Рост растений и дефференцировка -
Скачать (прямая ссылка):
Стерильная культура стеблевых апексов экономически важна для получения безвирусных линий некоторых культурных растений. Во многих обычно вегетативно размножающихся растениях, таких, как картофель, малина, гвоздика, герань, ревень, яблоня и другие плодовые деревья, постепенно накапливаются вирусы, ослабляющие их. Однако верхушки побегов, которые
234
Глава 6
часто остаются иезаражеииыми, можно изолировать, выращивать в стерильной культуре и получать из них свободные от вирусов растения.
Молодые листья папоротника Osmunda cinnamomea, подсолнечника (Helianthus annuus) и табака (Nicatiatia tabacum) успешно выращивали на простой среде, содержащей только сахарозу и неорганические соли (рис. 2.12). Такие изолированные листовые примордии продолжали расти, пока ие развивались в нормальные, дифференцированные листья, хотя обычно они были гораздо мельче листьев, развивающихся иа растении (с. 56).
6.3. КУЛЬТУРА ЗАРОДЫШЕЙ
Ранее (с. 40) мы рассматривали нормальное развитие зародышей, происходящее в эмбриональных мешках. В последние годы для экспериментального изучения .эмбриогенеза растении оиеиь часто используют стерильную культуру изолированных молодых зародышей.
Самый простой способ культивирования зародышей заключается в том, чтобы позволить им развиваться in situ внутри завязи или изолированного семязачатка. В семязачатке, помещенном в подходящую питательную среду, зигота может развиваться вплоть до созревания. Ткани плаценты помогают развитию семязачатка и зародыша. Поэтому стерильно культивировать семязачатки легче всего, очевидно, если их оставлять внутри завязи. Для семязачатков не характерна видовая специфичность в отношении физиологических потребностей, так как оплодотворенные семязачатки самых разных видов растений, пересаженные на плаценту из плодов Capsicum, вырастали до зрелых семян.
Если внутри семязачатков зародыши можно легко вырастить в культуре от зиготы до зрелого состояния, то их потребности в питании при изоляции из семязачатков очень усложняются. Конечно, зрелый зародыш автотрофен и будет расти при его помещении в ’условия, нормальные для прорастания, т. е. при соответствующем снабжении водой и кислородом и при благоприятной температуре. Однако было обнаружено, что зародыши, изолированные на более ранних стадиях, ие растут даже при снабжении их сахарозой и минеральными солями.
Полезный способ культивирования молодых зародышей был предложен в 1941 г. ван Овербиком, который обнаружил, что совсем незрелые зародыши можно выращивать на среде, содержащей сахарозу, минеральные соли и кокосовое молоко, представляющее собой жидкий эндосперм. Этот эндосперм содержит полный набор веществ, необходимых для роста и развития зародышей кокосовой пальмы, но он также очень эффективен при
Методы стерильной культуры при изучении дифференцировка 235
поддержании роста зародышей других видов. Были предприняты попытки идентифицировать активные компоненты кокосового молока, и теперь известно, что в его состав входят многоатомный спирт мионпозит, лейкоантоцианы, цитокишшы и, очевидно, ауксины п гиббереллииы. С помощью этого метода стало возможно выращивать до зрелого состояния зародыши некоторых видов, изолированные на ранних стадиях.
По мере развития зародышей они становятся менее гетеротрофными. Это было показано ца изолированных зародышах Capsella и Daitira. Глобулярные зародыши вообще не выживали в культуре. Зародыши сердцевидной формы (см. рис. 2.2) на ранней стадии развития могли расти па питательной среде, содержащей сахар, неорганические соли, витамины и кокосовое молоко. При выращивании более поздних изолированных сердцевидных зародышей кокосовое молоко можно было заменить таким источником восстановленного азота, как L-глутамип, а при культивировании еще более поздних зародышей можно было не добавлять даже и глутамин. Таким образом, по мерс развития зародыша наблюдается прогрессивное увеличение его биосинтетических способностей.
Вместе с тем более новые данные показывают, что концепция уменьшения степени гетеротрофиости с увеличением возраста зародышей, строго говоря, не совсем верна. Даже молодые глобулярные зародыши Capsella можно вырастить до зрелого состояния в сравнительно простой среде, не содержащей ни источника органического азота, такого, как L-глутамнн, ни высокой концентрации сахарозы. Но среда помимо обычных неорганических солей, витаминов и 2% сахарозы должна содержать сбалансированную смесь очень низких концентрации (около 10“7 М) ауксииа (например, ИУК), цнтокинина (например, кинетика) и сульфата аденина. По-видимому, по крайней мере в случае Capsella, определяющую роль в эмбриогенезе играет это соотношение фитогормонов в непосредственном окружении зародыша, а не содержание питательных веществ.
6.4. КУЛЬТУРА ТКАНЕЙ
В отличие от метода культуры органов при культуре тканей стерильно выращивают изолированную гомогенную массу клеток. Все органы растения во время их изоляции состоят из ряда различного типа тканей и, следовательно, представляют собой более сложную систему, чем изолированные индивидуальные ткани. При изучении физиологии и биохимии морфогенеза желательно работать с наиболее простой системой. Поэтому совершенно ясно, что культура изолированных тканей представляет собой более простой экспериментальный материал, чем культура органов. К тому же ткани из различных-источников
