Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №1

— в симбиозах осуществляют различные метаболические функции: с автотрофами играют роль азотфиксаторов, с гетеротрофами обеспечивают партнеров продуктами фотосинтеза;

— способны выделять в среду углеводы, аминокислоты, пептиды, витамины, гормоны;

— в процессе фотосинтеза выделяют кислород, которые растения в процессе дыхания потребляют;

— находят практическое применение в улучшении обеспечения растений связанным азотом.

Препятствием могут служить различные требования к условиям культивирования: у клеток растений оптимум pH 5–5.5, а цианобактерий нейтрально-щелочной (7-10); для растительных клеток температурный оптимум 24–27 °C, для бактерий — 30–40 °C; концентрация минеральных солей в среде для выращивания растительных клеток выше, чем требуется для цианобактерий.

В исследованиях, проведенных на кафедре клеточной физиологии и иммунологии МГУ, проверялись различные сочетания партнеров, с использованием как каллусных, так и суспензионных культур. Был отмечен ряд физиологических реакций: от ингибирования одного партнера другим до взаимной стимуляции процессов жизнедеятельности.

В суспензионных культурах клеток табака и Anabaena nidulans отмечено следующее:

— взаимная стимуляция роста, когда в условиях, неоптимальных для роста каждого компонента системы, происходила взаимная стимуляция;

— двухфазность ростовых процессов: за пиком роста цианобактерий следует пик роста растительных клеток, сопровождающийся частичной деградацией цианобактерий. Предполагается, что в первой фазе роста отношения партнеров носят характер мутуализма;

— цианобактерии адсорбируются на поверхности клеток, проникают вглубь клеточных агрегатов, но часть партнеров остается в суспензии в свободном состоянии;

— растительные клетки потребляют продукты фотосинтеза цианобактерий;

— между клетками растений и микроорганизмов устанавливаются метаболические взаимодействия, которые могут привести к стимуляции видоспецифических биосинтезов растительных клеток.

Ассоциации каллусных тканей с цианобактериями получали двумя способами:

— использовали изолированные протопласты, выделенные из дефицитных по хлорофиллу участков мезофилла листа,

— использовали каллус, выделенный из бесхлорофильного участка листа, к которому подсевали суспензию A.variablis.

При этом каллусные культуры стабильно росли не менее 2 лет. Антагонизма не было.

Добавляя в среду ауксины и цитокинины, удалось вызвать органогенез у каллуса табака, ассоциированного с цианобактерией. Сформировались белые побеги регенерантов табака с участками сине-зеленого цвета, содержащими бактерии. В регенерантах из каллуса цианобактерии имели внутритканевую локализацию и обнаруживались только в листьях. Их также находили на поверхности листа, стебля (рис. 26), в сосудистой системе, устьицах.

Рис. 26. Цепочки Anabaena variabilis в углублениях складчатой поверхности стебля табака

(по Р. Г. Бутенко и др., 1987)

Результаты по получению ассоциаций цианобактерий с растениями — регенерантами представляют интерес в связи с проблемой повышения доли биологически связанного азота в азотном питании растений.