1.2 Өсімдік биотехнологиясының ғылыми-зерттеу бағыттары

 

а) Қалыптасқан селекция әдістеріне көмектесетін қосымша технологиялар. Өсімдіктердің генқорын байытатын өзара биотехнологиялар.

б) Екінші метаболттер өнімінің тиімділігін жоғарлататын биотехнологиялар.

         Селекция жұмыстарында қолданатын  биотехнология әдістері:

        Негізгі in vitro әдістері

        Қосымша in vitro әдістері

        Ұрық өсіндісі

        Жасуша селекциясы

         Биотехнология әдістері көмегімен   биотикалық және абиотикалық факторларға  төзімді өсімдік алу жолдары:

        гендік инженерия

        жасуша инженериясы

        Өсімдіктердің генқорын байытатын өзара биотехнологиялар

        Соматикалық будандастыру және биоинженерия

         Өсімдіктердің гендік инженериясының бағыттары:

•         Биотикалық факторларға тұрақтылық

•         Абиотикалық фактораларға тұрақтылық

•         Аминқышқылдармен майлардың тұрақтылығы

•         Ақуыздардың сапасын өзгерту

 

2 Бөлім. Өсінді жасушаларының биологиясы

2.1 In vitro жағдайындағы жасушалар мен ұлпалар

 

а) Өсінді жасушаларының айырмашылығымен, ерекшеліктері.

б) Каллуссогенез-жасуша өсіндісін алудың негізі. Жасушалардың тотипотенттілігі.

в) Дифференциация, дедифференциация процестері.

Каллус ұлпасы жасуша өсіндісінде  жоғары сатыдағы        өсімдіктерде кездесетін жасушалардың мамандану қабілетінің жойылуына байланысты пайда болады. Каллус ұлпасы өте сирек жағдайда, өсімдік зақымданғанда пайда болады. Бұл ұлпа зақымданған жерді қорғап, мүшені қалпына келтіру үшін қоректік заттарды сол жерге жинайды. Арнайы ұлпа жасушаларының бөлінуге қабілеті пайда болған кезде каллус ұлпасы түзіледі.

Жасуша зақымданғанда оның жауабы ретінде төзімділік пайда болады. Қоректік ортаға кез келген ұлпаның бөлігін немесе эксплантты  енгізгенде де, каллустың түзілуін байқауға болады. Эксплант дегеніміз – каллус ұлпасын алу үшін қоректік ортаға отырғызылатын өсімдіктің алғашқы бір бөлшегі.

Бірақ эксплант құрамында физиологиялық белсенді заттар аз болғандықтан каллус ұлпасы пайда болуы үшін қоректік ортаға қоздырғыш ретінде фитогормондарды қосады.

Маманданған эксплант жасушаларын қоректік ортаға отырғызған кезде олардың зат алмасуында өзгерістер байқалады, бұл негізінен жасушалардың зақымданғаннан кейін бөлінуге дайындалғандығына байланысты. Болжамдар бойынша, жасуша зақымданған кезде олардың бөліну үрдісін ынталандыратын қоздырғыштар – элиситорлар түзіледі. Бұл зат жасуша қабығының полисахаридтерінің ыдыруынан пайда болады. Элиситордың арқасында  маманданған жасушалар өз мамандығынан тез айрылып, белсенді гендердің өзгеру нәтижесінде қор заттардың жиналуына, пластид аппаратының қайта құрылуына, РНҚ-ның  барлық түрлерінің және ДНҚ түзілуіне, антиген – ұлпа ақуызының жоғалуына және жасушаның бөлінуіне қажетті ақуыз пайда болады.

Осы құбылыстардың нәтижесінде пайда болған каллус ұлпасы жұқа қабықты, әр түрлі көлемді паренхимдік жасушалардан тұрады. Бұлар созылу кезеңінен өтіп және жаңадан бөлінуге дайын жасушалар.

Каллус ұлпасы тығыздылығына байланысты борпылдақ, тығыз немесе орташа  тығыз болады. Борпылдақ каллус тез өседі және сұйық орта (суспензия) дайындауға қолайлы. Тығыз каллус ұлпасын екінші мамандану арқылы тұтас өсімдік алу үøін пайдаланады.

Каллус пайда болуы үшін алғашқы кезде қоректік ортада ауксиннің мөлшері, оның өсу кезіндегі көрсеткішінен бірнеше рет жоғары болуы шарт. Мысалы, каллустың пайда болу кезінде ортаға 2-3 мг/л 2,4-D қосу қажет болса, ал оның өсуін қолдау үшін 0.5-1.5 мг/л , D жеткілікті (эксплант түріне байланысты).

Каллус ұлпасының өсуін сақтау үшін әрбір 4-6 аптадан соң ұлпаның бір бөлігін залалсыздандырылған жағдайда сақтай отырып, жаңа қоректік ортаға ауыстырады, бұл үрдісті көшіру немесе пассаж жасау дейді. Осылай каллус ұлпасын ұзақ уақыт (оншақты жылдар бойы) сақтауға болады. (ұлпаны бірнеше рет пассаждан өткізуге (көшіруге) болады. Бірақ көп рет пассаждан өткен  каллус “үйреншікті” жағдайға ұшырайды. Нәтижесінде гормондық тәуелсіздік пайда болып, каллус ұлпасының тұтас өсімдікті қалпына келтіру қасиеті жойылып кетуі мүмкін.

Өсудің жылдамдығына байланысты каллусты қайта отырғызуды (пассаждауды) 28-30 күн сайын жүргізіп отырады. Өсіру кезеңі орташа  аптаға тең. Каллус ұлпасының жаңа қоректік ортаға қайта отырғызуға арналған бөлігін енді эксплант емес, оны трансплант деп атайды.

Каллус ұлпасы пайда болу үшін эксплант ретінде өсімдіктің әр түрлі мүшесін: тамыр, өркен, жапырақ, тозаңқапты және т.б қолдануға болады.

         Каллус алу үшін жетілмеген, жас ұлпаларды пайдаланған жөн. Мысалы, ұрықтанудан 8-10 күн өткен соң алынған жүгерінің эндосперм эксплантынан каллус пайда болмайды.

         Алғашқы экспланттың өлшемі каллустың өсуіне әсерін тигізбейді, бірақ ең аз мөлшердің шегі  болады, оны азайтқан жағдайда эксплантты өсіру мүмкін емес. Мысалы, сәбіз тамырының   флоэмасынан  алынған  массасы 3,8 мг экспланттар өсуге жарамды болса, осындай мөлшерде жер алмұртынан алынған эксплант жарамсыз. Оның себебі сәбіз жасушалары ұсақ болғандықтан, эксплантты кескен кезде олар көбірек зақымданады.

         Каллус жасушалары өсу кезінде бөлініп, өсіп, маманданып, соңында өсуі тежеліп, тоқтайды. Каллус ұлпасының өсуі қалыпты жасушалар сияқты S-  тәрізді сызба ңұсқасымен бейнеленеді. Әдетте, агарланған 20-40 мл қоректік ортаға отырғызылатын масса 60-100 мг тең.

Тотипотенттілік – өсімдік  жасушаларының өсуге қабілеттілігінің толық іске асырылуы, яғни өсімдіктің жетіспейтін мүшелерін толық қалпына келтіре алатын қасиеті.

Дифференциациялану – маманданған жасушаларда аналық жасуша мен жаңа жасушалар арасындағы  айырмашылытарды туғызатын үрдістер жиынтығы.

Дедифференциация – мамандануын жойған каллус ұлпасын құрайтын жасушалар.

Редифференциация – жасушалар бір маманданудан келесі мамандануға бөліну арқылы немесе тікелей өтуі.