Проблема сумісності у вищих базидіоміцетів (фізіологічні, екологічні, морфологічні аспекти)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ БОТАНІКИ ІМЕНІ М.Г. ХОЛОДНОГО НАН УКРАЇНИ

УДК 582. 287. 237

ПРОБЛЕМА СУМІСНОСТІ У ВИЩИХ БАЗИДІОМІЦЕТІВ

(ФІЗІОЛОГІЧНІ, ЕКОЛОГІЧНІ, МОРФОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ)

03.00.21- мікологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора біологічних наук

Сухомлин Марина Миколаївна

Київ - 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донецькому національному університеті, Міністерство освіти і науки України.

Науковий консультант доктор біологічних наук, професор, НЕГРУЦЬКИЙ Сергій Федорович Донецький національний університет.

Офіційні опоненти:доктор біологічних наук, старший науковий співробітник, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки БУХАЛО Ася Сергіївна, Інститут ботаніки ім. М.Г.Холодного, головний науковий співробітник;

доктор біологічних наук, професор ПАВЛЕНКО Віра Пилипівна, Інститут садівництва УААН, головний науковий співробітник;

доктор біологічних наук, професор, ЦИЛЮРИК Анатолій Васильович, Національний аграрний університет, завідувач кафедри захисту лісу.

Провідна установа:Нікітський ботанічний сад - Національний науковий центр УААН (відділ захисту рослин), м. Ялта.

Захист дисертації відбудеться 07.04. 2003 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.211.01 Інституту ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України за адресою: 01601, м. Київ, вул. Терещенківська, 2.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України за адресою: 01025, м. Київ, вул. Велика Житомирська, 28.

Автореферат розісланий 28.02.2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Виноградова О.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вищі Basidiomycota об'єднують понад 12 тис. видів (Hawksworth et al., 1995), серед яких більшість становлять сапротрофи, чимало видів утворюють мікоризу з вищими рослинами та викликають хвороби деревних порід, що мають характер епіфітотій і завдають шкоди лісовому господарству (Негруцкий, 1998; PerezMoreno, Read, 2000). Найменш вивченими аспектами біології вищих базидіоміцетів є особливості розмноження, статеві відносини, феномен сумісності, механізми, що впливають на плодоутворення тощо. У цих грибів відомі три прояви сумісності або несумісності - статева, вегетативна та інтерстерильність. Особливий інтерес викликають питання, пов'язані з вивченням генетичних основ мінливості та популяційної біології грибів (Дьяков, 1998), тим більше, що у грибів поняття про індивідуум є недостатньо визначеним, оскільки їхній міцелій має необмежений ріст і розповсюджується у певному субстраті незалежно від його розмірів і контурів, а також може виходити за його межі (Бондарцева, 1997; Brian, 1998).

Вивчення фундаментальних питань, що пов'язані з явищем сумісністі у вищих базидіальних грибів, має також прикладне значення як наукова основа селекції високопродуктивних штамів видів їстівних та лікарських грибів, які використовуються в біотехнології, та для регуляції взаємовідносин фітопатогенних дереворуйнівних грибів з рослиною-живителем з метою обмеження розповсюдження небезпечних патогенів.

В останні роки поширюється використання вищих базидіальних грибів у мікробіологічній, харчовій, фармакологічній промисловості у зв'язку з виявленням у грибів цієї групи біологічно активних речовин (Eggen, 1999; Lee et al., 1999; Chang, 1999; Weis et al., 1999; Горбатова и др., 2000; Сидорова, Великанов, 2000; Hawksworth, 2000; Pegler, 2000). Використання грибів у цих галузях потребує постійного пошуку нових штамів різного призначення, який базується на відборі, встановленні особливостей поведінки монокаріонів як одиниці селекції, визначенні послідовності схрещування, оцінці кількісних та якісних показників. Саме тому висвітлення цих питань є своєчасним та актуальним. Існуючі дані про зміни типу спарювання у процесі зберігання культур грибів (Guo-Li-yun, Ko, 1991) надають актуальність дослідженням спонтанних змін, а також вивченню причин ініціації подібної перебудови.

Від сумісності міцеліїв базидіоміцетів безпосередньо залежить плодоношення, тобто формуванням базидіом. У зв`язку з цим привертає увагу можливість вивчення особливостей плодоношення різних видів базидіоміцетів у штучній культурі. Тим більше, що питання про значення генетичної сумісності для успішного формування плодових тіл є дискусійним.

З відкриттям інтерстерильних груп у Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. (Korhonen, 1989; Негруцкий и др., 1989) та одержанням нових даних щодо їх пристосування до різних рослин-живителів, набувають актуальності дослідження зі схрещування дереворуйнівних грибів, плодові тіла яких утворюються на різних породах деревних рослин. При вивченні взаємодії фітопатогенних базидіоміцетів з рослинами-живителями особливе місце займає популяційний підхід. Важливим є питання про закономірності просторового поширення грибної інфекції. Шлях пізнання вищенаведених аспектів статевої та соматичної сумісності базидіальних грибів базується на принципах аналізу структури зональних популяцій.

Таким чином, з огляду на все сказане вище, актуальність детального дослідження явища сумісності у грибів та пов'язаних з ним біологічних особливостей гомо- і гетерокаріонів зі застосуванням генетико-популяційних методів є безперечною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана на кафедрі фізіології рослин Донецького національного університету. Тема роботи пов'язана з дослідженнями, що проводились в межах дослідницької теми 96 - 1ВВ/16 “Одержання та апробація нових високоактивних штамів базидіальних грибів і розробка на їх основі технології виробництва цінних біопрепаратів та харчових продуктів”.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - дослідити фізіологічні, екологічні і морфологічні аспекти сумісності у вищих базидіоміцетів та визначити можливість використання факторів сумісності для селекції високопродуктивних штамів і розробки способів боротьби з фітопатогенними дереворуйнівними грибами. Для її досягнення були визначені такі завдання:

одержати гомокаріотичні та гетерокаріотичні культури різних видів базидіоміцетів з визначеними факторами сумісності, встановити їх морфологічні та фізіологічні особливості при розвитку в чистій культурі;

виявити культурально-морфологічні ознаки сумісності первинних міцеліїв за допомогою схрещування сумісних, напівсумісних та несумісних монокаріонів одного і того ж виду;

дослідити особливості розвитку монокаріотичних плодових тіл різних штамів базидіоміцетів та вивчити вплив факторів сумісності на формування базидіом і характер успадкування кількісних ознак плодоношення;

з'ясувати роль сумісності у формуванні популяційної структури різних видів ксилотрофних базидіоміцетів при розповсюдженні в деревині, а також роль факторів сумісності в умовах внутрішньовидової конкуренції;

провести аналіз впливу статевих факторів на реакції вегетативної сумісності дикаріонів, встановити характер дикаріотизації при схрещуванні монокаріонів та гетерокаріонів різного генетичного статусу, а також порівняти міжвидові взаємовідносини на рівні дикаріотичних та монокаріотичних культур;

дослідити тканинну сумісність шляхом трансплантації плодових тіл;

провести популяційний аналіз та виявити інтерстерильні групи у ксилотрофних видів Heterobasidion annosum і Flammulina velutipes, а також з'ясувати поширення цих груп в Україні;

Об'єкт досліджень - види вищих базидіалних грибів.

Предмет дослідження - явище сумісності (статева сумісність, соматична або вегетативна сумісність та інтерстерильність).

Робота виконана з використанням мікробіологічних, мікологічних, фізіолого-біохімічних, популяційно-генетичних, мікроскопічних методів та методів статистичного аналізу.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше проведене дослідження різних виявів сумісності (статева сумісність, соматична або вегетативна сумісність та інтерстерильність) у вищих базидіоміцетів на основі всебічного вивчення та порівняння гомо- і гетерокаріотичних культур. Дисертаційна робота є внеском у розвиток теоретичних положень у галузі екології та фізіології базидіальних грибів.

Показано, що в механізмі плодоношення беруть участь як морфогенетичні гени, так і гени сумісності. Встановлено, що, в тих випадках, коли сумісність статевих факторів і не відіграє головної ролі у здатності формувати плодові тіла, вона суттєво впливає на формоутворення та показники врожайності.

Уперше встановлені особливості формування базидіом монокаріонів F. velutipes і показана наявність у них морфологічних відмінностей. Доведено переважання двоспорових базидій на гіменіальному шарі монокаріотичних плодових тіл.

Уперше визначено появу нових факторів сумісності в генераціях F. velutipes при монокаріотичному плодоношенні, що підтверджує можливість процесу мейозу в монокаріотичних плодових тілах на відміну від існуючої думки про наявність у них тільки мітозу.

За допомогою методів трансплантації уперше досягнуте успішне приживлення різних частин монокаріотичних плодових тіл у вищих базидіоміцетів. Встановлені раніше невідомі особливості морфогенезу плодових тіл F. velutipes при трансплантації напівсумісних тканин.

Із застосуванням генетичного аналізу факторів сумісності визначено, що домінантне значення у Oudemansiella mucida, H. annosum та F. velutipes при їх розвитку у деревині має дикаріотичний міцелій. З'ясуванням спорідненості клонів за факторами сумісності підтвержене значення спорової інфекції в ураженні деревини і виникненні нових клонів.

Схрещуванням тестерів європейських штамів гриба H. annosum з вітчизняними тестерами уперше встановлена наявність на території України двох інтерстерильних груп цього патогенного виду, ідентичних до відомих у Європі S та Р груп, і представлені дані щодо їх географічного поширення. Завдяки проведеним експериментам визначено, що саме на території України проходить східна межа розповсюдження Р групи в Європі. Вивчені генетичні аспекти зараження субстрату дереворуйнівними грибами, а також популяційна структура клонів на ураженій деревині. Уперше виявлено існування інтерстерильного штаму гриба Flammulina velutipes.

Складено реєстр видів базидіоміцетів зі встановленою системою сумісності, частина з яких визначена нами в експериментах зі схрещування, та створена колекція тестерів монокаріотичних культур для визначення факторів сумісності ряду поширених в Україні видів вищих базидіоміцетів.

Практичне значення одержаних результатів. Проведені дослідження популяційних аспектів інфекційної біології дереворуйнівних базидіальних грибів є важливим етапом у вивченні біології ксилотрофів і тісно пов'язані з розробками методів захисту рослин від ураження та хвороб. На основі досліджень монокаріотичного типу плодоутворення доведена можливість поліпшення штамів, що промислово культивуються, шляхом їх рекомбінації з дикими штамами.

У результаті селекційної роботи з їстівним грибом F. velutipes отримані штами з вищими показниками фібринолітичної активністі та продуктивності плодоношення порівняно з вихідними культурами. Встановлені нами кількісні показники плодоношення дозволяють визначити найперспективніші для селекційної роботи монокаріотичні культури за показниками врожайності. Запропоновано використовувати ознаку інтенсивного плодоношення монокаріонів як надійний критерій для конструювання дикаріонів з високою врожайністю.

Відомості про поширення інтерстерильних штамів H. аnnosum в Україні можуть бути рекомендовані для використання у практиці відновлення лісових насаджень.

Створений реєстр тетраполярних, біполярних та гомоталічних видів є основою для селекційної роботи при одержанні нових штамів вищих базидіоміцетів, перспективних для біотехнологічного застосування.

Дані дисертаційної роботи, що відображені у методичних розробках з курсу “Біохімії та фізіології нижчих рослин” та учбовому посібнику “Статеве розмноження вищих базидіоміцетів”, використовуються у навчальному процесі Донецького національного університету.

Особистий внесок здобувача полягає у самостійному обгрунтуванні стратегії та методології досліджень, створенні теоретичних засад сучасного розуміння феномену сумісності у вищих базидіоміцетів, зборі мікологічного матеріалу, виділенні чистих культур, проведенні експериментальних досліджень, статистичній обробці результатів та їх аналізі. Дослідження фібринолітичної активності F. velutipes виконані у співавторстві з Я.Г.Агужен. Особистий внесок автора в цю частину дослідження полягає в отриманні моноспорових культур гриба, конструюванні різних за генетичним статусом гетерокаріонів та аналізі одержаних результатів. Дослідження з ідентифікації інтерстерильних груп H.annosum проведені разом з доцентом Запорожченко Є.В. Дисертантом здійснені експерименти схрещування, отримані тестери кореневої губки і визначена їх алельна конституція.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на науково-практичній конференції “Проблеми урбоекології та фітомеліорації” (Львів, 1991); міжнародній конференції “Проблеми мікології та фітопатології” (Каунас, 1991); науково-технічній конференції “Захист лісів Українських Карпат від хвороб і шкідників” (Івано-Франківськ, 1992); ІV Нараді з промислового культивування їстівних грибів (Донецьк, 1993); республіканській науково-практичній конференції “Проблеми раціонального використання соціально-економічного та природно-ресурсного потенціалу регіону” (Луцьк, 1993); міжнародній конференції “Вивчення онтогенезу рослин природних та культурних флор у ботанічних закладах Євразії” (Львів, 1994); VІ Міжнародному Симпозіумі IUFRO з проблем бука (Львів, 1995); Х зїзді Українського ботанічного товариства (Полтава, 1997); міжнародній конференції “Методологічні основи пізнання біологічних особливостей грибів продуцентів фізіологічно активних сполук і харчових продуктів” (Донецьк, 1997); національній конференції “Збереження біорізноманітності в Україні” (Канів, 1997); IX Міжнародній конференції IUFRO “Root and Butt Rots” (Carcans-Maubussion, France, 1997); наукових конференціях секції біологічних наук Луганського державного аграрного університету (Луганськ, 1998-2000); II, III та IV міжнародних симпозіумах “Methodology of Forest Insect and Disease Survey in Central Europe” (Sion-Chateauneuf, Switzerland, 1999; Busteni, Rumunia, 2000; Prague, Czech Republic, 2001); засіданнях відділу мікології та мікологічної секції Українського ботанічного товариства (Інститут ботаніки ім М.Г.Холодного НАН України, Київ, 2000); міжнародній науково-практичній конференції “Природні ресурси, екологія та охорона здоров'я Полісся” (Луцьк, 2000); міжнародній конференції „Perspectives of Medicinal Mushrooms in health care and nutrition in the 21th century” (Київ, 2001); науково-практичній конференції “Екобезпека 2020” (Донецьк, 2001) та наукових конференціях Донецького національного університету (1994-2001).

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 61 науковій праці, з яких 26 є статтями у фахових виданнях та одна - учбовим посібником.

Структура і обсяг роботи. Дисертація викладена на 418 сторінках машинописного тексту та складається із вступу, десяти розділів, висновків і списку літератури. Робота містить 60 таблиць та 99 рисунків. Бібліографічний покажчик містить 661 найменування (174 - кирилицею, 487 - латиною).

сумісність базидіоміцет дереворуйнівний гетерокаріотичний

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

СТАТЕВА ТА ВЕГЕТАТИВНА СУМІСНІСТЬ ВИЩИХ BASIDIOMYCOTA. СТАН ВИВЧЕННЯ ПРОБЛЕМИ

Аналітичний огляд літератури показав, що, незважаючи на зростання в останні роки інтересу до проблем, пов'язаних зі статевими процесами вищих базидіоміцетів, і наявності певного матеріалу щодо вивчення окремих фаз життєвого циклу, ціла низка питань відносно статевої та вегетативної сумісності залишається невисвітленою. Особливої уваги потребують такі аспекти, як біологічні особливості гомокаріотичних культур і отриманих з них дикаріонів, а також взаємодія первинних міцеліїв у культурі і можливість використання одержаних даних у роботах з визначення систем сумісності. Практично невивченим залишається спектр факторів, які визначають можливість отримання гомокаріонів у культурі. Потребують розширення відомості про монокаріотичне плодоношення. Відсутні дані щодо кількісних показників монокаріотичного плодоношення. Не вивчено успадкування алелів сумісності при монокаріотичному плодоношенні в декількох генераціях.

Зростаюча в останні роки увага до проблеми біорізноманітності з неминучістю потребує зміщення акцентів з таксономічної інвентаризації на рівні видів до ретельнішого аналізу внутрішньовидової диференціації (Панов, Зыкова, 1995; Bown et al., 1999), а саме дослідження популяційної структури видів, а також подій, що відбуваються у зонах контакту популяцій різного ієрархічного рангу (локальних популяцій, географічних популяцій з підвидовим статусом тощо). До цього часу залишаються неповними і обмеженими дані щодо популяційної структури більшості, навіть масових видів базидіоміцетів. Немає даних відносно використання тканин плодового тіла для дослідження соматичної сумісності. Саме тому вивчення усіх цих питань є досить актуальним і важливим.

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Об'єктом досліджень були 113 штамів 19 видів вищих базидіоміцетів. Культури грибів отримували зі спор (моноспорові культури або гомокаріони) та тканини плодових тіл (названі нами тканинними культурами). Гетерокаріотичні штами отримували шляхом схрещування гомокаріонів. Плодові тіла грибів збирались в різних географічних районах України та Білорусі протягом 1984 - 1997 рр.

Добавки різних солей (0,1%), вітамінів (0,1%) та джерел вуглецю (0,1%) вносили в суспензію базидіоспор як зразу після змиву спор, так і після періоду набухання. Для вилучення з агару пророслої спори використовували модифіковану нами методику одержання моноспорових культур під мікроскопічним контролем, запропоновану С.В. Решетниковим (1987). Моноспорові культури отримували з пророслих базидіоспор.

Для визначення системи сумісності базидіоміцетів з кожного плодового тіла отримували від 10 до 40 моноспорових ізолятів і схрещували їх між собою у всіх можливих комбінаціях. Для дослідження сумісності гомокаріонів різних плодових тіл одного і того ж виду залежно від встановленої системи сумісності використовували по два або чотири тестери від кожного плодового тіла, які представляли собою весь набір типів схрещування даного штаму. Висновки про схрещуваність штамів робили на основі наявності пряжок при схрещуванні тестерів двох плодових тіл.

Характер міцеліальних взаємовідносин на межі при схрещуванні монокаріонів та гетерокаріонів визначали візуально після 2-4 тижнів інкубації культур в чашках Петрі з картопляно-глюкозним агаризованим середовищем (КГА) при оптимальних температурах. Забарвленість середовища та реверзуму визначали за А.С. Бондарцевим (1954).

Для визначення лінійної швидкості росту досліджені культури грибів інокулювали в пробірки з КГА. Замір швидкості росту починали через 3-4 доби після ініціального росту на середовищі.

Дереворуйнівну здатність штамів оцінювали за втратою маси блоків (10х10х20мм) деревини (Nilsson, 1973). Дію грибів-антагоністів визначали на брусках деревини сосни (30х30х10см), які розміщали в чашках Петрі з дистильованою водою. Культури вирощували 1-2 місяці при температурі 20С. Швидкість наростання штамів визначалась методом зустрічних культур у чашках Петрі з КГА при температурі 20С.

Накопичення біомаси культурами грибів оцінювали за масою сухого міцелію (Методы экспериментальной микологии, 1982). Культури вирощували на рідкому глюкозо-картопляному середовищі протягом 2-5 тижнів.

Фібринолітичну активність визначали за методикою, наведеною у довіднику “Белки, ферменты …” (1979).

Плодові тіла досліджених видів грибів отримували в конічних колбах шляхом інокуляції зволоженого соняшникового лушпиння. Біологічну ефективність плодоношення визначали за формулою:

БЕ = (m/m₁) x 100%,

де m - маса плодових тіл у свіжому стані, г;

m₁ - маса сухого субстрату, г (Фомина и др., 1996).

У дослідах з трансплантації щеплення здійснювали на плодові тіла, розмір яких досягав 2-3 см. Частини плодового тіла, що прищеплювались, були таких же розмірів або значно меншими (діаметр шапинки 0,5-1,0 см). Вони складалися з шапинки та верхньої частини ніжки, яку зрізали горизонтально. Тонкий стальний дріт вводили через центр шапинки та внутрішню частину апексу ніжки. Таку “конструкцію” насаджували на центральну частину шапинки, якщо за основу брали все плодове тіло, або на порожнисті субапікальні сегменти ніжки, якщо шапинку зрізали. В інших випадках зрізану частину плодового тіла закріпляли безпосередньо на середовищі з міцелієм.

Ультраструктуру базидіоспор досліджували за допомогою скануючого електронного мікроскопа JSM-35 C при збільшенні 72-6000 разів. Препарати базидіоспор вивчали після покриття їх золотом в іонному напилювачі TEC -1100. Для визначення характеру розташування базидіоспор у гіменіальному шарі використовували фрагменти гіменофору (СЕМ).

Статистичну обробку отриманих даних проводили з використанням дисперсійного аналізу, двофакторного дисперсійного аналізу нерівномірних ієрархічних комплексів та кореляційного аналізу (Рокицкий, 1973), а також методу Дункан та методів Даннета і Шеффе (Шеффе, 1980).

ПРОРОСТАННЯ БАЗИДІОСПОР І ОТРИМАННЯ ГОМОКАРІОТИЧНИХ КУЛЬТУР

Одним з найвагоміших способів поліпшення штамів грибів є гібридизація. Для отримання максимального ефекту від неї необхідна оцінка генетичної різноманітності штамів та підбір батьківських штамів з максимально високою комбінаційною здатністю. Порівняльні дослідження фізіолого-біохімічних особливостей моно-, дикаріонів та тканинних культур базидіоміцетів збільшують кількість ознак, що характеризують різні за походженням та генетичним статусом штами вищих грибів відділу Basidiomycota.

Лінійна швидкість міцеліального росту: внутрішньовидова варіабельність у гомо- та гетерокаріонів. Дослідження швидкості лінійного росту монокаріотичних та отриманих з них шляхом схрещування гетерокаріотичних культур різних видів базидіальних грибів (Oudemansiella mucida, Coriolus versicolor, Flammulina velutipes) показали, що за цим показником окремі монокаріони одного штаму з різним генетичним статусом суттєво різнилися. Майже в усіх випадках (табл.1), коли групи монокаріонів з різними факторами сумісності мали достовірні відміни (між I та II, II i III, а також III та IV, I i IV групами), вони відрізнялись за В локусом. Швидкість росту монокаріонів, які мали В₂ локус, в усіх порівняннях була вищою.

Для вивчення впливу факторів сумісності на швидкість росту та успадкування даного показника визначали не тільки фактори сумісності окремих монокаріонів, але і алельну конституцію отриманих в культурі гетерокаріонів. Порівняння швидкості росту груп гетерокаріонів C. versicolor різного генетичного статусу виявило достовірну різницю між ними (табл. 1). Найвищою була швидкість росту гетерокаріотичних дикаріонів. Ті з них, що мають різні набори факторів сумісності, також відрізнялись між собою.

Достовірні відміни за швидкістю росту установлені і для гетерокаріотичних несумісних дикаріонів (між А= та B= групами). Гетерокаріони групи А= мають більшу швидкість росту серед гетерокаріотичних несумісних дикаріонів. Це можна пояснити обмеженою міграцією ядер або її відсутністю при формуванні гетерокаріону монокаріонами з однаковими В локусами.

Іншою закономірністю, яка неодноразово відмічалась у літературі (Бисько, Косман, 1986; Негруцький та ін., 1981), можна вважати більшу швидкість росту у дикаріонів будь-якого генетичного статусу порівняно з монокаріотичними культурами.

Таблиця 1. Середня швидкість росту моно- та гетерокаріонів Coriolus versicolor різного генетичного статусу (мм/добу)

Тільки окремі гетерокаріони мають швидкість росту меншу, ніж в обох монокаріонів або одного з них. Більшість таких дикаріонів належить до групи гетерокаріотичних несумісних дикаріонів, і тільки один дикаріон в наших дослідженнях відносився до групи гетерокаріотичних дикаріонів.

Накопичення біомаси монокаріотичними культурами. Швидкість накопичення біомаси міцелію вивчали у Flammulina velutipes та Oudemansiella mucida. Виявлено вплив особливостей окремих монокаріонів різних штамів на накопичення біомаси. Двофакторний дисперсійний аналіз нерівномірних ієрархічних комплексів показав відсутність вірогідних відмін між гетерокаріонами різного генетичного статусу, однак виявив вірогідний вплив штамових особливостей у F. velutipes. Не знайдено вірогідних різниць між моно- та дикаріонами.

Фібринолітична активність гомокаріотичних культур деяких видів базидіальних грибів. У монокаріотичних культур Sparassis laminоsa, Oudemansiella mucida, Flammulina velutipes та Coriolus versicolor спостерігалось значне коливання рівня фібринолітичної активності (ФА). Більшість з них мали меншу ФА порівняно з батьківським штамом. Однак у всіх вивчених видів виявлені монокаріони (1-2 серед вивчених) з достовірно вищим значенням ФА, ніж у батьківського. Кореляційний зв'язок між швидкістю росту та ФА в окремих монокаріонів відсутній.

Дикаріони, що були отримані при схрещуванні монокаріонів, не відрізняються достовірно від монокаріонів рівнем ФА, але мають достовірні відміни між собою. Між групами дикаріонів з різним сполученням алелей сумісності (А₁В₁А₂В₂ та А₁В₂А₂В₁) відмінностей не спостерігали.

Здатність монокаріотичних культур F. velutipes до утворення плодових тіл у культурі надала можливість прослідкувати параметри коливання даної ознаки при отриманні дочірніх поколінь. Монокаріони, отримані з плодового тіла монокаріону № 8, мали достовірні відміни між собою, хоча були гомогенними за фактором сумісності. До того ж, дисперсія ФА монокаріонів другого покоління була значно нижчою. Таким чином, варіабельність даної ознаки зменшується від покоління до покоління. Хоча чіткого зв'язку рівня ФА з певним А або В фактором не спостерігали, однак і у С. versicolor, і у F. velutipes відмічений сумісний вплив факторів. Характер впливу факторів сумісності є адитивним.

Дереворуйнівна здатність монкаріотичних культур. Вивчення дереворуйнівної здатності моно- і дикаріотичних культур ряду базидіальних грибів (Сoriolus versicolor, Oudemansiella mucida, Ganoderma applanatum та Daedalea gibbosa) показало значну варіацію цієї ознаки, як серед монокаріонів, так і серед отриманих з них дикаріонів. Більші значення дереворуйнівної здатності монокаріонів порівняно з дикаріонами, на відміну від швидкості росту, показали майже всі досліджені види. Тільки у монокаріонів O. mucida середнє значення розкладу деревини було нижчим, ніж у дикаріонів. Цікавим виявився той факт, що утворення плодових тіл не впливало на здатність руйнувати деревину. Ймовірно, що більша швидкість росту дикаріонів у деревині є селективною перевагою, однак швидший ріст не обов'язково корелює з сильнішою деструкцією субстрату. Дереворуйнівна дія дикаріонів не є простою сумою дії монокаріонів, які входять до їх складу. Поведінка окремого дикаріону пов'язана не з дією окремих ядер, які входять до його складу, а із спільною їх дією (Elliot et al., 1979). Спостерігається адитивний характер дії генів на успадкування дереворуйнівної здатності.

Суттєві відміни між монокаріонами одного батьківського штаму дають змогу використовувати саме монокаріотичний матеріал для статевої гібридизації як початкового етапу селекції гетероталічних видів, отримати значну генетичну мінливість нащадків.

Оцінка генетичного різноманіття штамів та підбір батьківських штамів з максимально високою комбінаційною здатністю набуває особливого значення, коли культури, які використовуються для гібридизації, утворюють плодові тіла на монокаріотичному міцелії.

МОНОКАРІОТИЧНЕ ПЛОДОНОШЕННЯ FLAMMULINA VELUTIPES

Морфолого-анатомічні особливості монокаріотичних плодових тіл. У процесі експерименту деяка частина гомокаріотичних культур 25 штамів гриба Flammulina velutipes, зібраних з різних рослин-живителів у різних регіонах України, утворювали монокаріотичні плодові тіла. В середньому плодоносило 34,4% монокаріотичних культур. Монокаріотичні плодові тіла F. velutipes морфологічно відрізняються від дикаріотичних, насамперед за розмірами і формою шапинки та ніжки, будовою гіменію. Більшість штамів у культурі формували плодові тіла з шапинкою “раковиноподібної” форми. Гіменофор при цьому був розташований зовні, а поверхня шапинки - усередині. Більшість таких плодових тіл утворювали базидії. Вперше встановлено переважання двоспорових базидій на гіменіальному шарі монокаріотичних плодових тіл.

Монокаріони різних штамів відрізнялися між собою терміном обростання субстрату та тривалістю періоду до утворення зачатків плодових тіл. Фактори несумісності не впливали на формування монокаріотичних плодових тіл і, ймовірно, вони мають значення тільки при формуванні нормальних дикаріотичних плодових тіл.

Показники врожайності монокаріотичного плодоношення. Ключове значення у здійсненні генетичної таксації господарськи цінних ознак комерційних штамів їстівних грибів мають показники маси та кількості плодових тіл на певну масу субстрату. Монокаріони усіх штамів показали варіювання ознаки маси у дрібних (несформованих) плодових тіл, великих (сформованих) плодових тіл та загальної маси плодоутворень. У двох штамів (ОР та ВВ5) виявились монокаріони, що за загальною масою достовірно перевищують тканинні культури. Серед них монокаріони № 3 та № 7 штаму ОР та № 2 штаму ВВ5.

Монокаріони різних штамів також мали достовірні відмінності за біологічною ефективністю (БЕ), загальною кількістю плодових тіл та кількістю сформованих плодових тіл, як між собою, так і між монокаріонами і тканинними культурами. Причому, якщо монокаріони № 3 штаму ВВ5 та № 11 і № 14 штаму ОР мали менші показники загальної кількості плодових тіл, ніж тканинна культура, то у монокаріону № 9 штаму РТ вони були вищими.

Для монокаріонів усіх вивчених штамів не встановлені достовірні відмінності за кількістю несформованих плодових тіл. Не відрізняються монокаріони за цією ознакою і від тканинної культури.

Дослідження середньої маси плодового тіла у монокаріонів різних штамів показало, що за цим показником не мали достовірних відмінностей лише монокаріони штаму ОР. Штами РТ1 та ОН мали достовірно більше значення середньої маси для тканинної культури порівняно з монокаріотичними культурами (за виключенням монокаріону № 10 штаму ОН).

Результати аналізу метричних ознак у досліджених штамів визначили достовірно більшу довжину ніжки плодових тіл тканинних культур усіх штамів порівняно з монокаріотичними культурами. У більшості штамів розміри шапинок майже всіх монокаріонів перевищували такі у тканинних культур. Тільки тканинна культура штаму ОН мала шапинки більшого діаметру, ніж монокаріотичні культури.

Монокаріотичні культури штамів ОР, РТ1 та ОН за масою плодових тіл достовірно відрізняються між собою в межах штаму. Це дає змогу відібрати монокаріони з вищими ваговими характеристиками плодоношення. Найстабільнішим показником для монокаріонів всіх штамів виявилось відношення маси шапинки до загальної маси плодових тіл штамів.

На підставі проведених математичних обчислювань монокаріотичні культури розподілили на “високоврожайні”, “середні” за врожайністю та “низьковрожайні”.

Міжштамові порівняння тканинних культур виявили достовірні відмінності за загальною кількістю плодових тіл (найбільший показник у штаму ОР), відношенням маси шапинки до загальної маси плодового тіла (найбільший показник у штаму РТ1) та середнім діаметром шапинки (найбільший показник у штаму ОН). Більшість відмінностей між монокаріотичними культурами різних штамів стосувалася відносних величин. Достовірні відмінності належали штаму ВВ5 і стосувалися не врожайності, а скоріше форми монокаріотичних плодових тіл. Відношення довжини ніжки до діаметра шапинки достовірно більше у тканинних культур усіх штамів порівняно з монокаріотичними культурами. Не знайдено жодного монокаріона, який би перевищував за цим показником тканинну культуру.

Якщо за значенням відношення маси шапинок до загальної маси плодових тіл при внутрішньоштамовому порівнянні майже не виявлялося достовірних відмінностей, то саме за цим показником культури достовірно відрізняються при міжштамових порівняннях.