Жизнь зеленого растения - Гэлстон А.
Скачать (прямая ссылка):
Изменение старых сортов растений с помощью новых методов
Скрещивания между существующими растениями, конечно, не исчерпывают всех потенциальных возможностей получения новых сочетаний геномов. Обычные скрещивания следует про
должать не только для повышения урожайности сельскохозяйственных растений и их качества, но также для их защиты от новых рас микроорганизмов и насекомых-вредителей. Кроме того, необходимо развивать дальше новые методы, в основе которых лежат использование тканевых и клеточных культур и соматическая гибридизация путем слияния протопластов, хотя все это остается пока еще лишь на уровне любопытных лабораторных экспериментов. Недавно в результате слияния протопластов был получен настоящий соматический гибрид между картофелем и томатом,. При выращивании в культуре таких гибридных клеток в начале образовывалась масса недифференцированной ткани (каллус), а затем и целые растения с некоторыми признаками обоих родителей. Чтобы доказать гибридную природу этих растений, из них выделяли и анализировали ри- булозобисфосфат-карбоксилазу — фермент цикла Кальвина, состоящий из больших субъединиц белка, определяемых генами, содержащимися в хлоропластах, и малых субъединиц, определяемых ядерными генами. Было показано, что у гибрида большие и малые белковые субъединицы происходят от разных родительских особей. Это первый случай, когда путем соматической гибридизации было создано растение, которое нельзя (или во всяком случае не удалось до сих пор) получить с помощью обычных методов полового скрещивания. Метод соматической гибридизации в ближайшем будущем преподнесет нам, несомненно, немало других неожиданностей.
Для экспериментов по трансформации растительной клетки ?наиболее подходящим объектом, почти наверное, окажутся протопласты, Мы уже располагаем рядом факторов, способных ?переносить гены из одной клетки в другую; самым многообещающим, из таких переносчиков служит Ti- (tumor inducing) плазмида Agrobacterium tumefaciens (возбудителя рака корневой шейки). Эту небольшую кольцевую молекулу ДНК, обусловливающую превращение нормальных клеток в клетки раковой опухоли, можно «надрезать» и разомкнуть, используя рестрикционные эндонуклеазы, выделяемые из различных микроорганизмов (рис. 16.2). К разомкнутому таким образом кольцу плазмидной ДНК можно добавить другие фрагменты ДНК, полученные аналогичным образом из клеток, гены которых подлежат переносу. В присутствии соответствующих источников энергии и ферментов, называемых лигазами, можно вызвать соединение разомкнутых концов молекул ДНК. В некоторых случаях при этом получаются гибридные плазмиды, в замкнувшееся кольцо которых включаются желаемые гены эукариотических клеток. Такие плазмиды можно затем использовать для заражения протопластов растения-хозяина, в которое предполагается перенести эти гены. В случае удачи эксперимента плазмида проникает в клетку и реплицируется вместе с хромосом-
Клеточная стенка
Л^Бактериальная хромосома
Плазмида, содержащая: J геиы «инфекционное™» и индуцирования, опухолей (Ti)y
Плазмиды содержат
участки ДНК, которые
могут быть «надрезаны»
рестрикционными
эндонуклеазами,
специфичными
для определенной
последовательности
нуклеотидов, например
О ж ААТС
Каждая вирулентная клетка Agrobacterium tumefaciens содержит небольшое внехромосомное кольцо двухцепочечной ДНК, называемое плазмидой. Это инфекционное тельце способно размножаться независимо от хромосомы. В бактериальной клетке может образоваться много копий плазмиды, которые могут затем отделиться от клетки
надрез
Таким же образом можно «надрезать» взятую от какого-либо растения-донора' «чужеродную» ДНК и получить такие же «свободные концы»
В участках, обозначенных пунктиром, содержатся желаемые гены, которые следует перенести в раст'ение-реципиеит
Разомкнутые
плазмиды
GrAATTC. СТТАА G..
При участии других ферментов, называемых лигазалш, комплементарные участки можно соединить, создавая «гибридные» плазмиды, в которые
ААТТС G ААТТС включена «чужеродная» ДНК
L
С TTAAGJ..C TTAAG
Эти плазмиды, содержащие в обозначенных пунктиром участках желаемые гены, размножаются в бактериальной клетке.
Затем их используют для заражения растения-хозяина. Если
плазмнде удастся проникнуть в клетку хозяина, то она
продолжает размножаться, и прн этом у данной
клетки могут проявиться «желаемые гены». В конечном счете в
результате «кроссинговера» между плазмидой и хромосомой хозяина
«желаемые гены» могут включиться в эту хромосому,
т.е. созпается стабильный новый генотип •
Рис. 16.2. Используя эндонуклеазы и бактериальные плазмиды, можно клонировать гены высших растений, а быть может, и вводить нх новым растениям- хозяевам.
Поверхность листьев картофеля стерилизуют, ? удаляют с них эпидермис, а затем инкубируют с ферментами, разрушающими клеточную стейку, в среде с высоким содержанием маниита. При этом через несколько часов образуется много протопластов
Кусочки листьев, с которых удален эпидермис
Ферменты и маииит
Центрифугирование ? при иизких-
