6. Культура тканей (in Vitro) и ее практическое применение. Клеточная и генетическая инженерия древесных растений.

Размножаемые вне организма и длительное время поддерживаемые в таком состоянии клетки животных и растений, носят название клеточных культур. В настоящее время это одно из направлений биотехнологии. Биотехнология – дисциплина, занимающаяся процессами, технологиями и аппаратурой для получения медикаментов, реактивов, средств защиты, бактериальных удобрений, пищевых и кормовых средств, новых форм растений при помощи микроорганизмов, животных и растительных клеток.

Чем интересна культура in Vitro? Культуры клеток гистологически однородны, способны образовывать большую массу, а самое главное – условия их питания и воздействия на них интересующих нас факторов строго контролируются (управляемы).

Выращивают клетки на специальных питательных средах, в состав которых входят: органические (содержащие. С вещества), ЭМП, витамины, антибиотики, ростовые вещества (фитогормоны).

Практическое применение. Культуру животных клеток используют для получения сывороток и вакцин, средств борьбы с бактериальными и инфекционными заболеваниями. Практическое применение же культуры клеток растений значительно шире. Это определяется тем, что растительной клетке свойственна тотипотентность. Растительные клетки даже узкоспециализированные, способны вернуться к эмбриональному состоянию и дать начало растениям – регенарантам. Исходя из этой биологической предпосылки, культуру растительных клеток используют:

• Во-первых, для создания ценных форм растений. Причем в данном случае могут быть использованы не только целые клетки, но и их протопласты в генной инженерии.

• Во-втрых, клетки in Vitro используются для размножения и оздоровления (от вирусов) ценного посадочного материала.

• В- третьих, использовании биотехнической промышленности для получения экономически ценных, физиологически активных веществ отдельных растений (как например, женьшеня).

Генетическая инженерия – это искусственное создание гибридных, или, иначе, рекомбинанатных ДНК и наследственно измененных организмов. Она направлена на получение новых форм растений с наследственно закрепленными хозяйственно-ценными свойствами. Основной целью генной инженерии

Является введение в геном дерева геномов, ответственных за иммунитет, устойчивость к гербицидам, избытку солей в почве, к поеданию животными, низкой и высокой температуре и, наконец, за азотфиксацию. Способы введения чужеродных генов в геном живых организмов:

1. С помощью векторов или векторных систем. Вектор – это молекула ДНК, или генетическая конструкция, состоящая из носителя (векторная часть) и клонируемого в нем гена. Наиболее удобными векторами являются плазмиды. Плазмиды – это внехромосомные носители наследственной информации у микроорганизмов, ДНК митохондрий и хлоропластов, ДНК или РНК вирусов и фагов.

2. Путем прямого введения гена в генетический аппарат растений (животных, микроорганизмов). Получают трансгенные организмы.

Из методов прямого введения чужих генов в геном древесных растений наиболее разработанными являются:

• Микроинъекции ДНК.

• Высокоскоростной микроснаряд. Для переноса чужеродных ДНК используется специальный аппарат, выбрасывающий с большой скоростью мелкие пылеватые частицы вольфрама или титана с нанесенными на них молекулами ДНК. Эти «заряды» достигают ядра, не разрушая клетку.

• Электропортация. Обработка клеток электрическими импульсами. Образуются мелкие поры в мембране, что облегчает проникновение чужеродной ДНК внутрь клеток.

• Трансфекция протопластов с помощью химических веществ. Так как мембраны заряжены отрицательно, то отрицательный заряд ДНК препятствует инфицированию ею протопластов. Чтобы снять это препятствие протопласты обрабатывают высокогидрофильными веществами. Такими как ПЭГ, поливиниловый спирт, полизин. Способствует стимуляции поглощения ДНК протопластами.