Рост растений и дефференцировка -
Скачать (прямая ссылка):
Наименьшая жизнеспособная часть растения, которая, как сейчас считается, может размножаться, расти и развиваться в культуре, — это одна клетка. Еще в 1902 г. Габерлаидт попытался выращивать отдельные клетки растений в стерильной культуре, но по разным понятным нам теперь причинам потерпел неудачу.
Вслед за Габерландтом другие исследователи разработали методы культивирования изолированных органов и тканей; Первыми были успешно выращены в стерильной культуре корни растений, и Уайт в 30-ых годах показал, что в соответствующей питательной среде такие корни растут и в них дифференцируются нормальные характерные для корней ткани. В работе
2.32
Глава 6
Готре (1939) и других было показано, что в стерильной культуре можно сохранять и растить кусочки запасающих тканей,, например из корней моркови. От таких .изолированных тканей и произошла культура каллусов, на которой было исследовано влияние питательных веществ, витаминов и гормонов на клеточное деление, дифференцировку проводящих тканей и на появление участков организованной меристемы преимущественно в паренхимной ткани. По определению каллус — это масса пролиферирующей ткани, состоящей главным образом из паренхимных клеток, в которой, однако,'при подходящих условиях может происходить дифференцировка.
- При выращивании каллуса в жидкой питательной среде на качалке от его поверхности часто отрываются клетки, которые свободно плавают в жидкости, образуя суспензионную культуру клеток. Обычно такие свободные клетки не делятся, если они остаются в ср)еде, пригодной для роста каллуса, так как для размножения свободных клеток растения необходима более сложная среда, чем для размножения клеток каллуса, и такая среда, в которой могут размножаться свободные клетки растений, была разработана.
6.2. КУЛЬТУРА ОРГАНОВ
6.2.1. Культура корней
Оказалось, что в стерильной культуре можно выращивать несколько типов органов растений, в том числе корни, стеблевые апексы, листья, части цветков и плоды. Потребности в питательных веществах при таком культивировании органов различаются в зависимости от вида растения и типа органов, по, конечно, имеются некоторые общие черты. Интактные высшие растения автотрофны, т. е. они могут синтезировать все исоб* ходимые для нх жизни органические вещества из двуокиси углерода, кислорода и минеральных элементов. Однако в стерильной культуре в большинстве случаев фотосинтез не идет. Поэтому необходимо вносить в среду источник углерода, обычно предоставляемый в форме сахаров, таких, как сахароза или глюкоза. Кроме того, в стерильную культуру нужно добавлять такие же минеральные питательные вещества, которых требует лнтактное растение: макроэлементы (азот, фосфор, калий и кальций) и микроэлементы (Mg, Fe, Mn, Zn и т. п.).
Было обнаружено, что помимо источника углерода и минеральных питательных веществ изолированные органы в большинстве случаев нуждаются также и в некоторых специфических органических веществах. Так, при выращивании в стер иль-.ной- культуре, корней обычно нужно добавлять в среду некоторые .витамины, в частности тиамин (витамлн- Bi) и иногда пи,-
Методы стерильной культуры при изучении диффереицировки
233
ридоксин (витамин Вб), никотиновую кислоту и другие. Очевидно, в целом растении ряд витаминов синтезируется в листьях, и корни, будучи неспособными к их синтезу, зависят от поступления этих веществ из побега. Для роста корней томатов нужны только сахароза, минеральные элементы и тиамин, и иа такой среде они могут успешно расти в культуре многие годы.
Изолированные корни некоторых однодольных не могут расти даже при добавлении витаминов, в том числе полного набора витаминов группы В н других. В некоторых из этих случаев (примером является рожь) корип могут расти, если в срсду добавить ауксин. Для поддержания культуры изолированных корней нужны регулярные пересадки па свежую питательную среду. Для этого отрезают кусочки корпя с боковыми корешками и переносят па новую среду, где они продолжают быстро расти; таким образом поддерживается культура.
Изолированные корпи большинства видов растении в культуре образуют только ткани корня, по при культивировании корней некоторых видов происходят регенерация стеблевых почек, а также формирование новых корней. Примером могут служить Convolvulus, одуванчик (Taraxacum officinalis) и щавель (Ru-mex crispus).
6.2.2. Культура апексов цобегов и листьев
Изолированные апикальные меристемы п листовые прнмор-дни также можно выращивать в стерильной культуре. Часто на них развиваются придаточные корпи и в конце концов могут вырасти целые растения. У сосудистых споровых растений, таких, как папоротники, апексы побегов и листья сравнительно более автотрофны, чем у покрытосеменных. Поэтому даже маленькие апексы папоротников могут расти на среде, содержащей только углеводы и минеральные соли. Для выращивания маленьких апексов покрытосеменных (диаметром менее 0,5 мм) к основной среде необходимо добавлять какой-то источник органического азота и некоторые специфические аминокислоты и витамины, по более крупные апексы растут па простой среде. Это снижение требования к среде у крупных апексов может быть связано с тем, что они содержат более развитые листовые прпмордни, которые, очевидно, в какой-то мере обеспечивают верхушку витаминами и другими органическими питательными веществами.
