образом, что из центральных многоядерных участков собирательных клеток образуются выросты, также вздувающиеся на конце в пузырь и развивающие венец ветвящихся гаусторий (рис. 101, 2). Впоследствии гаустории обваливаются, а пузырь, получивший утолщенную оболочку, превращается в цисту. При прорастании она, как у Synchytrium, дает несколько спорангиев, развивающих зооспоры. Из других видов Urophlyctis можно указать: U. trifolii на клевере, U. leproides на свекле и др.

3. Семейство Hyphochytriaceae

Наиболее изученным представителем является здесь Macrochytrium botrydioides (рис. 102), живущий сапрофитно на гниющих в воде плодах.

Преимущественно экстраматрикальный мицелий его диференцирован на короткую центральную ось и систему ветвящихся ризоидов, отходящих от ее основания. На оси развивается короткая боковая ветвь, берущая начало из небольшой клетки, отделенной от остальной полости косой изогнутой перегородкой, как у Urophlyctis. Эта боковая ветка при своем дальнейшем развитии сдвигает в сторону верхушку главной оси, а сама, вздуваясь на конце, развивает здесь зооспорангий, достигающий совершенно необычных для хитридиевых размеров — до 900 μ в длину и 750 μ в ширину. Его оболочка открывается крышечкой, а одножгутиковые зооспоры выходят наружу, сначала одетые общим пузырем, который затем разрывается.

Образ жизни, значение и филогенез микохитридиевых

Микохитридиевые в огромном большинстве паразиты на водных растениях, однако паразитизм их, несмотря на внутриклеточное распространение мицелия, повидимому, довольно мало специализирован. Это можно заключить как из того, что многие из них не строго приурочены к какому-нибудь определенному хозяину, так и из того, что они легко растут в искусственной сапрофитной культуре. В последние годы такие культуры ставились рядом авторов (Sparrow, Butler, Karling), причем оказалось, что водные микохитридиевые очень нетребовательны к субстрату и хорошо развивались на агаре с кукурузной мукой, сусловом агаре, картофельном агаре и др. Интересно, что при этом получалось очень быстрое развитие; полный цикл гриба заканчивался в 2—3 дня. Такой темп не является исключительным для микохитридиевых. В 1930 г. Entz (Arch. f. Protist., 69) описал новый грибок, Oovorus copepodorum, который развивается на яйцах рачков из Gopepoda. Его полный цикл, от зооспоры до новой зооспоры, берет только 1/2 часа.

Несколько более, повидимому, специализованы паразиты наземных растений. Они строже приурочены к определенным субстратам, и сапрофитная культура их неизвестна. Однако и последние, хотя и более ясные паразиты, но не имеют большого экономического значения, так как развиваются чаще на растениях, не имеющих особой хозяйственной ценности. Кроме того, и самое действие их на хозяина обыкновенно не сказывается губительно и ограничивается образованием небольших пятен отмершей ткани на листьях и т. п. Из представителей, имеющих все-таки известное практическое значение, можно указать следующие:

Urophlyctis alfalfae вызывает довольно распространенное в Северной Америке заболевание люцерны (Medicago sativa), ведущее к изуродованию и отмиранию целых побегов.
Urophlyctis leproides вызывают галлообразные разрастания на корнях сахарной свеклы. Встречается в Европе и у нас в Союзе.
Physoderma grarninis поражает листья некоторых кормовых трав (Daetylis, Phleum и др.).
Physoderma zeae поражает кукурузу, преимущественно в тропических и субтропических странах. В южных штатах США вызываемая ею болезнь называется «оспой кукурузы», так как выражается в появлении темных пятен на листьях и стеблях. Сокращение ассимиляционной поверхности листьев и ломкость стеблей, вызываемые паразитом, могут заметно снизить урожай. Недавно этот грибок обнаружен и у нас в Союзе, в зап. Грузии, где, как оказалось, приносит немалый вред, особенно в приусадебных посевах кукурузы, ведущихся без плодосмена.

Филогенетические отношения Mycochytridiales

Трактуются разными авторами неодинаково. Одни рассматривают их как редуцированный ряд, происходящий от более высоко организованных грибов (De Вагу, Brefeld), другие — как примитивные формы, берущие в свою очередь начало или от Rhizopoda и Flagetata (Dangeard), или от зеленых водорослей (Lofsy, Gaumann). По мнению Scherfel, которое кажется нам наиболее вероятным, Mycochytridiales имеют родство с Myxpchytridiales, специально с центральной группой последних, Olpidiaceae. Что касается соотношений в пределах самой группы Mycochytridiales, то довольно ясно, что Rhizidiaceae более примитивны, a Cladochytriaceae — более сложны. От них вверх идут родственные связи с оомицетами. Среди последних особенно можно указать на промежуточное положение семейства Ancylistaceae, которое одни авторы относят к архимицетам, другие — к оомицетам. Такое же промежуточное положение занимают Blastocladiaceae, которые по одножгутиковым зооспорам и общему расчленению вегетативного тела напоминают Hyphochytriaceae. У нас это семейство, как и Ancylistaceae, рассматривается среди оомицетов (стр. 192 и 194).