Рост растений и дефференцировка -
Скачать (прямая ссылка):
В культуре каллуса клеточное деление происходит беспорядочно во всех направлениях, и возникает неорганизованная масса ткани; следовательно, в каллусе нет вполне определенных осей полярности. В меристеме побега или корня, напротив, мы наблюдаем высокоорганизованное строение ткани, и характер деления строго упорядочен. Было обнаружено, что при некоторых условиях культивирования в каллусе образуются стеблевые или корневые меристемы и в результате регенерируют новые целые растения.
6.6.1. Регенерация корней и почек в культуре каллусов
Мы уже упоминали в гл. 3 (с. 100) о работах Скуга по взаимодействию ауксинов и цитокинииов в их влиянии на рост культуры ткани из сердцевины табака. Скуг обнаружил, что цитоки-нин и ауксин взаимодействуют при инициации клеточного деления, а также при образовании организованных меристем. Так, при изменении соотношения между ауксином и цитокинином изменяется тип образующейся меристемы. При сравнительно высоком отношении ауксина к цитокинину из части клеток каллуса возникают зачатки корней. При концентрации цитокинина, превышающей концентрацию ауксина, клетки дифференцируются в апикальные меристемы стебля. В результате последующего роста зачатков корней и стеблей каллус приобретает вид, представленный на рис. 6.2. Таким образом, небольшие изменения в соотношении ауксина и. цитокинина могут 1) приводить к
Методы стерильной культуры при изучении дифференцировки
241
Рис. 6.2. Влияние различных концентрации кнпстпиа (0—10 мг/л) на рост и оргапообразовапне в каллусе, полученном па клеток сердцевины табака н выращиваемом на агаровой питательной среде, содержащей во всех сосудах по 2 мг/л 3-иидолилуксусной кислоты. Возраст всех каллусов 44 сут. (Перепечатано из Symp. Soe. Exp. Biol., II, 1957. Фотография любезно предостанлена
проф. F. Skoog.)
образованию меристем и 2) вызывать их дифферепцировку в корневую-или стеблевую апикальные меристемы.
Регуляция образования корней или стеблевых почек в культуре каллуса путем изменения соотношения ауксина и цитокн-нина была продемонстрирована па тканях различного происхождения, хотя известно и много неудачных попыток регенерировать почки или корпи в культуре тканей, полученных из ряда видов растений. На взаимодействие гормонов при регуляции дифференцировки почек или корней могут влиять различные факторы, такие, как содержание сахаров и фосфатов, источник азота и другие компоненты среды, например пурины. Однако несомненно, что ауксин и цитокшши могут регулировать не только заложение центров организованной меристемы в каллусе, ио также и тип образующейся меристемы. Тем не менее на инициацию верхушечных меристем в культуре каллуса влияют и другие стимулы. Например, инициация боковых корней в сегментах стебля гороха подавляется красным светом. Следовательно, при образовании верхушечных меристем корней может действовать механизм с участием фитохрома (гл. 8).
16-1429
242
Глава 6
(j.6.2. Образование зародышей в стерильной культуре растительных клеток и тканей
Тотипотентность растительных клеток наиболее наглядно была продемонстрирована при регенерации целых растений из зародышей, образовавшихся в культурах как соматических, так и мужских генеративных клеток (т. е. пыльцевых зерен). Впервые образование в культуре растительных тканей зародышей, имевших по крайней мере внешне нормальный вид и поведение, наблюдали Стюард в 1958 г. и Райнерт в 1959 г., которые, последовательно изменяя состав питательной среды, добились того, что на каллусе из флоэмиой паренхимы корня моркови появлялись зародыши, очень напоминавшие нормальные зародыши. При переносе на подходящую среду из них вырастали целые растения моркови. Зародыши, образованные не нз оплодотворенных яйцеклеток, а каким-то другим путем, часто называют адвентивными зародышами или эмбриоидами. Изменения в питательной среде, необходимые для образования эмбрнондов, в общем сводятся к изменениям в соотношении ауксина н цитокн-иина.
После этого первого сообщения многие исследователи получали адвентивные зародыши в культуре каллусов, в суспензионной культуре и в культуре изолированных пыльников и пыльцевых зерен (рис. 6.3). Процесс регенерации, особенно в связи с эмбриогенезом в стерильной культуре, был тщательно изучен у дикого вида и культурных сортов моркови (Daucus caroia) (рис. 6.5), но было также обнаружено, что способность к образованию адвентивных зародышей широко распространена в растительном мире. Тем не менее нельзя сказать, что все клетки растения или клетки всех видов сохраняют тотипотентность, так как было и много безуспешных попыток вызвать эмбриогенез и/или органогенез в стерильной культуре тканей многих видов. Возможно, что эмбриогенез происходит только у диплоидных клеток (или гаплоидных в случае пыльцевых зерен), н неудача в образовании адвентивных зародышей может быть связана с полиплоидией культивируемых клеток и тканей.
Для образования адвентивных зародышей характерны появление упорядоченной группы клеток с продольной полярностью и очень ранняя дифференцировка стеблевого и корневого полюсов на ее противоположных концах. Адвентивные зародыши формируются вне всякой связи с проводящей системой материнского растения или каллуса, что отличает их от структур с одним полюсом, таких, как почки или корни, которые всегда связаны с проводящей тканью.
