Рост растений и дефференцировка -
Скачать (прямая ссылка):
236
Глава 6
можно поддерживать в культуре неопределенно долго; таким образом, культура ткани предоставляет огромные и пока еще не вполне раскрытые возможности для исследований в области физиологии и биохимии. Так, для определенных биохимических исследований культура тканей оказалась чрезвычайно важной. Например, на культуре камбиальной ткани явора (Acer pseudo-p-latanus) были проведены обстоятельные исследования метаболизма клеточной стенки. Ниже мы приведем несколько примеров использования культуры тканей при изучении процессов дифференцировки.
Если маленькие кусочки паренхимы из корневой флоэмы моркови (Daucus carota), или из сердцевинной паренхимы стебля табака (Nicotiana tabacum), или даже содержащие хлорофилл палисадные клетки из листьев Arachis hypogea и Crepis capiilaris поместить на подходящую среду, то можно не только сохранить их живыми, но и вызвать их рост. Это значит, что дифференцированные клетки паренхимы или мезофилла, которые, находясь в растении, уже перестали делиться, вновь приступают к митотическим делениям, образуя недифференцированный каллус. Наиболее яркий пример сохранения у дифференцированных растительных клеток способности к делению был получен при культивировании каллуса из ткани сердцевинного луча 50-летней липы (Ti.Ua). Эти клетки достигли зрелости целых полвека тому назад, и все же они были потенциально способны к активному клеточному делению, что и проявилось при их помещении в подходящие для этого условия.
По-видимому, всякая живая растительная ткань, состоящая из содержащих ядра клеток, при ее изоляции и помещении в подходящую культуральную среду может образовывать делящийся, недифференцированный каллус. Однако получить каллус первый раз из нового растительного материала часто довольно трудно, так как потребности в питательных веществах у тканей, взятых от различных видов растений или даже из разных частей одного растения, очень различны. В общем оказалось легче культивировать исходно незеленые, паренхимные ткани, такие, как паренхима флоэмы или сердцевины. Получать зеленые, фотосинтезирующие каллусы из содержащих хлоропласты клеток листьев научились гораздо позже.
Было обнаружено, что для культуры изолированных тканей часто помимо обычных неорганических солей, микроэлементов и-источника органического углерода необходимы; 1) органический источник восстановленного азота, вносимый в виде аминокислот или для некоторых видов в виде амида глутаминовой кислоты L-глутамина; 2) витамины, в том числе тиамин, никотиновая кислота и пиридоксин, и 3) многоатомный спирт мио-инозит. Кроме того, необходимо присутствие ауксина, такого, как 2,4-Д, и иногда цитокинина. Поскольку в отличие от куль-
Методы стерильной культуры при изучении дифференцировки 237
туры органов при культивировании каллуса необходимо добавлять гормоны, очевидно, что организованные меристемы культивируемых органов могут быть центрами биосинтеза гор.монов, тогда как клетки паренхимы, из которых возникает каллус, не обладают способностью к синтезу гормонов.
Интересно отметить, что фотосинтезирующие каллусы, полученные из клеток палисадного мезофилла Arachis hypogea, не нуждаются во внесении в среду каких-либо витаминов. Это может быть связано с тем, что, как мы уже говорили, витамины в норме образуются в листьях растений и оттуда поступают в другие его части, например в корни.
Длительное пассирование тканей некоторых растений, таких, как морковь, виноград, Scorzonera, таб.ак и другие, приводит к спонтанному и необратимому изменению этих тканей, а именно они приобретают способность к синтезу достаточно больших количеств ауксина. В результате ткань, которая при се введении в культуру требовала добавки в среду ауксина и цитокинина, позднее при культивировании становится автотрофной в отношении этих гормонов. Такие длительно пассируемые культуры каллуса называют привыкшими. Они скорее напоминают опухолевую ткань, чем нормальные ткани растения. Например, у растений, зараженных бактерией, вызывающей образование корончатых галлов {Agrobacterium iumejaciens, или Phytomonas iumefaciens), в местах инфекции разрастается опухолевая каллусоподобная ткань. Если соответствующей температурной обработкой убить бактерии и перенести часть одной из таких обработанных опухолей в стерильную культуру, то легко образуется очень быстро растущий каллус, совершенно ие зависящий от добавки в среду ауксина и цитокинина. Таким образом, как зараженные клетки, так и клетки привыкшего каллуса подвергаются устойчивому изменению, в результате чего они приобретают способность к синтезу веществ, которые они раньше не могли образовывать. Эта способность передается от одного поколения клеток к другому и, возможно, осуществляется путем переноса бактериальной ДНК в клетку растения (см. с. 477). В настоящее время исследуют плазмнду Agrobacterium, считая, что ее можно будет использовать для введения «полезных» генов в культурные растения.
6.5. СУСПЕНЗИОННАЯ КУЛЬТУРА РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК
Суспензионная культура состоит из небольших групп клеток, диспергированных и растущих в перемешиваемой жидкой среде. Основная трудность, с которой сталкивались исследователи нри первых попытках получить делящиеся в культуре одй-
