Сельскохозяйственная биотехнология - Шевелуха Е.А.
Скачать (прямая ссылка):
Значительное стимулирование корнеобразования дает предварительная обработка маточных растений ретардантами. Этот эффект показан на многих культурах: землянике, картофеле, яблоне, вишне, смородине, крыжовнике и др. Во всех случаях обработка маточных растений перед срезкой черенков или выделение меристем приводила к лучшему формированию корневой системы растения. Объяснение этого факта может быть связано с рядом причин, наиболее вероятной из которых является антагонизм между ауксином и гиббереллином в их влиянии на процесс корнеобразования. Ретарданты, являющиеся антигибберел-линами, изменяют соотношение гормонов в растении в пользу ауксинов, стимулируя тем самым процесс ризогенеза.
Побегообразование. Органогенез побега главным образом контролируется другой группой фитогормонов — цито-кининами. Это показано на каллусной культуре практически всех растительных видов. Повышение уровня цитокинина в среде приводит к индуцированию закладки зачатков почек в каллусе. При направленном стимулировании формирования зачатков вегетативных почек в каллусе особое внимание следует уделять абсолютному уровню ауксинов и цитокининов в
питательной среде и соотношению этих фитогормонов.
Внимания биотехнологов заслуживает альтернативность
морфогенеза из каллуса: начавшийся корневой органогенез подавляет формирование зачатков почек и наоборот.
Участие цитокининов в регуляции органогеза у недифференцированной ткани каллуса табака
было впервые показано Ф. Скугом и К О. Миллером. В опытах с помощью ИУК и кинетина вызывали образование у каллуса корней и побегов. Причем дифференциа-Рис. 6.8. Схема совместного дейст- ция каждого из этих органов тре-
вия ИУК (2 мг/л) и кинетина в бовала определенных концентра-концентрации (мг/л): ,, V / г-Щ
О (/), 0.02 (2), 0.5-1 (3). 5 (4) „а «рга- ЦИИ °боИХ фИТОГОрмОНОВ (РИС. 6.8). ногеиез каллуса табака
Изменение концентраций цитокинина и ауксинина в среде позволяет направлять органогенез в сторону образования корней или побегов. Так, при концентрации ауксина 2 мг/л и кине-тина 0,02—0,1 мг/л происходит ризогенез, а увеличение содержания кинетина в среде до 0,5—1 мг/л при неизменной концентрации ИУК вызывает образование стеблевых почек.
Одним из частных случаев побегового органогенеза, имеющим важнейшее значение для сельскохозяйственного производства, является клубнеобразование. Этот процесс блокируется ауксинами, что допускает проведение параллелей с органогенезом в каллусной культуре — как и в том случае, под действием повышенных доз ауксинов стимулируются корнеобразование и подавляется формирование клубней.
По мнению М.Х. Чайлахяна, получившим подтверждение других исследователей, фитогормональная регуляция клубнеоб-разования осуществляется гиббереллина ми и абсцизовой кислотой (АБК) в следующей последовательности: сначала под действием гиббереллинов стимулируется образование и рост столонов, а на следующем этапе под действием АБК рост столонов прекращается, при этом они утолщаются и формируют клубень на столоне. Обработка растений картофеля АБК существенно повышает урожайность за счет увеличения массы клубня.
Гормональная регуляция каллусообразования. Один из основных этапов работы биотехнологов растений связан с получением каллусной ткани из дифференцированных тканей листа, побега, корня. Основа получения каллуса — дедифференциров-ка растительных клеток экспланта, их возврат в меристемати-ческое, пролиферирующее состояние. Для этого должно произойти следующее: !) модификация тех элементов структуры клетки, которые мешают процессу деления (прежде всего — ис-гоньшение толстой вторичной клеточной стенки); 2) экспрессия генов, ответственных за процесс митоза.
Каллусообразование происходит в растительном мире довольно широко. Открытые раны растений способны достаточно быстро затянуться каллусной тканью, которая впоследствии дифференцируется. В подавляющем большинстве каллус образуется из меристематической ткани, главным образом камбия. При этом не возникает необходимость в модификации клеточной структуры.
При получении каллуса in vitro часто применяется посадка экспланта на питательную среду с высоким содержанием синтетического аналога ауксина —‘2,4-Д, который стимулирует процесс дедифференцировки. Механизм такого стимулирования Можно объяснить регуляторными эффектами ауксина: актива-
цией протонной помпы и связанного с ним истоньшения клеточной стенки за счет эффекта «кислого роста», индукцией синтеза ряда ферментов, вызывающих частичный гидролиз клеточной стенки, а также индукцией репликации ДНК. Кроме того, следует отметить, что именно 2,4-Д способен также стимулировать деление клеток по способу действия цитокинина, стимулируя синтез нуклеиновых кислот.
При длительном пассировании каллусной ткани возможно ее перерождение в опухолевую, т. е. ткань, рост которой не контролируется организмом. Причина этого явления заключается в приобретении способности синтезировать фитогормоны (ауксины и цитокинины), необходимые для ее деления внутри себя, а не получать их от других органов. Опухолевая ткань в культуре in vitro, не реагирующая на изменение концентрации фитогормонов во внешней среде, называется гормоннезависимой или «привыкшей».
