Lektsia_1_kultury_rastitelnykh_kletok_2012_nov
.pdf
Культуры in vitro тканей растений
проросток микрокаллус
эмбриоиды протопласты
Схема (слева) фото (справа) получения регенерантов из протопластов протопласт→первое клеточное деление→микрокаллус→эмбриогенный
каллус→соматический эмбриоид→проросток→растение
61
Micropropagation
A single node will produce a shoot within 4-6 weeks that has 4-6 nodes.
Each plantlet can be "subcultured" to produce another 4-6 plants each.
Культуры растительных клеток
•Клеточная селекция
•Генетические основы применения культуры клеток растений в
селекционных целях
•Клетки в культуре in vitro отличаются по морфологии, по биохимическим свойствам, по физиологическому состоянию и генетически. Разнообразие (вариабельность) среди клеточных линий или растений-регенерантов называют сомаклональной вариабельностью. Генетическая природа и механизм возникновения сомаклональной изменчивости пока мало изучены. Однако четко можно выделить зависимость возникновения сомаклональных вариантов, прежде всего, от генетической гетерогенности соматических клеток исходного экспланта, генетической и эпигенетической изменчивости,
индуцируемой условиями культивирования in vitro , а также от генотипа и
исходного экспланта.
•Полиморфизм культивируемых клеток можно объяснить видовыми и возрастными особенностями, уровнем плоидности, влиянием состава питательной среды и условий культивирования, отсутствием коррелятивных связей. Последний фактор, ведущий к нарушению жесткой регуляции, существовавшей в целом растении, видимо, является основной причиной спонтанной изменчивости клеток in vitro .
68
Культуры растительных клеток
Спонтанный и индуцированный мутагенез в культуре клеток, тканей и протопластов позволяет получать растения, представляющие практический интерес для селекционеров.
Важное практическое значение имеет создание форм растений, устойчивых к неблагоприятному действию факторов внешней среды, таких как низкие температуры, засоление почв, загрязнение природной среды
токсическими веществами, поражение вредителями и возбудителями
болезней. Эти факторы могут быть использованы в качестве селективного фона в процессе клеточной селекции. Клетки, сохранившие при этом жизнеспособность, могут быть регенерированы в целые
растения.
В качестве селективных агентов используют антибиотики, ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот, аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований, фито- и патотоксины, агенты, вызывающие солевой и водный
стресс, аналоги аминокислот.
69
Культуры растительных клеток
Для проведения клеточной селекции используют следующие приемы:
•— прямая (позитивная) селекция, при которой выживает лишь определенный искомый мутантный тип клеток;
•— непрямая (негативная) селекция, основанная на избирательной гибели делящихся клеток дикого типа и выживания метаболически неактивных клеток, но требующая дополнительной идентификации у них мутационных
изменений;
•— тотальная селекция, при которой индивидуально тестируются все клеточные клоны;
•— визуальная селекция и неселективный отбор, когда вариантная линия
может быть идентифицирована среди всей популяции клеток визуально
или при использовании биохимических методов (тонкослойная или жидкостная хроматография, радиоиммунный анализ, микроспектрофотометрия и др.).
Из перечисленных выше приемов клеточной селекции прямая селекция является наиболее распространенным методом и используется главным образом для выделения растений-регенерантов, устойчивых, например, к гербицидам, антибиотикам, токсинам, тяжелым металлам, солям и другим
антиметаболитам.
70