Мы изучили рост пеннатных диатомовых водорослй Synedra acus подвид radians (Kutzing) Skabichevskii при помощи флуоресцентного красителя N1,N3-диметил-N1-(7-нитро-2,1,3-бензоксадиазол-4-ил)пропан-1,3-диамина (NBD-N2), который окрашивает растущие кремнистые панцири, но не окрашивает другие субклеточные органеллы. Мы использовали клональную культуру S. acus, синхронизированную кремниевым голоданием. Эпифлуоресцентную микроскопию проводили двумя различными способами, при этом клетки окрашивались добавлением кремниевой кислоты и красителя. За индивидуальными клетками, иммобилизированными на стекле, вели наблюдение первые 15-20 минут, после восполнения содержания кремниевой кислоты в среде после кремниевого голодания. Мы также поочерёдно осматривали клетки данной культуры через определённые интервалы времени в течение 36 часов после восполнения содержания кремниевой кислоты в среде с применением флуоресцентной и конфокальной микроскопии. Добавление кремниевой кислоты и NBD-N2 в результате привело к быстрому (1-2 минуты) формированию нескольких десятков зелёных флуоресцентных субмикронных частиц (GFSPs) в цитоплазме, которое сопровождалось накоплению флуоресцентного кремнезёма внутри везикул отложения кремнезёма (SDVs) по всей их длине. Через 5-15 мин GFSPs исчезли из цитоплазмы. Зрелые кремнистые створки формировались в SDVs в течение последующих 14-16 часов. В следующие 8-10 часов GFSPs появились вновь в цитоплазме дочерних клеток. Полученные данные подтверждают наблюдения о двустадийном механизме ассимиляции кремния, который включает в себя быстрое поглощение кремния с последующим медленным отложением кремнезёма. Вполне вероятно, что наблюдаемые GFSPs являются везикулами транспорта кремния, понятие которых впервые было предложено Шмидт и Шильцем в (Protoplasma 100:267-288, 1979).

Рис. 3. Данные световой флуоресцентной микроскопии клеток S. acus, растущих после добавления кремниевой кислоты и NBD-N2 к синхронизированной культуре. Метки на световых изображениях: Cl - хлоропласты (красная флуоресценция), V - створки родительской клетки и SDV - две везикулы отложения, в которых формируются новые створки (зелёная флуоресценция). Красная флуоресценция от хлоропластов уменьшена с целью визуализации флуоресценции NBD-N2. Масштаб - 10 мкм.

Рис. 4. Данные флуоресцентной микроскопии клеток S. acus, растущих после добавления кремниевой кислоты и NBD-N2 к синхронизированной культуре (отслеживали две пары клеток). Время после добавления кремниевой кислоты, с: 0-28 (a), 43 (b), 72 (c), 100 (d), 200 (e), 265 (f), 320 (g), 400 (h), 29 (i), 69 (j), 130 (k), 190 (l), 260 (m) и 325 (n). Красная флуоресценция исходит от хлоропластов, зелёная от GFSPs и SDV. Масштаб - 10 мкм.

Рис. 7 Сделанные при помощи конфокальной микроскопии изображения клеток S. acus, окрашенных NBD-N2 через различные отрезки времени после добавления кремниевой кислоты. Изображения (a) и (b) соответствуют начальной стадии поглощения кремния и красителя (3-5 мин), изображение (c) получено через 24 ч, а изображение (d) через 26 ч. Изображения (a) и (b) содержат ортогональные проекции. Красная флуоресценция исходит от хлоропластов, зелёная от GFSPs, SDV или зрелых клеток. Масштаб - 10 мкм.