Жизнь зеленого растения - Гэлстон А.
Скачать (прямая ссылка):
Осторожное
встряхивание”
2 часа
Протопласты переносят иа полужидкую питательную среду
Ядро
Хлоропласты
Вакуоль
Плазматическая
мембрана
Чашка Петри Взвесь
протопластов
По прошествии нескольких недель некоторые протопласты образуют каллусы
Чашка Петри
Побег
Каллус
Корень
ЯТ^Среда
Каллус
Этн каллусы дают начало крошечным растеньицам
Из них образуются нормальные растения
Растения сильно варьируют по характеру роста, устойчивости к вредным воздействиям, по морфологии и урожайности. Это свидетельствует о том, что они происходят из протопластов с разными признаками
Многочисленные
••протопласты
Рис. 16.3. Протопласты, выделенные нз листьев картофеля, можно использовать для регенерации целых растений (Л).
У таких растений наблюдается высокая изменчивость (Б), что указывает на1 изменчивость клеток (протопластов), из которых они возникли.
ной ДНК. Части плазмидной ДНК могут затем высвободиться из кольцевидной молекулы и включиться в геном-рецептор, превратившись в постоянную часть генетического аппарата теперь уже измененного растения-хозяина. Предлагалось много планов для проведения экспериментов по переносу генов, опре-
деляющих фиксацию азота, устойчивость к возбудителям болезней, более высокую аминокислотную продуктивность и более мощный габитус. Хотя в настоящее время эти планы кажутся несколько фантастичными, их следует иметь в виду на будущее. Генная инженерия почти несомненно будет играть большую роль в сельском хозяйстве XXI в.
Протопласты, полученные из листьев картофеля, уже используются для отбора вариантов, наиболее устойчивых к не-
При слабом встряхивании многочисленные новообразовавшиеся клетки, освобождаясь, переходят в сред>
Эти клетки помещают на полужидкую среду, содержащую антагонистт одного из важных метаболитов
Питательная
среда
Из корня моркови вырезают часть ткани и в асептических условиях помешают в сосуд с питательной средой
5-метилтриптофан (5-МТ) — один из таких антагонистов' аминокислоты триптофана
Получающиеся таким образом растения содержат больше триптофана, чем исходный «дикий» тип. Более высокое содержание триптофана — результат наличия в инх измененного фермента (антранилатснитетазы)* на который триптофан ие действует по принципу торможения конечным продуктом реакции
Триптофан При замещении Н при С-5 на СН3 образуется 5-МТ
5-МТ убивает почти все клетки, но несколько клеток выживает,и они образуют ‘каллус или зародыш
Рис. 16.4. Нормальную изменчивость клеток можно нспользЬвать для отбора
клеток с желаемыми признаками н регенерации из них растений с улучшенными свойствами. Для этого удобно воспользоваться антиметаболитамн аминокислот илн витаминов.
-с и,— с—соон
г
благоприятным воздействиям, и к болезням (рис. 16.3). Создается впечатление, что каждый лист представляет собой мозаику из клеток, различающихся по своему генетическому составу? эти различия могут быть обусловлены генными мутациями, такими хромосомными изменениями, как делеции, или неравно* мерным распределением плазмид при клеточном делении. В чем бы ни состояла причина генетического изменения, эти клетки можно выделять в виде протопластов, из которых в результате регенерации сначала вновь образуются клетки, а затем каллусы и целые растения; полученные таким образом экземпляры можно исследовать, с тем чтобы выявить имеющиеся между
ними различия. Этот мощный метод, очевидно, найдет широкое применение в будущем.
Близкий метод — культура клеток в присутствии антиметаболитов (рис. 16.4). Следует ожидать, что любая клетка, выращиваемая в присутствии антиметаболита, будет производить избыточное количество нормального метаболита. Если такую клетку выращивать в культуре, то она, возможно, даст начало растению, продуцирующему желаемый метаболит в больших количествах. Такой эксперимент был успешно проведен с клетками моркови. При введении в среду 5-метилтриптофана (5-МТ) большинство клеток гибнет, поскольку 5-МТ — эффективный антагонист триптофана. Но некоторые клетки при этом не гибнут; они, как оказалось, содержат большие количества эндогенного триптофана, потому что имеющийся у них фермент — антранилатсинтетаза, участвующая в образовании индольного кольца триптофана, г— не подавляется, как это обычно бывает, конечным продуктом реакции. В результате этот фермент обусловливает «избыточную продукцию» триптофана, а растения, регенерированные из таких отобранных клеток, богаче триптофаном, чем те линии, из которых они происходят. Этот метод, несомненно, будет использоваться в будущем для ?создания линий важных сельскохозяйственных растений с повышенным содержанием витаминов, аминокислот, стероидов и других желательных продуктов, вырабатываемых растениями.
ВВЕДЕНИЕ В КУЛЬТУРУ
НОВЫХ ВИДОВ ДИКОРАСТУЩИХ РАСТЕНИЙ
Одно из направлений в развитии сельского хозяйства —? это введение в культуру новых растений, отобранных среди дикорастущих форм. Из примерно четверти миллиона существующих в настоящее время видов покрытосеменных экономическое значение имеют лишь несколько сотен видов, а число основных сельскохозяйственных культур не превышает нескольких десятков. Среди невероятного разнообразия еще неиспользуемых семенных растений, несомненно, имеется много таких, которые могли бы стать полезными для человека. Огромное большинство этих растений обитает в тропиках и субтропиках и •поэтому не привлекало к себе внимания нашего сельского хозяйства, приуроченного к умеренному поясу. С проникновением земледелия в новые области, многие из которых лежат в тропиках, в круг сельскохозяйственных культур, вероятно, можно было бы ввести новые виды для получения от них как продуктов питания, так и других новых продуктов.
