Рост растений и дефференцировка -
Скачать (прямая ссылка):
?38
Глава 6
ночные клетки и их небольшие группы, заключалась в том, что одиночные клетки «текут». В отличие от клеток каллуса, окруженных такими же клетками, изолированные растительные клетки в перемешиваемой жидкой среде по ряду причин, в частности из-за их большой поверхности соприкосновения с жидкой средой, теряют какие-то вещества, необходимые для деления, которые выходят в среду. Следовательно, потребности в питательных веществах у свободных клеток растений и их небольших агрегатов могут быть сложнее, чем у каллусов, полученных от тех же видов, так как в среду нужно добавлять тс вещества, которые утрачиваются клетками. Пищевые потребности некоторых типов клеток были точно выяснены, и теперь эти клетки можно выращивать на определенной среде, в состав которой обычно входят различные компоненты, которые мы уже перечисляли, говоря о культуре каллусов (с. 236). В других случаях оказалось невозможным поддерживать культуру клеток на такой составленной из определенных компонентов среде, и поэтому необходимо было добавлять кокосовое молоко, в состав которого, очевидно, входят какие-то еще неизвестные особые факторы.
Хотя еще не все проблемы, связанные с составлением сред для выращивания колоний клеток различных растений, решены, мы уже можем обрисовать общую картину. Удивительно то, что требования к среде для суспензионной культуры клеток и для развития молодых зародышей, очень близки (с. 234—235). В пптактном растении эти потребности удовлетворяют окружающие ткани, в частности в случае зародышей — эндосперм.
Растительные клетки в суспензионной культуре очень похожи друг на друга независимо от вида растения, из которого они взяты. Для клетбк в суспензионной культуре характерно, что
1) они содержат многочисленные и крупные вакуоли, даже если клетки способны к делению; 2) хорошо различимые цитоплазматические тяжи, свидетельствующие об активно движущейся цитоплазме; 3) крупное ядро с ядрышком (рис. 6.1, слева). Кроме того, в каждой суспензии клеток сосуществуют клетки различных типов, и только некоторые из них представляют собой одиночные свободные клетки. Некоторые свободные клетки делятся, и возникают скопления из более мелких и плотных клеток. Другие увеличиваются в размерах, и в них образуются поперечные внутренние стенки, в результате чего получается либо нить из клеток, либо в некоторых случаях новые свободные клетки «отпочковываются» наподобие дрожжевых клеток в культуре (рис. 6.1, справа). Таким образом, морфология клеток высших растений в суспензионной культуре отличается от морфологии клеток в ткани, из которой они были получены. Кроме того, они, очевидно, отличаются и по типу метаболизма, так как обычно не содержат типичных запасных веществ.
Методы стерильной культуры при изучении дифференцировка 239
Рис. 6.1. Слева. Деление одиночной изолированной клетки Phaseolus vulgaris. Обратите внимание иа крупную вакуоль, четко видимые цитоплазматические тяжи и большое ядро с ядрышком. Время между кадрами а, б, и в составляет 30 мин, а между кадрами г, д, е, о/с и з — 60 мни. (Из Journal оГ General Physiology, 43, 843, 1959—1960. Снимки предоставлены д-ром L. Bergmann с любезного разрешения издательства Рокфеллеровского университета.) Справа. Развитие группы клеток из одиночной клетки, изолированной из сердцевины стебля табака и выращиваемой в стерильной культуре. А. Одиночная клетка через 1 сут после помещения ее в культуральную среду. В—3. Стадии образования из одной клетки группы клеток. (W. Vasil, А. С. Hildobrandt, Sciencc, 150, 889-- 892, 1965. Фотография предоставлена д-ром А. С. ГШ-
debrandt.)
В идеальном случае в сосуд для культивирования изолированных клеток вносят только одиночные свободные клетки. Однако этот идеал достигается крайне редко, например в том случае, когда суспензию процеживают через стерильный муслин с такими мелкими порами, что группы клеток не проходят сквозь него. Так получают очень разбавленную суспензию свободных клеток (5 или менее клеток на 1 см3 питательной среды). При подходящих условиях эти клетки в суспензии начинают размножаться и через 2—3 нсд плотность клеток достигает примерно 100 000 на см3. При микроскопическом исследовании популяции клеток в это время можно увидеть, что теперь
240
Глава б
уже не все клетки свободны, т. е. кроме одиночных клеток имеются клеточные скопления различных размеров и формы. Эксперименты показали, что образование таких скоплений в суспензионной культуре растительных клеток происходит путем многократного деления одной клетки без отделения дочерних клеток. Изолированные свободные клетки растений не агрегируют и не образуют скоплений подобно тому, как это делают некоторые культивируемые клетки животных. В большинстве исследований, проведенных на суспензионной культуре клеток, исходный инокулум состоял не только пз свободных клеток, по п из небольших агрегатов, а кроме того, в нем присутствовали мертвые клетки и клеточный детрит.
6.6. ИЗУЧЕНИЕ РЕГЕНЕРАЦИИ В СТЕРИЛЬНОЙ КУЛЬТУРЕ
Растения обладают замечательной способностью к регенерации целого организма из изолированных кусочков побегов, корней, листьев пли даже из такой относительно неорганизованной ткани, как каллус. Позже мы обсудим некоторые более общие аспекты регенерации, а сейчас рассмотрим опыты но регенерации, проведенные на каллусах и суспензионных культурах.
