Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

биотехнология кітап

.pdf
Скачиваний:
422
Добавлен:
18.02.2016
Размер:
4.29 Mб
Скачать

тауық ағзасындағы жыныс түтікшесі бойымен жылжуына24-25 сағаттай уақыт кетеді екен. Сол уақыттың ішінде олар ақуыз жəне қатты жұмыртқа қабы (скорлупа) қабаттарымен қапталып үлгереді. Туылған жұмыртқа ішіндегі эмбрион шамамен, 30-60 мыңдай жасушадан тұрады. Соңғы уақытта бөгде ДНҚ-ын тауық геномына ендіру əдісі жасалынды. Сондай бір трансперонды қолданып жасаған тəжірибелер барысында алынған генетикалық материал өте тұрақты болып шыққан жəне тауық ДНҚ-на сорылу немесе тіркесу қабілеттілігі тиесілі екендігін көрсеткен.

Бұл тəжірибелер, трансгенді тауықтар жұмыртқаларында бөгде ақуыздардың пайда

бола

алатындықтарын

дəлелдеп .

бердіСондықтан,

болашақта

тауық

жұмыртқаларынан

рДНҚ-технологиясы

арқылы

дəрмектер

,

биотехнология саласында еңбек ететін ғалымдар тарапынан зор қызығушылы тудырады.

6. Трансгенді өсімдіктерден дəрмектік өнімдер дайындау

Трансгенді өсімдіктердің құрамында бөгде ағзаның гені болады. Мұндай өсімдіктердің құрамына адам гені ендріліп, олар адамдардың ақуызын синтездеуі мүмкін. Орындалмайтын ғажап дүние болып көрінгенмен, астық жəне бұршақ

тұқымдас, немесе

əртүрлі

дəн

түйнекті

өсімдіктерді

осындай

модификациялап, адамдарды емдеу үшін

қажетті

адам ақуыздарын

синтездеуге

мəжбүр етуге болады. Мұндай жолмен алынған дəрмектер өте

арзан

болуымен

қатар, əртүрлі вирустар жəне

пирондармен ластану

мүмкіндігі

болмауы себепті,

оларды қолдану қауіпті емес. Сонымен бірге оларды сақтау да оңай. Бірақ та бұлар да кемшіліктен ада емес. Басты кемшілігі ретінде, олардың ағзасында дəрмектің өте

баяу жиналуын айтамыз. Сонымен бірге олар қоршаған ортаға да қауіп төндіруі мүмкін. Қазіргі кезде биофермер кəсібі заман талабынан туындаған мамандық деп есептеуге болады.

Осындай жолмен алынған дəрмектердің кейбіреулері қазір сатыла бастаса, E. Coli синтездейтін асқазан липазасы вакцинасы мен респираторлысинцитиальды вирусқа қарсы моноклональды антиденелер сияқтылары жасалыну . үст Биодəрмектер дайындау мақсатында пайдалануға болатын өсімдіктер қатарында жоңышқа, жертүйнек, мақсары, соя, қант қамысы (тростник) мен қызанақтар (томаттар) аталады. Crop Tech компаниясы осындай мақсатта дəрмектерді темекі жапырақтарында синтездеудің əдістерін қарастыруда. Компанияның мəлімдеуінше аталған өсімдіктерді пайдалану ауткроссинг əсерінің тарқалу мүмкіндігін төмендетуі себепті, қоршаған ортаға аса үлкен қауіп туғызбайды екен. Өйткені темекі жапырақтары оның гүлдеу кезеңіне жеткізбей жинап алынады. Жəне бір оңтайлы нəрсе, темекілер өзі туыстас жабайы түрлерімен қатар өсірілмейді.

Ауткроссинг дегеніміз – генетикалық модификацияланған (ГМ) өсімдіктердегі генетикалық өзгеріске (модификацияға) ұшыраған гендердің жақын маңда өсіп тұрған жабайы туыстастарына немесе басқа да ауылшаруашылық дақылдарын кездейсоқ таралуы. Осындай жолмен таралған ауткроссинг, жабайы өсімдіктерде медициналық биодəрмектерінің синтезделуіне алып келуі мүмкін деген болжамдар жасалады. Сондықтан мұндай құбылыстың төл табиғатымызға, жалпы қоршаған

120

ортаға тигізер əсері қандай болатыны əлі белгісіз. Бірақ та дəрілік заттар ретінде олардың сұранысқа ие болатыны сөзсіз.

Биофармацевтік мақсатта жасалған геном, азықтық маңызы бар өсімдіктерге де еніп кетуі мүмкін. Мұндағы ең қауіп туғызатыны – азықтық дəндерден алынатын өнім түрлері. Бірақ та дəнді дақылдар басқа жағынан алғанда, ат п айтқанда коммерциялық мақсатта, ең тиімдісі болып есептеледі. Олар өз құрамында көп мөлшерде ақуыздар мен майларды жинай алады жəне де бұларға терім жұмыстарын жүргізу де (жинап алу) қиындық тудырмайды. Ең дұрысы, биодəрмектер шығаратын продуцент өсімдіктері азық ретінде қолданылмайтын, егілген жерге жақын маңда

жабайы түріндегі туыстас өсімдіктері жоқ жəне желмен немесе хайуандарм тасымалданған жағдайда, өздігінен өсіп-дами алмайтын болғаны жақсы еді.

Осы мақсатта жүгері өсімдігі кең қолданысқа ие болуда. Biolex Therapeytics

компанияларының

біреуі

жүгеріде

адамның

моноклональді

антиденелер

синтезделуін қамтамасыз етіп, енді респираторлы-синцитальді вирусқа, ревматоидті

артрит пен

лимфомаға

қарсы

моноклональді антидене биодəрмектерін

бағытында

ізденіс

жұмыстарын

жүргізуде. Prodi Gene компаниясы

АҚШ

ауылшаруашылық

Департаментінен

өсімдіктерде

рекомбинантты

ақуыздар

жаппай шығаруға бірінші болып рұқсат алды. Бұл компания биомедициналық зерттеулерге қажет трипсинді синтездеу мақсатында жүгері өсімдігін кеңін қолданады. Бірақ та, жүгері айқас тозаңданатын өсімдіктер қатарына жатуы себепті, трансгендердің жабайы өсімдіктер популяцияларына өтіп кету қауіпі өте жоғары

келеді.

 

Клиникалық сынақтан өткізіліп

жатқан басқа да дəрмектер қатары

жүгеріден синтезделіп алынатын, жеуге

жарамды жəне көбіне саяхатшылар

шалдығатын бактериалды токсинге қарсы

тұратын вакциналар кездеседі. Мұндай

вакциналар дамушы елдердің тұрғындарының қасіреттерін жеңілдетуге көп септігін тигізетіні анық.

Тропикалық жəне субтропикалық климатты елдер үшін вакцина шыға мақсатында қолданылатын өсімдік ретінде бананның маңызы зор болуы мүмкін. Мысалы, қазіргі кезде өздерінің құрамында холера, В -гепатиті мен диарея вирустарының инактивтелген түрі бар трансгенді банандар шығарылып, сынақтан өткізілуде. Осындай, құрамында инактивтелген вирустары бар банандарды жеген адамдар, жоғарыда аты аталған ауруларға қарсы егілген болып шығады.

АҚШ ауылшаруашылық Департаменті(USDA), АҚШ жануарлар мен өсімдіктер саулығын тексеру инспекциясы Қызметі(APHIS), АҚШ дəрмектер мен дəрілер сапасын қадағалау Басқармасы(FDA) жəне қоршаған ортаны қорғау Басқармалары (EPA) ГМ-өсімдіктерін шығару жұмыстарын мұқият қадағалап отырады. 2003 жылдың тамыз айында жануарлар мен өсімдіктер саулығын тексеру инспекциясы Қызметі (APHIS) дəрілік немесе өндірістік өнімдер өндіруд шығаратын ГМ өсімдіктеріне далалық сынақ жұмыстарын жүргізу талаптары күшейту туралы шешімге келеді. Бұл шешімнің негізгі мақсаты, азықтық жəне малазықтық маңызы бар дақылдардың биодəрмектермен ластануына жол бермеу жəне қоршаған ортаға тигізер залал мөлшерін барынша азайту.

121

VІ тарау бойынша өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар мен тапсырмалар.

1. Қазіргі кезде қолданылатын рекомбинантты ДНҚ өнімдері болып табылатын медициналық дəрі-дəрмектерінің қандай түрлерін білесіз?

2. Биотехнология өндірісінде адамдар ақуыздарын өндірудегі мүмкіндікте қандай?

3.Адам геномын зерттеудің маңызы мен болашағы қандай?

4.Биологиялық белсенді (активті) қосылыстар дегеніміз не? Оған қандай заттар жатады?

5.Ағзадағы зат алмасу үдерісі кезінде биологиялық белсенді заттар қанд маңызды қызметтер атқарады?

6.Биологиялық белсенді заттарды өндірудің маңызы бар ма?

7. Дəрумендер дегеніміз ?не Дəрумендердің адам ағзасындағы атқаратын қызметі мен маңызы қандай?

8.Амин қышқылдарының халық шаруашылығы мен медицинадағы қолданылуы мен маңызы қандай?

9.Ферменттердің ағзада атқаратын қызметі мен маңызы қандай?

10.Биореагенттер дегеніміз не жəне олар қандай қызмет атқарады?

11.Қазіргі кезде медициналық мақсатта қолданылатын ферменттердің қандай түрлері өндірістік көлемде өндірілуде?

12.Иммобилизацияланған ферменттер дегеніміз не?

13.Жасушалық ферменттер ішінен қажетті биореагенттерді анықтау үшін не істелуі қажет болады?

14.Ферменттер классификациясындағы жекелеген ферменттердің орны қалай анықталады?

15.Ферменттерді не үшін модификациялауға ұшырату қажет болады?

16.Бағытты мутагенез дегеніміз не жəне ол қандай мақсатта қолданылады?

17.Ферменттерді модификациялаудың мүмкіндігі мен болашағы қандай?

18.Биологиялық активті қосылыстарға қандай заттар кіреді?

19.Дəрумендер дегеніміз не ?

20.Екінші реттік метаболиттер өндірісіне қандай өнімдер кіреді?

22.рДНҚ-технологиясының ашылуы адамдарға қандай мүмкіндіктер тудырды?

23.рДНҚ-өнімденрінің медицинада қолданылу аясына мысал келтіріңіз?

24.рДНҚ-технологиясы арқылы жасалынған ақуыздардың қандай маңызы бар?

25.рДНҚ-технологиясы

арқылы

дайындалған

вакциналардың

ерекшеліктері неде?

 

 

 

26.рДНҚ-технологиясы арқылы алынған ақуыздардың

қолданылу аясы ме

маңызы қандай?

 

 

 

27.Бактериалды жасушалар мен эукариотты жасушаларының ақуыз синтезінде пайдалану мүмкіндіктерінің басты айырмашылықтары неде?

28.Ақуыздар жасаудағы жəне дайындарын пациентке

қолдану барысындағ

 

басты қиындықтар қандай?

 

29

Аптамерлер дегеніміз не жəне олардың маңызы

?қандайАптамерлерді

 

медицинада қолданудың мүмкіндігі қандай?

 

30.

Шпигельмерлер дегеніміз не жəне олардың маңызы қандай?

 

122

31.Ақуыздардың қате фолдингі дегеніміз не? Оның ағзаға тигізер тəсері қандай?

32.Ақуыздардың қате фолдингінің нəтижесінде пайда болатын кемшіліктерді түзеуде ақуыз терапиясының маңызы бар ма?

33.Ақуыздардың қате фолдингі нəтижесінде пайда болатын ауруларға қарсы қандай шаралар мен дəрмектер жасалынуда?

34. Рибозимдер дегеніміз не жəне оны қандай мақсатта қолдануға болады?

35.Теломерлер қандай қызмет атқарады?

36.Рибозимдерді терапевтік мақсатта пайдаланудың негізгі қиындығы қандай?

37.Адам эмбрионының ДНҚ реттілігін анықтау жұмыстары не үшін қажет?

38.Эмбрион ДНҚ-да мутациялық өзгерістердің бар немесе жоқ екендігін анықтау мүмкіндігін қандай артықшылық береді?

39.Эмбрионының ДНҚ реттілігін анықтау жұмыстарының болашағы қандай?

40.Гендегі мутациялық өзгерістер қандай нəтижелерге алып

келуі ?мүмкі

Адамдар

популяциясындағы

гендер

мутацияларын

анықтау

мүмкіндіктер береді?

 

 

 

41.Гендегі мутациялық өзгерістерді анықтаудың болашағы қандай?

42.Бактериялар, вирустар мен саңырауқұлақтар ДНҚ сараптау не үшін қажет болады?

43. Бактериялар, вирустар мен саңырауқұлақтар ДНҚ сараптау не үшін қажет жəне бұл мақсатта қандай əдістер қолданылады?

44.Трансгенді хайуандар дегеніміз не?

45.Трансгенді хайуандардан алынатын дəрмектік өнімдерді не мақсат қолданады?

46.Трансгенді хайуандармен жұмыс істеудің басты кедергілері не?

47.Трансгенді өсімдіктерден дəрмектік өнімдер дайындаудың маңызы қандай?

48.

Трансгенді өсімдіктерді жасаудың

басты

артықшылықтары мен

қауіптер

 

қандай?

 

 

 

49.

Биодəрмектер шығару мақсатында

кең

қолданысқа ие болған

өсімдікт

 

түрлерін атаңыз?

 

 

 

50.

Биодəрмектер шығаруда трансгенді

өсімдіктерді пайдаланудың

болашағы

 

қандай деп ойлайсыз?

 

 

 

123

VІІ тарау

БИОТЕХНОЛОГИЯ ЖЕТІСТІКТЕРІНІҢ АУЫЛШАРУАШЫЛЫҒЫНДА ПАЙДАЛАНЫЛУЫ

ӨСІМДІК ШАРУАШЫЛЫҒЫНДАҒЫ БИОТЕХНОЛОГИЯ ЖЕТІСТІКТЕРІНІҢ ҚОЛДАНЫЛУЫ

ХІХ-шы ғасырдың аяғында өсімдіктердің кішкене бөлшектері мен жекелеген мүшелерін алғаш рет өсіруді бастаған неміс ғалымдары еді. Мысалы, К. Рехингер мен Х. Фехтинг өсімдік бүршіктерін, тамырлары мен сабақтарының кесінділерін дымқыл құмда өсіруге тырысқан. Осындай тəжірибелердің кейбіреулерінде жасушалардың бөлінуі нəтижесінде каллустар пайда болған. Бірақ каллустардың əрі

қарай өсуіне қолайлы жағдай туғызылмандықтан, олар

өспей, шіріп кеткен.

Дегенмен, бұл тəжірибелерді сəтсіз деп есептеуге

болмас, себебі «жасушаны

организмнен тыс өсіру» идеясына бастама болды.

 

Жекелеп бөлініп алынған өсімдік ұлпаларын жасанды ортада өсіріп-көбейту жөнінде алғашқы ойды1902 жылы ботаник жəне физиолог .ГГаберланд айтқан болатын. Бірақ оның декоративтік үй өсімдігі– традесканцияны жасанды ортада өсіруге бағытталған жұмысы нəтижесіз аяқталған. Осыдан отыз жылдан астам уақыт өткеннен кейін ғана АҚШ ғалымы Филипп Уайт жəне француз ғалымы Роже Готре өсімдіктер мен жануарлардың жекелеген жасушалары мен ұлпаларын өсіруді тыңғылықты əдістерін ойлап тапқан болатын.

Жасуша өсіруде айтарлықтай табысқа1922 жылы Германияда В. Котте жəне АҚШ-да В. Роббинс бір мезгілде ие болды. Олар өсірген тамырдың ұшында жəне бүршіктерінде меристема ұлпалары мол болған. В. Котте бұршақ пен жүгері тамырларының ұштарын өсіргенде қоректік орта ретінде глюкоза, кейбір амин қышқылдары мен пептон сұйықтығы қосылған Кноп ертіндісін қолданған. Ал В. Роббинс болса, қоректік ортаға, оларға қосымша ашытқының экстрактасын қосқан.

Он жылдан кейін Ф. Уайт АҚШ-да көптеген зерттеулер жүргізіп, қызанақ ұлпаларын өсіруде өте жақсы нəтижеге қол жеткізді. Сонымен Ф. Уайт өткізген осы

тəжірибелер мен француз ғалымы Р Готренің сəбіздің жəне

талдың ка

ұлпаларымен

жүргізген жұмыстары

өсімдіктер

жасушаларын өсіру

əдістеріні

қазіргі кезеңдердегі жетістіктерінің негізін қалады деп айтуға толық болады.

 

Американдық ғалым .Ф Скуг

құрамында

минералды тұздар, көмірсулар,

дəрумендер бар

қоректік ортада темекі сабағының кесінділерінің өсуін зерттеді. Ол

қоректік ортаның құрамына, табиғи қосынды кокос сүтінің орнына, экзогендік фитогормондарды енгізді. Осы тəжірибелердің кейбіреулерінде каллус пайда болса, қайсібір жағдайларда бүршіктердің қалыптасуы байқалған. Атап айтқанда қоректік ортаға ауксин қосылғанда каллус түзілген де, бүршіктердің пайда болуы жəне өсуі тежелген. Ал, аденинді қосқанда, керісінше, бүршіктер пайда болған, яғни бұдан аденин ауксиннің тежеуші əсерін бəсеңдетеді деген қортынды жасалынады.

Ф. Скуг əріптестерімен бірге ашытқыдан физиологиялық белсенді зат бөліп алады. Бұл зат ауксиннің қатысуымен темекі сабағының өзекті паренхима жасушаларының тез бөлінуін, каллус ұлпаларының түзілуін жəне онда бүршіктердің

124

дамуын қамтамасыз етті. Жасуша бөлінуін үдететін осы затты оларкинетин деп атады. Осылар сияқты физиологиялық белсенді заттар тобынацитокининдер деген ат берілді. Осы ғылыми жаңалықты ашу арқасында Т. Мурасиге мен Ф. Скуг 1962 жылы өздерінің белгілі қоректік ортасын дайындады. Бұл орта өсімдіктердің көп түрлерінің алуан ұлпаларын жəне мүшелерін өсіруге қолайлы болып шықты жəне қазіргі уақытқы дейін кеңінен қолданылуда.

Осы зерттуелер нəтижесінде өсімдік жасушаларының өсуі мен дамуы үшін ауксин мен цитокниннің маңызы зор екендігі көрсетілді жəне өсімдік жасушасы физиологиясының бұл бағыты қарқынды түрде дами бастады. Сөйтіп, жасушалары

іn vitro жағдайында өсірілетін өсімдік түрлерінің саны арта берді. Дегенмен, қандай да болмасын өсімдік түрініn vitro жағдайында өсіре бастағанда, оның өзі тұрмақ,

əрбір мүшелері мен ұлпалары түрлі қоректік ортаны қажет ететіндіктерін ескеру керек. Сондықтан, тəжірибе арқылы құрамы іріктеліп алынған қоректік орталардың саны өте көп жəне бұл жұмыс одан əрі жалғасып келе жатыр.

1. Биотехнология əдістерін өсімдіктер селекциясында пайдалану

Биотехнология – биологиялық үдерістер мен обьектілерді пайдалануғ негізделген экономикалық жағынан тиімді де маңызды өнімдер шығаратын ғылым мен өндірістің жаңа бағыты екендігі бізге .мəБиотехнологияныңлім осындай салыстырмалы түрде жаңа жəне қарқынды дамып келе жатқан саласының бірі– өсімдік шаруашылығында кеңінен қолданыла бастаған жасушалық селекция əдісі.

Өсімдік жасушаларын өсіру деп – асептикалық жағдайларда жасанды қоректік

ортада өсімдіктердің жеке жасушаларын, ұлпаларын жəне

мүшелерін өсіруді

айтады. (стерильденген өсімдік ұлпаларының бір бөлігін

Петри

табақшасынд

немесе пробиркадағы агары бар қоректік ортада өсіреді).

 

 

In vitro жағдайында өсірген өсімдік жасушалары

табиғи

өсімдікке

биосинтездік қасиетін сақтайды. Сондықтан оларды экономикалық маңызы бар заттарды өндіру үшін пайдалануға болады. Өсімдіктерге қатысты тотипотенттік қасиет дегеніміз – жеке өсімдік жасушаларынан бүтін организмнің дамуы екендігін еске сала кетеміз. Осы тотипотенттік қасиеттің бірегей ерекшелігін пайдаланып селекция үдерісі мен өсімдіктерді көбейту жолдарын жеңілдетіп жəне тездет ауылшаруашылығында қолданылатын жаңа технологияларды жасауға мүмкіншілік туылды. Мысалы, бөлініп алынған жеке жасушаның, барлық белгілері сақталған, бастапқы бүтін өсімдікті қайтадан шығаруға қабілеттілігі болады.

Тотипотенттік қасиет клондық микрокөбейту əдісінің негізгі бастама болды. Қазіргі кезде бұл технология, сирек кездесетін немесе жоғалып бара жатқан өсімдіктердің гендік қорларын, бағалы селекциялық обьектілерді жəне вирустан таза залалсыздандырылған өсімдіктерді көбейту үшін нəтижелі қолданылады. Осындай жолмен алынған апикальдық меристема жасушаларының клондары (бір жасушаның ұрпақтары) вирустан таза болады. Соның арқасында қазір бағалы жертүйнек (картоп) сұрыптарының, жүзімнің, көкөністердің, жеміс-жидек, əсемдік өсімдіктердің, ағаш тұқымдастарының көшеттерін мол шығаратын рентабельді технологиялар жасалуда. Жаңа сорттарды шығару 4 принципке негізделген.

1. Будандастыру.

125

2.Рекомбинация.

3.Мутация.

4.Сұрыптау.

Бұл принциптердің барлығыin vitro жағдайында жүзеге асырылады.

Жасушаларды

in vitro

жағдайында

өсіру

əдісі генетикалық базисті кеңейтуге,

селекция үдерісін жеңілдетуге жəне түзетуге, генетикалық алуан түрлілікті байытуға

жəне

тіпті

табиғатта

бұрын-соңды

болмаған

жаңа

формаларды

мүмкіншіліктер

ашады.

Жасушадан

өсіру

əдісі арқылы

генетика тұрғысына

өзгертілген өсімдіктерді, дағдылы селекциялық əдістеріне қарағанда едəуір тезірек алуға болады. Пробиркада өткізген ұрықтану жəне ұрықты өсіру əдістері арқасында, тектері алыс өсімдіктерді будандастыру кезіндегі кездесетін сəйкессіздікті жеңіп, өміршең, түраралық жəне туысаралық будандарды шығаруға болады. Сонымен, жыныс жолымен будандаспайтын өсімдіктерден денелік жасушаларын(сомалық)

будандастыру арқылы будан алуға болады.

 

Протопластар

қабығы

жоқ

жасушалалар екендігі белгілі. Олар

белгілі

жағдайда бірімен-бірі құйылысып, қосылып будан жасушасын

түзеді. Осы

жасушадан кейін

будан

өсімдік

пайда болады. Тікелей ДНҚ-дық

деңгейінде

өткізілетін жасанды өзгерістер арқылы нəсілдік қасиеті өзгерген өсімдіктерді, тіпті мүлде жаңа формаларды шығаруға болады. Өсірген жасушаларда мутацияларды қоздырып, оларды сұрыптап алып, кейін регенерант өсімдіктерін шығару– генетикалық базисті (гендік қорын) кеңейтудің бір жолы. Бұны жасуша деңгейінде өткізілетін селекция деп атайды. Шаруашылық үшін ең маңыздысы, осы əдіспен жоғары жəне төмен температураға, тұздарға, гербицидтерге, патотоксиндерге төзімді мутант жасушаларын сұрыптап алу болып табылады. Сондықтан, селекция үдерісінің тиімділігін арттыру бағытындаin vitro технологияларының мүмкіншіліктері зор деп есептелінеді. Бірақ бұл технологиялар генетика мен селекциялық жұмыстардың дағдылы əдістерімен үйлестірілгенде ғана, барынша бірдей регенерант өсімдіктер негізінде, алғашқы каллус арқылы алынады. Қайта-

қайта

көшірілген

каллуста, өздігінен

өткен

мутагенездің

арқасы

цитогенетикалық

 

əртектілік

байқалады. Осындай

каллустан

алынғ

регенеранттардың

бастапқы

материалдан

елеулі

айырмашылықтары

. бола

Мұндай өсімдіктер денелік(сомалық) варианттар деп аталады. Олар селекцияда өсімдіктердің генофондын кеңейтетін жаңа формаларын алу үшін пайдаланылады.

Қазіргі кездері, сирек кездесетін немесе жоғалып бара жатқан өсімд түрлерінің генофондын сақтап қалу үшін жəне селекцияға бағалы обьектілері мен қосымша заттарды бөліп шығаратын құнды жасуша штаммдарын сақтау мақсатында

– гендер банкін жасау əдістері жете зерттеліп жатыр. Гендер банкісінің негізгі мəні – өсімдік жасушаларын сұйық азотта (t˚-1960С) ұзақ сақтаудан тұрады. Қазірдің өзінде осындай жолмен сақталған көптеген өсімдіктердің өте қатты мұздатылған жек жасушаларынан, еріген соң бөліне келе морфогенез арқылы ұрық бере алаты өсімдіктерді алуға болады.

126

2. Жекелеген өсімдік ұлпаларын жасанды қоректік ортада өсіріп-көбейту

Жекелеп

бөлініп

алынған

өсімдік ұлпаларын өсіру үшін, о ы бастапқыда

əртүрлі микроорганизмдерден тазарту мақсатында стерилизациялап, құрамында

 

минералды

тұздар

мен

органикалық

заттар(қант, амин

қышқылдары),

фитогормондар

(ауксиндер, цитокниндер)

бар

жасанды

қоректік

орта

орналастырады. Жасанды қоректік орта сұйық

немесе қатты болуы мүмкін. Қоректік

 

ортаның қатты болуы, оған кейбір су өсімдіктерінен дайындалатын агар-агарды қосу арқылы жүзеге асырылады.

Осындай жолмен дайындалған қоректік ортаның негізгі заттары қатарына

құрамында азот,

фосфор,

калий, күкірт, магний,

кальций, темірі

бар минералды

тұздар

жатады.

Аталған

макроэлементтердің

қайсібірінің

қоректік

ортаны

құрамында жетіспеген, əлде кездеспеген жағдайларында, ұлпа нашар өседі немесе мүлде өліп қалады. Ұлпалардың қалыпты өсуіне микроэлементтердің де(мырыш, бор, мыс, марганец) болуы үлкен роль атқарады. Көміртекті заттардан – сахарозаның болуы аса маңызға ие болса, құрамында азоты бар заттар қатарында– ақуыз гидрозилаттары (казеин) мен кейбір амин қышқылдары жатқызылады.

8-кесте. Өсімдік жасушаларын in vitro жағдайында өсіру үшін кеңінен пайдаланылатын қоректік орталардың құрамы

Ортаның

 

 

Ортадағы концентрациясы, мг/л

 

 

Мурасиге-

Уайт

 

Шенк –

В5

 

Хеллер

Линсмайер

компоненттері

Скруг

ортасы

 

Хильдербранд

ортасы

 

ортасы

- Скруг

 

ортасы

 

 

ортасы

 

 

 

ортасы

Макроэлементтер

-

142

 

-

-

 

-

-

Ca (NO3)2

 

 

KNO3

1900

81

 

2500

3000

 

-

1900

NaNO3

-

-

 

-

-

 

600

-

NH4NO3

1650

-

 

-

-

 

-

1650

NH4H2PO4

-

-

 

300

-

 

-

-

(NH4)2SO4

-

-

 

-

134

 

-

-

MgSO4x7H2O

370

74

 

400

500

 

250

370

CaCl2x2H2O

440

-

 

200

150

 

75

440

KCl

-

65

 

-

-

 

750

-

KH2PO4

170

12

 

-

-

 

-

170

NaH2PO4xH2O

-

-

 

-

150

 

125

-

Микроэлементтер

-

-

 

10

10

 

-

-

MnSO4xH2O

 

 

MnSO4x4H2O

22,3

-

 

-

-

 

0,1

22,3

KJ

0,83

-

 

1

0,75

 

0,01

0,83

H3 BO3

6,2

-

 

5

3

 

1

6,2

ZnSO4x7H2O

8,6

-

 

1

2

 

1

8,6

CuSO4

-

-

 

0,2

0,25

 

-

-

CuSO4 x 5H2O

0,025

-

 

-

-

 

0,03

0,025

Na2MoO4x 2 H2O

0,25

-

 

0,1

0,025

 

-

0,25

AlCl3

0,025

-

 

0,1

0,025

 

-

0,025

Темір иондары

-

-

 

-

-

 

0,03

-

FeCl3 x 6H2O

-

-

 

-

-

 

0,03

-

FeSO4 x 7H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

127

Сиквестрен -330Fe

 

-

 

-

 

-

 

-

 

1

 

-

 

Na2 ЭДТА

 

37,3

 

-

 

20

 

-

 

-

 

37,26

 

Органикалық

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

заттар

 

100

 

-

 

100

 

100

 

-

 

100

 

Мезо-инозит

 

 

 

 

 

 

 

Тиамин –HCl

 

0,1

 

-

 

5

 

10

 

-

 

0,4

 

Никотин қышқылы

 

0,5

 

-

 

0,5

 

1

 

-

 

-

 

ПиридоксинHCl

 

0,5

 

-

 

0,5

 

1

 

-

 

-

 

Ашықты

 

-

 

100

 

-

 

-

 

-

 

-

 

экстракты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

30000

 

Сахароза

 

30000

 

20000

 

30000

 

20000

 

20000

 

 

РН

 

5,6-5,8

 

-

 

5,9

 

5,5

 

-

 

5,8

 

Фитогормондар

барлық физиологиялық

 

үдерістерді

ретт

қатысатындықтан,

қоректік

ортаның маңызды компоненті болып табыла.

Жасушалардың бөлінуі мен мамандануы үшін əсіресе ауксин мен цитокинин қажет.

Тек қана ісік жасушалары

мен

маманданған

ұлпалар

осындай гормондары жо

ортада өсе алады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Өсімдіктер жасушаларының қатты немесе сұйық қоректік ортада жақсы өсуі үшін, оның рН көрсеткішінің маңызы зор. Табиғи жағдайда өсімдік жасушасының тіршілік əрекеттері сутегі иондарының қолайлы концентрациясында(рН 5,5-7,5) өтеді. Сондықтан өсімдік жасушалары қоректік ортаның бастапқы рН көрсеткіші5 пен 6 арасында болғанда жақсы өседі.

Қоректік ортаны қоюландыру үшін агар-агар деген зат қолданылады. Агар-

агар теңіз балдырынан жəне

полисахаридтер қоспасынан дайындалатын

қоректік

зат. Оның құрамында басқа да құрамдас бөліктері болады, сондықтан оны 4-6 сағат

бойы таза сумен бірнеше қайталап жуады.

 

 

 

 

Өсімдіктердің жас жасушалары кəрі жасушалардан

өзгешелеу

болатын

белгілі. Жас

жасушалар

көлемі

бойынша

шағындау

жəне

цитоплаз

толтырылған болып келеді. Олардың вакуольдері өте кішкентай жəне жасушалық шырыны жоқтың қасы болады. Əртүрлі ұлпалардың (жабынды, өткізгіш жəне механикалық) ересек жасушалары бір-бірінен өте ерекшеленіп тұрады. Бұл

өзгешеліктер олардың дифференциялануы барысында пайда болады.

 

 

Дифференцияция дегеніміз – өсімдіктердің өсіп-дамуы кезеңдерінде

олардың

əртүрлі

жасушалары

мен

ұлпаларының

құрамдық

жəне

функци

ерекшеліктерінің пайда болуы. Осындай жекелеген жасушаларды жасанды қоректік ортада өсіру барысында олар бөліне бастайды да, əлі дифференциациялана қоймаған көптеген жасушалар – каллустар пайда болады. Мұндай каллустардың кішкене бөлшектерін басқа бір қоректік ортаға апарып салса, олар тағы да көбейіп, осы үдерістер шектеусіз мезгілде жүре береді. Мысалы, кезінде Р. Готре тəжірибесінде жасалынған сəбіз ұлпаларының себінділері əлі күнге дейін түрлі мемлекеттердің зертханаларында егілуде.

Осындай жолмен алынған ұрық тəрізді құрамдарды(заттарды) қоректік ортасы бар пробиркаларда өсіріп, олардан қажетті өскін алып, кейін оны топыраққа отырғызуға болады. Сонымен, əрбір жекелеген соматикалық жасуша– тұтас бір

өсімдікке

айналу

мүмкіндігіне

ие

бола, яғниалады бұл

жасушаның

тотипотенттілігін көрсетеді.

 

 

 

128

Жекелеген өсімдік ұлпаларын қоректік ортада өсірумен бірге, физиологтар, жасушалық суспензиялау деп аталатын, жекелеген өсімдік жасушаларын түпкілікті өсіру əдістерін де қолданады. Бұл əдіс арқылы өсімдік жасушаларының ,өсуі мамандануы (дифференциялануы) мен қызметтерін атқару үдерістерін толықтай түсіну мүмкін болуымен бірге, негізі өсімдік жасушаларынан тұратын көптеген биотехнологиялық өнімдер шығаруға арқау болады.

Жасанды қоректік ортада жекелеген өсімдік жасушаларын өсіру бағытындағы

ізденіс

жұмыстары көп

уақыт нəтижесіз болды. Тек

қана 1954 жылы Висконсия

(АҚШ)

университетінің

ғалымдары жекелеген

өсімдік жасушаларын өсіруді

жемісті əдістерін ұсынды.

 

 

Бұл жұмыс нəтижелі болуы үшін атқарылатын ең бірінші шаруа– өсімдіктен оның жекелеген жасушасын бүлдірмей бөліп алу қажет болады. Осы мақсатқа

ерекше фермент – пектиназа арқылы қол жеткізе

аламыз. Пектиназа

ферменті

жасушаларды бір-бірімен жалғастырып тұратын

орталық пластинка құрамы

кіретін пектинді заттарды талқандай алатын қабілетке ие.

 

Сонымен бірге, жекелеген жасушалар алудың басқада əдістері бар.

Мысалы,

сұйық қоректік ортада өсірілген каллустан жасушаларды бөліп алу үшін, оларды шайқау жəне қағу жеткілікті. Мұның себебі осындай каллустар механикалық əсер ету нəтижесінен кейін, жекелеген немесе топталған жасушаларға оңай ажырайды. Осындай жолдармен бөлініп алынып, арнайы қоректік ортаға егілген өсімдік

жасушаларының

жақсы

өсіп-дамуын

қамтамасыз

ету

мақсатында, арнайы

қондырғылар арқылы араластырылып, аэрацияланып тұрылады.

 

 

Жасушаларды суспензиялық ортада өсіру əдістерінің ашылуы, өсімдіктердің денелік жасушаларын гибридизациялауға біршама жақындатты. Бірақта бұған өте

үлкен кедергі – жасушалардың

құрамындағы заттарының

еркін қосылуына жол

бермейтін қатты целлюлаза қабықтарының болуы.

Сондықтанеді,

денелік

жасушаларын гибридизациялау əдістеріне, өсімдік протопластарын

бүлдірмей

жекелеп алу мүмкіндігі табылғаннан кейін ғана қол жеткізілді.

 

 

1960 жылдары ағылшын

зерттеушісі Эдвард Кокинг

өсімдік жасушасының

қабықтарын микротециум (Myrothecium verrucaria) саңырауқұлақтарының қоректік ортада бөлетін ферментті заты арқылы бұзуды ұсынады. Кейіннен бұл ұсынылған əдіс жетілдіріліп, жекелеген протопластарды алу үшін кеңінен пайдаланы басталды.

Қазіргі кезде жекелеген протопластарды жоғары сатыда дамыған əртүрл

өсімдіктердің

тамырларынан,

жапырақтардан,

гүлдерден,

жемістерінен,

астықтардың

масақшаларынан,

жертүйнек (картоп) өскіндерінен, бұршақ

тұқымдастарының дəндерінен жəне т..ббөліп алады. Осындай əдістер арқылы арнайы өсіріліп жатқан жасушалар мен ұлпалардан протопластар оңай бөлін алынады. Кейіннен, жекелей бөлініп алынған протопластарды бір-бірімен қосады. Осындай əдіс арқылы туыстас өсімдіктермен қатар, ə түрге, типке жататын өсімдіктердің де протопластары біріктіріле алады. Жыныссыз жолмен алынған мұндай гибридті өсімдіктер– парасексуалды гибридтер деп аталады. Гибридті жасушадан каллус алып, оны ары қарай дамытып жаңа қасиеттері бар тұтастай өсімдікке дейін өсіруге қол жеткізуге .боладыСондықтан бұл ерекшелік

129