Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
Изменчивость высших растений определяется в основном перераспределением
генов при половом размножении. Хотя такая изменчивость и важна с
эволюционной точки зрения, она служит помехой при разведении сортов
растений с желаемым набором признаков. К счастью, не все цветковые
растения размножаются только половым путем. У многих из них образуются
особые органы вегетативного размножения, например видоизмененные стебли-
известные всем усы земляники и клубни картофеля. Многие растения обладают
ценной особенностью: они способны к полной регенерации из небольшого
отрезка стебля, черенка. Эта особенность широко используется для
разведения растений с ценными сортовыми признаками. Только таким способом
можно разводить растения, неспособные давать потомство половым путем.
Некоторые растения полностью регенерируют из целых листьев (многие
суккуленты) или их частей (например, бегонии).
Полноценное растение может развиться и из каллусной ткани, выращенной из
меристемы in vitro. Этот метод позволил получить безвирусные сорта
картофеля. Вот уже несколько лет метод культуры тканей используется для
выведения оздоровленных и устойчивых к болезням растений, для создания
сортов с определенным генотипом, а также для сохранения и разведения
сортов ценных растений.
Сегодня мы знаем, что многие изолированные клетки, если их культивировать
в соответствующих условиях, могут регенерировать в целое растение.
Клетка, обладающая такой способностью к росту и формированию ткани, из
которой затем развивается полноценное растение, называется тотипотентной.
В середине 60-х гг. тотипотентность клеток была обнаружена у многих видов
растений.
Из тотипотентных клеток легко получить лишенные клеточной стенки
протопласты. Разработаны методы их культивирования для получения
каллусной ткани и затем - небольших растеньиц, которых можно размножать
обычными способами.
Протопласты получены из тканей большинства органов растений, в том числе
из корней, листьев, лепестков, плодов, коле-оптил, запасающих органов,
тетрад микроспор (из пыльников), корневых клубеньков бобовых и каллусных
тканей. Чаще всего
Сельское хозяйство и биотехнология
38"
для этого берут мезофильную ткань листа: из нее образуется много
единообразных протопластов. Нередко из протопластов получают каллусные
культуры, из которых можно регенериро-вать целое растение. К сожалению,
до последнего времени не удавалось вырастить целые растения из
изолированных протопластов бобовых и злаков - двух важнейших групп
культивируемых растений. Нередко в относительно простых условиях
выращивания и с высоким выходом была осуществлена регенерация в целое
растение протопластов Medicago sativa (люцерна, альфальфа). Это позволяет
надеяться, что подобрав соответствующие условия, удастся регенерировать
из протопластов и бобовые. Сегодня мы еще не умеем регенерировать
растения из протопластов хлебных злаков и пищевых бобовых, но в 1980 г.
Вернике и Бреттел (Werniche, Brettell, 1980) добились образования каллуса
и регенерации растений из листьев злаков, так что можно ожидать, что и в
случае протопластов злаков будет достигнут прогресс.
Особая ценность протопластов для селекции растений определяется целым
рядом их свойств. Во-первых, протопласты можно получать в большом
количестве и отбирать из них разновидности с полезными свойствами. Хотя
сами протопласты генетически единообразны, формирующиеся из них каллусы
дают растения, существенно различающиеся по внешним признакам. Во-вторых,
отсутствие клеточной стенки облегчает слияние протопластов и образование
гибридов. Поскольку при этом сливаются соматические, как минимум
диплоидные, клетки, селекционер растений получает в свои руки мощный
инструмент для отбора. В-третьих, в отсутствие клеточной стенки
облегчается захват чужеродной ДНК - фрагментов молекул или же
бактериальных плазмид, в результате чего формируются растения с
совершенно новым набором признаков.
Изменчивость
Хотя растения, полученные в результате размножения вегетативным путем
(клоны), обычно похожи на родительское растение, из этого вовсе не
следует, что все эти клоны генетически одинаковы. Иногда возникают клоны,
которые существенно отличаются от исходной формы. Их называют
соматическими вариантами или "спортами", и появляются они в результате
генетических изменений в клетках меристемы, которые дают начало всему
новому растению или его части. В ряде случаев такие спорты были
размножены и привели к созданию новых сортов. Примером могут быть
апельсины "Навель" и персики-нектарины. В основе соматической
изменчивости лежит ряд генетических механизмов: изменение числа хромосом
в ядре, му-
-384
Глава 9
тадия отдельных генов, модификация внеядерных генов клеточных органелл
(хлоропластов и митохондрий). Хотя изменчивость растений картофеля,
полученных из протопластов, обычно невелика, для протоклонов
тетраплоидного сорта Russet Burbank она оказалась существенной. Изучение
