Рост растений и дефференцировка -
Скачать (прямая ссылка):
Методика индукции эмбриогенеза в культуре пыльцы и пыльников все еще находится в процессе разработки, и в настоящее время успех в этом отношении достигнут только с ограниченным числом видов растений. Первые опыты по культивированию пыльцы были предприняты в 50-х годах, когда Тулеке получил каллусы из пыльцы некоторых голосеменных. Лишь в середине 60-х годов Гуа и Махешвари удалось достигнуть успеха в культивировании пыльцы покрытосеменных, и то только целых пыльников Datura innoxia,. Однако уже в 1967 г. Гуа и Махешвари обнаружили, что развитие культивируемых пыльников D. innoxia приводит к образованию гаплоидных растений, причем каждое растение возникает из одного пыльцевого зерна. С тех пор были разработаны условия, при которых происходит’ рост в стерильной культуре и эмбриогенез пыльцы (иногда
246
Глава 6
внутри изолированных пыльников) различных других покрытосеменных (рис. 6.3).
При культивировании пыльников их обычно изолируют в стерильных условиях и либо переносят на поверхность стерилизованной агаровой среды, либо помещают плавать па поверхность жидкой среды, либо располагают на полосках фильтровальной бумаги, концы которых опущены в жидкую среду. При этом важно выбрать пыльники с пыльцой на определенной стадии микросиорогенеза. Так, в культуре пыльников Nicoliana tabacum больше всего адвентивных зародышей получается, если изолированные пыльники содержат пыльцу на стадии, когда в цитоплазме вегетативной клетки идут активные синтетические процессы. Результаты, полученные на других видах, показали, что критическая стадия может различаться в зависимости от вида или разновидности растения. Кроме того, немаловажное значение имеют условия в стерильной культуре и условия, при которых выращивали растение-донор. Для культуры пыльцы и пыльников используют такую же среду, как для культуры соматических клеток, и при этом наиболее важную роль играют вводимые в среду гормоны. В среду для пылы-шков большинства видов вносят как ауксин, так и цитокинин, хотя иногда бывает достаточно присутствия только одного из гормонов. Цито-кинин при желании можно заменить кокосовым молоком.
Эмбриогенез в культуре пыльников покрытосеменных происходит путем развития вегетативной клетки каждого пыльцевого зерна. Начальные стадии образования адвентивного зародыша различаются у разных видов;. Иногда вегетативная клетка повторно делится, а развитие пыльцевой трубки полностью подавляется. Молено видеть, как постепенно производные вегетативной клетки организуются в зародыш, из которого затем вырастает растеньице. В других случаях эмбриогенез происходит, когда вместо нормального неэквивалентного деления, приводящего к образованию вегетативной и генеративной клеток, происходит эквивалентное деление.
Пыльца некоторых видов при определенных условиях культивирования пыльников может делиться так, что образуется каллус. На таком каллусе часто формируются стеблевые почкп и корни, а затем таким образом можно получить целое растеньице. И хотя многое предстоит еще выяснить, уже очевидно, что метод культуры пыльцы и пыльников в будущем сыграет важную роль при выведении новых культурных и декоративных растений.
6.6.4. Выделение и культура растительных протопластов
В середине 50-х годов были разработаны методы, позволявшие выделять протопласты из соматических и репродуктивных клеток. Протопласт — это растительная клетка, у которой уда-
Методы стерильной культуры при изучении дифференцировки 247
лена клеточная стенка, и поэтому в стерильной культуре выделенные протопласты ведут себя во многих отношениях подобно животным клеткам в культуре. При подходящих условиях культивирования они растут и делятся н могут даже образовать клеточные стенки.
Протопласты растительных клеток можно выделить из исходной ткани механически пли с помощью ферментов. При механическом выделении протопластов клетки сначала подвергают плазмолизу в гипертоническом растворе, а затем осторожно, с помощью микрохирургических методов, удаляют клеточные стенки. Такую методику нельзя применить к иевакуолнзпрован-иым, например меристематическнм, клеткам. По этой и другим причинам многие исследователи получают протопласты, обрабатывая клетки ферментами,-разрушающими компоненты растительных клеточных стопок. Чаще всего клетки последовательно пли одновременно обрабатывают пектнпазой (для мацерации клеток) и целлюлазой (для разрушения клеточных стенок). После выделения растительные протопласты нужно держать в жидкой культуральной среде с осмотическим потенциалом, очень близким к потенциалу протопластов; иначе за счет чрезмерного набухания или сморщивания в протопластах произойдут необратимые повреждения.
Потенциальные возможности использования стерильной культуры выделенных протопластов в исследовательской работе очень велики. Например, проникновение вирусов в растительную клетку или поглощенно клетками макромолекул гораздо проще изучать в отсутствие клеточной стенки. Однако наиболее перспективным является успешное слияние протопластов различного происхождения с образованием новых видов растений путем соматической гибридизации. Выведение новых растений всегда было ограничено необходимостью эффективного полового оплодотворения. Невозможность получения жизнеспособных межвидовых и межродовых гибридов может быть обусловлена рядом нарушений нормального полового процесса: в частности, неспособностью пыльцевой трубки проникнуть в зародышевый мешок, разрушением эндосперма п т. п. Этих сложностей можно избежать, если вместо полового размножения использовать прямое слияние вегетативных клеток. Уже было произведено успешное слияние выделенных растительных протопластов (рис.
