Автономне освітнєустанова
вищого професійногоосвіти
ЛенінградськийДержавний Університет
імені А.С. Пушкіна
Методи і умови культивування ізольованих клітин і тканинрослин
Санкт-Петербург
2009
Зміст
Введення
1.Вспомогательноевикористання методів in vitro в селекції рослин
2. Клітинна селекціярослин
3. Гібридизаціясоматичних клітин
Література
Введення
Один з напрямів клітинних технологій - це використання їх вселекції, яке полегшує і прискорює традиційний селекційний процес встворенні нових форм і сортів рослин. Існуючі методи культивуванняізольованих клітин і тканин in vitro умовно можна розділити на дві групи.
Перша група - це допоміжні технології, які не підміняютьзвичайну селекцію, а служать їй. До них можна віднести: запліднення in vitro (подолання програмноїнесумісності), культивування семяпочек і незрілих гібридних зародків(Подолання постгамной несумісності), отримання гаплоїдів шляхом культивуванняпиляків і мікроспор, кріозберігання ізольованих клітин, тканин і органів,клонального мікророзмноження віддалених гібридів.
Друга група методів веде до самостійного, незалежного відтрадиційних методів селекції, отримання нових форм і сортів рослин:клітинна селекція з використанням калюсних тканини, соматична гібридизація(Злиття ізольованих протопластів та отримання нестатевих гібридів), застосуванняметодів генної інженерії.
1. Допоміжне використання методів in vitro в селекції рослин
У віддаленій гібридизації знаходять застосування такі методи культуриізольованих тканин, як запліднення in vitro, ембріокультури(Вирощування ізольованих зародків на штучних поживних середовищах),клонального мікророзмноження цінних гібридів, а також отримання гаплоїдів in vitro і кріозберігання.
Запліднення in vitro (подолання прогамнойнесумісності) проводиться в тому випадку, коли неможливо здійснитизапліднення між обраними парами в природних умовах. Це викликанокількома причинами: 1) фізіологічні (невідповідність у часі достиганняпилку і т.д.); 2) морфологічні (коротка пилкова трубка або блокуваннязростання її на різних етапах розвитку і т.д.). Запліднення in vitro можна здійснити двомаспособами: а) культивування на штучної агаризованому живильному середовищізав'язі з нанесеною на неї готової пилком; б) зав'язь розкривається і наживильне середовище переносяться шматочки плаценти з насінними зачатками, поблизу якихабо безпосередньо на тканини плаценти культивується готова пилок. Візуальновизначити, пройшло запліднення in vitro чи ні, можна побистроувелічівающімся в розмірах семяпочкам. Сформувався зародок, якправило, не переходить у стан спокою, а відразу проростає і дає початокгібридному поколінню. Плацентарне запліднення in vitro дозволило подолатинесумісність в схрещуванні сортів культурного тютюну N. tabacum з дикими видами N. rosulata і N. debneyi і зробило можливимотримання міжвидових гібридів тютюну в дослідах М.Ф. Тернівського та ін(1976), Шинкарьова (1986).
Подолання постгамной несумісності . Постгамнаянесумісність при віддаленій гібридизації виникає після запліднення.Часто при цьому утворюються щуплі невсхожіе насіння. Причиною може бутирозбіжність у часі розвитку зародка і ендосперму. За слабкого розвиткуендосперму зародок буває нездатний до нормального проростання. У таких випадкахз зрілої щуплий зернівки ізолюють зародок і вирощують його в живильномусередовищі.
Вирощування зародків в штучному живильному середовищі називаєтьсяембріокультури. Середа для вирощування зрілого зародка може бути простою, бездобавок фізіологічекі активних речовин (наприклад, середу Уайта) або будь-якаінша, містить мінеральні солі і сахарозу. При більш віддаленихсхрещуваннях порушення в розвитку зародка можуть спостерігатися вже на ранніхетапах, що виражається у відсутності диференціювання, повільному зростанні. У цьомувипадку культура зародка складається з двох етапів - ембріонального ростузародка, під час якого триває його диференціювання, і проростанняпідрослого зародка. Для першого етапу потрібна більш складна за складом середуз підвищеним вмістом сахарози, з добавками різних амінокислот, вітамініві гормонів.
Застосування ембріокультури в селекції набуває останнім часомвелике значення для отримання віддалених гібридів зернових, злакових і іншихсільськогосподарських культур. Показана можливість збільшення виходу пшенично-житніхгібридів шляхом дорощування незрілих зародків, а також використанняембріокультури для подолання постгамной несумісності при гібридизаціїпшениці з колосняком.
Метод ембріокультури знаходить все більш широке застосування вміжвидової гібридизації овочевих рослин. Для цибулі розроблені прийоми вирощуванняin vitro абортивних зародків відгібридного насіння з різних етапів ембріогенезу, вирощування зародків від частковофертильних міжвидових гібридів. Культура ізольованих зародків використовується вселекції томатів та інших овочевих рослин.
Досліджено гормональна регуляція росту і розвитку зародківтомату in vitro. Обговорюється можливість застосування ембріокультури для отриманнявіддалених гібридів соняшнику, вивчаються чинники, контролюючі зростання ірозвиток in vitro зародків соняшнику, виділених в різні терміни післязапилення.
Культура ізольованих зародків як допоміжний метод привіддаленій гібридизації застосовується не тільки для подолання постгамнойнесумісності, але також з метою мікророзмноження цінних гібридів. У цьомувипадку мікророзмноження йде шляхом каллусогенеза, індукції морфогенезу іотримання рослин-регенерантів з калюсних тканини. Техніка клонуваннянезрілих зародків дозволяє розмножувати цінні генотипи рослин на ранніхстадіях життєвого циклу. Ще одна можливість застосування культури зародків-використанняїї в клітинній селекції.
клонального мікророзмноження віддалених гібридів. ембріокультури даєможливість виростити гібридні рослини з неповноцінних зародків. Однаквихід гібридних рослин малий, і гібриди часто бувають стерильні. Іноді,наприклад, при селекції гречки, важко відтворити в потомстві унікальнігенотипи через перехресного запилення культури. Тому перед дослідникамичасто постає завдання - розмножити і зберегти отримані рослини. У цьомудопомагає метод клонального мікророзмноження. Розмножують гібриди шляхом активаціїрозвитку меристеми пазушних бруньок (живцюванням стерильних пагонів),Адвентивна нирками або регенерацією рослин з калюсних тканини, зокремаотриманої при культивуванні зародків.
Отримання гаплоїдів in vitro і використання їх вселекції. Роль гаплоїдний рослин в селекції дуже велика. Застосування їх дозволяєшвидше знайти потрібну комбінацію, скорочує час для створення сорту. Гаплоідивикористовуються для отримання стабільних гомозиготних ліній. Для мутагенезу такожзручніше використовувати гаплоіди, оскільки на гаплоидном рівні полегшується відбіррецесивних мутацій.
У диплоїдних рослинах мутації рідко зачіпають обидва алельнихгена в гомологічних хромосомах. Особина зазвичай гетерозиготна (два генирозрізняються), при цьому проявляється дія тільки домінантного (але нерецесивного) гена. Оскільки мутації частіше рецесивні, ніж домінантні, їхдосить складно виявити. У гаплоїдний же рослинах, які містять тільки однуз кожної пари гомологічних хромосом, мутації виявляються негайно. Селекціяна гаплоидном рівні дозволяє вести прямий відбір не тільки домінантних, але ірецесивних ознак.
гаплоїдні особини стерильні, але можна штучно подвоїти набір їххромосом за допомогою колхіцину і отримати диплоїдні гомозиготні рослини.
гаплоїдії можуть виникати спонтанно, але ча...
