Рост растений и дефференцировка -
Скачать (прямая ссылка):
Путем подбора соответствующих экспериментальных условий можно индуцировать постоянное образование адвентивных зародышей, и тогда в культуре одновременно обнаруживаются
Рис. 6.3. Развитие эмбрпоидов (адвентивных зародышей) из пыльцевых зерен при культивировании пыльников Nicotiana iabacum сорта White Burley. (N. Sunderland, Pollen and Anther Culture, ch. 9 in: Plant Tissue and Cell Culture, ed. H. E. Street, Blackwell Scientific, 1973. Фотографии предоставлены
д-ром N. Sunderland.)
А. Пыльник, культивируемый в течение 28 сут при 25 °С и при непрерывном освещении. Видно большое число образующихся эмбрпоидов, каждый из которых развивается нз одного пыльцевого зерна. Б. Тот же иыльнпк через 7 сут. На этой стадии развития растеньица можно легко разъединить каждое из них высадить отдельно, как показано на В. Позже их можно пересадить на смесь торфа и песка в обыкновенный горшок (Г). Д. Соцветия нормального диплоидного растения табака (слева) и гаплоидного растения (справа), выращенного из пыльцевого зерна так, как показано иа А—Г. Интересно, что па гаплоидном растении обычно развивается более крупное соцветие, чем па диплоидном.
16*
244
Глава 6
зародыши на всех стадиях развития. Адвентивные зародыши в культуре тканей, очевидно, образуются из одиночных клеток, обычно расположенных на поверхности каллуса. Окружающие клетки каллуса могут служить для зародыша «тканыо-няиькой»-иа ранних стадиях его развития. Имеются данные, что образование адвентивных зародышей в суспензионной культуре растительных клеток также происходит"при участии ткани-няньки, т. е. сначала путем повторных делений из исходной одиночной клетки образуется многоклеточный агрегат, а затем из одной клетки на поверхности агрегата может образоваться зародыш. Вместе с тем Стюард и его сотрудники утверждали, что из одиночных изолированных клеток путем сегментации можно прямо, без образования каллуса, получить проэмбрионы, которые затем вырастают в зародыши и нормальные растеньица. По мнению Стюарда, одним из условий образования адвентивных зародышей в суспензионной культуре является отсутствие связи с соседними клетками, что позволяет данной клетке расти независимо. Правда, различные исследования последних лет показали, что адвентивные зародыши могут возникать из отдельных клеток на поверхности каллуса. Дальнейшие микроскопические исследования адвентивных зародышей несомненно ответят на вопрос, может ли зародыш развиться прямо пз одиночной растительной клетки, не контактирующей с другими клетками. Однако по данным электронно-микроскопических исследований последнего времени, эмбриогенные клетки в каллусе из Ranunculus scleratus в процессе эмбриогенеза' связаны протоплазматнческими тяжами с соседними клетками. Это свидетельствует о том, что физиологическая изоляция от соседних клеток не обязательна для развития адвентивного зародыша и является еще одним доводом в пользу существования клеток-нянек, которые для чего-то необходимы на ранних стадиях эмбриогенеза. Точно так же в пользу концепции клеток-няиек говорят сообщения о том, что адвентивные зародыши образуются в суспензионной культуре из одной клетки клеточного агрегата, а остальные клетки агрегата каким-то образом способствуют начальному развитию эмбриоида. Тем не менее верно, что-эмбриогеиной становится только клетка суспензионной культуры или клетка на поверхности каллуса, хотя эти клетки могут нуждаться в помощи «нянек», а остальные клетки каллуса не образуют эмбриоидов, но становятся способными к эмбриогенезу при их разделении в суспензионной культуре.
Раньше для получения адвентивных зародышей в стерильной культуре часто использовали среду, содержащую жидкий эндосперм кокосового ореха. Одно время считалось, что кокосовое, молоко содержит особые вещества, необходимые для образования зародышей в суспензионной культуре. Однако более новые исследования показали, что клетки в суспензионной культуре
Методы стерильной культуры при изучении диффереицировки
245
могут образовывать зародыши и на синтетической среде с химически вполне определенным составом, без добавления кокосового молока. Для экспериментальной индукции образования адвентивных зародышей необходимо последовательно менять питательную среду, причем особенно важно контролировать' соотношение азота и ауксина. Поэтому ряд исследователей используют такую последовательность смены сред, кульминационным моментом которой является перенос со среды без ауксина иа среду с ауксином. Этого может оказаться вполне достаточным для начала эмбриогенеза в культуре.
6.6.3. Культура пыльцы и пыльников
В последние несколько лет методику, разработанную ранее для выращивания адвентивных зародышей пз соматических клеток, начали использовать для получения зародышей п даже целых растений из пыльцевых зерен. Пыльцевые зерна образуются в природе в сравнительно больших количествах, и они легкодоступны для экспериментаторов. Каждое зерно состоит всего из нескольких клеток (пяти у голосеменных и трех у покрытосеменных) и обладает уникальным геномом, возникающим при мейозе в процессе микроспорогенеза. У диплоидных растений каждый ген в пыльцевых зернах представлен только одной копией, и поэтому при образовании адвентивного зародыша из пыльцевого зерна возникает гаплоидное растение, каждый геи которого экспрессирован в фенотипе. Это очень важно в практике селекции растений, так как экспериментально полученные мутанты могут быть оценены на гаплоидах'и быстрее и проще. Кроме того, незащищенные адвентивные зародыши в культуре пыльцы или пыльников, а также возникающие из них растеньица представляют собой удобный и однородный материал для-мутагенных обработок, таких, как облучение рентгеновскими лучами.
