Зміст
Введення
Загальне уявлення про зростання і розвитку
Диференціювання.
Тотипотентність.
Культура калюсних тканин і їх морфогенетичні особливості.
суспензійний культури.
Культури окремих клітин.
Застосування культур рослинної тканини. Фундаментальні тапрактичні аспекти.
Допоміжне використання методів in vitro в селекції рослин.
Подолання постгамной несумісності.
клонального мікророзмноження віддалених гібридів.
Гібридизація соматичних клітин.
Злиття ізольованих протопластів.
Висновок.
Додатка.
Література.
Введення
Клітинна біотехнологіябазується на використанні культури клітин, тканин і протопластів. Для тогощоб маніпулювати клітинами, потрібно виділити їх з рослини і створити такіумови, за яких вони могли б жити і розмножуватися поза рослинногоорганізму. Метод культивування ізольованих клітин і тканин на штучнихпоживних середовищах в стерильних умовах (in vitro) отримав назву культури ізольованих тканин інабув особливого значення у зв'язку з можливістю його використання вбіотехнології.
Культура клітин вищихрослин може розглядатися з трьох точок зору - як унікальнабіологічна система, як модель в фізіології рослин і як інструмент длярізноманітних досліджень та біотехнологій. Ізольовані рослинні клітиниздатні продукувати цінні для медицини, парфумерії та інших галузейпромисловості речовини вторинного синтезу (речовини не беруть участь в основномуобміні речовин): алкалоїди, стероїди, глікозиди, гормони, ефірні масла і т.д.Продуктивність культивованих клітин в результаті клітинної селекції може значноперевищувати продуктивність цілих рослин. Використання ізольованих культурклітин в селекції, дають можливість отримувати швидкорослі рослини,стійкі до різних несприятливих факторів середовища. Разом з тим, ценапрямок передбачає створення нових рослин шляхом злиття ізольованихпротопластів та отримання соматичних гібридів. Перенесення в ізольованіпротопласти чужорідних генів за допомогою методів генної інженерії дозволяєотримувати в подальшому рослини з новими успадкованими властивостями. Культураклітин як експериментально створена біологічна система цікава сама пособі і є об'єктом дослідження вузького кола фахівців. Як модель,клітини in vitro представляють інтерес для багатьох фізіологів ібіохіміків рослин. Очевидно, що адекватно використовувати культуру клітин якмодель можна тоді, коли чітко уявляєш її властивості, як біологічноїсистеми. І, нарешті, як інструмент фундаментальних і прикладних досліджень. Статусекспериментально створеної біологічної системи обумовлений властивоюкультурам клітин мінливістю, успадковані виникли змін, адаптивнимвідбором і еволюцією. У деякому роді її можна вважати мікропопуляціі, основневідмінність якої від природних популяцій - це відсутність статевого розмноженняособин, тобто клітин. Можна виділити дві принципові особливості культуриклітин рослин як біологічної системи: по-перше, відсутність организменногоконтролю розвитку, і по-друге - надлишковий генетичний матеріал. Культивованіклітини і тканини можуть служити адекватними моделями для досліджень різнихспрямувань, наприклад метаболізму та його регуляції у клітинах і тканинах цілогорослини. І для глибшого розуміння даних процесів і явищ частовикористовуються методи створення біохімічних мутантів, гібридних ітрансформованих клітин у межах досліджуваної культури. Простота клітиннихмоделей, можливість швидко отримувати достатню масу в асептичних,контрольованих за багатьма параметрами умовах є перевагами такогомоделювання. У відношенні синтезу вторинних метаболітів культури клітин такожволодіють рядом достоїнств, а саме можливість використання для цієї метирослини, які не ростуть в наших природних умовах, і отримувати продукціюцілий рік. Тим не менш, проблеми клітинних і молекулярних основ морфогенезу,не кажучи вже про механізми морфогенезу, залишаються маловивченими. Перш за все,це концепція тотіпотентності рослинної клітини і її вплив на стратегію дослідницькоїроботи з культурою тканин і клітин рослин. Постулат цієї концепції пропервинність зовнішнього сигналу в морфогенетичних відповіді рослинної клітини підчому визначив екстенсивний характер досліджень в області культури клітинрослин. Другою причиною є складність морфогенетичних процесів,які дозволяють моделювати і вивчати культури клітин і тканин. Відомо,що в культурі in vitro може здійснюватися реалізаціядекількох морфогенетичних програм, а саме зародкового розвитку ідеякого органогенезу. Можливість моделювання в культурі in vitro більш простих процесів, наприклад гістогенезу тацітодіфференціровок представляється скрутніше. Однак, в рамкахдослідження ці проблеми цілком переборні, при індивідуальній розробціметодики і постановки експерименту.
Загальне уявлення про зростання ірозвитку
Про зростання рослин,здавалося б, можна судити по збільшенню загальної біомаси. Однак цей показниквельми неоднозначний, оскільки сира біомаса може не тільки збільшуватися, алеі зменшуватися. Ще один показник зростання - це збільшення числа клітин. Якщочисло клітин зростає, можна впевнено говорити про зростання, але постійне числоклітин ще не говорить про відсутність росту: в зоні розтягання збільшення числаклітин незначно, тим не менш, зростання йде. Про зростання можна судити позбільшення лінійних розмірів - висоти рослини, довжини кореня, ширини листа іт.д.
Таким чином, зростаннямможна називати необоротне збільшення рослини хоча б по одному з параметрів:число клітин, лінійні розміри, сира/суха біомаса.
Спрощеною моделлюзміни параметрів росту від часу є В«крива зростанняВ». Більш докладно ябуду говорити про неї нижче. Варто тільки відзначити, що характер цієї кривоїздатний різко змінюватися, у зв'язку з дією на рослину маси зовнішніхфакторів. Загальна крива зростання, часто виявляється складеної різномасштабними S - образними ділянками. Такимчином, крива зростання цілої рослини зазвичай має більш складну форму.
Диференціація
Термін диференціюваннябув введений для позначення процесу придбання відмінностей між клітинами(Тканинами, органами, системами органів і т.д.). Передбачається, що єпочаткове недиференційований стан, коли спостерігач не може встановитивідмінностей між клітинами, потім з'являються видимі відмінності клітин і вонистають диференційованими. Традиційно недиференційованими вважають:діляться клітини ембріона; меристематичних клітини апексів кореня і стебла,камбію, феллогена, інтеркалярние меристем; клітини, _неорганізованно діляться векспериментальних умовах (суспензійна і калюсних культура in vitro).
Клітини, покинувши зонуділення, приступають до диференціювання. Результат цього процесу можна побачити,наприклад, при утворенні провідної системи: виникає прокамбію, якийдиференціюється на флоему, ксиліт і камбій. Під флоеме диференціюютьсясітовідние елементи і клітини-супутниці, в ксилемі - паренхімні клітини ітрахеіди, провідний пучок можебути посилений диференціюються механічними тканинами і т.д. У даному прикладіклітини поетапно набувають анатомічні відмінності у зв'язку з виконуванимифункціями, різноманіття клітин зростає.
Анатомічноїдифференцировкепередує біохімічна диференціювання, коли видимих ​​відмінностей міжклітинами мало, але вони, не однакові за змістом тих чи інших речовин. Зручніше стежити за диференціальної еспрессогенів: появою нових або зниженням рівня старих мРНК і білків. Ці данідозволяють зареєструвати відмінності між клітинами раніше, ніж вони станутьвидимими на анатомічному рівні. Таким чином, диференціювання починається ззміни активності геному, експресії одних генів і придушення активностіінших.
При такому підходіділяться клітини меристеми доведеться рахувати диференційованими, так як дляпроходження клітинного циклу потрібна певна активність геному, ...
