4. Из группы клеток экк

1. Из одиночной изолированной клетки – прямо и организованно

2. Из одиноч-ной изолированной клетки через экк и преобразование его в эмбриоид

3. Из одной клетки ЭКК – прямо и организованно

Рис. 6 Способы образования эмбриоидов in vitro

Возможность возникновения эмбриоида прямо и организованно непосредственно из одиночной изолированной клетки (первый способ) поддерживается не всеми исследователями, так как нет детальных цитоэмбриологических данных по самым начальным этапам эмбриоидогенеза.

Образование эмбриоидов вторым способом показал Рейнер. Он наблюдал как одиночная клетка моркови, выделенная из рыхлого корневого каллуса, помещенная на тонкий слой агара, асимметрично делилась, образуя две дочерние клетки, дальнейшая судьба которых была различна. Одна из них начинала быстро делиться по типу дробления, образовывала шарообразную структуру из мелких прочно связанных клеток - меристематический очаг, то есть эмбриональный клеточный комплекс, который далее дифференцировался в типичный глобулярный или сердечковидный эмбриоид. Вторая дочерняя клетка вытягивалась и образовывала своего рода суспензор. Преобразование всего ЭКК в эмбриоид описали и другие исследователи.

Третий способ образования эмбриоида заключается в формировании его из одной клетки ЭКК, который детально изучал Стрит. Благодаря применению гистохимического, электронно-микроскопического и других методов выявлены особенности строения ЭКК и образования из них эмбриоидов. В суспензии моркови ЭКК состоял из разнородных периферических и центральных клеток. Для поверхностных клеток характерны большое ядро, плотная цитоплазма, мелкие вакуоли, крупные крахмальные зерна. Центральные клетки с толстой стенкой содержат небольшое ядро, крупную вакуоль и много мелких крахмальных зерен. Одна из периферических клеток делится поперечно: апикальная клетка дает начало эмбриоиду, а базальная – суспензору.

Четвертый способ образования эмбриоидов, по мнению Хациус, состоит в формировании его из группы клеток внешнего слоя ЭКК. Однако, из-за методических трудностей не удалось выявить инициальные клетки эмбриоидов. Оказалось возможным определить только слои клеток (поверхностные), дающие начало эмбриоидам. Не обнаружено тонких различий между клетками, вступающими на путь эмбриоидогенеза и не вступающими на него.

В случае культуры клеток и тканей регенерация – это регенерация почек (геммогенез) и корней (ризогенез) или эмбриоидов (эмбриоидогенез). Органогенез и эмбриоидогенез одновременно в одной культуре проявляются крайне редко. Эмбриоиды при переносе на питательную среду без гормонов легко регенерируют целое растение. Увеличив содержание ауксина в среде, можно укоренить почку и тоже получить растение-регенерант. Имеют место случаи одновременной закладки в каллусе апикальных меристем побега и корня (гемморизогенеза), что также приводит к регенерации целого растения. Однако почти невозможно получить растение-регенерант в случае ризогенеза в каллусе (рис. 7).

Следует особо отметить, что для исследований по проблемам морфогенеза и регенерации растений in vitro до сих пор использовались такие удобные модели, как культура тканей табака, моркови, петунии и других видов травянистых двудольных растений. Основные представления о течении и регуляции морфогенеза и регенерации растений in vitro, касаются двудольных, особенно представителей семейства пасленовых.

Клетка тотипотентная

эмбриоидогенез

органогенез

гистогенез

гемморизогенез

геммогенез

ризогенез

Растение

Рисунок 7. Схема путей морфогенеза in vitro

Явление регенерации доказывает, что дифференциация растительных клеток не означает утрату ими генетических потенций, то есть они остаются тотипотентными. Хотя тотипотентность индивидуальных клеток многих видов растений была продемонстрирована экспериментально, не все исследователи считают, что тотипотентность - свойство, присущее любой растительной клетке. Так, например, трудным объектом в смысле проявления тотипотентности у многих растений оказались клетки зеленых листовых пластинок, одиночные клетки и изолированные протопласты злаков. Каллусообразование и регенерация, вероятно, регулируются различными генетическими механизмами. Генетическая детерминированность регенерационной активности культивируемых

клеток является условной, не означающей запрета на возможность регенерировать растения для тех или иных генотипов.

Без регенерации становятся бесполезными все исследования по применению культуры тканей в сельском хозяйстве, то есть биотехнология растений. В настоящее время хорошо разработаны способы регенерации растений in vitro для многих семейств двудольных травянистых растений. Сложнее дело обстоит с травянистыми однодольными растениями, со взрослыми хвойными деревьями.

Таким образом, для понимания механизмов морфогенеза in vitro необходимо их изучение на молекулярном уровне. Генетическая детерминированность морфогенетических процессов означает, что на молекулярном уровне они могут быть представлены как процесс скоординированной в пространстве и времени смены синтезируемых в клетке иРНК и белков.

Контрольные вопросы:

1. Каким образом осуществляется процесс развития белкового синтеза?

2. Что означают термины компетенция, детерминация?

3. Чем характеризуются основные фазы ростового цикла каллуса?

4. Отличаются ли по морфологии каллусы различных видов растений?

5. Регуляция регенерации в культуре ткани.