Морозова_Маслов_Клеточная биотехнология растений [2010]

моркови, как показала практика, подвергаются редифференциации сравнительно легко.

Каждая клетка проходит три фазы роста: 1) деление, 2) растяжение и 3) дифференцировку. Характерной чертой заключительной фазы роста является утолщение вторичной клеточной оболочки и потеря клеткой способности к делению. Для того, чтобы дифференцированные клетки вновь обрели способность к делению, необходимо, чтобы произошла их дедифференцировка, т.е. клетки как бы возвратились в меристематическое состояние. Размножение дедифференцированных клеток приводит к анархическому, неорганизованному росту, в результате чего образуется каллусная ткань, т.е. превращение дифференцированной клетки в каллусную связано с индукцией клеточного деления, способность к которому она потеряла в процессе дифференцировки. Таким образом, процесс регенерации связан с образованием в месте нарушения ткани особого вида клеток, называемых каллусными. Эти клетки способны делиться до тех пор, пока изъян в растении не будет ими заполнен, после чего начинается дифференциация и образование разрушенных специализированных тканей. Каллус, что означает «мозоль», может образовываться как на растении при поражении, так и на изолированных кусочках ткани.

Каллусная культура – это неорганизованная пролиферирующая (делящаяся) ткань, состоящая из дедифференцированных клеток. В дальнейшем они специализируются как каллусные, т.е. становятся особым образом дифференцированными. Каллусная ткань аморфна и не имеет конкретной анатомической структуры, но в зависимости от происхождения и условий выращивания она может быть разной консистенции: 1) рыхлой, состоящей из сильно оводненных клеток, легко распадающейся на отдельные мелкие агрегаты; 2) средней плотности, с

24

На основе 2-ХЭФК разработаны многие препараты, в частности: этрел, кампозан, декстрел и др. 2-ХЭФК и препараты на ее основе практически не токсичны для теплокровных (LD50, для крыс при пероральном введении составляет более 4000 мг/кг).

Этиленпродуценты применяют, в частности, для ускорения созревания плодов, повышения выхода латекса из каучуконосов и как индуктор зацветания ананасов. При работе c 2-ХЭФК следует иметь в виду, что при высокой температуре выделение этилена гораздо выше, что может привести к таким нежелательным последствиям, как сброс завязи и листьев, а на зерновых — к пустозерности. В связи c этим, обработку растений препаратами на основе 2-ХЭФК следует проводить в прохладное время суток. Известны и другие этиленвыделяющие соединения, используемые главным образом для облегчения механизированной уборки. Так, на маслине применяют препарат алсол или этацеласил. Этот препарат малотоксичен для живых организмов (для крыс при пероральном введении 2066 мк/кг). Более высокая, в сравнении c 2-ХЭФК, активность при обработке маслины объясняется, по-видимому, лучшим проникновением алсола в ткани этих растений. При механизированной уборке апельсинов, не предназначенных для употребления в свежем виде применяют препарат глиоксим или пик-офф:

Это вещество гораздо более токсично, чем другие представители данной группы (LD50 для крыс 185 мг/кг, для собак - 25-50 мг/кг при пероральном введении).

В последнее время разработан ряд этиленпродуцентов на основе кремнийорганики, наиболее перспективным из которых является ситрел. Он практически лишен недостатков, присущих 2-ХЭФК, а, кроме того, менее токсичен для теплокровных организмов.

21

Структурные аналоги абсцизовой кислоты, обладающие физиологической активностью, не применяются в сельском хозяйстве изза высокой стоимости. Однако уровень этого фитогормона можно повысить, активировав его образование в растении. В качестве индуктора и стимулятора образования абсцизовой кислоты выступает другой фитогормон - этилен или его продуценты. Увеличение уровня абсцизовой кислоты представляет интерес в связи с индукцией этим фитогормоном синтеза стрессовых белков, ответственных за связывание воды, a также его способностью стимулировать состояние покоя, что обеспечивает сокращение потерь растениеводческой продукции при хранении.

Специфические антагонисты абсцизовой кислоты пока неизвестны, а к числу неспецифичных можно отнести все гормоны со стимуляторным характером действия.

Аналоги ги6береллинов получают путем микробиологического синтеза из патогенного гриба Cibbеrеllа fujicuroi. Они представляют собой точные копии гиббереллинов, продуцируемых растениями. Наиболее распространены в промышленном применении гиббереллины ГК3, ГК4, ГК7.

В биотехнологии растений гиббереллины применяют при получении безвирусного посадочного материала для стимуляции деления и растяжения клеток апикальной меристемы, что создaет дополнительные благоприятные условия для освобождения от вирусной инфекции.

Антагонисты гиббереллинов применяют в сельскохозяйственном производстве несравненно шире аналогов. Практически все антагонисты гиббереллина обладают росторегулирующим действием;

22

РЕГЕНЕРАЦИЯ РАСТЕНИЙ ЧЕРЕЗ КАЛЛУС

Растения обладают существенным преимуществом перед животными: целое растение может быть выращено из отдельной клетки, т.е. возможна их регенерация in vitro из недифференцированных соматических тканей с получением нормальных, фертильных (дающих потомство) растений. Способность отдельной соматической клетки полностью реализовать свою программу развития и дать начало целому растению, в котором можно найти все обычные для него типы дифференцированных клеток, показывает, что в процессе нормальной клеточной дифференциации у этих растений не происходит утраты или необратимой инактивации какихлибо генов. Данное свойство носит название тотипотентность. Однако свойство тотипотентности не всегда реализуется, так как потенциальные возможности клеток разных типов проявляются неодинаково. В некоторых из них гены в сильной степени репрессированы, в связи с чем проявление тотипотентности становится ограниченным. Кроме того, она не проявляется в равной степени и во всех растениях; например, клетки злаковых или бобовых только очень редко претерпевают такую редифференциацию, тогда как клетки табака, томата, петунии или

23