Размножение хост: Правила размножения хосты. Разделение, черенкование, посев семян. Фото — Ботаничка.ru

Обратите внимание! Если хосту не срезают,  то ее рекомендуют укрыть. Подойдут мешковина, нетканка, пленка.

У прочитавшего эту статью человека теперь не возникнет вопрос, как размножать хосту в домашних условиях. Провести хоста размножение можно легко, выбрав для себя удобный метод и не затратив большого количества времени. В итоге садовод или дачник получит великолепное декоративное растение на своем участке.

5 1 голос

Рейтинг статьи

Размножение хосты весной | Размножение растений

Размножение хосты лучше проводить весной в апреле месяце. Все зависит от региона выращивания растения. В центральных и южных районах размножение хосты делением куста проводим в апреле месяце. Именно в этот период весны проклевываются первые побеги. Побеги хосты, достигшие в длину 5-10 см, сигнализируют нам о начале размножения.

Размножение хосты делением куста

Выкапываем маточный куст для его деления. Чем взрослее куст, тем больше выкапываем ком земли с корнями. Острым предметом разрезаем куст хосты предназначенный для весеннего размножения на четыре части. Конечно, разделить куст на четыре равные половины не получится, но это не помеха для удачного размножения.

Выбирать место для посадки необходимо в тени или полутени плодовых деревьев или строений. Большое количество разновидностей растений хосты получают ожоги на солнце, особенно в обеденное время в пик солнцепека. Поэтому оптимальным местом для посадки подорожниковой хосты будет такое место, где солнце попадает на листья растений в утренние и вечерние часы.

На данном примере рассмотрим посадку хосты предназначенную для размножения в тени плодовых деревьев. Для начала выкапываем ямки согласно размерам отделенного куска от маточника  с небольшим запасом. Аккуратно помещаем саженец хосты в углубление. Пространство вокруг саженца засыпаем компостом, перепревшим навозом или огородной землей.

Посадка хосты

При посадке в лунку необходимо сверху компоста добавить препарат от личинок майского жука и минеральное удобрение. В состав удобрения обычно входит азот, фосфор, калий. Сверху удобрения насыпаем небольшой слой земли. Хорошо проливаем высаженный саженец и ждем пока вода впитается. После впитывания воды добавляем землю, при необходимости слегка вдавливаем саженец хосты до уровня земли.

Обратите внимание, землю добавляем после впитывания воды. Это позволит избежать образования земляной корки после высыхания, которая незначительно, но все же мешает дышать корням растения. Обильный полив высаженной хосты проводим через один два дня на протяжении 7-14 дней до полной приживаемости.

Место маточника хосты, как правило, находится по соседству с другими кустами. Иногда оголяются корни хосты растущие рядом. Поэтому пространство выкопанного саженца необходимо засыпать огородной землей или компостом. Засыпая углубление компостом, мы проводим подкормку растения и защищаем корни.

Хоста красивое, пышное растение, доставляющее истинное наслаждение от изобилия красок листьев,ароматов и цветов. Читайте, вникайте, применяйте!

когда можно делить куст и рассаживать? Как рассадить хосту летом? Как разделить куст не выкапывая его? Пересадка весной и осенью

Особенности выращивания

Многообразие окрасок и размеров являются не единственным достоинством хосты. Цветоводов и ландшафтных дизайнеров растение подкупает своей удивительной неприхотливость, высокой морозостойкостью и способностью расти практически в любых условиях. Можно подобрать сорта для тенистых участков, полутени и даже солнечных мест. Высокорослые сорта помогут создать эффект тропического сада, низкорослые украсят бордюры и рабатки. Уместна хоста будет и в оформлении водоема.

Как пересаживать многолетник?

Хоста размножается делением куста, черенкованием, и методом посева семян. Первый способ применяется в конце лета: корень делится на части, которые пересаживаются на новые места. Точно так же отделяются от корневой системы куста молодые черенки.

Хоста из семян?

Хоста, действительно, хорошо размножается семенами. При посадке семенами предварительно обработайте посевной материал корневином, эпином, или другими стимуляторами роста. Если этого не сделать, процент схожести составляет не более 75%. Некоторые цветоводы утверждают, что повысить качество семян можно, поместив их на несколько месяцев в прохладное место. Посев семян производится во втором или третьем месяце весны.

Почва для посадки семян должна быть стерильной. Лучший вариант — специальная грунтосмесь, купленная в цветочных магазинах. В её состав должны входить вермикулит, перлит, и торф.

Посадка хосты

Посадка хосты в грунт предельно проста, требует минимальных знаний и под силу даже новичкам. Обычно растения хорошо приживаются на новом месте.

Способы посадки

Участок перед посадкой необходимо хорошо вскопать на глубину 30 см. Желательно под перекопку внести органические удобрения.
Интересно! Сорняки не способны конкурировать с хостами. Большие листья растения способны вытеснить любого конкурента.
Расстояние между растениями нужно выбирать с учетом их роста. Необходимо учитывать разрастание корневища вширь и оставлять растению необходимое место. Оптимальное расстояние между растениями составляет 30‑60 см.

Оптимальное время для посадки

Посадку растения рекомендуется проводить весной (апрель ‑ начало мая). В течение первого месяца после посадки обязательно регулярно поливать растение, что дать ему возможность хорошо укорениться.

Почва для растения

К составу почв растение особых требований не предъявляет и может расти практически на любых грунтах. Только тяжелые суглинистые почвы и песчаные требуют улучшения. На них хоста плохо растет. Желательно чтобы кислотность была близка к нейтральной (рН 6,5—7,5).

Хоста очень хорошо реагирует на обилие в почве органических веществ, поэтому кроме внесения во время посадки органических удобрений, растение нужно регулярно мульчировать компостом.

Посадка осенью

Осенняя посадка нежелательна, но если выхода не остается, то лучше проводить ее в конце августа ‑ начале сентября. К исключениям можно отнести хосты Зибольда и Токудама, которые рекомендуется высаживаться только осенью. Считается, что сорта и гибриды этих видов наращивают корни после того как листья полностью развернулись, поэтому весной могут засохнуть быстрее чем укоренятся.

Посадка весной

Для большинства видов весенняя посадка предпочтительней, особенно если есть возможность с осени подготовить посадочную яму. Растения высаживают, когда минует угроза возвратных заморозков.

Особенности рассаживания в разное время

Размножить хосту путём деления можно весной, пожалуй, это лучшее время для отделения побегов с корнями. Благодаря этому происходит омолаживание материнского куста, который пускает свои силы на рост молодых веток и более крупных листьев. Разделить растение правильно поможет точное выполнение необходимых требований.

• Понадобится окопать землю вокруг хосты. Чтобы приподнять куст, в качестве рычага применяется посадочная садовая вилка. При больших размерах кустарника и внушительных габаритах земляного кома садоводу потребует помощь ещё одного человека. Когда растение извлечено, его корни нужно погрузить в раствор марганцовокислого калия, при необходимости убрать с них улиток и слизней.
• Деление производится при помощи острого инструмента, предварительно обработанного антисептиком. Разделение происходит по ростовым точкам, при этом удаляются травмированные, подгнившие или сухие отростки корневища.
• Посадочная яма делается на порядок глубже и шире объёма корней, которые должны располагаться в земле свободно. Дополнительно можно внести в неё фосфорные, калиевые и азотсодержащие удобрения, которые в весеннее время особенно актуальны.
• Качественная посадка предусматривает исключение воздушных пустот у корневища и уплотнение грунта. Поскольку пышно растущие кусты создают неудобство при прополке, землю под ними разумнее замульчировать. К тому же это предотвратит иссушение почвы и появление некоторых видов вредителей.

Идеальное время для проведения работ – середина апреля, первые числа мая, поскольку позднее растение может быть подвержено потере влаги из-за жаркой погоды и засухи, в то время как оно будет находиться в активной фазе вегетации. Осенью необходимо учитывать климатические условия региона. Это важно, чтобы молодые растения смогли адаптироваться, нарастить корни и набраться сил до наступления холодов. Опытные садоводы считают, что лучше пересаживать хосту в сентябре, не менее чем за месяц до заморозков. Корни растения пребывают в спящем состоянии, благодаря этому хосте наносится минимальный ущерб.

Однако понятно, что более поздняя посадка может быть опасна для здоровья и жизнеспособности кустарника. Особенностью осеннего деления является срезание листьев и сохранение лишь стеблей длиной не более 15 см.

Особенности ухода за цветком

Хоста требует минимального ухода. Единственный фактор, влияющий на рост и развитие ‑ это почвенная влага.

Местоположение и освещение для растения

При выборе местоположения необходимо учитывать особенности видов и сортов. Большинство цветоводов ценят хосту за способность расти в тени, где другие растения просто не выживут. Однако существуют виды и сорта, прекрасно растущие на солнце.

Определить уровень освещения необходимый сорту можно по краске листьев. Сорта с однотонной зеленой или голубой окраской листьев хорошо растут в тени и полутени. Сорта с незначительным вкраплением более светлых цветов выдержат полутень. Сорта, у которых основной цвет листьев желтый или белый с незначительным вкраплением зеленого, нуждаются в ярком свете.

Интересно! При посадке в тень пестролистная хоста может изменять свою окраску и становиться полностью зеленой. Только пересадка на более светло место поможет вернуть первоначальный вид.

Влажность воздуха

Растения любят повышенную влажность воздуха, т. к. в природе большинство видов растут во влажных ласах или поймах рек. Особенно пышно растут хосты, высаженные возле водоемов. Однако при регулярном поливе и поддержании почвы во влажном состоянии естественного уровня влажности растению будет вполне достаточно.

Как правильно поливать

Хоста чрезвычайно влаголюбива, но не любит слишком сырых заболоченных участков. Почву желательно все время поддерживать влажной. При этом почва должна быть хорошо дренированной и насыщенной кислородом.

Как размножить делением куста?

Одним из способов размножения хост выступает деление кустов. Этот способ можно использовать только в том случае, если имеется взрослая особь – это растение, которое растёт на одном месте без пересадки уже 6 лет. Этот способ обычно используют в конце апреля или в начале мая, хотя можно проводить деление как в конце летнего периода, так и в начале осени.

Чтобы быстро рассадить хосту, следует придерживаться следующего алгоритма действий.

1. Сначала нужно выкопать куст хосты.
2. Стоит поделить куст на части, при этом каждая должна иметь две точки роста, а также хорошую корневую систему.
3. Все места среза следует тщательно обработать с помощью древесного угля.
4. Выбрать место для посадки, создав лунки под посадку. При этом глубина ямки должна составлять 25 см, а расстояние между лунками – 35 см.
5. Если близко проходят грунтовые воды, тогда стоит положить в ямки дренаж.
6. 2/3 ямки стоит наполнить питательной смесью, создав так называемый холмик. Для создания этой смеси применяется торф и компост в одинаковых пропорциях.
7. Поставить хосту в центре холмика, тщательно уложить корневую систему.
8. Присыпать растение грунтом и хорошенько полить под корень.
9. Произвести мульчирование при помощи торфа или коры.

Важно! После посадки тока роста должна быть с почвой на одном уровне, поэтому почвосмесь нужно либо убрать, либо досыпать.

Подкормка и удобрения цветка

Хоста нуждается в подкормках, особенно органическими удобрениями. Возможно подкармливать растение 2 способами:

• Внекорневым;
• Корневым.

Самый привычный и простой способ это внесение удобрений под корень после полива. Таки образом рекомендуется подкармливать растение настоем коровяка 2 раза в год: весной и летом. Гранулы минерального удобрения можно просто заделывать в землю вокруг растения.

Совет! Почву вокруг растения стоит мульчировать компостом. Это позволит сохранить влагу и обеспечит необходимые питательные вещества.

Внекорневую подкормку проводят водорастворимыми минеральными удобрениями. Листья опрыскивают водой с небольшой концентрацией удобрений.

Совет! Не стоит злоупотреблять подкормками во второй половине лета, т. к. бурное развитие растений не позволяет им вовремя подготовиться к зиме.

Черенкование хост

Размножение хосты листьями позволяет сохранить все особенности материнского растения, как, впрочем, и при размножении делением куста. Можно ли размножить хосту листом – интересная тема и заслуживает внимания, так как такой способ позволяет обзавестись завидной клумбой быстро и без травмирования корневой системы.

Размножение хосты листьями заключается в высадке побегов с маленькими листовыми пластинами на коротких черешках. Оптимальное время – лето, а именно, конец июня – начало июля.

• Взять подходящий черенок с точкой роста и удалить на 1/3 листики.
• Высадить посадочный материал на постоянное место в питательную почву (используют тот же состав, что и при высадке деленок).
• Обильно полить водой.

Примечательно, что хоста, размножение черенками которой проводилось в первые дни, теряет свой тургор. Она очень вянет и болеет. Именно поэтому в первые 5 дней после посадки ее необходимо регулярно поливать утром и опрыскивать листики. Спустя некоторое время растение подымится и начнет образовывать корневую систему, а пройдет еще несколько недель – и она начнет активно развиваться.

Обрезка хосты

Хоста практически не нуждается в обрезке.

Способы обрезки

При пересадке иногда рекомендуют уменьшать размер листовой пластинки, чтобы снизить испарение. После отцветания стоит срезать засохшие цветоносы. Допускается также обрезать потерявшие декоративность и больные листья.

Обрезка на зиму

Мнения о необходимости осенней обрезки противоречивы. Одни цветоводы советуют полностью срезать листья на зиму, другие – оставлять растение как есть.

Листья хост мягкие и в большинстве случаев весной от них не останется и следа, а питательные вещества после их разложения удобрят землю. В то же время на листьях могут остаться возбудители болезней и вредители. Поэтому принимать решение обрезать или нет, каждый садовод должен самостоятельно.

Информация к размышлению! Считается, что осенью корневище оттягивает из листьев все питательные вещества, поэтому слишком ранняя обрезка будет истощать растение.

Как рассадить хосту летом?

• Одиночные ростки не используются, так как ждать разрастания придётся очень долго. Лучше брать побеги с 2-3 почками. Листва полностью удаляется – это предупреждает интенсивное испарение воды и способствует максимальному развитию корневища.
• Перед процедурой обязателен обильный полив корней материнского куста.
• Все срезы при разделении должны производиться острым обеззараженным инструментом, затем их промазывают зелёнкой и противогрибковыми средствами.
• После пересадки очень важно создать тень для рассаженных саженцев и постоянно поддерживать почву увлажнённой. Деление проводят в пасмурный день или вечером, чтобы палящие лучи не оставили ожоги на срезах.

Пересадка

Пересадку растения переносят хорошо, хотя могут расти на одном место до 20 лет. Проводить эту процедуру приходится если:

• Растение сильно разрослось и необходимо деление;
• Не подходят условия и хоста плохо растет.

Способы пересадки

Если взрослый куст перемещается целиком, то его стоит выкопать с большим комом и пересадить на новое место. Если необходимо деление то корневище слегка отряхивают от земли, чтобы была возможность разрезать куст на несколько частей.

Не рекомендуется высаживать растение на место где уже росли хосты, чтобы избежать заражения заболеваниями. Если такая необходимость существует, то нужно провести замену почвы.

Пересадка осенью

Оптимальное время для осенней пересадки конец августа ‑ начало сентября. После пересадки растение необходимо обильно полить и замульчировать землю, чтобы защитить от возможных заморозков. До наступления холодов должно быть не менее месяца.

Пересадка весной

Весенняя пересадка проводится в конце апреля – начале мая. Именно этого время считается предпочтительным для пересадки. После пересадки землю мульчируют, а растение в первый месяц регулярно поливают, не допуская полной просушки грунта.

Когда проводить деление кустарника?

Важно! Молодые растения до полного укоренения нуждаются в хорошем поливе.

Самый популярный и довольно простой метод размножения — это разделение разросшегося растения на несколько частей.

Важно! Делить желательно только взрослое окрепшее растение, которому не менее 5 лет. Для более молодого куста процедура может вызвать сильный стресс, что замедлит рост.

Лучшим временем считается конец весны — начало лета, но многие садоводы делают это и осенью. В принципе не так важно, когда делить хосту, главное, не делать этого во время цветения и созревания семян и успеть хотя бы за пару недель до заморозков, чтобы растение успело укорениться.

Как разделить хосту на части

Как делить хосту

Чтобы поделить куст, его необходимо извлечь из земли. Для этого цветок обкапывают вокруг и, поддев лопатой, вынимают. Нужно освободить корни от грунта. Для этого достаточно взять хосту пучком и слегка постучать нижней частью по земле. Если почва отходит неохотно, её смывают водой. Важно, чтобы корни были хорошо видны, тогда проще понять, как разделить куст с наименьшим для него уроном.

Обратите внимание! Места срезов желательно присыпать толчёным древесным углем, чтобы предотвратить гниль и попадание бактерий.

Если разделённые части сажают сразу на постоянное место, то интервал между ними должен быть не менее 30 см. Когда саженцы небольшие, и их нужно подрастить, кустики можно располагать ближе. После того как молодые функии окрепнут, их рассаживают на большее расстояние друг от друга.

Лунки делают такими, чтобы корни были немного заглублены, то есть оказались в земле чуть глубже, чем сидели раньше. До посадки растений желательно внести комплексное удобрение и полить лунки, чтобы земля в них пропиталась влагой.

Лучше всего молодые хосты примутся во влажной и рыхлой хорошо дренированной земле, в идеале в гумусной почве с нейтральной или слабокислой реакцией. Нужно замульчировать посадки опилками и обеспечить регулярный полив. При проседании почвы лунки необходимо досыпать земли.

Высадка делёнки

Важно! Место для посадки в тени, полутени или на солнце зависит от вида хосты. Растения с белой серединой у листьев, например, прекрасно себя чувствуют на хорошо освещённых участках, а синие и голубые любят тень.

Некоторые цветоводы рекомендуют срезать у саженцев часть листьев, чтобы уменьшить испарение влаги.

Несмотря на то что любые разновидности хосты могут произрастать на одном месте более 20-25 лет, для омоложения растений необходимо их делить и рассаживать, к тому же эта садовая культура довольно легко переносит разделение и пересадку. Первый признак того, что хосту можно делить – сжимание центральной части кроны кустарника и прекращение её роста.

Но для разделения и пересадки не подойдут совсем молодые, пусть и набравшие объём кусты хосты – начинать процедуру разведения и пересаживания можно лишь в 4-летнем возрасте растения. Далее разделяют взрослые экземпляры раз в 4-6 лет, за это время они успевают набрать силу и выпустить сильные дочерние розетки со здоровыми и крепкими побегами. Для начинающих садоводов важно знать, какими должны быть отделённые саженцы хосты.

• Делёнка представляет собой часть растения с хорошо сформированными корнями и 1-2 листовыми розетками. Если на ветках их 3-4 штуки, саженец считается крупным. Правда, дело даже не в размере, ведь красивого декоративного вида все посаженые побеги достигают к 2 годам. Но садоводу важнее, чтобы растение быстрее достигло максимального размера, и в этом случае лучше выбирать не большие делёнки, а быстрорастущие сорта.
• Специалистами принято использовать одиночные розетки у стремительно разрастающихся сортов, а те, что растут медленно, разделять на крупные части.
• Зрелые кусты в возрасте 5-6 лет делят на 4, старые – на 2-3 части.

Взрослые хосты легко поддаются разделению, главное, придерживаться установленных правил.

• Делить растение в мае, конце августа или в сентябре.
• Применять острые и стерилизованные инструменты (лопатку или нож, в зависимости от размеров хосты).
• У маленького кустарника побег вырезается на расстоянии 10 см от основания, у большого – в 35 см.
• Перед процессом приствольный круг орошается и подкапывается.
• Если не видно корней, допускается смыть с них землю.
• Саженцы нельзя разрезать пополам. Делить куст нужно осторожно, избегая повреждения корней.
• Большие крепкие побеги отрезаются при помощи острого ножа с зубчатым лезвием.
• Приживаемость побега можно увеличить, срезав зелёную массу листвы.
• Слишком запутанные переплетённые корни распутывают садовой вилкой.
• Повреждённые, проблемные части корней следует удалить, укоротить длинные отростки, а затем провести дезинфекцию фунгицидами.

Саженцы помещают в просторные посадочные ямки, заглубляя так, чтобы отростки без листьев остались на поверхности. В завершение процедуры землю уплотняют и хорошо поливают. После этого желательно покрыть почву под делёнками мульчей.

Если не стоит задача получения большого числа делёнок, то 2-3 новых растения можно отделить от исходного куста, не выкапывая его полностью, что, конечно, упрощает процесс. Чтобы аккуратно отделить побеги с 1-4 розетками, необходимо поставить острую лопату в центр корневой системы и треугольником отсечь необходимую часть с корнями и листвой. Нередко дочерние ветки располагаются так, что сразу становится ясно, как провести разделение, разумеется, брать надо только самые сильные побеги.

Когда нужна одна делёнка, её можно просто отделить руками, предварительно подкопав ствол с внешней стороны. Зрелые кустарники спокойно переносят эту процедуру, но молодые хосты, включая 3-летние экземпляры, после столь раннего деления могут начать расти медленнее.

Предлагаем ознакомиться Как размножается сельдь

Наглядно о размножении хосты делением смотрите далее.

Способы размножения

Размножение хосты может проводиться:

• Семенами;
• Делением куста;
• Черенками.

Последние 2 способа используются чаще всего.

Размножение семенами

Размножение семенами помогает получить огромное количество растений, но определенные трудности при таком способе размножения тоже есть. Часто возникают проблемы прорастанием семян, которые можно решить с помощью стратификации. Сенцы слишком мелкие требуют пикировки и доращивания, а минимальную декоративную ценность такое растение приобретет не раньше чем через 4 года.

Важно! Семенной способ не подходит для размножения сортов, т. к. сеянцы не будут наследовать сортовые признаки.

Размножение черенками

Этот способ достаточно травматичен, т. к. требует выкапывания растения. От взрослого растения отделяют молодые побеги с «пяточкой» и высаживают в питательный субстрат. Листья укорачивают на треть. Такую процедуру можно проводить с мая по июнь. Первое время черенки нужно обильно поливать и периодически опрыскивать, чтобы листья не теряли тургор.

Размножение листом

Размножение листом наименее вероятный способ. Получить с помощью листового черенка новое растение тяжело. Для этого у основания черешка должна сохраниться пазушная почка, а лучше, если есть возможность отделить лист с частью стебля.

Деление куста

Оптимальный способ размножения. Взрослый куст можно разделить на несколько частей, который быстро восстановят декоративность и разрастутся на новом месте.

Интересно! В промышленных масштабах хосту размножают с помощью меристемной культуры, что позволяет очистить растение от вирусов и болезней и получить огромное количество посадочного материала выбранного сорта.

Размножение хосты делением куста

Размножение хост делением кустов возможно только при наличии взрослого экземпляра. Созревший куст – это растение, которое развивалось без пересадки на протяжении 6 лет. Оптимальное время для пересадки – третья декада апреля и первая декада мая. Также можно размножать «пеструю красотку» и в конце лета – начале осени.

Для размножения растения делением куста необходимо:

• Выкопать старый экземпляр.
• Разрезать его на деленки с наличием 2 точек роста. Корневая система должна быть хорошо развита и здорова.
• Места среза присыпать древесным углем.
• Выкопать лунки на расстоянии 35 см глубиной 25 см.
• По необходимости уложить дренаж (используется при поверхностных грунтовых водах;
• В ямку насыпать на 2/3 питательную смесь в виде холмика (используется в равных частях компост и торф).
• Разместить растение на холмике, расправить корни по его склонам.
• Присыпать почвой.
• Обильно полить под корень.
• Замульчировать поверхность почвы торфом или корой.

Важно! Точки роста молодых растений должны находиться на одном уровне с грунтом. По необходимости почву либо подсыпают, либо убирают.

Цветение хосты

Цветы хосты весьма привлекательны, хотя и считаются не основным достоинством растения.

Когда цветет растение, форма цветка

Хосты зацветают в июне-августе, в зависимости от вида растения. Цветки держатся 20-40 дней. Хосты ланцетолистная и подорожниковая могут цвести в августе-сентябре.

Цветы хосты достаточно крупные, до 13 см (в зависимости от вида), колокольчатой формы, собраны в соцветия на верхушке длинного цветоноса. Окраска зависит от вида и может быть белой, сиреневой или фиолетовой.

Интересно! Выведены сорта хост с ароматными цветами.

Даже неприхотливый многолетник требует уход.

Уход за хостами предполагает, что вы контролируете два важных момента: высокое содержание гумуса и влажность почвы.

Первые 4 года после посадки удобрения можно не вносить. Достаточно 1 раз в год мульчировать почву вокруг нее. Также допустимо 1 раз в 14 дней использовать жидкие минеральные удобрения в первой половине лета (для бедной земли с низким содержанием полезных веществ).

Почва вокруг куста должна быть постоянно увлажнена. Поливайте ее по утрам, избегайте попадания воды на листья. Следите, чтоб цветок не поражали болезни и вредители. При необходимости используйте специальные препараты, или удаляйте больное растение из участка.

Если вы заметили, что края листьев потемнели, увеличьте полив. Умеренная влага в почве — это основа ухода за этим хостами.

Особенность растения такова, что после цветения розетка теряет форму. Чтоб этого не случилось, некоторые садоводы обрывают цветоносы на этапе формирования. Через 5 лет после посадки от корня можно отделить черенки, и пересадить в другое место.

Сентябрь — время подготовки к покою. Если у многолетника сохранились цветоносы, — удалите их. В этот период можно заняться делением куста.

Популярные виды (сорта)

Систематика рода Хоста до сих пор вызывает бурные дискуссии ботаников, а описание некоторых видов требуют уточнений. Считается, что род насчитывает около 30 видов и гибридов, но некоторые из них были описаны по растениям, введенным в культуру, поэтому не соответствуют видам из естественных мест обитания. Не смотря на путаницу и небольшое количество видов, сады и парки покоряют более 2000 зарегистрированных сортов этого растения.

Виды и сорта хосты принято делить на группы в зависимости от окраски листьев и размеру. Чаще всего в культуре встречаются:

• Хоста подорожниковая (Hosta plantaginea). С ярко-зелеными глянцевыми листьями. Высота растения 50 см, ширина до 90 см. Цветки крупные белые.
• Хоста Зибольда (Нosta sieboldiana). Листья крупные, синеватые, с хорошо заметными жилками. Высота до 60 см. цветки белые.
• Хоста Форчуна (Hosta fortunei). Листья зеленые, с кремовой каймой. Цветки нежно-сиреневого цвета.
• Хоста курчавая (Нosta crispula). С темно-зелеными широкими листьями и белой каймой по краю. Цветки лавандовые.
• Хоста высокая (Нosta elata). Крупное растение, которое может достигать в высоту 1 м. Листья темно-зеленые, глянцевые, крупные. Цветки светло-сиреневые.
• Хоста волнистая (Нosta undulata). Главной изюминкой этого вида являются крупные листья с волнистым краем и белой полосой посередине. Цветки

Советы и предупреждения

Полученный при разделении кустиков хосты материал нужно высаживать на такую же глубину, на которой находился корень материнского куста. При этом расстояние между отдельными растениями должно быть не менее 30-35 см.

При посадке черенков в грунт нежелательно, чтобы листья были большими.

В этом случае из них будет слишком сильно испаряться влага. Чтобы предотвратить это наиболее крупные листья обрезают на одну треть.

При высадке в открытый грунт рекомендуется в верхний слой добавить мульчу. Для этого можно, например, использовать измельченную кору.

«Красавица сада», «королева тени», как только не называют хосту ее почитатели. Многие садоводы отдают этому благородному растению лучшие места на своем участке, обрамляют им клумбы, используют в ландшафтном дизайне. Удовольствие это не из самых дешевых, так как саженец столь роскошного цветка стоит относительно немало. Выход есть — размножение хосты семенами. Именно этой интересной теме посвящен следующий материал.

Трудности выращивания растения. Полезные советы

Как правило, у цветоводов не возникает сложностей с выращивание хост.

Если есть желание задекорировать приствольные круги старых деревьев, то стоит обратить внимание на хосту. С помощью различных сортов можно украсить и осветлить тенистые участки сада.

Продолжительность жизни растения

Хоста может расти около 20 лет, при этом с возрастом красота и декоративность растения только увеличивается.

Почему цветок не цветёт?

Некоторые поздноцветущие хосты в серных регионах просто не успевают зацвести. Если проблема не в видовой принадлежности, то возможно местоположения для цветка выбрано не правильно.

Почему желтеют (сохнут) листья?

Хоста желтеет, а листья подсыхают при недостаточном поливе, особенно при посадке на солнце. Листья скручиваются, а хоста желтеет и сохнет также при поражении различными заболеваниями и вредителями.

Размножение делением куста и черенкованием

Самые распространённые способы размножения хост — деление куста и черенкование. Как правило, функии легко переносят деление взрослых кустов (5-6 лет) и в дальнейшем на развитии растения это не сказывается. В более раннем возрасте деление может притормозить нормальный темп разрастания хосты, но и это зависит от сортовых и видовых особенностей растения. Некоторые сорта в раннем возрасте хорошо переносят деление, другие же могут притормозить в своём развитии и в течение 1-2 лет практически не развиваться. Особенно это касается молодых растений, размноженных методом «InVitro».

Как делить хосту

Лучшие сроки для деления кустов хост – весна и конец лета. Впрочем, опытные цветоводы делят хосты практически в течение всего сезона.

Осеннее деление куста хосты

Весной, как только появятся молодые побеги, хосту выкапывают и делят при помощи лопаты, острого ножа или двух вил, воткнутых в середину куста «спина к спине». Вилы вначале сводят, взявшись за ручки, а потом раздвигают как можно шире, при этом корневая система травмируется меньше, чем при разрезании куста лопатой или ножом.

Деление куста хосты

Можно также не выкапывать куст целиком, а отделить от него часть в виде треугольного куска, острая часть которого направлена наружу, а не в центр. Образовавшуюся пустоту в маточном кусте заполняют плодородной земляной смесью.

Черенкование хост

Часто при делении куста случайно отламываются или обрезаются побеги-розетки практически без корней, но с кусочком корневища – «пяточкой». Такой побег-черенок высаживают отдельно в парник или в тенистое место, под прозрачную пластиковую бутыль, где, как правило, розетка хосты укореняется в течение 2-4 недель.

Черенки «с пяточкой»

Для уменьшения испарения и быстрейшего укоренения листья у черенков рекомендуется обрезать на одну треть или даже наполовину. Обычно черенками размножают молодые кусты или срезают отдельные розетки с «пяточкой» у взрослых растений, не выкапывая хосты из земли.

Хоста с компактной (на фото слева) и длиннокорневищной (справа) корневой системой

Иногда это бывает трудно сделать, так как у некоторых сортов побеги растут очень плотно друг к другу, и срезать черенок удачно не всегда возможно. А вот у хост с длиннокорневищной системой это получается довольно просто. У таких функий побеги расположены рыхло, поэтому отделить черенок не составляет особого труда.

Почему не растет хоста, какого ухода ей не хватает?

Замедленный рост и нездоровый вид – это верный признак заболевания. А лучшее лечение любой болезни – это правильный регулярный уход. У здоровых кустов большая сопротивляемость разным неблагоприятным факторам. Старайтесь выращивать эти многолетники в тех местах, где утром есть солнечный свет и тень во второй половине дня. Хоста не любит крайностей – ни плотной тени, ни яркого солнца. Выращивайте ее во влажной, хорошо дренированной почве, не допуская полного пересыхания почвы.

Наиболее частые вредители многолетника – это мыши-полевки. Они любят как верхушки растения, так и их корни. Поэтому, если вы увидите рядом с ней норы, вы уже знаете ответ на вопрос – почему плохо растет хоста?

Держите полевок вдали от ваших хост, тщательно пропалывая клумбы от сорняков сорняков, поскольку они привлекают мышей. Установите возле нее защитный бордюр из проволоки, чтобы полевкам было сложнее добраться до растения. Сделайте его как минимум на 20 см в высоту и примерно на 15 см ниже уровня земли, чтобы полевки не рыли норы у вас на клумбе. Посмотрите, как оживает защищенный от мышей куст за год:

Еще одна проблема — это вирусные заболевания, которые проявляются в виде крошечных пятен и искажений листьев. С этими вирусными заболеваниями трудно справиться, эффективных химических средств борьбы нет. Тем не менее, у вас есть некоторые рычаги, чтобы управлять этой ситуацией. Покупайте многолетники из надежных источников. Регулярно дезинфицируйте свой садовый инвентарь. Для уже зараженных кустов вариант состоит в их удалении и уничтожении.

Хоста является основой тенистого сада — она создает великолепные текстуры и формы, отлично сочетаясь с папоротниками, астильбой, гортензией и другими неприхотливыми многолетниками для тенистых участков сада.

Они украсят северную сторону дома и пространство под большими деревьями, места под забором и в узких тенистых проходах.

Сорта хост радуют своим разнообразием и красотой.

В самых темных уголках вашего дачного участка эти многолетники будут расти и процветать, если вы выделите для них богатую, рыхлую, влажную почву и обеспечите им минимальный уход.

Тогда, можете быть уверены, — хоста порадует вас своим великолепным видом ещё не один год.

Представить современный сад без хост практически невозможно, особенно если необходимо оформить тенистый уголок. Без декоративнолиственных растений невозможно создать красивую клумбу, ведь они обеспечивают необходимый фон для более ярких цветков, заполняют промежутки. Но хоста не просто фоновое растение, она будет эффектно смотреться и в одиночной посадке. Растение декоративно с момента распускания листьев и до первых заморозков.

Болезни и вредители

Наибольший вред хостам наносят слизни и улитки, поедая листву и оставляя дырочки на листьях. Для борьбы с ними раскладывают приманки.

Нематода листовая – в июле-августе на листьях между жилками появляются коричневые полоски. Из болезней наиболее распространена серая гниль. Вначале загнивают кончики листьев, а затем весь лист. Больные растения обрабатывают специальными препаратами.

В последние годы отмечаются вирусные заболевания хост с неравномерной пестролистностью, желтыми пятнами или крапинами на листьях. Такие растения лучше убирать с участка.

Три способа размножения хост

Хоста – теневыносливое неприхотливое растение, которое сегодня находится на пике популярности. Его декоративная листва хорошо впишется в любую композицию и сделает сад запоминающимся. У тех, кто заинтересовался хостами, часто возникает вопрос о способах её размножения. Сегодня мы поможем вам в этом разобраться.

Существует три способа размножения:

• семенами;
• делением куста;
• черенкованием.

Размножение семенами

Недостатком этого способа является невысокая всхожесть семян. Для её улучшения часто используют метод холодной стратификации. На пакетиках с покупными семенами, как правило, это указывается.

Стратификацию семян проводят и в естественных условиях. Для лучшей закалки растения семена помещают под снег.

Для проращивания рекомендуют использовать магазинный субстрат (меньше шансов на появление грибковых заболеваний и прочих микробов). В нём обязательно должны присутствовать торф, перлит и вермикулит. Если будет использоваться грунт из сада, то его необходимо полить концентрированным раствором марганцовки. Используют и стимуляторы роста, в которых замачивают семена.

Перед посадкой также следует хорошо обработать дренаж и контейнер. Для этих целей подойдёт медицинский спирт. После того, как семена хосты будут распределены на поверхности, их присыпают слоем земли (5-7 мм), уплотняют, хорошо поливают и накрывают плёнкой. Не забывайте следить за температурой. Она должна быть +18°С…+25°C. Первые всходы дадут о себе знать через две – три недели. Умеренный полив, защита от прямых солнечных лучей, своевременное удаление конденсата – всё, что нужно в этот период.

При появлении первых листочков проводят пикировку для того, чтобы сеянцы получились крупными и крепкими. Их берут вместе с комом земли и пересаживают в отдельную ёмкость, обильно поливая. Когда заморозки уже не ожидаются и грунт прогреется, можно высаживать в сад. Такой способ размножения считается трудоёмким.

Размножение делением куста

Таким способом лучше размножать сортовые хосты. Выкопанный целиком куст (4-5 лет), при помощи острого ножа или лопаты аккуратно разрезают на несколько частей. Места среза присыпают активированным или древесным углём, высаживают в подготовленные места.

Если необходимо получить большое количество растений, куст замачивают в воде, а потом аккуратно разбирают на отдельные розетки с листвой (не менее пары). Высаживают на определённую глубину (определяется глубиной произрастания материнского растения). Интервал между розетками должен составлять около 30 см. На протяжении нескольких недель следят за тем, чтобы почва была хорошо увлажнена.

Самым лучшим временем для размножения таким способом является май – сентябрь. Когда не удаётся выкопать куст целиком, можно отрезать розетки с края куста. Уберите часть земли в сторону и ощупайте пальцами её основание. Если корни сформированы, отделите эту часть при помощи острого садового инструмента. Высадить её необходимо на разводочное место. Через 1-2 года можно высаживать на постоянное.

Размножение черенкованием

Для такого способа размножения понадобится побег с листвой и «пяткой» (кусочек корневища). У черенка необходимо срезать верхнюю часть листьев (1/3 часть). Влага не так будет испаряться и растение быстрее укоренится.

После такой процедуры черенки можно высаживать в грунт или контейнер на глубину около 5 см. Хорошо полить и прикрыть наземную часть с помощью пластикового колпака. Периодически растение следует открывать. Хоста начинает болеть спустя несколько дней, но это нормальный процесс, скоро всё приходит в норму.

Способов несколько, но какой самый удобный – решать вам.

Воспроизведение: Паразиты выбирают лучшее из обоих миров

Большинство популяций животных производят генетически различное потомство посредством полового размножения. Однако незначительное меньшинство животных использует бесполое размножение для получения потомства, генетически идентичного родителю. Обе стратегии имеют свои преимущества и недостатки, и некоторые животные фактически чередуют половое и бесполое размножение (Decaestecker et al., 2009).

Большинство паразитов размножаются бесполым путем, но они могут переключиться на половое размножение, чтобы способствовать разнообразию и оставаться заразными.Некоторые виды паразитов могут даже размножаться половым путем с другими видами посредством процесса, называемого гибридизацией. Например, некоторые плоские шистосомные черви могут инфицировать более широкий круг хозяев в результате спаривания видов, заражающих крупного рогатого скота, с видами, инфицированными людьми (Huyse et al., 2009). Это демонстрирует, как вариации, вызванные гибридизацией, могут увеличивать распространение болезни.

Другим паразитом, размножающимся как половым, так и бесполым путем, является гриб Podosphaera plantaginis , который обычно поражает виды растений Plantago lanceolata , широко известные как подорожник обыкновенный (рис. 1).Эти грибы размножаются бесполым путем, производя инфекционные споры на протяжении всего своего жизненного цикла. Когда вегетационный период растения-хозяина подходит к концу, P. plantaginis производит покоящиеся споры, которые могут пережить зиму. Эти споры могут образовываться либо путем спаривания, либо посредством бесполого процесса, известного как гаплоидное самоопыление, при котором споры одного и того же организма «спариваются» друг с другом (Tollenaere and Laine, 2013; Рисунок 1). Однако половое размножение обходится гораздо дороже, что ставит под вопрос, почему патогены продолжают поддерживать эту репродуктивную стратегию.

Упрощенный жизненный цикл гриба

Гриб P. plantaginis может размножаться как бесполым (слева), так и половым (справа) способом. В течение вегетационного периода P. plantaginis заражает своего хозяина путем бесполого размножения генетически идентичных клональных спор (показаны пунктирной линией).Когда вегетационный период растения-хозяина подходит к концу, у P. plantaginis образуется плодовое тело, известное как хасмотеции, которое содержит покоящиеся споры, которые могут пережить зиму: они могут быть воспроизведены бесполым путем с помощью процесса, известного как гаплоидное самоопыление (слева). ) или половым путем посредством спаривания (справа). Когда начинается следующий вегетационный период, паразиты могут снова появиться из этих покоящихся спор и заразить хозяина.

Изображение предоставлено: Lore Bulteel (CC BY 4.0).

Одно из возможных объяснений исходит из эволюционной теории, известной как гипотеза Красной Королевы.Виды-хозяева и паразиты постоянно развиваются вместе, чтобы побеждать друг друга: хозяева совместно развивают повышенную сопротивляемость, в то время как паразиты увеличивают свою способность заражать. Гипотеза Красной Королевы предполагает, что хозяева с совместно развивающимся паразитом с большей вероятностью будут размножаться половым путем, чтобы увеличить генетическую изменчивость в своем потомстве, чтобы у них был больше шансов избежать заражения. Затем паразиты могут быстро и непрерывно развиваться в ответ на продолжающуюся эволюцию защиты хозяина.Таким образом, эта гонка вооружений паразит-хозяин предлагает эволюционное преимущество, помогая поддерживать генетическую изменчивость в популяции (Koskella, Lively, 2009; Decaestecker and King, 2019).

Временной лаг в коэволюции между этими двумя организмами во многом зависит от эволюционного потенциала (способности генетически адаптироваться в ответ на давление окружающей среды) паразита (Gandon et al., 2008). Однако большая часть доказательств, подтверждающих гипотезу Красной Королевы, поступила от популяций хозяев, а эволюционные и экологические преимущества полового размножения у паразитов почти не описаны.Теперь в eLife Юкка П Сирен из Университета Аалто и его сотрудники из Университета Хельсинки, Цюрихского и Лионского университетов, в том числе Анна-Лийза Лайне в качестве первого автора, сообщают о доказательствах сохранения полового размножения в субпопуляциях грибкового паразита . P. plantaginis (Laine et al., 2019).

Laine et al. отслеживали жизненный цикл субпопуляций P. plantaginis на Аландских островах Финляндии в течение четырех лет подряд. Анализ последовательностей ДНК каждых P.plantaginis показал, что каждый год вырабатывается ряд новых генотипов, что позволяет предположить, что половое размножение является обычным явлением для этого вида грибов. Для полового размножения по крайней мере два генотипически разных паразита должны заразить одного и того же хозяина, чтобы они могли находиться достаточно близко для обмена генетическим материалом. Laine et al. показал, что количество коинфицированных образцов варьировалось в зависимости от популяции. P. plantaginis с повышенным числом сопутствующих инфекций также обнаружил большее количество новых генотипов, что свидетельствует о наличии локализованных горячих точек генетического разнообразия.

Дальнейшая работа показала, что эти популяции с более высокой распространенностью сопутствующих инфекций (и, следовательно, полового размножения) также с большей вероятностью пережили зиму и инициировали инфекцию в следующем сезоне. Этот более высокий успех указывает на то, что эти вновь созданные генотипы могут дать начало популяциям, которые лучше приспособлены к заражению растения-хозяина. Когда начинается вегетационный период, это, в свою очередь, может повлиять на популяцию хозяев и заставить их адаптироваться к более высокому сопротивлению.

Субпопуляции хозяев и паразитов будут совместно эволюционировать с разной скоростью в зависимости от окружающей среды: например, в одном месте паразит может быть впереди в эволюционной гонке вооружений, в то время как в другом хозяин побеждает.Эти различия в скорости эволюции затем отражаются в пространстве, создавая локализованные очаги возникающих новых генотипов (Thompson, 2005). Увеличивая генетическое разнообразие в этих областях, паразиты могут «ограничивать свои эволюционные ставки» и создавать редкие генотипы, которые имеют более низкую приспособленность, но потенциально могут процветать в определенных стрессовых условиях окружающей среды (Starrfelt and Kokko, 2012). Поэтому было бы интересно изучить, как изменения давления отбора между P. plantaginis и его хозяином влияют на количество покоящихся спор, которые продуцируются половым путем.Этого можно достичь, создав банк из покоящихся спор P. plantaginis и отслеживая их инфекции на протяжении многих лет, чтобы увидеть, как они связаны с эволюционными изменениями (Gaba and Ebert, 2009).

Задачи будущего заключаются в том, чтобы увидеть, могут ли результаты, полученные в этом исследовании, быть воспроизведены в лабораторных экспериментах, и выявить возможные факторы избирательного давления и преимущества полового размножения у паразитов. Также возможно, что генетические изменения паразитов, генерируемые половым путем, могут влиять на важные экологические процессы: например, генетическая изменчивость паразитов может изменить форму хозяина, которая затем распространяется по популяции и разрушает всю экосистему.Эти изменения в экосистеме могут затем подпитывать эволюционные изменения паразита, приводя к полной обратной связи эко-коэволюционных взаимодействий.

Репликация вирусов | Британское общество иммунологии

Поскольку вирусы являются облигатными внутриклеточными патогенами, они не могут размножаться без механизмов и метаболизма клетки-хозяина. Хотя репликационный жизненный цикл вирусов сильно различается в зависимости от вида и категории вируса, существует шесть основных стадий, которые необходимы для репликации вируса.

1. Приложение: Вирусные белки на капсиде или фосфолипидной оболочке взаимодействуют со специфическими рецепторами на поверхности клетки хозяина. Эта специфичность определяет диапазон хозяев ( тропизм ) вируса.

2. Проникновение: Процесс прикрепления к определенному рецептору может вызвать конформационные изменения в белках вирусного капсида или липидной оболочке, что приводит к слиянию вирусной и клеточной мембран. Некоторые ДНК-вирусы также могут проникать в клетку-хозяина посредством рецепторно-опосредованного эндоцитоза.

3. Без покрытия: Вирусный капсид удаляется и разрушается вирусными ферментами или ферментами хозяина, высвобождающими вирусную геномную нуклеиновую кислоту.

4. Репликация: После того, как вирусный геном не покрыт оболочкой, начинается транскрипция или трансляция вирусного генома. Именно эта стадия вирусной репликации сильно различается между ДНК и РНК-вирусами и вирусами с противоположной полярностью нуклеиновых кислот. Этот процесс завершается синтезом de novo вирусных белков и генома.

5. Сборка: После de novo синтеза вирусного генома и белков, которые могут быть посттрансципционально модифицированы, вирусные белки упаковываются с вновь реплицированным вирусным геномом в новые вирионы, которые готовы к высвобождению из клетки-хозяина. Этот процесс также можно назвать созреванием.

6. Высвобождение вириона: Существует два метода высвобождения вируса: лизис или отпочкование . Лизис приводит к гибели инфицированной клетки-хозяина, эти типы вирусов обозначаются как cytolytic .Примером является оспа крупная , также известная как натуральная оспа. Оболочечные вирусы, такие как вирус гриппа А, обычно высвобождаются из клетки-хозяина путем отпочкования. Именно этот процесс приводит к приобретению вирусной фосфолипидной оболочки. Эти типы вирусов обычно не убивают инфицированную клетку и называются цитопатическими вирусами .

После высвобождения вириона некоторые вирусные белки остаются внутри клеточной мембраны хозяина, которая действует как потенциальные мишени для циркулирующих антител.Остаточные вирусные белки, которые остаются в цитоплазме клетки-хозяина, могут обрабатываться и представляться на поверхности клетки на молекулах MHC класса I, где они распознаются Т-клетками.

Репликация вируса © Авторские права на эту работу принадлежат автору

вирусных инфекций и хостов | Безграничная биология

Шаги вирусных инфекций

Вирусная инфекция включает внедрение вирусной ДНК в клетку-хозяин, репликацию этого материала и высвобождение новых вирусов.

Цели обучения

Перечислите этапы репликации вируса и объясните, что происходит на каждом этапе.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Репликация вируса включает шесть этапов: прикрепление, проникновение, снятие покрытия, репликация, сборка и высвобождение.
• Во время прикрепления и проникновения вирус прикрепляется к клетке-хозяину и внедряет в нее свой генетический материал.
• Во время удаления оболочки, репликации и сборки вирусная ДНК или РНК встраивается в генетический материал клетки-хозяина и побуждает его реплицировать вирусный геном.
• Во время высвобождения вновь созданные вирусы высвобождаются из клетки-хозяина, либо заставляя клетку распадаться, ожидая ее смерти, либо отпочковываясь через клеточную мембрану.

Ключевые термины

• вирион : отдельная индивидуальная частица вируса (вирусный эквивалент клетки)
• гликопротеин : белок с ковалентно связанными углеводами
• ретровирус : вирус, геном которого состоит из
РНК.

Шаги вирусных инфекций

Вирус должен использовать клеточные процессы для размножения.Цикл репликации вируса может вызвать драматические биохимические и структурные изменения в клетке-хозяине, которые могут вызвать повреждение клетки. Эти изменения, называемые цитопатическими (вызывающими повреждение клеток) эффектами, могут изменять функции клеток или даже разрушать их. Некоторые инфицированные клетки, например инфицированные вирусом простуды, известным как риновирус, умирают в результате лизиса (разрыва) или апоптоза (запрограммированной гибели клеток или «клеточного самоубийства»), высвобождая все дочерние вирионы сразу. Симптомы вирусных заболеваний возникают в результате иммунного ответа на вирус, который пытается контролировать и уничтожать вирус из организма, а также в результате повреждения клеток, вызванного вирусом.Многие вирусы животных, такие как ВИЧ (вирус иммунодефицита человека), покидают инфицированные клетки иммунной системы в результате процесса, известного как почкование, когда вирионы покидают клетку по отдельности. В процессе бутонизации клетка не подвергается лизису и не погибает сразу. Однако повреждение клеток, которые заражает вирус, может сделать невозможным нормальное функционирование клеток, даже если клетки остаются живыми в течение определенного периода времени. Большинство продуктивных вирусных инфекций проходят аналогичные шаги в цикле репликации вируса: прикрепление, проникновение, снятие оболочки, репликация, сборка и высвобождение.

Путь к вирусной инфекции : При инфекции вирусом гриппа гликопротеины прикрепляются к эпителиальной клетке хозяина. В результате вирус охвачен. РНК и белки производятся и собираются в новые вирионы.

Приложение

Вирус прикрепляется к конкретному рецепторному участку на мембране клетки-хозяина через белки прикрепления в капсиде или через гликопротеины, встроенные в оболочку вируса. Специфичность этого взаимодействия определяет хозяина (и клетки внутри хозяина), которые могут быть инфицированы определенным вирусом.Это можно проиллюстрировать, подумав о нескольких ключах и нескольких замках, где каждый ключ подходит только для одного конкретного замка.

Запись

Нуклеиновая кислота бактериофагов проникает в клетку-хозяина голой, оставляя капсид вне клетки. Вирусы растений и животных могут проникать через эндоцитоз, при котором клеточная мембрана окружает и поглощает весь вирус. Некоторые вирусы в оболочке попадают в клетку, когда вирусная оболочка сливается непосредственно с клеточной мембраной. Попав внутрь клетки, вирусный капсид разрушается, и высвобождается вирусная нуклеиновая кислота, которая затем становится доступной для репликации и транскрипции.

Репликация и сборка

Механизм репликации зависит от вирусного генома. ДНК-вирусы обычно используют белки и ферменты клетки-хозяина для создания дополнительной ДНК, которая транскрибируется в информационную РНК (мРНК), которая затем используется для управления синтезом белка. РНК-вирусы обычно используют ядро ​​РНК в качестве матрицы для синтеза вирусной геномной РНК и мРНК. Вирусная мРНК направляет клетку-хозяина на синтез вирусных ферментов и капсидных белков, а также на сборку новых вирионов. Конечно, из этого правила есть исключения.Если клетка-хозяин не обеспечивает ферментов, необходимых для репликации вируса, вирусные гены предоставляют информацию для прямого синтеза недостающих белков. Ретровирусы, такие как ВИЧ, имеют геном РНК, который должен быть подвергнут обратной транскрипции в ДНК, которая затем встраивается в геном клетки-хозяина.

Для преобразования РНК в ДНК ретровирусы должны содержать гены, кодирующие вирус-специфический фермент обратной транскриптазы, который транскрибирует матрицу РНК в ДНК. Обратная транскрипция никогда не происходит в неинфицированных клетках-хозяевах; необходимый фермент, обратная транскриптаза, происходит только в результате экспрессии вирусных генов в инфицированных клетках-хозяевах.Тот факт, что ВИЧ вырабатывает некоторые из собственных ферментов, которых нет у хозяина, позволил исследователям разработать препараты, ингибирующие эти ферменты. Эти препараты, включая ингибитор обратной транскриптазы AZT, подавляют репликацию ВИЧ, снижая активность фермента, не влияя на метаболизм хозяина. Этот подход привел к разработке множества лекарств, используемых для лечения ВИЧ, и оказался эффективным в снижении количества инфекционных вирионов (копий вирусной РНК) в крови до необнаруживаемых уровней у многих ВИЧ-инфицированных людей.

Выход

Последним этапом репликации вируса является высвобождение новых вирионов, продуцируемых в организме хозяина. Затем они могут инфицировать соседние клетки и повторять цикл репликации. Как вы узнали, некоторые вирусы высвобождаются, когда клетка-хозяин умирает, в то время как другие вирусы могут покидать инфицированные клетки, прорастая через мембрану, не убивая непосредственно клетку.

Литический и лизогенный циклы бактериофагов

Бактериофаги, вирусы, поражающие бактерии, могут подвергаться литическому или лизогенному циклу.

Цели обучения

Описать литический и лизогенный циклы бактериофагов

Основные выводы

Ключевые моменты

• Вирусы видоспецифичны, но почти все виды на Земле могут быть поражены той или иной формой вируса.
• Литический цикл включает воспроизводство вирусов с использованием клетки-хозяина для производства большего количества вирусов; затем вирусы вырываются из клетки.
• Лизогенный цикл включает включение вирусного генома в геном клетки-хозяина, заражение его изнутри.

Ключевые термины

• латентность : способность патогенного вируса находиться в состоянии покоя внутри клетки.
• бактериофаг : вирус, специфически поражающий бактерии.
• литический цикл : нормальный процесс размножения вируса, включающий проникновение через клеточную мембрану, синтез нуклеиновых кислот и лизис клетки-хозяина.
• лизогенный цикл : форма вирусной репродукции, включающая слияние нуклеиновой кислоты бактериофага с нуклеиновой кислотой хозяина с последующей пролиферацией образовавшегося профага.

Разные хосты и их вирусы

Вирусы часто очень специфичны в отношении того, какие хозяева и какие клетки внутри хозяина они заразят. Эта особенность вируса делает его специфичным для одного или нескольких видов жизни на Земле. Существует так много разных типов вирусов, что почти у каждого живого организма есть свой набор вирусов, которые пытаются заразить его клетки. Даже самые маленькие и простые клетки, прокариотические бактерии, могут быть атакованы определенными типами вирусов.

Бактериофаг : Эта микрофотография, полученная с помощью просвечивающего электронного микроскопа, показывает бактериофаги, прикрепленные к бактериальной клетке.

Бактериофаги

Бактериофаги – это вирусы, поражающие бактерии. Бактериофаги могут иметь литический или лизогенный цикл, и некоторые вирусы способны выполнять и то, и другое. Когда инфицирование клетки бактериофагом приводит к образованию новых вирионов, инфекция считается продуктивной.

Литический цикл в сравнении с лизогенным циклом : Бактериофаг умеренного климата имеет как литический, так и лизогенный циклы. В литическом цикле фаг реплицирует и лизирует хозяйскую клетку.В лизогенном цикле фаговая ДНК включается в геном хозяина, где передается последующим поколениям. Стрессовые факторы окружающей среды, такие как голод или воздействие токсичных химикатов, могут вызвать вырезание профага и его включение в литический цикл.

Литический цикл

С помощью литических фагов бактериальные клетки вскрываются (лизируются) и разрушаются после немедленной репликации вириона. Как только клетка разрушается, потомство фага может найти новых хозяев для заражения. Примером литического бактериофага является Т4, который заражает E.coli , обнаруженная в кишечном тракте человека. Литические фаги больше подходят для фаговой терапии.

Некоторые литические фаги подвергаются феномену, известному как ингибирование лизиса, когда законченное фаговое потомство не будет немедленно лизироваться из клетки, если внеклеточные концентрации фага высоки.

Лизогенный цикл

Напротив, лизогенный цикл не приводит к немедленному лизису клетки-хозяина. Фаги, способные подвергаться лизогению, известны как фаги умеренного климата. Их вирусный геном будет интегрироваться с ДНК хозяина и реплицироваться вместе с ним довольно безвредно или даже может стать плазмидой.Вирус остается бездействующим до тех пор, пока условия для хозяина не ухудшатся, возможно, из-за истощения питательных веществ; затем становятся активными эндогенные фаги (известные как профаги). В этот момент они запускают репродуктивный цикл, что приводит к лизису клетки-хозяина. Поскольку лизогенный цикл позволяет клетке-хозяину продолжать выживать и воспроизводиться, вирус воспроизводится во всем потомстве клетки. Примером бактериофага, который, как известно, следует лизогенному циклу и литическому циклу, является лямбда фага E.coli.

Период задержки

Вирусы, поражающие клетки растений или животных, также могут подвергаться инфекциям, когда они не продуцируют вирионы в течение длительного времени. Примером являются вирусы герпеса животных, включая вирусы простого герпеса, которые вызывают у людей оральный и генитальный герпес. В процессе, называемом латентным, эти вирусы могут существовать в нервной ткани в течение длительных периодов времени, не производя новых вирионов, только чтобы периодически оставлять латентный период и вызывать поражения кожи, где реплицируется вирус.Несмотря на то, что есть сходство между лизогенией и латентностью, термин лизогенный цикл обычно используется для описания бактериофагов.

Вирусы животных

Генетический материал вирусов животных копируется клеткой-хозяином, после чего они попадают в окружающую среду и вызывают заболевание.

Цели обучения

Описать различные вирусы животных и вызываемые ими болезни

Основные выводы

Ключевые моменты

• Вирусы животных могут проникать в клетку-хозяина либо посредством рецептор-опосредованного эндоцитоза, либо путем изменения формы и проникновения в клетку через клеточную мембрану.
• Вирусы вызывают заболевания людей и других животных; им часто приходится идти своим чередом, прежде чем симптомы исчезнут.
• Примеры вирусных болезней животных включают гепатит С, ветряную оспу и опоясывающий лишай.

Ключевые термины

• рецептор-опосредованный эндоцитоз : процесс, с помощью которого клетки интернализуют молекулы (эндоцитоз) за счет отрастания внутрь пузырьков плазматической мембраны, содержащих белки с рецепторными участками, специфичными для интернализуемых молекул

Вирусы животных

Вирусы животных, в отличие от вирусов растений и бактерий, не должны проникать через клеточную стенку, чтобы получить доступ к клетке-хозяину.Вирусы животных без оболочки или «голые» вирусы могут проникать в клетки двумя разными способами. Когда белок в вирусном капсиде связывается со своим рецептором в клетке-хозяине, вирус может попадать внутрь клетки через везикулу во время нормального клеточного процесса рецептор-опосредованного эндоцитоза. Альтернативный метод проникновения в клетки, используемый вирусами без оболочки, заключается в том, что капсидные белки претерпевают изменения формы после связывания с рецептором, создавая каналы в мембране клетки-хозяина. Затем вирусный геном «вводится» в клетку-хозяин через эти каналы аналогично тому, как это используется многими бактериофагами.Оболочечные вирусы также имеют два пути проникновения в клетки после связывания со своими рецепторами: рецептор-опосредованный эндоцитоз и слияние. Многие вирусы в оболочке проникают в клетку посредством рецепторно-опосредованного эндоцитоза аналогично некоторым вирусам без оболочки. С другой стороны, слияние происходит только с вирионами с оболочкой. Эти вирусы, в том числе ВИЧ, используют в своих оболочках специальные слитые белки, чтобы заставить оболочку слиться с плазматической мембраной клетки, высвобождая таким образом геном и капсид вируса в цитоплазму клетки.

После создания своих белков и копирования своих геномов вирусы животных завершают сборку новых вирионов и покидают клетку. Используя пример ВИЧ, вирусы животных в оболочке могут отпочковываться от клеточной мембраны по мере их сборки, захватывая при этом часть плазматической мембраны клетки. С другой стороны, вирусное потомство без оболочки, такое как риновирусы, накапливается в инфицированных клетках до тех пор, пока не появится сигнал для лизиса или апоптоза, и все вирионы высвободятся вместе.

Вирусы животных связаны с различными заболеваниями человека.Некоторые из них развиваются по классической схеме острого заболевания, когда симптомы ухудшаются на короткий период, после чего иммунная система выводит вирус из организма с возможным выздоровлением от инфекции. Примеры острых вирусных заболеваний – простуда и грипп. Другие вирусы вызывают длительные хронические инфекции, такие как вирус, вызывающий гепатит С, тогда как другие, такие как вирус простого герпеса, вызывают только периодические симптомы. Еще другие вирусы, такие как вирусы герпеса человека 6 и 7, которые в некоторых случаях могут вызывать легкую детскую болезнь розеолу, часто успешно вызывают продуктивные инфекции, не вызывая никаких симптомов у хозяина; у этих пациентов инфекция протекает бессимптомно.

При инфекциях гепатита С вирус растет и размножается в клетках печени, вызывая незначительные повреждения печени. Ущерб настолько низок, что инфицированные люди часто не подозревают о том, что они инфицированы, при этом многие инфекции выявляются только при рутинном анализе крови пациентов с такими факторами риска, как внутривенное употребление наркотиков. Поскольку многие симптомы вирусных заболеваний вызваны иммунными реакциями, отсутствие симптомов указывает на слабый иммунный ответ на вирус. Это позволяет вирусу избежать элиминации иммунной системой и сохраняться у людей в течение многих лет, продолжая при этом производить низкие уровни потомства вирионов при так называемом хроническом вирусном заболевании.Хроническая инфекция печени этим вирусом приводит к гораздо большей вероятности развития рака печени, иногда через 30 лет после первоначального заражения.

Как уже упоминалось, вирус простого герпеса может оставаться в латентном состоянии в нервной ткани в течение месяцев и даже лет. Поскольку вирус «прячется» в ткани и производит мало вирусных белков, если вообще производит их, иммунному ответу не против чего действовать; иммунитет к вирусу постепенно снижается. При определенных условиях, включая различные типы физического и психологического стресса, латентный вирус простого герпеса может реактивироваться и подвергаться литическому циклу репликации в коже, вызывая поражения, связанные с заболеванием.После того, как в коже образуются вирионы и синтезируются вирусные белки, иммунный ответ снова стимулируется и устраняет поражения кожи за несколько дней, уничтожая вирусы в коже. В результате этого типа репликативного цикла появление герпеса и вспышек генитального герпеса происходит только периодически, хотя вирусы остаются в нервной ткани на всю жизнь. Скрытые инфекции распространены также и с другими вирусами герпеса, включая вирус ветряной оспы, вызывающий ветряную оспу.После перенесенной в детстве инфекции ветряной оспы вирус ветряной оспы может оставаться латентным в течение многих лет и повторно активироваться у взрослых, вызывая болезненное состояние, известное как «опоясывающий лишай».

Вирус ветряной оспы : (a) Varicella-zoster, вирус, вызывающий ветряную оспу, имеет покрытый оболочкой икосаэдрический капсид, видимый на этой просвечивающей электронной микрофотографии. Его геном двухцепочечной ДНК встраивается в ДНК хозяина и реактивируется после латентного периода в виде (b) опоясывающего лишая, часто с сыпью.

Вирусы растений

Вирусы растений могут вызывать повреждение стеблей, листьев и плодов и могут оказать серьезное влияние на экономику из-за перебоев в снабжении продовольствием.

Цели обучения

Приведите примеры вирусов растений и объясните, почему они могут быть дорогостоящими для экономики

Основные выводы

Ключевые моменты

• У растений есть клеточные стенки, которые защищают их от проникновения вирусов в их клетки, поэтому для того, чтобы они могли заразиться, должно произойти какое-то повреждение.
• Когда вирусы передаются между растениями, это называется горизонтальной передачей; когда они передаются от родительского растения к потомству, это называется вертикальной передачей.
• Симптомы заражения растительным вирусом включают деформированные листья, черные полосы на стеблях, обесцвечивание листьев и плодов, а также кольцевые пятна.
• Вирусы растений могут вызвать серьезные нарушения роста сельскохозяйственных культур, что, в свою очередь, может оказать серьезное влияние на экономику.

Ключевые термины

• горизонтальная передача : передача инфекционного агента, такого как бактериальная, грибковая или вирусная инфекция, между представителями одного и того же вида, не состоящими в отношениях между родителями и детьми
• вертикальная передача : передача инфекции или другого заболевания от самки вида к потомству

Вирусы растений

Вирусы растений, как и другие вирусы, содержат ядро ​​из ДНК или РНК.Поскольку вирусы растений имеют клеточную стенку для защиты своих клеток, их вирусы не используют рецептор-опосредованный эндоцитоз для проникновения в клетки-хозяева, как это наблюдается с вирусами животных. Для того чтобы многие вирусы растений передавались от растения к растению, должно произойти повреждение некоторых клеток растений, чтобы вирус мог проникнуть к новому хозяину. Этот ущерб часто вызван погодой, насекомыми, животными, огнем или деятельностью человека, например, сельским хозяйством или ландшафтным дизайном. Кроме того, потомство растений может унаследовать вирусные заболевания от родительских растений.

Вирусы растений могут передаваться различными переносчиками: через контакт с соком инфицированного растения, через живые организмы, такие как насекомые и нематоды, а также через пыльцу. Когда вирусы растений передаются между разными растениями, это называется горизонтальной передачей; когда они унаследованы от родителя, это называется вертикальной передачей.

Симптомы вирусных заболеваний различаются в зависимости от вируса и его хозяина. Одним из распространенных симптомов является гиперплазия: аномальное разрастание клеток, вызывающее появление опухолей растений, известных как галлы.Другие вирусы вызывают гипоплазию или снижение роста клеток в листьях растений, вызывая появление тонких желтых участков. Тем не менее, другие вирусы воздействуют на растения, непосредственно убивая растительные клетки; процесс, известный как некроз клеток. Другие симптомы вирусов растений включают деформированные листья, черные полосы на стеблях растений, нарушение роста стеблей, листьев или плодов и кольцевые пятна, которые представляют собой круглые или линейные участки обесцвечивания, обнаруживаемые на листе.

Галлы дуба : Галлы – это аномальный рост растений или опухоли, образованные растительной тканью.Галлы обычно встречаются на листве или ветках. Эти необычные деформации вызваны химическими веществами, регулирующими рост растений, или стимулами, производимыми насекомыми или другими видами членистоногих-вредителей. Химические вещества, производимые этими возбудителями, мешают нормальному росту растительных клеток.

Вирусы растений могут серьезно нарушить рост и развитие сельскохозяйственных культур, существенно влияя на наши продукты питания. Они несут ответственность за низкое качество и количество урожая во всем мире и могут ежегодно приводить к огромным экономическим потерям.Другие вирусы могут повредить растения, используемые в озеленении. Некоторые вирусы, поражающие сельскохозяйственные пищевые растения, включают название растения, которое они заражают, например вирус пятнистого увядания томатов, вирус общей мозаики фасоли и вирус мозаики огурца. В растениях, используемых для озеленения, два наиболее распространенных вируса – это вирус кольцевой пятнистости пиона и вирус мозаики роз. Слишком много вирусов растений, чтобы подробно обсуждать каждый, но симптомы вируса мозаики фасоли приводят к снижению продуктивности фасоли и к низкорослости и непродуктивности растений.У декоративных роз мозаичное заболевание роз вызывает волнистые желтые линии и цветные пятна на листьях растения.

вирусов | Национальное географическое общество

Вирусы – это крошечные инфекционные агенты, размножение которых зависит от живых клеток. Они могут использовать животное, растение или бактерию-хозяина для выживания и размножения. В связи с этим ведутся споры о том, следует ли считать вирусы живыми организмами. Вирус, находящийся за пределами клетки-хозяина, известен как вирион.

Вирусы не только микроскопичны, но и меньше многих других микробов, например бактерий. Большинство вирусов имеют диаметр всего 20–400 нанометров, тогда как яйцеклетки человека, например, имеют диаметр около 120 микрометров, а бактерии E. coli имеют диаметр около 1 микрометра. Вирусы настолько малы, что их лучше всего рассматривать с помощью электронного микроскопа, именно так они были впервые визуализированы в 1940-х годах.

Вирусы обычно бывают двух видов: стержни или сферы.Однако бактериофаги (вирусы, поражающие бактерии) имеют уникальную форму с геометрической головкой и нитевидными хвостовыми волокнами. Независимо от формы, все вирусы состоят из генетического материала (ДНК или РНК) и имеют внешнюю белковую оболочку, известную как капсид.

Есть два процесса, используемых вирусами для репликации: литический цикл и лизогенный цикл. Некоторые вирусы воспроизводятся с использованием обоих методов, в то время как другие используют только литический цикл. В литическом цикле вирус прикрепляется к клетке-хозяину и вводит ее ДНК.Используя клеточный метаболизм хозяина, вирусная ДНК начинает реплицироваться и образовывать белки. Затем собираются полностью сформированные вирусы. Эти вирусы разрушают или лизируют клетку и распространяются на другие клетки, чтобы продолжить цикл.

Как и в литическом цикле, в лизогенном цикле вирус прикрепляется к клетке-хозяину и вводит ее ДНК. Оттуда вирусная ДНК включается в ДНК хозяина и клетки хозяина. Каждый раз, когда клетки хозяина реплицируются, ДНК вируса также реплицируется, распространяя свою генетическую информацию по всему хозяину без необходимости лизировать инфицированные клетки.

У человека вирусы могут вызывать множество заболеваний. Например, грипп вызывается вирусом гриппа. Обычно вирусы вызывают у хозяина иммунный ответ, который убивает вирус. Однако некоторые вирусы, такие как вирус иммунодефицита человека или ВИЧ, не поддаются успешному лечению иммунной системой. Это приводит к более хронической инфекции, которую трудно или невозможно вылечить; часто лечить можно только симптомы.

В отличие от бактериальных инфекций, антибиотики неэффективны при лечении вирусных инфекций.Лучше всего предотвратить вирусные инфекции с помощью вакцин, хотя противовирусные препараты могут лечить некоторые вирусные инфекции. Большинство противовирусных препаратов действуют, препятствуя репликации вируса. Некоторые из этих препаратов останавливают синтез ДНК, предотвращая репликацию вируса

Хотя вирусы могут иметь разрушительные последствия для здоровья, они также имеют важное технологическое применение. Вирусы особенно важны для генной терапии. Поскольку некоторые вирусы включают свою ДНК в ДНК хозяина, они могут быть генетически модифицированы, чтобы нести гены, которые принесут пользу хозяину.Некоторые вирусы можно даже спроектировать так, чтобы они воспроизводились в раковых клетках и заставляли иммунную систему убивать эти вредные клетки. Хотя это все еще развивающаяся область исследований, она дает вирусам возможность в один прекрасный день принести больше пользы, чем вреда.

Биология и репликация коронавируса: последствия для SARS-CoV-2

Активность кишечной дельта-6-десатуразы определяет диапазон хозяев для полового размножения токсоплазмы

Abstract

Многие эукариотические микробы имеют сложные жизненные циклы, которые включают как половую, так и бесполую фазы со строгой видовой специфичностью.В то время как бесполый цикл протистанского паразита Toxoplasma gondii может происходить у любого теплокровного млекопитающего, половой цикл ограничен кишечником кошек. Молекулярные детерминанты, которые определяют кошек как окончательных хозяев для T . gondii неизвестны. Здесь мы определили механизм видовой специфичности для T . gondii полового развития и преодоления видового барьера, чтобы позволить половому циклу протекать у мышей. Мы определили, что T . gondii половое развитие происходит, когда культивируемые эпителиальные клетки кишечника кошек дополняются линолевой кислотой. Кошки – единственные млекопитающие, у которых отсутствует активность дельта-6-десатуразы в кишечнике, которая необходима для метаболизма линолевой кислоты, что приводит к системному избытку линолевой кислоты. Мы обнаружили, что ингибирование мышиной дельта-6-десатуразы и добавление к их рациону линолевой кислоты позволило получить T . gondii половое развитие мышей. Этот механизм видовой специфичности был впервые определен для полового цикла паразита.В этой работе показано, как диета и метаболизм хозяина влияют на коэволюцию микробов. Ключ к открытию видовых границ для других эукариотических микробов может также зависеть от липидного состава их среды, поскольку мы видим все больше доказательств важности липидного метаболизма хозяина во время паразитических жизненных циклов. Беременным женщинам не рекомендуется работать с наполнителем для кошачьего туалета, поскольку у матери имеется инфекция T . gondii может передаваться плоду с потенциально летальным исходом.Знание молекулярных компонентов, которые создают благоприятную среду для T . Половое размножение gondii позволит разработать терапевтические средства, предотвращающие выделение T . gondii паразиты. Наконец, учитывая текущую зависимость от животных-компаньонов для изучения T . gondii половое развитие, эту работу позволит T . gondii field для использования альтернативных моделей в будущих исследованиях.

Образец цитирования: Martorelli Di Genova B, Wilson SK, Dubey JP, Knoll LJ (2019) Активность кишечной дельта-6-десатуразы определяет диапазон хозяев для полового размножения Toxoplasma .ПЛоС Биол 17 (8): e3000364. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364

Академический редактор: Борис Стрипен, Университет Джорджии, США

Поступила: 19 июня 2019 г .; Принята к печати: 17 июля 2019 г .; Опубликовано: 20 августа 2019 г.

Это статья в открытом доступе, свободная от всех авторских прав, и ее можно свободно воспроизводить, распространять, передавать, модифицировать, строить или иным образом использовать в любых законных целях.Работа сделана доступной по лицензии Creative Commons CC0 как общественное достояние.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе и его файлах с вспомогательной информацией.

Финансирование: Это исследование было поддержано Национальным институтом здравоохранения (NIH), Награда Национальной исследовательской службы T32 AI007414 (SKW), R01AI144016-01, 5R21AI1123289-02 и 5R03AI104697-02 (LJK) и Междисциплинарная стипендия Morgridge Metabolism. из Исследовательского института Моргриджа (BMDG).Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Сокращения: АО2, аминоксидаза, медьсодержащий белок 2; BRP1, брадизоит роптрийный белок-1; DBA, Dolichos biflorus агглютинин; GRA11B, плотные гранулы белка 11В; МОИ, множественность заражения; КПЦР, количественная ПЦР; RNAseq, Секвенирование РНК; SAG1, поверхностный антиген 1; TUB1A, тубулин 1А; ЗО-1, зона окклюденс-1

Введение

Апикомплексный паразит Toxoplasma gondii вызывает хроническую инфекцию почти у одной трети населения и хорошо известен тем, что вызывает врожденные инфекции, приводящие к слепоте, умственной отсталости и гидроцефалии развивающегося плода. Т . gondii имеет сложный жизненный цикл, включающий как половую, так и бесполую фазы. Модель T . gondii бесполый цикл может возникнуть у любого теплокровного животного при употреблении зараженной пищи или воды, а T . gondii распространяется по всему хозяину, превращаясь в инцистированную форму в мышцах и тканях мозга. В отличие от T . gondii половой цикл ограничен эпителием кишечника кошек, кульминацией которого является выделение экологически устойчивых ооцист [1].Молекулярные основы этой видовой специфичности неизвестны.

При заражении кошек проглоченные брадизоиты выделяются пепсином и кислотой в желудке. Затем брадизоиты проникают в эпителий кишечника кошек и дифференцируются на пять морфологически различных типов шизонтов [2]. В течение 2 дней в кишечнике кошек паразиты проходят все пять стадий развития шизонтов, а затем превращаются в мерозоитов. Мерозоиты претерпевают ограниченную пролиферацию от двух до четырех удвоений, прежде чем они дифференцируются в макрогаметы и микрогаметы.Макро- и микрогаметы сливаются с образованием диплоидных ооцист, которые развивают толстые непроницаемые стенки и выделяются с фекалиями. Кошки обычно выделяют 2–20 миллионов ооцист в день с фекалиями и обычно выделяют ооцисты через 5–10 дней после заражения [3,4]. В условиях окружающего воздуха и температуры ооцисты подвергаются процессу спороношения, созревая и становясь заразными. И митоз, и мейоз происходят во время споруляции с образованием восьми гаплоидных спорозоитов, заключенных в стенку ооцисты. Т . gondii ооцисты стабильны в течение 18 месяцев в неблагоприятных условиях окружающей среды и устойчивы ко многим химическим дезинфицирующим средствам [5].

Результаты и обсуждение

Линолевая кислота имеет решающее значение для полового развития в культивируемых клетках кошек

Для определения молекулярных механизмов, определяющих видовую специфичность T . gondii , мы создали органоиды кишечника кошек (рис. 1а), а затем высеяли эти эпителиальные клетки на покровные стекла. Эти монослои проявляют свойства кишечного эпителия, включая поляризацию и образование плотных контактов (рис. 1b).Для имитации естественной инфекции T . gondii собирали из мозга мышей через 28-40 дней после первичного заражения, и паразиты были выпущены из цист мозга путем переваривания пепсином и кислотой. После нейтрализации карбонатом натрия паразитов высевали на монослои кишечника кошек, инкубировали в течение 5 дней и окрашивали на маркеры пресексуальной стадии паразита, называемые мерозоитом [6,7]. Хотя мы наблюдали случайное окрашивание плотных гранул белка 11B (GRA11B) и брадизоитного белка-1 (BRP1), подавляющее большинство культур было отрицательным для этих маркеров мерозоитов (рис. 1c), что позволяет предположить, что необходимое питательное вещество ограничивало в этих условиях культивирования. .Поскольку недавние исследования показали, что модель T . gondii бесполые стадии удаляют жирные кислоты, особенно олеиновую кислоту, от хозяина [8], и что половое развитие многих грибов зависит от линолевой кислоты [9], мы предположили, что добавление этих жирных кислот может облегчить T . gondii половое развитие. Мы добавили 200 мкМ олеиновой или линолевой кислоты в монослойную культуральную среду кишечника кошки за 24 часа до инфицирования T . gondii .После 5 дней заражения мы обнаружили, что добавление линолевой кислоты, но не олеиновой кислоты, вызывало примерно 35% T . gondii для экспрессии обоих маркеров мерозоитной стадии (рис. 1d – 1g и 2a, данные S1). Точно так же мРНК GRA11B была значительно больше в клетках кишечника кошек, дополненных линолевой кислотой, по сравнению с любым другим состоянием (рис. 2b, данные S2). Как видно из кишечника кошек in vivo, GRA11B изменяет локализацию из плотных гранулярных органелл паразита на ранних стадиях развития на паразитофорную вакуоль и мембрану паразитофорной вакуоли на более поздних стадиях развития [6].Мы видим сходную локализацию GRA11B в зависимости от размера вакуолей, вероятно, представляющих раннюю, среднюю и позднюю стадии (Рис. 1e – 1g). Сходным образом, BRP1 имеет локализацию, подобную той, что ранее наблюдалась в органеллах rhoptry на апикальном конце мерозоитов [7] (Fig 1e-1g).

Рис. 1. Линолевая кислота способствует развитию половой жизни.

(a) Органоиды кишечника кошек получали из срезов тонкого кишечника и выращивали в матриксе базальной мембраны. Пример растущего органоида, полоска размером 100 мкм.(b) Органоиды кишечника диссоциировали с использованием трипсина, и отдельные клетки высевали на покровные стекла для роста в виде монослоев. Клетки в монослое экспрессировали белок плотных контактов ZO-1 (зеленый), столбик размером 20 мкм. Монослои кишечника кошек инкубировали либо (c) без добавления жирных кислот, (d) 200 мкМ олеиновой кислоты, либо (e, f, g) 200 мкМ линолевой кислоты в течение 24 часов, а затем инфицировали брадизоитами ME49 в течение 5 дней. Паразиты, подвергающиеся пресексуальному развитию, обычно наблюдались только при добавлении линолевой кислоты, что было отмечено окрашиванием GRA11B (красный) или BRP1 (зеленый).Паразиты на (д) ранних, (е) средних или (ж) поздних стадиях полового развития были отмечены по дифференциальной локализации GRA11B. Все панели имеют размер 20 мкм ² с белой полосой размером 5 мкм в правом нижнем углу. BRP1, брадизоит роптрийный белок-1; ДИК – дифференциально-интерференционный контраст; GRA11B, плотные гранулы белка 11B; ZO-1, окклюдированная зона 1.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.g001

Рис. 2. Количественное определение мерозоитов в культуре тканей кошек.

(a) Органоиды кишечника кошек были диссоциированы трипсином и затем выращены в виде монослоев на предметных стеклах. Срезы были разделены на три разные группы: без добавления FA, с добавлением 200 мкМ OA или с добавлением 200 мкМ LA. Монослои были инфицированы T . gondii брадизоиты ME49, очищенные из мозга мышей с хронической инфекцией при MOI 1:10. Через пять дней после заражения окрашивание на GRA11B и BRP1 вместе с DAPI позволило определить процент вакуолей, положительных по GRA11B и BRP1, от общего числа вакуолей.Общее количество паразитофорных вакуолей подсчитывали с помощью положительного окрашивания DAPI и подтверждали морфологией с помощью DIC. Было подсчитано три биологических повтора, и в среднем 35% всех вакуолей были положительными как для GRA11B, так и для BRP1 в монослоях, дополненных LA. * p -значение = 0,0126 с N = 3 по двустороннему непарному тесту t . Для подсчета стадий мерозоитов использовали деформацию как для BRP1, так и для GRA11B. RNAseq и иммунофлуоресцентная визуализация кишечного эпителия кошек показывают, что GRA11B экспрессируется исключительно в мерозоитах [6].BRP1 представляет собой белок rhoptry, который первоначально был обнаружен в брадизоитах; однако он также выражен в мерозоитах [7]. (b) Монослои кишечника кошек выращивали, как описано в (а), за исключением того, что монослои гасили TRIzol через 5 дней после заражения, экстрагировали РНК и синтезировали кДНК с использованием праймера олиго (dT) для амплификации мРНК. Экспрессию SAG1 и GRA11B количественно оценивали с помощью qPCR и рассчитывали кратное изменение по сравнению с неинфицированными клетками. TUB1A использовали для нормализации экспрессии генов в образцах.Экспрессия GRA11B была значительно выше в монослоях, дополненных LA, с двумя биологическими повторами. * p -значение = 0,0155 с N = 2 по двустороннему непарному тесту t . BRP1, брадизоит роптрийный белок-1; ДИК – дифференциально-интерференционный контраст; ЖК, жирная кислота; GRA11B, плотные гранулы белка 11B; LA, линолевая кислота; MOI – множественность инфекции; ОА, олеиновая кислота; qPCR, количественная ПЦР; RNAseq – секвенирование РНК; ТУБ1А, тубулин 1А; SAG1, поверхностный антиген 1.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.g002

Известно, что в кишечнике кошек мерозоиты дифференцируются на микро- и макрогаметы, которые сливаются в диплоидные ооцисты. После 7 дней заражения мы наблюдали круглые структуры с реактивностью к макрогамете протеинаминоксидазы, медьсодержащему протеину 2 (АО2) [10] в монослоях кишечника кошек, культивируемых с 200 мкМ линолевой кислоты, но не в культурах без добавок или олеиновой кислоты. (Рис. 3a – 3c).ПЦР этих 7-дневных культур, дополненных линолевой кислотой, усилил сообщение для AO2, а также предсказанного моторного белка динеина жгутика микрогаметы TGME49_306338 с 44% идентичностью с гомологом из подвижной зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii (рис. 3d). Параллельно мы оценили наличие внутриклеточного биогенеза стенки ооцисты в этих клетках кошек, дополненных линолевой кислотой, с помощью антитела 3G4 [11], которое распознает T . gondii стенка ооцисты.Было приблизительно девять стенок ооцист на см. ² культивируемых кошачьих клеток с добавлением 200 мкМ линолевой кислоты, но ни одного в культурах без добавок или олеиновой кислоты (рис. 3e-3h, данные S3). Добавление 20 мкМ линолевой кислоты не увеличивало продукцию стенок ооцисты, указывая на то, что концентрация линолевой кислоты была критической для правильного развития.

Рис. 3. Идентификация гамет и внутриклеточных ооцист в культуре ткани кошки.

Органоиды кишечника кошек были диссоциированы трипсином и затем выращены в виде монослоев на предметных стеклах.Монослои выращивали до слияния, а затем инкубировали либо без добавления жирных кислот (a и e), 200 мкМ олеиновой кислоты (b и f), либо 200 мкМ линолевой кислоты (c и g) в течение 24 часов и инфицировали очищенными брадизоитами ME49. из мозга хронически инфицированных мышей. Через 7 дней монослои инкубировали с мышиным анти-AO2 (a – c) или мышиным моноклональным IgM 3G4 (e – g). Чувствительный к амилориду AO2 – это фермент, экспрессирующийся исключительно в макрогаметах и ​​ранних ооцистах, и он, возможно, играет роль в биогенезе стенки ооцисты [10].Экспрессия АО2 была обнаружена только с помощью иммунофлуоресценции в монослоях с добавлением линолевой кислоты (c). 3G4 – мышиное моноклональное антитело, продуцируемое иммунизацией мышей очищенными стенками ооцист [11]; таким образом, это маркер биогенеза стенки ооцисты. Только монослои, дополненные линолевой кислотой (g), имели положительные вакуоли 3G4. Все панели имеют размер 20 мкм ² с белой полосой размером 5 мкм в правом нижнем углу. (d) Маркеры экспрессии макрогаметы и микрогаметы также оценивали с помощью ПЦР.Монослои кишечника кошек выращивали в 24-луночных планшетах до слияния, а затем инфицировали Т . gondii брадизоитов в двух экземплярах с использованием тех же условий, что и выше. Через семь дней после заражения РНК экстрагировали с помощью TRIzol, а кДНК синтезировали с использованием праймера олиго (dT) только для амплификации мРНК. АО2 снова использовали в качестве маркера для макрогамет, и ожидаемый продукт ПЦР составляет 218 п.н. Для оценки наличия микрогаметы мы выбрали ген TgME49_306338, который сверхэкспрессируется на стадии гамет, соответствует 7-му дню после инфицирования у кошек [12] и на 44% идентичен белку, экспрессируемому в жгутиках подвижных зеленых водорослей C . Reinhardtii . Ожидаемый продукт ПЦР для TgME49_306338 составляет 160 п.н. TUB1A использовали в качестве входного контроля, и в результате был получен продукт длиной 172 пар оснований. «Нет RT» соответствует реакции синтеза кДНК без добавления RT в качестве контроля загрязнения геномной ДНК. Эквивалентные количества кДНК на образец использовали в качестве матрицы для каждой реакции ПЦР, и продукты разделяли на акриламидном геле. Полосы правильного размера, показывающие экспрессию AO2 и TgME49_306338, наблюдались только в монослоях, дополненных линолевой кислотой.(h) Количество положительных стенок ооцисты, окрашенных 3G4, определяли количественно. Монослои кишечника кошек инфицировали Т . gondii брадизоитов и через 7 дней фиксировали 3,7% формальдегидом в PBS и инкубировали с 3G4, как показано на (e, f и g). Количество положительных стенок ооцист подсчитывали на каждом слайде и делили на площадь слайда в см ² . Количество положительных стенок ооцист в монослоях с добавлением линолевой кислоты было значительно выше, чем в монослоях с добавлением олеиновой кислоты в трех биологических повторностях.* p -значение = 0,0272 с N = 3 по двустороннему непарному тесту t . АО2, аминоксидаза, медьсодержащий белок 2; ДИК – дифференциально-интерференционный контраст; IgM, иммуноглобулин M; RT – обратная транскриптаза; ТУБ1А, тубулин 1А.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.g003

Ингибирование дельта-6-десатуразы вызывает половое развитие в клеточных культурах мышиных клеток

Зависимость Т . gondii половое развитие при высоком уровне линолевой кислоты было интригующим, потому что кошки – единственные известные млекопитающие, у которых отсутствует активность дельта-6-десатуразы в тонком кишечнике [13,14].Дельта-6-десатураза является первой и лимитирующей стадией превращения линолевой кислоты в арахидоновую кислоту. Линолевая кислота является доминирующей жирной кислотой в сыворотке кошек, составляя 25–46% от общего количества жирных кислот [15–18], тогда как сыворотка грызунов содержит только 3–10% линолевой кислоты [19–22]. Мы предположили, что отсутствие активности дельта-6-десатуразы в тонком кишечнике кошек позволяет накапливать линолевую кислоту из рациона, которая затем действует как положительный сигнал для T . gondii половое развитие.Чтобы проверить эту гипотезу, мы инфицировали монослои кишечника мыши с T . gondii и дополнили их линолевой кислотой и химическим веществом SC-26196, специфическим ингибитором фермента дельта-6-десатуразы, для установления высоких стабильных уровней линолевой кислоты [23]. Через пять дней после заражения культуры мышей T . gondii оценивали маркеры мерозоитов BRP1 [7] и GRA11B [6]. Мы обнаружили экспрессию GRA11B и BRP1 в клетках кишечника мышей только при добавлении линолевой кислоты и SC-26196 (рис. 4).Эти данные предполагают, что фермент дельта-6-десатураза должен быть ингибирован для того, чтобы достаточно высокие уровни экзогенной линолевой кислоты увеличились и индуцировали T . gondii половое развитие в клетках кишечника не кошачьих. Подобно клеткам кошек, монослои кишечника мышей, дополненные как линолевой кислотой, так и SC-26196, содержали приблизительно 26% от T . gondii вакуолей, экспрессирующих как BRP1, так и GRA11B (фиг. S1, данные S4).

Рис. 4. Ингибирование дельта-6-десатуразы способствует половому развитию в культуре мышей.

Монослои кишечника мышей инкубировали либо (a) без добавления жирных кислот, (b) 200 мкМ линолевой кислоты, либо (c, d, e) 200 мкМ линолевой кислоты плюс ингибитор дельта-6-десатуразы («D6D inh. ”) SC-26196 в течение 24 часов, а затем инфицировали брадизоитами ME49 в течение 5 дней. Только в культурах с добавлением линолевой кислоты и SC-26196 паразиты, подвергающиеся пресексуальному развитию, были обнаружены путем окрашивания GRA11B (красный) или BRP1 (зеленый). Паразиты на (в) ранней, (г) средней или (д) поздней стадиях развития были отмечены по дифференциальной локализации GRA11B.Все панели имеют размер 20 мкм ² с белой полосой размером 5 мкм в правом нижнем углу. BRP1, брадизоит роптрийный белок-1; ДИК – дифференциально-интерференционный контраст; GRA11B, плотные гранулы белка 11B.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.g004

Ингибирование дельта-6-десатуразы вызывает половое развитие у живых мышей

Ооцисты, выделяемые с фекалиями кошек, должны пройти процесс споруляции, чтобы стать заразными для следующего хозяина. Мы попытались спорулировать круглые структуры, содержащие антиген стенки ооцисты, которые были получены либо от кошачьих, либо от ингибированных культивированных клеток кишечника мыши при комнатной температуре с аэрозолизацией в течение 7–14 дней.К сожалению, из монослоев было получено мало структур, они, по-видимому, не спорулировали, и они не были инфекционными для мышей. Мы предположили, что T . gondii Развитие ооцисты и инфекционность потребуют физиологических условий у всего животного, которые не могут быть воспроизведены в культуре ткани. Чтобы проверить эту гипотезу, мы подавили активность дельта-6-десатуразы в кишечнике живых мышей. Ингибитор дельта-6-десатуразы SC-26196 эффективен в качестве противовоспалительного агента в экспериментах на животных [24].Поскольку ранее было замечено, что спорозоиты перешли в быстро воспроизводящуюся бесполую стадию, называемую тахизоитом, в течение 8 часов после пероральной инокуляции крысам [25] мы кормили мышей рационом, богатым линолевой кислотой, и предварительно обрабатывали их дельта-6-десатуразой. ингибитор SC-26196 (или контроль без ингибитора) за 12 часов до перорального инфицирования T . gondii и каждые 12 часов после этого. У мышей, получавших как диету, богатую линолевой кислотой, так и ингибитор SC-26196, через 7 дней после заражения количественная ПЦР (qPCR) кДНК подвздошной кишки показала высокую экспрессию T . gondii маркер мерозоитов GRA11B и низкая экспрессия бесполого тахизоитного поверхностного антигена 1 (SAG1) [26] (рис. 5a, данные S5). Срезы подвздошной кишки на 7 день после инфицирования заливали парафином и окрашивали гематоксилином и эозином или ретикулином. Пресексуальная и ранняя стадии ооцист присутствовали только в ткани мышей, получавших линолевую кислоту и ингибитор дельта-6-десатуразы (рис. 5b и 5c).

Рис. 5. Мыши выделяют ооцисты после ингибирования D6D.

Мышам вводили через желудочный зонд LA и ингибитор D6D («Inh.”) SC-26196 за 12 часов до заражения брадизоитами ME49, а затем каждые 12 часов в течение 7 дней заражения. (а) КПЦР кДНК из подвздошной кишки для тахизоитного маркера SAG1 (черный) и GRA11B (красный) показывает, что GRA11B значительно повышается только в присутствии SC-26196 (значение p = 0,0057 с N = 2 двусторонним непарным тестом t ). (b) Срезы подвздошной кишки на 7 день после инфицирования заливали парафином и окрашивали гематоксилином и эозином для визуализации пресексуальных стадий.(c) Ранние внутриклеточные ооцисты наблюдались в подвздошной кишке D6D-ингибированных мышей, пропитанных серебром (ретикулиновое окрашивание) и сфотографированных с использованием дифференциальной контрастной визуализации, чтобы очертить стенку ооцисты в темно-коричневом цвете [27]; Черная полоса размером 10 мкм в правом нижнем углу. (d) Свежие ооцисты фиксировали в 3,7% формальдегиде в суспензии, инкубировали с мышиным моноклональным антителом 3G4 в течение ночи, а затем инкубировали с козьим антимышиным вторичным антителом Alexa Fluor 488. Панели имеют размер 20 мкм ² с полосой белого размера 5 мкм в правом нижнем углу.D6D, дельта-6-десатураза; ДИК – дифференциально-интерференционный контраст; ЖК, жирная кислота; GRA11B, плотные гранулы белка 11B; LA, линолевая кислота; qPCR, количественная ПЦР; SAG1, поверхностный антиген 1.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.g005

Уже на 6 день после инфицирования в кале мышей присутствовали ооцистоподобные структуры, показывающие позитивное окрашивание на антитела 3G4 (рис. 5d), и их количество увеличивалось в число до 7-го дня, когда мышей умерщвляли. КПЦР на геномной ДНК из образцов фекалий мышей показала, что T .Геномная ДНК gondii была обнаружена только у мышей, получавших SC-26196 (рис. 6a, данные S6), что указывает на то, что дельта-6-десатураза должна быть инактивирована у мышей для T . gondii половых стадий развития в кишечнике мыши. Мыши продуцировали 1000–10 000 ооцист на грамм сухих фекалий. Для увеличения количества и продолжительности выделения ооцист мышам давали ингибитор SC-26196 каждые 12 часов только до 5 дня после инфицирования. Ооцисты контролировали в фекалиях, пик выделения приходился на 8-9 дни с содержанием от 100 000 до 150 000 ооцист / грамм сухих фекалий (рис. 6b, данные S7), что находится в пределах диапазона, наблюдаемого для кошек (2 000–1 500 000 ооцист / грамм). фекалий [3,4]).

Рис. 6. Ооцисты мыши заразны.

(a) КПЦР геномной ДНК из образцов фекалий мышей показывает, что T . Геномная ДНК gondii обнаруживается только у мышей, получавших SC-26196 (значение p = 0,0002 с N = 3 по двустороннему непарному тесту t ). (b) Подсчет количества ооцист на грамм фекалий с течением времени. *** p -значение = 0,0003 день 5 по сравнению с 8 и ** p -значение = 0,0017 день 9 по сравнению с 14. (c) Через 7 дней в условиях споруляции спороцисты были видны с помощью DIC, а синяя автофлуоресценция стенки ооцисты были усилены.Все панели имеют размер 20 мкм ² с белой полосой размером 5 мкм в правом нижнем углу. (d) Для воздействия на стенку спороцисты антитела 4B6 [11] спорулированные ооцисты сушили на предметных стеклах, фиксировали и пропитывали холодным ацетоном в течение 30 минут, инкубировали с мышиным моноклональным антителом 4B6 в течение ночи, а затем инкубировали с козьими анти- вторичное антитело мыши Alexa Fluor 488. (e) Через 28 дней ИП с ооцистами T . gondii цисты были выделены из мозга мышей и обнаружены с помощью DBA [28] (красный).Все панели имеют размер 20 мкм ² с белой полосой размером 5 мкм в правом нижнем углу. D6D Inh., Ингибитор дельта-6-десатуразы; DBA, Dolichos biflorus агглютинин; ДИК – дифференциально-интерференционный контраст; ЖК, жирная кислота; LA, линолевая кислота; ИП – постинфекция; КПЦР, количественная ПЦР.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.g006

Ооцисты, полученные от мышей, спорулируют и являются инфекционными

Т . gondii ооцисты подвержены высыханию, что делает их неспособными к споруляции [29].Поэтому фекалии мышей или содержимое кишечника немедленно помещали в физиологический раствор и спорулировали при комнатной температуре с аэрозолизацией. Ооцисты кошачьего происхождения обычно стабильны после 30-минутной инкубации в неразбавленном отбеливателе (5% гипохлорита натрия) и длительной инкубации в 2% серной кислоте [5]. Поскольку ооцисты, полученные от мышей, не были столь устойчивы к отбеливателю и 2% -ной серной кислоте, как ооцисты кошачьих, они спорулировали в физиологическом растворе с антибиотиками. Через 7 дней споруляция была очевидна примерно в 50% ооцист при визуализации спорозоитов, темно-синей аутофлуоресцентной стенки [30] (рис. 6c) и реактивности с антителом 4B6, которое распознает две отдельные спороцисты в ооцистах [11]. (Рис 6d).Спорулированные ооцисты были инфекционными для мышей, что видно по конверсии сыворотки (S2 фиг.) И цистам в головном мозге через 28 дней (фиг. 6e, S3 фиг.). Подобно ооцистам, полученным от кошек, эти спорулированные ооцисты мыши были стабильными и заразными в течение не менее 3 месяцев при хранении при 4 ° C.

Заключительные замечания

В совокупности эти результаты определяют механизм видовой специфичности для T . gondii полового развития и показывают, что видовой барьер может быть преодолен для T . gondii половое развитие путем ингибирования активности дельта-6-десатуразы в кишечнике хозяина, отличного от кошачьего. Отсутствие активности дельта-6-десатуразы и накопление линолевой кислоты, вероятно, увеличивает T . gondii половое развитие несколькими путями. Во-первых, предыдущие исследования предполагают, что линолевая кислота цитотоксична для стадии бесполых тахизоитов [31]; таким образом, развитие тахизоитов будет остановлено в среде, богатой линолевой кислотой. Во-вторых, ингибирование дельта-6-десатуразы, вероятно, снижает уровень арахидоновой кислоты, что может изменить выработку иммунных липидных медиаторов, известных как эйкозаноиды.Наконец, резкое различие между олеиновой кислотой с одной двойной связью и линолевой кислотой с двумя показателями того, что линолевая кислота, вероятно, используется в качестве сигнальной молекулы, а не для удовлетворения основных потребностей в питании. Чувствительность кворума к половому размножению у грибов зависит от оксигенации линолевой кислоты, но не олеиновой кислоты [9]. Множественный хост и T . gondii циклооксигеназы и липоксигеназы могут оксигенировать линолевую кислоту до сигнальной молекулы оксилипина для T . gondii продолжается половое развитие. Другие простейшие паразиты также полагаются на липиды, полученные от хозяина, которые могут использоваться как сигнальные молекулы, а также как источники липидов для роста паразитов в течение их жизненных циклов [32,33].

Материалы и методы

Заявление об этике

Мышей лечили в соответствии с руководящими принципами, установленными Комитетом по уходу и использованию животных (IACUC) Школы медицины и общественного здравоохранения Университета Висконсина (протокол № M005217).Кошек лечили в соответствии с руководящими принципами, установленными IACUC Министерства сельского хозяйства США, район Белтсвилл (протокол № 15–017). Оба учреждения придерживаются правил и руководств, установленных Национальным исследовательским советом.

Органоиды кишечника

Органоиды кишечника кошек были выделены из срезов тощей кишки, полученных из срезов тонкой кишки плода. Органоиды кишечника мышей получали из срезов тощей кишки мышей-самцов C57BL / 6J в возрасте 8 недель.Органоиды были получены, как описано ранее [34]. Вкратце, срезы кишечника промывали ледяным PBS, содержащим 0,1 мг / мл стрептомицина и 100 Ед / мл пенициллина, в течение 20 минут. Последовательно добавляли EDTA (Sigma) до конечной концентрации 2 мМ и ткань инкубировали в течение 40 минут при 4 ° C. Затем ткань промывали холодным PBS без EDTA и энергично встряхивали до тех пор, пока в супернатанте не стали видны крипты. Суспензию крипт фильтровали с использованием сетчатого фильтра для клеток 70 мкм, и крипты центрифугировали при 80 g в течение 5 минут.Клетки ресуспендировали в Matrigel (BD Biosciences), переносили пипеткой в ​​24-луночный планшет, позволяли полимеризоваться и затем покрывали органоидной средой. Органоидная среда содержит Advanced DMEM / F12 с 2 мМ глутамакса, 20 мМ HEPES, 1 × B27, 1 × N2, 10% об. / Об. Фетальной бычьей сыворотки, 10 мг / л инсулина, 5,5 мг / л трансферрина, 0,67 мг / л. селенит, пенициллин и стрептомицин (все от Invitrogen), 50 нг / мл человеческого EGF (R&D systems), 10 мМ никотинамид (Sigma), 3 мкМ CHIR99021 и 10 мкМ Y-27632 (оба Selleckchem), и 50% об. / об. кондиционированных среда, полученная из клеточной линии L-WRN (ATCC CRL 3276).Среду меняли через день, и органоиды увеличивали, пропуская клетки через иглу 25-го размера каждую неделю. Все эксперименты проводились с клетками со 2 по 5 пассаж, и клетки регулярно проверялись на загрязнение микоплазмой (MicoAlert Lonza).

Кишечные монослои и добавление жирных кислот

Монослои были получены из органоидов кишечника, как описано ранее [35]. Вкратце, установленные органоиды кишечника кошек или мышей промывали холодным PBS, расщепляли 0.05% m / v трипсина в течение 5 минут при 37 ° C, центрифугировали при 250 g в течение 3 минут и ресуспендировали в свежей предварительно нагретой органоидной среде. Клеточную суспензию добавляли на предметное стекло (Thermo), предварительно покрытое энтактин-коллагеном IV-ламинином (Corning) для кошачьих клеток или 2% м / об. Желатина в PBS (Sigma) для мышиных клеток. Слайды покрывали сушкой на воздухе матрицы базальной мембраны или желатина до сушки на воздухе в течение ночи. Монослои выращивали в течение 10–15 дней до заражения T . gondii брадизоитов со сменой среды через день, пока клетки не достигнут 90% или более слияния.Линолевая кислота или олеиновая кислота, конъюгированная с BSA (Sigma), добавлялась к монослоям органоидов до 0,2 мМ за 24 часа до инфицирования.

Приготовление и заражение брадизоитом

мышей C57BL / 6J через желудочный зонд инфицировали 500–1000 ооцист ME49 из кошачьих фекалий. Через 28 дней после заражения мозг удаляли, промывали холодным PBS и гомогенизировали с помощью измельчителя стеклянных тканей. Суспензию центрифугировали при 400 g в течение 10 минут и осадок суспендировали в 20% мас. / Об. Декстране (средний молекулярный вес 150 000, Sigma).Кисты брадизоита осаждали и отделяли от материала мозга центрифугированием при 2200 g в течение 10 минут. Осадок промывали PBS, расщепляли 0,1 мг / мл пепсина в HCl в течение 5 минут при 37 ° C, а затем нейтрализовали равным объемом 1% карбоната натрия (Sigma). Брадизоиты центрифугировали при 250, г, в течение 10 минут, ресуспендировали в предварительно нагретой органоидной среде и добавляли к монослоям органоидов с множественностью инфицирования 1 брадизоит: 10 кишечных эпителиальных клеток (MOI 1:10).

Ингибирование дельта-6-десатуразы

SC-26196 (Cayman) солюбилизировали в ДМСО и использовали в концентрации 20 мкМ в монослоях органоидов мыши. Для лечения in vivo ингибитор солюбилизировали в 0,5% м / об метилцеллюлозе, и мышам вводили 50 мг / кг каждые 12 часов через желудочный зонд [24]. Самки мышей C57BL / 6J (возраст 4 недели) с делецией Z-ДНК-связывающего белка [36] были разделены на четыре разные группы: неинфицированный контроль, T . gondii – инфицированы без добавления жирных кислот, T . gondii – заражены добавками линолевой кислоты, а T . gondii – заражен линолевой кислотой и ингибитором SC-26196. Каждая мышь, получавшая добавку линолевой кислоты, получала 10 мкл 99% масла линолевой кислоты (MilliporeSigma Cat # 843483), суспендированного в 0,5% метилцеллюлозе, в день через желудочный зонд. Мышей инфицировали 1000 цист головного мозга, очищенных, как описано выше, через желудочный зонд, и умерщвляли через 7 дней после заражения. Размер выборки составлял не менее двух мышей на группу, и эксперимент повторяли пять раз.Альтернативно, каждую мышь инфицировали мозгом одной мыши по крайней мере через 2 месяца после заражения по крайней мере 1000 цист. Мышей лечили SC-26196 до 5 дня после инфицирования. Фекалии собирали с 5–14 дней, а ооцисты подсчитывали с помощью микроскопии.

Иммунофлуоресценция

Монослои органоидов кишечника или образцы фекалий мышей фиксировали в 3,7% формальдегиде в PBS в течение 20 минут, проницали 0,2% тритоном X-100 (Sigma) в PBS при комнатной температуре в течение 1 часа, а затем блокировали 3% BSA в PBS при температуре комнатная температура в течение 1 часа.Первичные антитела инкубировали при 4 ° C в течение ночи в 0,2% об. / Об. Triton x-100 и 3% BSA в PBS (1: 100 мышиное антитело против GRA11B, 1: 100 кроличье антитело против BRP1, 1: 100 мышиное антитело против AO2, Моноклональные мышиные анти-ZO-1 в соотношении 1:50 [Santa Cruz] или 1:25 мышиные IgM против стенок ооцисты 3G4). Спорулированные ооцисты из фекалий мыши сушили на предметных стеклах, фиксировали и пропитывали ледяным ацетоном в течение 30 минут и инкубировали с 1:20 мышиным 4B6 для визуализации спороцисты. Слайды инкубировали со специфическим вторичным антителом (1: 500 козлиное антитело против кролика Alexa Fluor 488 и 1: 500 козье антитело против мыши Alexa Fluor 594) при комнатной температуре в течение 1 часа, а затем трижды промывали PBS.Ядра клеток окрашивали 10 мкМ DAPI (Sigma). Слайды помещали в среду для фиксации противоэпидемических материалов Vectashield (VectorLabs). Образцы получали на Zeiss Axioplan III, оборудованном трехпроходным (DAPI / флуоресцеинизотиоцианат [FITC] / Texas Red) эмиссионным кубом, оптикой дифференциального интерференционного контраста и монохроматической камерой Axiocam, управляемой программным обеспечением Zen (Zeiss) и обработанной с помощью ImageJ ( Пакет Фиджи).

Срезы тканей и гистология

подвздошной кишки исправлено в 3.7% формальдегида в PBS в течение ночи, залитое в парафин и разделенное лабораторией «Инициативы трансляционных исследований в патологии» Университета Висконсин-Мэдисон. Срезы окрашивали гематоксилином и эозином или ретикулином (серебром).

ПЦР в реальном времени на кДНК подвздошной кишки

Мышей, получавших или не получавших лечение ингибитором дельта-6-десатуразы, умерщвляли через 7 дней после заражения. У каждой мыши удаляли подвздошную кишку и гомогенизировали в 1 мл TRIzol. Тотальную РНК выделяли в соответствии с протоколом производителя (Invitrogen) и обрабатывали ДНКазой I степени амплификации.кДНК генерировали с использованием набора Invitrogen SuperScript III First-Strand Synthesis со случайными гексамерными праймерами. GRA11B и SAG1 использовались как маркеры половой и бесполой стадий соответственно. Модель T . gondii ген домашнего хозяйства TUB1A использовали для нормализации экспрессии целевого гена. КПЦР в реальном времени выполняли с использованием Supermix Bio-Rad iTaq Universal SYBR Green в системе Applied Biosystems StepOnePlus Real-Time PCR. Эффективность каждого набора праймеров рассчитывалась по наклону стандартной кривой разведения тахизоитной гДНК 1:10, где E = 10 ^ (-1 / наклон).Затем метод Pfaffl [37], который учитывает различия в эффективности, был использован для расчета относительной экспрессии генов GRA11B и SAG1 на образец в трех экземплярах. Использовали только лунки с одной температурой кривой плавления, что указывает на один продукт. Последовательности праймеров были следующими:

1. TUB1A вперед: 5 ′ –GACGACGCCTTCAACACCTTCTTT– 3 ′
2. Реверс: 5 ′ –AGTTGTTCGCAGCATCCTCTTTCC– 3 ′
3. SAG1 вперед: 5 ′ –TGCCCAGCGGGTACTACAAG– 3 ′
4. Реверс: 5 ′ –TGCCGTGTCGAGACTAGCAG– 3 ′
5. GRA11B вперед: 5 ′ –ATCAAGTCGCACGAGACGCC– 3 ′
6. Реверс: 5 ′ –AGCGAATTGCGTTCCCTGCT– 3 ′

ПЦР в реальном времени для

образцов фекалий мышей с обработкой ингибитором дельта-6-десатуразы и без нее. Геномную ДНК генерировали из 0,1 г фекалий каждой мыши с использованием набора для ДНК почвы (QIAGEN) в соответствии с инструкциями производителя, за исключением того, что клетки разрушали взбивателем для шариков вместо вихря. Стандартная кривая была построена с использованием серии разведений из 10 ¹ –10 ⁵ паразитов на лунку, амплифицированную с использованием набора праймеров SAG1, описанного выше, на основе образца геномной ДНК с известным количеством паразитов.Значения Ct наносили на график числа паразитов. Число копий гена-мишени в каждом образце можно интерполировать из линейной регрессии стандартной кривой.

ПЦР в реальном времени выполняли для каждого образца в трех экземплярах с использованием Bio-Rad iTaq Universal SYBR Green Supermix в системе Applied Biosystems StepOnePlus Real-Time PCR. Рассчитанные числа копий каждого образца были нормализованы на основе нг нуклеиновой кислоты, используемой в качестве матрицы ПЦР. Использовали только лунки с одной температурой кривой плавления, что указывает на один продукт.

ПЦР монослоев кишечника кошек

Монослои кишечника кошек выращивали в 24-луночных планшетах до слияния, а затем инкубировали либо без добавления жирных кислот, либо с 200 мкМ олеиновой кислотой, либо с 200 мкМ линолевой кислотой в течение 24 часов. Монослои инфицировали брадизоитами ME49, очищенными из мозга хронически инфицированных мышей, в двух экземплярах с неинфицированными монослоями в качестве отрицательного контроля. Через семь дней после заражения РНК экстрагировали TRIzol и кДНК синтезировали, как описано выше.TgAO2 использовали в качестве маркера для макрогамет, а TgME49_306338 использовали в качестве маркера для микрогамет. TUB1A использовали в качестве входного контроля с использованием тех же праймеров, что и выше. Реакцию синтеза кДНК без добавления обратной транскриптазы использовали в качестве контроля загрязнения геномной ДНК. Эквивалентные количества кДНК на образец использовали в качестве матрицы для каждой реакции ПЦР, и продукты разделяли на акриламидном геле и отображали. Последовательности праймеров были следующими:

1. TgAO2 вперед: 5 ′ –GTCTTGGTTCGTTGAAGGGGCTG– 3 ′
2. Реверс: 5 ′ –CGTCCTCGATGCCCATGAAATCTG– 3 ′
3. TgME49_306338 вперед: 5 ′ –CCACGTCCTTCGCCGATG– 3 ′
4. Реверс: 5 ′ –CATCAGAGGTCCCAGGTTGTCG– 3 ′

Статистические методы

Все пробы кала с помощью ПЦР в реальном времени были проанализированы в трех технических повторностях.Разницу между средним числом копий целевого гена анализировали с помощью двусторонних непарных тестов t . Образцы кишечника с помощью ПЦР в реальном времени запускали в трех повторностях из двух биологических повторностей на группу. Разницу между средней относительной экспрессией каждого целевого гена анализировали с помощью двусторонних непарных тестов t .

Споруляция ооцист и инфекции мышей

Свежие образцы фекалий получали от каждой мыши, гомогенизировали в PBS, а затем центрифугировали при 1500 g .Осадок ресуспендировали в PBS плюс пенициллин и стрептомицин, и образцы встряхивали в течение 7–14 дней при комнатной температуре в присутствии кислорода. Ооцисты мышей были стабильны не менее 3 месяцев при 4 ° C. Наивные мыши были инфицированы приблизительно 250 мышиными ооцистами посредством внутрибрюшинной инъекции. Мышей гуманно умерщвляли на 28 день после заражения, и их мозг удаляли, гомогенизировали и либо инкубировали с биотинилированным DBA 1: 1000, либо очищали с 20% m / v декстраном, как описано выше, перед инкубацией DBA.Затем все цисты инкубировали со стрептавидин-конъюгированным Alexa Fluor-594 1: 1000 и отображали на Zeiss Axioplan III, оборудованном трехпроходным (DAPI / FITC / Texas Red) эмиссионным кубом, оптикой с дифференциальным интерференционным контрастом и монохроматической камерой Axiocam. программой Zen (Zeiss) и обработаны с помощью ImageJ (пакет Fiji).

Вестерн иммуноблот

ME49 обрабатывали 15% -ным SDS-PAGE белковым гелем, переносили на нитроцеллюлозную мембрану и блокировали полоски 5% мас. / Об. Обезжиренным молоком в TBS 1.0% об. / Об. Твин-20. Собранную сыворотку разводили 1: 250 TBS, 1,0% об. / Об. Tween-20, и использовали 1: 2000 антимышиных HRP в качестве вторичных антител. Сыворотку мышей C57BL / 6, инфицированных кошачьими ооцистами в течение 26 дней, использовали в качестве положительного контроля, а сыворотку от неинфицированных мышей C57BL / 6 использовали в качестве отрицательного контроля. Полоски получали с помощью LI-COR (LI-COR Biosciences) при 700 нм или хемилюминесценции в течение 5-минутной экспозиции.

Дополнительная информация

S1 Рис. Количественное определение мерозоитов в культуре ткани мышей.

Органоиды кишечника мышей диссоциировали под действием трипсина, и отдельные клетки выращивали на предметных стеклах. Слайды были разделены на три разные группы: без добавления жирных кислот или ингибитора SC-26196, с добавлением 200 мкМ линолевой кислоты или с добавлением 200 мкМ линолевой кислоты и 20 мкМ SC-26196 («D6D + LA»). Монослои были инфицированы T . gondii брадизоиты ME49 очищены из мозга хронически инфицированных мышей. Через 5 дней после заражения монослои окрашивали на GRA11B, BRP1 и DAPI.Общее количество паразитофорных вакуолей подсчитывали с помощью положительного окрашивания DAPI и подтверждали морфологией с помощью DIC. Определяли процент вакуолей, положительных по GRA11B и BRP1, от общего количества вакуолей. Было подсчитано три биологических повтора, и в среднем 26% всех вакуолей были положительными по GRA11B и BRP1 в монослоях, дополненных линолевой кислотой с добавлением SC-26196. ** p -значение = 0,0039 с N = 3 по двустороннему непарному тесту t .BRP1, брадизоит роптрийный белок-1; ДИК – дифференциально-интерференционный контраст; GRA11B, плотные гранулы белка 11B.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.s001

(TIF)

S2 Рис. Оценка инфекционности ооцист мышей по конверсии сыворотки.

Ооцисты, собранные у мышей, обработанных SC-26196, спорулировали и вводили внутрибрюшинно мышам C57BL / 6. Сыворотку собирали путем терминального кровотечения либо через 22 дня (1 и 2), либо через 28 дней (3 и 4), либо через 3 месяца (5–10) после инфицирования.Сыворотка неинфицированной мыши использовалась в качестве отрицательного контроля (-). Положительный контроль (+) представлял собой сыворотку от мыши, инфицированной в течение 26 дней ооцистами кошки. Сыворотку инкубировали с нитроцеллюлозой, обработанной лизатом тахизоита ME49. Панель (а) представляет собой хемилюминесценцию, а (б) представляет собой изображение при длине волны 700 нм, показывающее отдельные дорожки и лестницу белка.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.s002

(TIF)

S3 Рис. Ооцисты мыши заразны.

Через двадцать восемь дней после заражения ооцистами мозг мыши удаляли, гомогенизировали и окрашивали на T . gondii кисты по DBA (красные). Все панели имеют размер 20 мкм ² с белой полосой размером 5 мкм в правом нижнем углу. DBA, D . biflorus агглютинин.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.s003

(TIF)

S1 Данные. Исходные данные для рис. 2а.

Количественная оценка двойных положительных вакуолей GRA11B и BRP1 в культуре тканей кошек. Монослои кишечника кошек были разделены на три разные группы: без добавления жирных кислот, с добавлением 200 мкМ олеиновой кислоты или с добавлением 200 мкМ линолевой кислоты (левый столбец).Монослои были инфицированы T . gondii брадизоиты ME49, очищенные из мозга мышей с хронической инфекцией при MOI 1:10. Через пять дней после заражения проводили окрашивание на GRA11B и BRP1 вместе с DAPI. Для каждого случайного поля подсчитывали количество ядер клетки-хозяина вместе с двойными положительными и отрицательными вакуолями GRA11B / BRP1. Для каждого биологического повтора было подсчитано пять различных технических повторов, и представлено среднее значение. Каждая строка таблицы представляет собой независимый эксперимент, три биологические повторы.BRP1, брадизоит роптрийный белок-1; GRA11B, плотные гранулы белка 11B; MOI, множественность заражения.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.s004

(TIF)

S2 Данные. Исходные данные для рис. 2б.

Необработанные значения Ct TUB1A, SAG1 и GRA11B из кДНК образцов монослоев кишечника кошек с использованием TUB1A в качестве нормализатора для экспрессии целевого гена. Лунки с несколькими температурами кривой плавления, указывающими на нецелевые продукты, были исключены («NA»). Образцы с пределом обнаружения ниже 40 циклов помечаются как BDL.BRP1, брадизоит роптрийный белок-1; GRA11B, плотные гранулы белка 11B; SAG1, поверхностный антиген 1; ТУБ1А, тубулин 1А.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.s005

(TIF)

S3 Данные. Исходные данные для рис. 3h.

Количественное определение вакуолей, положительных на антитело 3G4 стенки ооцисты в культуре ткани кошки. Монослои кишечника кошек были разделены на три разные группы: без добавления жирных кислот, с добавлением 200 мкМ олеиновой кислоты или с добавлением 200 мкМ линолевой кислоты (левый столбец).Монослои были инфицированы T . gondii брадизоиты ME49, очищенные из мозга мышей с хронической инфекцией при MOI 1:10. Через семь дней после заражения проводили окрашивание на антиген стенки ооцисты антителом 3G4. Для каждой лунки размером 1 см ² подсчитывали общее количество 3G4-положительных вакуолей. Каждый столбец таблицы представляет собой независимый эксперимент, три биологические повторы. MOI, множественность заражения.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.s006

(TIF)

S4 Данные. Необработанные данные для S1 Рис.

Количественная оценка двойных положительных вакуолей GRA11B и BRP1 в культуре ткани мышей. Монослои кишечника мышей были разделены на три разные группы: без добавления жирных кислот или ингибитора SC-26196 (без жирной кислоты), с добавлением 200 мкМ линолевой кислоты или с добавлением 200 мкМ линолевой кислоты с добавлением 20 мкМ SC-26196 ( «D6D inh.»). Монослои были инфицированы T . gondii брадизоиты ME49, очищенные из мозга мышей с хронической инфекцией при MOI 1:10.Через пять дней после заражения проводили окрашивание на GRA11B и BRP1 вместе с DAPI. Для каждого случайного поля подсчитывали количество ядер клетки-хозяина вместе с двойными положительными и отрицательными вакуолями GRA11B / BRP1. Для каждой биологической реплики было подсчитано три различных технических повтора, и представлено среднее значение. Каждая строка таблицы представляет собой независимый эксперимент, три биологические повторы. BRP1, брадизоит роптрийный белок-1; GRA11B, плотные гранулы белка 11B; MOI, множественность заражения.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.s007

(TIF)

S5 Данные. Исходные данные для рис. 5а.

Исходные значения Ct стандартных кривых TUB1A, SAG1 и GRA11B в серии разведений геномной ДНК из тахизоитов и исходные значения Ct TUB1A, SAG1 и GRA11B из кДНК гомогенизированных образцов подвздошной кишки мыши с использованием TUB1A в качестве нормализатора для мишени экспрессия гена. Лунки с несколькими температурами кривой плавления, указывающими на нецелевые продукты, были исключены («NA»).Образцы с пределом обнаружения ниже 40 циклов помечаются как BDL. BRP1, брадизоит роптрийный белок-1; GRA11B, плотные гранулы белка 11B; SAG1, поверхностный антиген 1; ТУБ1А, тубулин 1А.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.s008

(TIF)

S6 Данные. Исходные данные для рис. 6а.

Необработанные значения Ct стандартной кривой SAG1 в серии разведений геномной ДНК с известным количеством паразитов и исходные значения Ct амплификации SAG1 из геномной ДНК неизвестных образцов фекалий с использованием введенного количества нг в качестве нормализатора.Лунки с несколькими температурами кривой плавления, указывающими на нецелевые продукты, были исключены («NA»). SAG1, поверхностный антиген 1.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.s009

(TIF)

Данные S7. Исходные данные для рис. 6б.

Фекалии (0,5 г) солюбилизировали в 500 мкл физиологического раствора, а затем 10 мкл этой суспензии подсчитывали в гемоцитометре. Значения в таблице представляют собой количество ооцист на образец. Каждый столбец таблицы представляет собой независимый эксперимент, три биологические повторы.Среднее количество на d.p.i. были использованы для расчета количества ооцист / грамм кала. d.p.i., через день после заражения.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000364.s010

(TIF)

Благодарности

Мы искренне благодарим Джейсона Спенса и его лабораторию за помощь в культуре кишечных органоидов; Орелиен Дюметр, Адриан Хель и Джон Бутройд для специфических для кошачьих стадий антител; Марии Арендт за помощь в создании изображений патологии кишечника; Хизер Фриц, Дэвид Фергюсон и Жан-Франсуа Дюбремец за советом; и Кристине Халл, Бенджамину Розенталю и Родни Уэлчу за редактирование рукописи.

Список литературы

1. 1. Дубей Дж. П., Миллер Н. Л., Френкель Дж. Ооциста Toxoplasma gondii из кошачьих фекалий. Дж Опыт . Мед . 1970; 132: 636–662. pmid: 4
   8
2. 2. Дубей Дж. П., Френкель Дж. Кисто-индуцированный токсоплазмоз у кошек. J Protozool 1972; 19: 155–177. pmid: 5008846
3. 3. Дабриц HA, Конрад PA. Кошки и токсоплазма : значение для общественного здравоохранения. Здравоохранение по зоонозам .2010; 57: 34–52. pmid: 19744306
4. 4. Зулпо Д.Л., Самми А.С., Дос Сантос Дж. Р., Сассе Дж. П., Мартинс Т.А., Минутти А.Ф. и др., Toxoplasma gondii : исследование повторного выделения ооцист у домашних кошек. Ветеринарный Паразитол . 2018; 249: 17–20. pmid: 2

   81

5. 5. Дубей JP. Токсоплазмоз животных и человека. 2-е изд. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press; 2010. С. 1–313.
6. 6. Рамакришнан С., Уокер Р.А., Эйхенбергер М., Хел А.Б., Смит, штат Северная Каролина. Мерозоит-специфический белок, TgGRA11B, идентифицирован как компонент паразитофорной вакуоли Toxoplasma gondii в модели экспрессии тахизоитов. Инт Дж Паразит . 2017; 47: 597–600.
7. 7. Schwarz JA, Fouts AE, Cummings CA, Ferguson DJ, Boothroyd JC. Новый белок rhoptry в Toxoplasma gondii брадизоитах и ​​мерозоитах. Мол . Биохим . Паразитол . 2005. 144: 159–66. pmid: 16182390
8. 8. Нолан С.Дж., Романо Д.Д., Коппенс I. Капельки липидов хозяина: важный источник липидов, спасаемых внутриклеточным паразитом Toxoplasma gondii . Путь PLoS . 2017; 13: e1006362.
9. 9. Браун С.Х., Зарновски Р., Шарпи В.С., Келлер Н.П. Морфологические переходы, регулируемые плотностной зависимостью и активностью липоксигеназы в Aspergillus flavus . Appl Environ Microbiol . 2008. 74: 185674–5685.
10. 10. Уокер Р.А., Шарман П.А., Миллер С.М., Липпунер С., Оконевски М., Эйхенбергер Р.М. и др. Анализ последовательности РНК транскриптома гаметоцитов Eimeria tenella раскрывает молекулярные основы полового размножения и биогенеза ооцист. ВМС Геномикс . 2015; 16: 1–20.
11. 11. Dumètre A, Dardé ML. Иммуномагнитное разделение ооцист Toxoplasma gondii с использованием моноклональных антител, направленных против стенки ооцисты. Дж. Микробиологические методы . 2005; 61: 209–17. pmid: 15722147
12. 12. Hehl A, Basso WU, Lippuner C, Ramakrishnan C, Okoniewski M, Walker RA и др. Бесполое распространение мерозоитов Toxoplasma gondii отличается от тахизоитов и влечет за собой экспрессию неперекрывающихся семейств генов для прикрепления, вторжения и репликации в энтероцитах кошек. BMC Genomics 2015; 16: 66 pmid: 25757795
13. 13. Реки JPW, Синклер AJ, Кроуфорд Массачусетс. Неспособность кошки обесцвечивать незаменимые жирные кислоты. Природа . 1975. 258: 171–173. pmid: 1186900
14. 14. Синклер AJ, Маклин JG, Monger EA. Метаболизм линолевой кислоты у кошек. Липиды . 1979; 14: 932–936. pmid: 513981
15. 15. Макдональд М.Л., Роджерс К.Р., Моррис Дж. Г., Роль линолеата как незаменимой жирной кислоты для кошек, не зависящей от синтеза арахидоната. Журнал питания . 1983; 113: 1422–1433. pmid: 6408230
16. 16. Trevizan L, de Mello Kessler A, Brenna JT, Lawrence P, Waldron MK, Bauer JE. Поддержание арахидоновой кислоты и свидетельство десатурации Δ5 у кошек, получавших рационы, обогащенные γ-линоленовой и линолевой кислотой. Липиды . 2012; 47: 413–23. pmid: 22249937
17. 17. Холл диджей, Фриман Л. М., Раш Д. Е., Каннингем С. М.. Сравнение сывороточных концентраций жирных кислот у кошек с гипертрофической кардиомиопатией и здоровых животных. J Feline Med Surg . 2013; 16: 631–6. pmid: 24366844
18. 18. Фудзивара М., Мори Н., Сато Т., Тадзаки Х., Исикава С., Ямамото И. и др. Изменения состава жирных кислот в тканях и сыворотке кошек с ожирением, получавших диету с высоким содержанием жиров. BMC Vet Res . 2015; 11: 1–8.
19. 19. Наварро, доктор медицины, Хортелано П., Периаго Д.Л., Пита М.Л. Влияние диетического оливкового и подсолнечного масел на липидный состав аорты и тромбоцитов, а также на эйкозаноиды крови у крыс. Артериосклер Тромб .1992; 12: 830–5. pmid: 1616908
20. 20. Адан Ю., Шибата К., Ни В., Цуда Ю., Сато М., Икеда И. и др., Концентрация липидов сыворотки и размер поражения аорты у самок и самцов мышей с дефицитом апо E, получавших докозагексаеновую кислоту. Биоси Биотехнология Биохим . 1999; 6: 309–13.
21. 21. Сато М., Сибата К., Номура Р., Кавамото Д., Нагамин Р., Имаидзуми К. Жиры, богатые линолевой кислотой, уменьшают развитие атеросклероза, не считая его эффекта, повышающего окислительный и воспалительный стресс, у мышей с дефицитом аполипопротеина Е по сравнению с жирами, богатыми насыщенными жирными кислотами . Br J Nutr . 2005; 94: 896–901. pmid: 16351765
22. 22. Jelińska M, Białek A, Gielecińska I, Mojska H, ​​Tokarz A. Влияние конъюгированной линолевой кислоты, вводимой крысам до и после канцерогенного агента, на метаболиты арахидоновой и линолевой кислоты в сыворотке и опухолях. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids . 2017; 126: 1–8. pmid: 286
23. 23. Obukowicz MG, Welsch DJ, Salsgiver WJ, Martin-Berger CL, Chinn KS, Duffin KL и др., Роман, селективные ингибиторы десатуразы D6 или D5 жирных кислот в качестве противовоспалительных агентов у мышей. Дж Фарм Эксп Терапия . 1998. 287: 157–166.
24. 24. He C, Qu X, Wan J, Rong R, Huang L, Cai C. et al. Ингибирование активности дельта-6-десатуразы подавляет рост опухоли у мышей. PLOS ONE . 2012; 7: e47567. pmid: 23112819
25. 25. Guiton PS, Sagawa JM, Fritz HM, Boothroyd JC. Модель in vitro кишечной инфекции выявляет регулируемый в процессе развития транскриптом спорозоитов Toxoplasma и сигнатуру NF-κB в инфицированных клетках-хозяевах. PLOS ONE . 2017; 12: e073018.
26. 26. Бург Дж. Л., Перельман Д., Каспер Л. Х., Вэр П. Л., Бутройд Дж. Молекулярный анализ гена, кодирующего основной поверхностный антиген Toxoplasma gondii . Дж Иммунол . 1988; 141: 3584–3591. pmid: 3183382
27. 27. Дубей Дж. П., Френкель Дж. Кисто-индуцированный токсоплазмоз у кошек. Дж . Протозоол . 1972; 19: 155–177. pmid: 5008846
28. 28. Бутройд Дж. С., Блэк М, Боннефой С, Хель А, Нолл Л. Дж., Ясли ID.и др. Генетический и биохимический анализ развития Toxoplasma gondii . Философия Trans R Soc Lond B Biol Sci . 1997; 352: 1347–1354. pmid: 9355126
29. 29. Дубей Дж. П., Феррейра Л. Р., Мартинс Дж., Джонс Дж. Л.. Споруляция и выживаемость ооцист Toxoplasma gondii в различных типах коммерческого туалета для кошек. Дж Паразитол . 2011; 97: 751–4. pmid: 21539466
30. 30. Белли С.И., Уоллах М.Г., Люксфорд К., Дэвис М.Дж., Смит Северная Каролина.Роль тирозиновых предшественников гликопротеинов и дитирозин- и 3,4-дигидроксифенилаланин-опосредованного сшивания белков в развитии стенки ооцисты кокцидиевого паразита Eimeria maxima . Эукар Ячейка . 2003. 2: 456–464.
31. 31. Шамседдин Дж., Ахлаги Л., Размджоу Э., Шоджаи С., Монавари С.Х., Таджикский штат Нью-Джерси. и др. Конъюгированная линолевая кислота стимулирует апоптоз в штаммах RH и Тегеране Toxoplasma gondii in vitro. Иранский Дж. Паразитол .2015; 10: 238–244.
32. 32. Толедо DAM, D’Avila H, Melo RCN. Липидные тела хозяина как платформы для внутриклеточного выживания простейших паразитов. Передний . Иммунол . 2016; 7: 1–6.
33. 33. Lujan HD, Mowatt MR, Берд LG, Nash TE. Голодание по холестерину вызывает дифференциацию кишечных паразитов Giardia lamblia . Proc . Нац. . Акад. . Научно-исследовательский . 1996; 93: 7628–33. pmid: 8755526
34. 34.Мунера Дж.О., Сундарам Н., Рэнкин С.А., Хилл Д., Уотсон С., Маэ М. и др., Дифференциация плюрипотентных стволовых клеток человека в органоиды толстой кишки посредством временной активации передачи сигналов BMP. Стволовые клетки клеток . 2017; 21: 51–64. pmid: 28648364
35. 35. Zou WY, Blutt SE, Crawford SE, Ettayebi K, Zeng XL, Saxena K, Ramani S, Karandikar UC, Zachos NC, Estes MK. Кишечные энтероиды человека: новые модели для изучения желудочно-кишечных вирусных инфекций. Методы Мол Биол .Epub 2017 31 марта. Pmid: 28361480
36. 36. Питтман К.Дж., Сервантес П.В., Нолл Л.Дж. Z-ДНК-связывающий белок опосредует контроль хозяина инфекции Toxoplasma gondii . Заражение иммунной . 2016; 84: 3063–70. pmid: 27481249
37. 37. Pfaffl MW. Новая математическая модель для относительной количественной оценки в RT-PCR в реальном времени. Nucleic Acids Res . 2001; 29: 2002–2007.

Знакомство с вирусами

В 1898 году Фридрих Леффлер и Пауль Фрош нашли доказательства того, что причиной ящура у домашнего скота была инфекционная частица меньше любых бактерий.Это был первый ключ к разгадке природы вирусов, генетические сущности, которые лежат где-то в серой зоне между живым и неживые состояния.

Вирусы зависят от клеток-хозяев, которые они заражают, для размножения. При обнаружении вне клеток-хозяев вирусы существуют в виде белковой оболочки. или капсид , иногда заключенный в мембрану. Капсид заключает в себе либо ДНК, либо РНК, которая кодирует вирусные элементы. Находясь в этой форме вне клетки, вирус метаболически инертный; примеры таких форм изображены ниже.

Микрофотографии вирусов: Слева электронная микрофотография кластер вирусов гриппа, каждый размером около 100 нанометров (миллиардных долей метра) длинный; видны как мембрана, так и белковая оболочка. Справа микрофотография вируса, вызывающего табачную мозаику. болезнь табачных растений.

Когда вирус вступает в контакт с клеткой-хозяином, он может внедрить свой генетический материал в его хозяина, буквально принимая на себя функции хозяина.An инфицированная клетка производит больше вирусного белка и генетического материала вместо его обычные продукты. Некоторые вирусы могут оставаться в спящем состоянии внутри клеток-хозяев в течение длительные периоды, не вызывая очевидных изменений в их клетках-хозяевах (известная стадия как лизогенная фаза ). Но когда бездействующий вирус стимулируется, он входит в литическую фазу : образуются новые вирусы, самособираются, и вырваться из клетки-хозяина, убивая клетку и продолжая заражать другие клетки.На диаграмме ниже справа показан вирус, который атакует бактерии, известные как лямбда бактериофаг , который измеряет примерно 200 нанометров.

Вирусы вызывают у эукариот ряд заболеваний. У людей при оспе простуда, ветряная оспа, грипп, опоясывающий лишай, герпес, полиомиелит, бешенство, лихорадка Эбола, ханта лихорадка и СПИД – примеры вирусных заболеваний. Даже некоторые виды рака – хотя определенно не все – были связаны с вирусами.

Сами вирусы не имеют палеонтологической летописи, но вполне возможно, что они оставили след в истории жизни. Было высказано предположение, что вирусы может быть причиной некоторых исчезновений, наблюдаемых в окаменелостях запись (Эмилиани, 1993). Некоторые когда-то думали, что вспышки вирусных заболеваний могли быть ответственны за массовые вымирания, такие как вымирание динозавров и других форм жизни. Эту теорию трудно проверить, но она кажется маловероятной, поскольку данный вирус обычно может вызывать заболевание только у одного вида или у группы родственных разновидность.Даже гипотетический вирус, способный заразить и убить всех динозавры 65 миллионов лет назад не могли заразить аммониты или фораминиферы которые вымерли в то же время.

С другой стороны, поскольку вирусы могут передавать генетический материал между различных видов хозяев, они широко используются в генетических инженерное дело. Вирусы также осуществляют естественную «генную инженерию»: вирус может включать в себя некоторый генетический материал от своего хозяина, поскольку он репликация и передача этой генетической информации новому хозяину, даже к хосту, не связанному с предыдущим хостом.Это известно как трансдукция , а в некоторых случаях может служить средством эволюционного изменение – хотя неясно, насколько важна эволюционная механизм трансдукции на самом деле есть.

Изображение вируса гриппа предоставлено отделение ветеринарных наук Королевского университета Белфаста. Изображение вируса табачной мозаики было предоставленный Экспериментальная станция Ротамстед. Оба сервера имеют обширные архивы образов вирусов.

Институт для молекулярной вирусологии в Университете Висконсина есть много отличной информации о вирусах, включая новости, примечания к курсу и некоторые великолепные компьютерные изображения и анимации вирусов.