33 Клональное размножение растений

В природе существует два способа размножения растений: половой (семенной) и вегетативный. Оба эти способа имеют как свои преимущества, так и недостатки.

К недостаткам семенного размножения относятся генетическая пестрота семенного материала и длительность ювенильного периода.

При вегетативном размножении генотип материнского растения сохраняется. Однако большинство видов плохо размножается вегетативным способом, к ним относятся многие древесные породы. Достижения в области культуры клеток и тканей привели к созданию принципиально нового метода вегетативного размножения - клонального микроразмножения. Клональное микроразмножение - получение in vitro, неполовым путем, генетически идентичных исходному экземпляру растений. В основе метода лежит уникальная способность растительной клетки реализовывать присущую ей тотипотентность. Термин "клон" был предложен в 1903 году Уэбстером (от греческого klon - черенок или побег, пригодный для размножения растений). В соответствии с научной терминологией клонирование подразумевает получение идентичных организмов из единичных клеток. Этот метод имеет ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения: 1)получение генетически однородного посадочного материала; 2)освобождение растений от вирусов за счет использования меристемной культуры; 3)высокий коэффициент размножения; 4)сокращение продолжительности селекционного процесса; 5)размножение растений, трудно размножаемых традиционными способами; 6)возможность проведения работ в течение всего года; 7)возможность автоматизации процесса выращивания.

Культивирование тканей хвойных пород in vitro долгое время редко использовалось как объект исследования. Это было связано со специфическими трудностями культивирования тканей, изолированных из растения. Известно, что древесные, и особенно хвойные растения характеризуются медленным ростом, трудно укореняются, содержат большое количество вторичных соединений (фенолы, терпены и т.д.), которые в изолированных тканях активируются. Окисленные фенолы обычно ингибируют деление и рост клеток, что ведет к гибели первичного экспланта или уменьшению способности тканей древесных растений к регенерации адвентивных почек, которая с возрастом растения-донора исчезает практически полностью. В настоящее время, несмотря на перечисленные трудности, насчитывается более 200 видов древесных растений из 40 семейств, которые были размножены in vitro (каштан, дуб, береза, клен, сосна, ель, секвойя и др.).

39 Микробиологическое производство антибиотиков

Антибиотические вещества (антибиотики) образуются различными группами организмов: бактериями, грибами, высшими растениями, животными. История открытия первого антибиотика, нашедшего широкое применение в медицинской практике, связана с именем шотландского микробиолога А.Флеминга (1881-1955).

Антибиотики -специфические продукты жизнедеятельности организмов или их модификации, обладающие высокой физиологической активностью по отношению к определенным группам микроорганизмов(бактериям, грибам, водорослям, протозоа), вирусам или к злокачественным опухолям, задерживавших рост или полностью подавляя развитие

Получение антибиотических веществ в промышленных условиях осуществляется в основном в результате биологического синтеза или путем химической модификации полученных в процессе биосинтеза молекул этих соединений. И лишь единичные антибиотики (например, хлорамфеникол) получают химическим синтезом. Продуцентами антибиотиков,, выпускаемых промышленностью являются собственно бактерии, актиномицеты, мицелиальные грибы. Антибиотики, образуемые бактериями.

Особенностью антибиотиков бактериального происхождения является то, что они по своему химическому строению принадлежат к полипептидам и низкомолекулярным белкам. Антибиотики, образуемые актиномицетами. Эти антибиотики нашли широкое применение на практике и в большом количестве выпускаются промышленностью. К ним относится ряд групп соединений, имеющих разнообразное химическое строение и широкий спектр биологического действия.

Тетрациклины. В группу тетрацикпинов входит ряд соединений, имеющих близкое химическое строение и обладающих широким спектром антибиотического действия. Сюда относятся: хлортетрациклин, окситетрациклин, тетрациклин. Продуцентами их являются представители рода Streptomyces.

Актиномицины.Большая группа антибиотиков, близких по химическому строению и образуемых актиномицетами, относящимися к более чем 20 видам микроорганизмов, в том числе Streptomyces.

Макролиды.Характеризуются наличием в молекулах макроциклического лактонного кольца, связанного с одним или несколькими углеводными остатками. Группа объединяет значительное число соединений, среди которых эритромицин, магнамицин, олеандомицин и др. По биологическому действию макролиды можно разделить на две группы: подавляющие развитие грамположительных бактерий; обладающие антигрибной активностью.

Анзамицины.

Эти антибиотики образуются актиномицетами, нокардиями и некоторыми видами высших растений. Соединения группы имеют ароматическое ядро и связанную с ним макроциклическую алифатическую цепь, которую называют анза-цепью (отсюда и название).

Анзамицины оказывают биологическое действие в отношении бактерий, некоторых вирусов и ряда эукариотов.

Антибиотики, образуемые мицелиальными грибами. Наибольший интерес представляют-пенициллины, цефалоспорины, гризеофульвин, трихотецин, фумагиллин и некоторые другие продукты жизнедеятельности грибов, используемые в медицинской и сельскохозяйственной практике.Например, пенициллины образуются определенными видами Penicillium и некоторыми видами Aspergillus.

3. Пути повышения биосинтеза антибиотиков микроорганизмами.

Основные способы, позволяющие значительно повысить биосинтетическую активность продуцентов антибиотиков два основных способа: 1)получение из исходных штаммов новых генотипов микроорганизмов; 2)подбор наиболее благоприятных условий для культивирования отобранных мутантов.

Существуют, как известно, два процесса, способные вызывать новые генотипы микроорганизмов: мутационный процесс и процесс рекомбинации.

Как правило, применяют сочетание процесса мутации и селекции.

Мутации получают в результате обработки исходного штамма сильнодействующими мутагенными факторами, например, облучают рентгеновскими или УФ-лучами, этиленимином, обрабатывают азотистой формой иприта и т.д.

Далее методами селекции выделяют наиболее активные варианты, которые вновь могут быть подвергнуты обработке мутагенными факторами.

Процесс развития микроорганизмов - продуцентов антибиотиков, имеет, как правило, двухфазный характер. Первая фаза развития накопление биомассы культуры продуцента. Вторая фаза характеризуется снижением общего количества биомассы и интенсивным биосинтезом антибиотика.