Сельскохозяйственная биотехнология - Шевелуха Е.А.
Скачать (прямая ссылка):
Переход к морфогенезу в культуре каллусных тканей сопровождается значительными изменениями дыхательного метаболизма. В целом дыхание (по С02) усиливается, но изменяется его характер в направлении интенсификации пентозофосфатно-го пути. Возрастает активность дыхательных ферментов.
Вслед за биохимической наступает структурная реорганизация клетки. Биохимическая дифференцировка клетки всегда предшествует структурной. В клетках, вступивших на путь морфогенеза, возрастает число рибосом, митохондрий, меняется их внутренняя структура.
Процессы морфогенеза в каллусных клетках протекают асинхронно и продолжительно. Одновременно в каллусной тка-
ни могут иметься как полностью сформированные структуры, так и клетки, только что вступившие на этот путь.
Повышенная синтетическая активность клеток меристемати-ческого очага и глобулярного проэмбрио делает их аттрагирую-щим центром, в который устремляются питательные вещества. Окружающие каллусные клетки при этом часто разрушаются и образующиеся эмбриоиды легко выпадают из массы каллусных клеток.
Каллусные клетки не связаны между собой плазмодесмами или последние сильно редуцированы. При появлении зародышеподобных структур или меристематических очагов между клетками снова восстанавливается связь с помощью плазмо-десм.
Все изменения, происходящие при морфогенезе и заканчивающиеся регенерацией из каллусой клетки растения, управляются (контролируются) специальными генами. В настоящее время одни ученые считают, что признак морфогенеза полиге-нен и контролируется несколькими хромосомами, другие пришли к заключению, что этот признак определяется двумя ядер-ными генами. Тот факт, что морфогенетическая активность каллусных клеток имеет генетическую природу, объясняет, почему не удается в ряде случаев получить регенерацию из каллусной ткани тех или иных генотипов. Регенерационную способность может увеличить скрещивание генотипов, морфогенетически активных in vitro.
1.8. КЛОНАЛЬНОЕ МИКРОРАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ
Для семенных растений характерно два способа размножения: семенной и вегетативный. Оба эти способа имеют как преимущества, так и недостатки. К недостаткам семенного размножения следует отнести, в первую очередь, генетическую пестроту получаемого посадочного материала и длительность ювенильного периода. При вегетативном размножении сохраняется генотип материнского растения и сокращается продолжительность ювенильного периода. Однако для большинства видов (в первую очередь для древесных пород) проблема вегетативного размножения остается до конца не решенной. Это обусловлено следующими причинами: 1) не все породы, даже на ювенильной стадии, могут размножаться вегетативным способом с требуемой эффективностью (дуб, сосна, ель, орехоплодные и др.); 2) практически невозможно с помощью черенкования размножать многие виды древесных пород в возрасте стар-36
ше 10—15 лет; 3) не всегда удается получать стандартный посадочный материал (возможность накопления и передачи инфекции); 4) трудоемкостью и сложностью операций при размножении взрослых (древесных) растений с помощью прививок; 5) неэффективностью разработанных технологий для получения достаточного количества генетически однородного материала в течение года.
Достижения в области культуры клеток и тканей привели к созданию принципиально нового метода вегетативного размножения — клонального микроразмножения (получение в условиях in vitro (в пробирке), неполовым путем растений, генетически идентичных исходному экземпляру). В основе метода лежит уникальная способность растительной клетки реализовывать присущую ей тотипотентность, т.е. под влиянием экзогенных воздействий давать начало целому растительному организму. Этот метод, несомненно, имеет ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения:
— получение генетически однородного посадочного материала;
— освобождение растений от вирусов за счет использования меристемной культуры;
— высокий коэффициент размножения (105— 106 — для травянистых, цветочных растений, 104— 10я — для кустарниковых древесных, 104 — для хвойных);
— сокращение продолжительности селекционного периода;
— ускорение перехода растений от ювенильной к репродуктивной фазе развития;
— размножение растений, трудно размножаемых традиционными способами;
— возможность проведения работ в течение круглого года и экономия площадей, необходимых для выращивания посадочного материала;
— возможность автоматизации процесса выращивания. Первые достижения в области клонального микроразмножения были получены в конце 50-х годов нашего столетия французским ученым Жоржем Морелем, которому удалось получить первые растения-регенеранты орхидей. Успеху Ж. Мореля в микроразмножении способствовала уже разработанная к тому времени техника культивирования апикальной меристемы растений в условиях in vitro. Как правило, исследователи в качестве первичного экспланта использовали верхушечные меристемы травянистых растений: гвоздики, хризантемы, подсолнечника, гороха, кукурузы, одуванчика, салата и изучали влияние состава питательной среды на процессы регенерации и формирования растений. Ж- Морель в своих работах также использо-
