Рост растений и дефференцировка -
Скачать (прямая ссылка):
6.4) и разработаны соответствующие методы, позволившие из нескольких слившихся протопластов получать целое новое растение либо путем образования адвентивных зародышей, либо путем образования стеблевых почек и корней на возникшем из протопластов каллусе.
Кроме преодоления природного механизма несовместимости при генетической гибридизации практическое значение, хотя пока не оцененное, также может иметь смешивание цитоплазмы и
\rJ
>?У v.i
Рис. 6.4. Изолированные протопласты растительных клеток и слияние протопластов различных видов. (Фотографии любезно предоставлены проф.
Е. С. Cocking.)
А. Протопласты, выделенные из мезофилла листьев Petunia hybrida с помощью ферментативного разрушения клеточных стенок. Б. Протопласты, выделенные из мезофилла листьев Petunia hybrida и из обесцвеченного эпидермиса Nicotians. tabacum и обработанные поянэтнленгликолем для индукции их слипания и слияния. Видно несколько слившихся протопластов от двух видов растений (стрелки). В. Крупный агрегат, содержащий слившиеся протопласты Petunia hybrida и Nicoliana tabacum (протопласты из обесцвеченного эпидермиса). Г. Межвидовой гетерокарион, возникший в результате слияния нескольких протопластов от Petunia hybrida и Nicotiana tabacum. Гетерокарион приобрел шаровидную форму, и в нем начинается активное перемешивание цитоплазмы. Видны также два прилипших друг к другу протопласта, принадлежащие двум
разным видам (стрелка).
Методы стерильной культуры при изучении дифференцировки 249'.
оргаиелл различных видов растений. Например, одно из направлений будущей работы может заключаться в слиянии1 протопластов, полученных от представителей различных подразделений растительного царства. Таким путем можно, например, получить злаки, которые обладают способностью сипе-зслсных водорослей использовать атмосферный азот, а не зависят от азотных удобрений, внесенных в почву. Уже удалось слить протопласты растительных и животных клеток, и" не исключено,, что такой процесс может привести к созданию гибридов между растениями и животными.
6.7. РЕГЕНЕРАЦИЯ У СТЕБЛЕВЫХ И КОРНЕВЫХ ЧЕРЕНКОВ
Одним из наиболее ярких примеров регенерации, хотя обычно осуществляемой не в стерильной культуре, является широко применяемое в садоводстве вегетативное размножение растений стеблевыми или корневыми черепками, на которых развиваются придаточные корни и/или почки. У стеблевых черенков в результате деления клеток камбия в их основании часто образуется каллус, и в таком каллусе закладываются корни. Однако адвентивные корни могут образовываться и в нормальных тканях стебля •— обычно в перицикле, но у некоторых видов в камбиальной зоне. У корневых черепков как корни, так п почки обычно возникают из каллуса, образующегося из паренхимы в более молодой флоэме.
Легкость образования корней па побегах очень широко варьирует; например, черенки фасоли достаточно просто опустить нижпнми концами в воду, и на них образуются корни, черенки же других видов редко укореняются, даже если находятся в очевидно наиболее благоприятных условиях. Для тех растений, у которых корни образуются легко, в общем справедливо, что на отрезке стебля с почкой или листьями корни формируются на морфологически нижнем конце, тогда как па отрезках стебля с удаленными почками и листьями корни не возникают или это происходит с трудом. Следовательно, можно предположить, что в почках и листьях образуется какое-то вещество, которое движется вниз по стеблю и способствует кориеоб-разованшо в его основании. В пользу образования такого вещества говорят опыты, в которых экстракты из молодых листьев, стимулировали укоренение стеблевых черенков. Далее было , обнаружено, что обработка черепков ауксином оказывает такое же влияние, как экстракты молодых листьев (рис. 5.34), поэтому, вероятнее всего, стимулирующее влияние почек и листьев па укоренение связано с образованием ауксина в этих органах. Влияние ауксина на укоренение черенков.сводится к тому, что он увеличивает скорость образования - и -общее дасло закладок
250
Глава 6
-.адвентивных корней. Это, следовательно, еще один пример активации ауксином клеточного деления и диффереицировки.
Корни обычно формируются на базальном конце стеблевого ¦черенка, даже если перевернуть черенок морфологически нижним концом вверх (с. 33). Таким образом, стебли при закладке корней проявляют полярность. Известно, что ауксины стимулируют образование корневых инициалей, а также что они передвигаются базипетально (с. 164). Это наводит иа мысль, что полярность в образовании корней является следствием передвижения ауксина к тканям морфологически нижнего конца, где гормон приводит в действие процесс корнеобразования. Действительно, если ауксин вводить через апикальный конец стеблевого черенка, то каллус, а затем и корни образуются на его нижнем конце, а если провести обработку базального конца, то корни опять-таки образуются в основании черенка.
Если конец отрезка стебля погрузить в раствор цитокинина, ¦то на его морфологически верхнем конце могут образоваться многочисленные почки, но корни либо вообще не развиваются, .либо развиваются очень слабо, т. е. действие цитокинина противоположно действию ауксина. Тем не менее, как мы уже видели (с. 240), ауксин может и не вызвать образования корней, если концентрация цитокининов в обрабатываемых тканях недостаточно высока, поскольку для образования корней необходимо активное клеточное деление. Корневые черенки ведут себя так же, как стеблёвые, в отношении полярности заложения кор-.ней и стеблевых почек и влияний на них ауксинов и цитокининов (с. 240). Образование почек и корней иа противоположных концах изолированных отрезков стебля или корня, по-видимому, связано с передвижением ауксина и цитокинина в противоположных направлениях. Когда какой-то из гормонов накаплива-.ется преимущественно на одном из концов, то соответственно возникают почки или корни. Действительно, было обнаружено, что при помещении корневых черенков цикория (Cichorium in-tybus) в условия повышенной влажности, благоприятной для регенерации, происходят определенные изменения в распределении эндогенных гормонов внутри черенков , так что концентрация ауксина повышается на базальных концах, а концентрация цитокинина — иа апикальных концах. Эти изменения происходят ранее какой-либо видимой регенерации почек и корней и, следовательно, могут играть важную роль в определении типа регенерации. Приведенные наблюдения, безусловно, полностью соответствуют данным, согласно которым регенерация почек и корней в культуре каллуса связана с высокой концентрацией .соответственно цитокинина или ауксина (с. 240).
