Лекція Тема: культура клітин




НазваЛекція Тема: культура клітин
старонка1/4
Дата канвертавання20.11.2012
Памер0.57 Mb.
ТыпЛекція
  1   2   3   4
Курс «БІОТЕХНОЛОГІЯ В РОСЛИННИЦТВІ» (Магістри «Агрономія»)

Лекція 1.

Тема: КУЛЬТУРА КЛІТИН ЯК БІОЛОГІЧНА СИСТЕМА.

ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ ТА ФУНКЦІОНУВАННЯ


Зміст: 1. Культура клітин як клонова популяція;

2. Калюсогенез як основа створення клітинних культур;

3. Довгостроково вирощувані культури;

4. Культивування окремих клітин


1. Клітинна біотехнологія рослин ґрунтується на вирощуванні клітин, тканин чи органів ін вітро на штучних живильних середовищах.

Перенесення клітин у культуру ін вітро означає припинення їх існування як одного із структурних елементів цілісного організму, до складу якого вони входили раніше. При цьому клітина в умовах ін вітро виходить з-під контролю корелятивних факторів, що спрямовують і регулюють діяльність різних органів, тканин і клітин як єдиного цілого. Умови і характер живлення клітин також зазнають істотних змін. Ці впливи, які за своєю силою перевищують межі норми реакції геному клітин, є стресовими і призводять до кардинальної перебудови функцій і метаболізму клітин, значного підвищення рівня геномної мінливості, зміни напряму та інтенсивності дії клітинного добору і, як наслідок, до істотних змін в структурі клітинних популяцій. В результаті популяції культивованих клітин відрізняються від вихідних тканин високим рівнем гетерогенності й значними перебудовами геному. Масштабність і глибина перебудов можуть значно перевищувати навіть міжвидові відмінності, що існують у природі.

I в результаті введення клітин вищих рослин в умови ін вітро утворюється нова біологічна система. Її особливістю є те, що в ній структурні елементи цілісного організму — клітини, які звичайно виконують лише строго визначені функції, стають незалежними організмами, здатними до автономного розвитку. Культивовані клітини вищих рослин є унікальною клоновою популяцією, що не має прямих аналогів у природі, але розвивається й еволюціонує за загальнобіологічними правилами і законами.

Аналіз особливостей культури тканин і клітин вищих рослин як нової, експериментально створеної біологічної системи починається із загальних положень генетики клітинних популяцій.

Термін «популяція» вперше був запропонований В. Йогансеном (Johannsen, 1903) для природної сукупності особин одного виду, неоднорідних у генетичному відношенні. Нині популяція визначається як сукупність одного виду рослин, тварин або мікроорганізмів, які протягом тривалого часу (великої кількості поколінь) населяють певну ділянку навколишнього середовища і так чи інакше ізольовані від особин інших сукупностей (популяцій) того самого виду. Поняття «популяція» відповідає сукупності безстатевих організмів одного виду, що самозапліднюються, а також сукупності клітин, що вирощуються в умовах ін вітро.

Основні ознаки та відмінності клітинних популяцій

Інтеграцію окремих особин в популяцію, а їхніх генотипів у генофонд популяції зумовлює рекомбінація генетичного матеріалу під час статевого процесу.


В популяціях культивованих клітин рослин такого обміну спадкової інформації немає. Внаслідок відсутності класичної комбінативної мінливості їх відносять до неменделівських популяцій.

Цілісність неменделівських популяцій забезпечується некомбінативною спадковою мінливістю. В таких популяціях виникнення, зміна і збереження успадкованого поліморфізму залежать лише від двох чинників — спадкової (некомбінативної) мінливості і добору. Спадкова мінливість у клітинних популяціях не вичерпується мутаційною мінливістю. В процесі еволюції у клітин багатоклітинних організмів виробився ще один тип спадкової мінливості — епігенетична. Взаємодією спадкової мінливості її добору пояснюються генетичні аспекти таких процесів, як пристосування клітинних популяцій до зміни умов середовища, їх старіння та відмирання, перетворення популяцій нормальних соматичних клітин на злоякісні тощо. Аналізуючи генетичні процеси в клітинних популяціях, потрібно враховувати взаємодію не лише мутаційної мінливості і добору, а й епігеномної мінливості і добору, а також взаємний вплив різних форм мінливості та епігенетичної мінливості на процеси взаємодії мутаційної мінливості і добору.

Одним із шляхів взаємозв'язку між клітинами є виділення в середовище і обмін продуктами метаболізму. Існування такого обміну в популяціях культи­вованих ін вітро клітин рослин доведене отриманням клонів від окремих клітин і протопластів із використанням ефекту кондиціонування середовищ. Існує гіпотеза кооперативної дії генів у клітинній популяції:

• кожна клітина знаходиться під впливом не лише власного геному, а й геному сусідніх клітин;

• дія геномів усіх клітин популяції взаємно узгоджується.

3 цього погляду генетична гетерогенність популяції культивованих клітин
рослин, зокрема їхня міксоплоїдність, пояснюється так: клітини з різним чис­лом хромосом відрізняються за активністю синтезу метаболітів і між ними існують симбіотичні взаємовідносини на основі обміну продуктами метаболізму. В
культурі тканин спостерігається і антагоністична взаємодія між клітинами з
різним набором хромосом, в основі якої лежить взаємне пригнічення продукта­ми метаболізму.


2. Важливі для сільського господарства технології ін вітро розроблені з використанням об'єктів різної складності організації, починаючи з ізольованих прото­пласта і закінчуючи ізольованими зав'язями або зародками. Проте культивовані клітини мають велике значення, виступаючи або безпосереднім об'єктом генетичних маніпуляцій, або обов'язковим етапом інших технологій.

Наприклад, культура тваринних клітин широко використовується для вирішення не лише фундаментальних завдань, а й у практиці народного госпо­дарства (отримання вакцин і сироваток для боротьби з вірусними, бактеріальними, інфекційними хворобами; подолання спадкових хвороб, одержання тка­нин, органіимиі тварин із заданими ознаками).

Практична реалізація біотехнології рослин значно ширша: вирощують не лише клітинну біомасу як джерело біологічних речовин, а й отримують рослини з поліпшеними якісними ознаками (збалансованим вмістом жирів, незамінних амінокислот, зміненим вмістом вуглеводів, покращеним зберіганням), стійкістю проти біотичних та абіотичних стресових факторів навколишнього середовища (хвороб, шкідників, вірусів, віроїдів, бактеріозів, засолення, закислення ґрунтів, гербіцидів), підвищеним синтезом біологічно активних речовин, здатністю до фіторемедіації. Масштабність практичного використання культури клітин рослин обумовлена тим, що рослинній клітині властива тотипотентність — здатність фенотипово реалізовувати спадкову інформацію, яка закодована в ДНК ядра, тобто властивість клітин диференційованих тканин після дедиференціації (з наступним створенням відповідних умов) відновлювати частину або весь організм (реалізовувати омніпотентність) і давати початок рослині-регенеранту. В культурі рослинних клітин ін вітро, що виникли з будь-якої спеціалізованої тканини, відбуваються всі форми морфогенезу, притаманні вищим рослинам: утворення коренів, стебел, квіток, зародків.

Основним типом культивованої рослинної клітини є калюсна.

Саме на калюсні перетворюються спеціалізовані і меристемні клітини рос­лин після їх перенесення в умови ін вітро на штучні живильні середовища.

На калюсні клітини перетворюються не лише пошкоджені (поранені) тканини, а й зовсім непошкоджені (клітини пилку, пилкової трубки). Визначальним момен­том перетворення будь-якої клітини рослини на калюсну є дія регуляторів рос­ту у таких концентраціях та співвідношеннях, які на клітину в організмі як єдиній системі не діяли. Можна стверджувати універсальність перетворення на калюсні всіх типів клітин, ізольованих із рослини та культивованих у відповідних умовах.

Процес дедиференціації (втрати спеціалізації) клітини складний і пов'язаний зі зміною експресії (активності) генів.

Експресія генів, які до цього не працювали («сплячих» генів), і репресія (пригнічення) деяких працюючих призводять до зміни в спектрі ферментних і структурних білків клітини. Зменшуються кількісно (уповільнюється експресія), а іноді зникають зовсім білки, притаманні фотосинтезуючим клітинам листків або запасним клітинам бульб і кореня, з'являються білки, властиві калюсним клітинам. Така зміна складу й активності ферментних білків змінює метаболізм клітини. Біологічно активні речовини, що визначають дедиференціацію клітин рослин і їх перетворення на калюсні, поряд із синтезом специфічних білків активізують інші побічні механізми, які забезпечують не лише дедиференціацію, а й наступив розмноження цих клітин. У клітинах, що перебудовуються, значно посилений синтез усіх типів РНК (основи синтезу білків, необхідних для новоствореної маси клітин).


На рис. показано органи рослин, клітини яких на живильних середовищах переходять до хаотичного розмноження з утворенням маси калюсних клітин калюсної тканини.

Це не лише малоспеціалізовані клітини запасаючої паренхіми кореня чи бульби, а й хлорофілоносні, фотосинтезуючі клітини листя; лігнінові клітини коленхіми стебла; клітини пилку, які здатні до втрачати спеціалізацію і перетворюватись на калюсні клітини.

Значно рідше культивують клітини пухлин рослин різного походження. Культури пухлинних клітин як в умовах поверхневого, так і глибинного вирощування мало відрізняються зовнішньо і на рівні морфології від культур калюсних клітин. Значним фізіологічним розходженням між ними є гормональна незалежність пухлинних клітин, що дає їм змогу ділитися і рости на живильних середовищах без додавання регуляторів росту. Пухлинні клітини часто позбавлені також спроможності започатковувати нормально організовані структури у процесі орга­ногенезу й ембріоїди у процесі соматичного ембріогенезу. У деяких випадках вони утворюють тератоми (вироджені органоподібні структури), що далі не можуть розвиватися нормально.

Калюсні клітини в пересадній культурі можуть спонтанно набувати здатності рости на середовищі без регуляторів росту. Природа такої незалежності до одного або до обох типів регуляторів (ауксину і цитокініну), що звичайно застосовуються для одержання і вирощування клітинних культур рослин, може бути генетичною (наслідок мутації) або епігенетичною (наслідок експресії генів, що визначають незалежність клітини від екзогенних регуляторів). За генетичної незалежності калюсні клітини поводиться так само, як пухлинні, за епігенетичної — вони втрачають ознаку незалежності в ряду перетворень клітина—рослина—клітина, що і є доказом негенетичної природи такої набутої незалежності від наявності в середовищі регуляторів росту.

Калюсна клітина, в результаті поділу якої виникає калюсна тка­нина або калюс, є одним із типів клітинної диференціації, притаманної вищим рослинам.





У природі для рослини калюс є тканиною, що виникає у виняткових обставинах (звичайно при трав­мах).

Ця тканина захищає місце поранення, накопичує поживні речовини для регенерації анатомічних структур або втрачених органів.

Для одержання культивованих калюсних клітин фрагменти тканин різних органів вищих рослин (експланти) вміщують на штучне живильне середовище в пробірки, колби, чашки Петрі. Процес одержання первинного калюсу і підтримання субкультивованої культури потребують дотримання умов асептики. Для цього за допомогою різних стерилізуючих розчинів, що містять найчастіше активний хлор (гіпохлориди) з доданими для поліпшення змочування детергентами, стерилізують експланти.

Маніпуляції з культурами проводять в боксах мікробіологічного типу, опромінених перед роботою ультрафіолетовим світлом або в ламі нар-боксах, де асептика досягається постійною подачею стерильного повітря в робочому об’ємі


3. Культура калусних тканин вирощується поверхневим способом або на напівтвердому агаризованому середовищі. Основні компоненти живильних середовищ для культури клітин і тканин рослин – мінеральні солі (макро- і мікроелементи), сахароза або глюкоза, вітаміни, регулятори росту і іноді комплексні органічні добавки – це можуть бути ендосперми кокосових горіхів, кінського каштану, кукурудзи та інших злаків (5-20 %), березовий сік, дріжджовий екстракт або гідролізат казеїну. Калусна тканина, що вирощується поверхневим способом, являє собою аморфну масу тонкостінних паренхімних клітин, що немає строго визначеної анатомічної структури. Колір маси калусної може бути білим, жовтуватим, зеленим, червонуватим, білим, пігментованим цілком або зонально присутністю хлорофіла чи антоціанів. У залежності від походження й умов вирощування калусні тканини бувають:

  • Пухкими, сильно обводненими, що легко розпадаються на окремі клітини;

  • Середньої щільності, з добре вираженими меристемними осередками;

  • Щільними, з зонами редукованого камбію і судин ( в основному трахеєподібними елементами).

Як правило, у тривалій пересадній культурі на середовищах, що включають ауксини, особливо синтетичний аналог ауксину – 2,4-Д. Культури клітин рослин, що вирощуються в рідкому живильному середовищі, звичайно називають суспензійними культурами. Звичайним способом одержання клітинної суспензії є перенесення калусної тканини в рідке живильне середовище в колбу, що потім поміщається на качалку (100-120 об./хв.). Суспензійну культуру можна одержати і прямо з фрагмента органа рослини (коренів моркви, петрушки, бульб картоплі та ін.). Первинну суспензію перед субкультивуванням фільтрують через 1-3 прошарки марлі, нейлонові або металеві сита. суспензії


4. Джерелами окремих клітин є клітинні суспензії, що ростуть у рідкому живильному середовищі, мацерація тканин рослин (мезофілу листка), ізольовані протопласти після відновлення ними клітинної стінки.


Культивування окремих клітин дозволяє одержувати клони і досліджувати генетичну і фізіологічну стабільність або мінливість при вирощуванні клонового матеріалу. Окремі клітини також можуть бути ізольовані з суспензій з використанням мікроманіпулятора. Для цього методу суспензія готується різними способами:

  • 1-2 мл суспензії відбирають після осідання основної маси клітин;

  • Суспензію фільтрують через фільтри з розміром пор, що зменшується (нейлонові або металеві сітки).

При цьому використовують дуже багате середовище - середовище Као і Михайлюка. Для створення «годувального прошарку» використовують суспензію клітин того ж виду рослини, що й поодинока клітина, або близького виду. Клітинна суспензія береться в ранній експонціальній фазі ростового циклу. Казусна культура, що служить тканиною-«нянькою», також повинна бути в стадії активного росту. Незважаючи на чисельні спроби визначити хімічну природу речовин, що індукує поділ окремої клітини, і розкрити механізм дії чинника кондиціонування, ясності тут поки немає.


Лекція 2-3

Тема: Культура ізольованих протопластів


Зміст:

  1. Одержання протопластів;

  2. Культивування протопластів;

  3. Регенерація рослин з протопластів;

  4. Соматична (парасексуальна) гібридизація;

  5. Практичне застосування соматичної гібридизації


1. Структуру рослинної клітини можна умовно розділити і розглядати як дві важливі складові частини вміст і оболонка. Перша – протопласт включає ядро і цитоплазму, в якій знаходяться органели. Друга – оболонка (клітинна стінка), хімічну основу якої визначають полісахариди (целюлоза, геміцелюлоза і пектинові речовини).

На початку 60-х років ХХ ст. англійський вчений Едвард Кокінг запропонував метод руйнування клітинної оболонки, в результаті якого живий вміст клітини залишається неушкодженим та життєздатним. Така гола клітина надалі потенційно спроможна відновити нову клітинну стінку, ділитися й утворювати клітинні агрегати, з яких можна одержувати рослини-регенеранти.

Протопласти (від грецьк. protos – перший, plastos – утворений, виліплений) – клітини, які позбавлені своєї клітинної оболонки. Їх можна характеризувати як відокремлені мембраною ядро і цитоплазматичні утворення з власною структурною цілісністю і здатністю здійснювати активний метаболізм, біосинтез і трансформацію енергії.

В експерементальній цитології і фізіології рослин протопласт виявляється як морфологічно відокремлене утворення при плазмолізі: протопласт у гіпертонічному розчині віддає воду, зменшується в об’ємі і відокремлюється від клітинних стінок (згортається у клубок). Такого роду методи ізоляції протопластів називають механічними. Наприклад, якщо смужку епідермісу цибулі витримати у 0,5М розчині сахарози до явного плазмолізу, а потім розрізати його тонким лезом, то можна спостерігати вихід протопластів у середовище. Механічний метод виділення протопластів має незручності і недоліки, серед яких необхідно відмітити такі:

  • Виділяється невелика кількість протопластів;

  • Використовуються тільки ті тканини, в яких відбувається екстенсивний плазмоліз;

  • Важко одержати протопласти з меристемних тканин;

  • Протопласти зазнають сильного осмотичного шоку;

  • Меттод довготривалий і трудомісткий.

Інший спосіб був запропонований англійським вченим Е.Кокінгом, який у 1969 році за допомогою спеціальних ферментів руйнував целюлозно-пектинову оболонку і одержував «голі» клітини – протопласти. Після вдалих робіт І. Такебе (1971) ензиматичний метод знайшов широке застосування при виділенні протопластів у багатьох лабораторіях світу.

Переваги методу переконливі:

  • Одночасно можна виділяти і працювати з великою кількістюпротопластів (106 – 109);

  • Протопласти не зазнають сильного осматичного ущільнення, вони більш інтактні і непошкоджені;

  • Метод відносно швидкий.

Для ізолювання протопластів використовують суміші різних ферментів, дія яких спрямована на гідролітичне розщеплення полісахаридних компонентів клітинних стінок. Ці ферменти мають відповідні назви – целюлази, геміцелюлази, пектинази.

Успішне виділення протопластів залежить від багатьох факторів: типу тканини (листок, корінь, калус, пилкові зерна, пелюстки тощо), виду і фізіологічного станурослини, складу фементів і їх концентрації, часу обробки тканин ферментами, вибору осматичного стабілізатора (глюкоза, сахароза, маніт, сорбіт), рН середовища і температури. Середовище повинно бути кислим (рН 5,4-6,2), а головне – трохи гіпертонічним (0,3-0,8 моль/л), щоб протопласти знаходились у невеликому стані плазмолізу (при таких умовах гальмується метаболізм і не відбувається швидка регенерація клітинної стінки). Крім того, таке середовище стримує тургор і не дозволяє клітинам лопатись. Використовують молоді листки рослин, тому що в їх міжклітинній речовині переважно міститься пектин.

Вихідним матеріалом для виділення протопластів є тканини листків і клітинні суспензії. Перед виділенням протопластів поверхню листків стерилізують, епідерміс нижньої поверхні листків видаляють або надрізають. Після руйнування клітинних стінок суспензія протопластів очищається від решток клітин і тканин фільтруванням крізь сітки або фільтри з діаметром отворів від 40 до 150 мкм. Для ефективного видалення решток клітин проводять центрифугування.


2. Після очищення протопласти ресуспензують у культуральному середовищі. Мінімальна щільність при цьому становить 104 в 1 мл культурального середовища. Проте більш придатна щільність протопластів 105 в 1 мл.

Для культивування протопластів застосовують загальновідомі живильні середовища (МС, Као і Михайлика). Так для вирощування окремих протопластів вики посівної використовують комплексне середовище Као, що містить, як доповнення до нормального складу неорганічні речовини, 14 вітамінів, ауксини і цитокініни, 10 видів цукрів і цукрових спиртів, 21 амінокислоту, основи нуклеїнових кислот, гідролізат казеїну і кокосове молоко. Досить високий відсоток утворення колоній одержали наші співвітчизники Ю.Глєба і М.Кабош (1978-1980рр.) на спеціально оптимізованих живильних середовищах. Протягом перших діб протопласти культивуються у темряві, після чого інтенсивність освітлення збільшується до 2-5 тис. лк.


Методи культивування протопластів:

Метод мікрокапель. Застосовують для культивування незначної кількості протопластів або для тестування живильних середовищ. Об’єм крапель не перевищує 50 мкл. Для підтримання відповідної вологості в камері на середину чашки Петрі поміщають кілька крапель стерильної води.

Суспензії протопластів. Протопласти суспендують у тонкому прошарку (1мм) рідкого живильного середовища, у колбах Ерленмейєра об’ємом 25 мл або в чашках Петрі (діаметром 60 мм) з погойдуванням або без нього.

Метод плейтингу. Протопласти змішують з однаковим об’ємом культурального середовища з агаром, що до використання витримують на водяній бані за 45˚C. Для необхідної аерації суміш вкривають дно чашки тонким шаром.

Культивування мобілізованих протопластів. Протопласти, вкриті оболонками з альгінату кальцію, спроможні зберігати тургорний тиск в умовах осматичного потенціалу культурального середовища, що можна використовувати під час їхнього культивування.


3. У процесі культивування життєздатні протопласти регенерують клітинну оболонку і перетворюються на звичайну культивовану ін вітро клітину. (схема регенерації рослин з протопластів за Вали ханова, 1996, практичне заняття). Утворення клітинної стінки протопластів починається відразу після відмивання ферментів, за допомогою яких вони були отримані. Протопласти рослин родини пасльонових, хрестоцвітих, зонтичних утворюють клітинну стінку протягом близько 24 год. Через 24-36 год. спостерігаються перші поділи клітин, а через 3-4 тижні утворюються колонії калюсних клітин. У процесі культивування поступово (через 2 тижні) знижують осмотичний тиск у культуральному середовищі з метою прискорення поділу клітин. Потім калюси субкультивують на агаризоване середовище для регенерації рослин.

Регенерація рослин здійснюється як шляхом органогенезу, так і внаслідок соматичного ембріогенезу (у моркви, спаржі лікарської, картоплі, томатів, тютюну, люцерни). У тютюну, петунії, картоплі рослини з протопластів регенеруються легко, тоді як у злакових, бобових це залишається проблемою, що пов’язано недостатніх фундаментальних знань генетичних особливостей цих рослин. Утаких рослин як соя, картопля, черешня, груша стимулює поділ та регенерацію і укорінення вплив на протопласти електричної напруги до 125 В.

Регенерація ембріоподібних структур, ембріоїдів і бруньок відзначена в культурі протопластів 212 видів вищих рослин, представлених 96 родами і 31 родиною. Одна третина від загального числа цих видів належить до родини Пасльонових, представники якої досить легко регенерують рослини.


4. Методи злиття протопластів.

Протопласти несуть негативний поверхневий заряд, що призводить до їх взаємного відштовхування. Тому для об’єднання проттопластів необхідно це відштовхування подолати або усунути.


Розроблені і практично використовуються два основних методи злиття – хімічний і електричний.

Хімічний метод передбачає обробку протопластів поліетеленгліколем (ПЕГ), а потім – буферним розчином з високим вмістом Са2+, рН 10,5. В інституті клітинної біології та генетичної інженерії НАН України методику індукції злиття протопластів так і називають: «ПЕГ – високий рН – високий Са2+ (Момот В.П., Кучук М.В., Пастернак Т.П., 1988). Додавання ПЕГ до батьківських протопластів приводить до їх злипання в результаті дегідратації.

Поглинання вільної води призводить до утворення отворів по всій поверхні плазмалеми і відбувається перетікання внутрішньоклітинного матеріалу.

На початку 80-х років був розроблений метод електрозлиття протопластів (Ватс Д, Кинг Дж., 1984; Хан-Хагердал В., Борнман Х., 1986). Протопласти суспензують між двома електродами. При дії змінного струму проходить діелектрофорез і протопласти шикуються у ряд таким чином, що приєднуються своїми полярними поверхнями один до одного. Потім накладають сильний імпульс постійного струму (600в/см 10-20 мкс), який обумовлює утворення отворівв ущільнених мембранах. У місцях контактів протопластів утворюються містки, по яких відбувається перетікання цитоплазм у вигляді міжпротопластного обміну. Успіх культивування продуктів злиття протопластів залежить від їх здатності синьезувати нову оболонку, ділитися і давати початок регенерантам.

Природа злитття протопластів остаточно не з’ясована і активно вивчається. Протопласти – «голі» клітини – можуть зливатися і утворювати гібридний протопласт, який поступово «одягається» (будує свою клітинну стінку), ділиться і спроможний стати гібридною рослиною шляхом ембріоїдогенезу або органогенезу.

Соматична гібридизація (синонім – парасексуальна гібридизація) – гібридизація соматичних клітин шляхом злиття їх ізольованих протопластів (англ. Fusion of protoplasts).

Застосування методології злиття протопластів дозволяє соматично схрещувати філогенетично віддалені види рослин, а також створювати додаткові резерви спадкової мінливості. У нинішній час селекціонер мало зацікавлений у тому, щоб зробити дикі форми культурними. Для нього набагато важливіше передати від «дикуна» до культурної форми окремі гени, які можуть надати стійкості культурним рослинам до біотичних і абіотичних факторів довкілля.

Р.Г. Бутенко і А.А. Кучко (1977) одержали фертильний соматичний гібрид між диким і культурним видами Solanum chacoence та S. Tuberosum, який характеризується стійкістю до вірусу У. Цей гібрид застосовується у подальших селекційних схрещуваннях.

Для декоративного садівництва викликають інтерес соматичні гібриди Дж. Пауера між видами Petunia parodi і P. parvifolia, які статевим шляхом не схрещуються. Цим способом до селекції залучено нову ознаку «розгалужений пагін, що стелеться». Х. Шенх одержав соматичний гібрид між капустою і турнепсом (перко). Аналогічних прикладів можна навести дуже багато.

Методами парасексуальної гібридизації створені міжродові та міжтрибні гібриди. Особливий науковий інтерес викликають міжцарственні клітинні гібриди, які одержують шляхом злиття протопластів рослиннтх і тваринних клітин; наприклад , протопластів еретроцитівщура і дріжджових клітин, протопластів моркви і людини та ін. Одержати рослинно-тваринні «монстри» не вдається тому, що еволюційно закріплений консерватизм передачі спадкової інформації усуває негомологічні хромосоми у метафазі першого мейозу і подальше ділення неможливе.

Соматичні цибриди. Спадкова інформація рослинної кліттини зберігається в геномі (хромосомах ядра) і цитоплазмоні (ДНК хлоропластів і мітохондрій). Існують методи вилучення або інактивації ядра, що приводить до одержання протопластів без ядра – цитопластів. При злитті протопласті і цитопласта утворюється соматичний цибрид. Таким чином, генетична основа соматичного цибрида може складатися з елементів двох цитоплазмонів і одного із ядер батьківських протопластів. Саме тому метод соматичної гібридизації дозволяє одержувати такі форми рослин, що відрізняються сукупністю генів від статевих гібридів, а також створювати нові унікальні комбінації генів (цитоплазматичні гетерозиготи).

Наприклад, при злиттті протопластів мезофілу томатів і картоплі були одержані соматичні гібриди, які диференціювали за білковими маркерами на два типи: «помати» (з пластидами від картоплі) і «топати» (з пластидами від томатів).

Спеціалісти вважають, що у гібридів, які об’єднують елементи цитоплазми обох батьків і мають ядро одного з них, перспективне майбутнє. При злитті цитоплазмонів можуть відбуватися рекомбінації мітохондріальних або хлоропластних ДНК, які приводять до створення нових генотипів.

Після одержання соматичних гібридів або цибридів необхідно проводити біохімічний і цитологічний аналіз батьківських форм і гібридів першого покоління за спеціальними методиками.


5. Гібридизація соматичних клітин є принципово новою технологією селекційного процесу. Вона дає змогу схрещувати форми і види рослин, для яких схрещування статевим шляхом неможливе. Тобто використовується для подолання несумісності у разі міжвидової гібридизації.

Під час злиття соматичних клітин в їх подальшому культивуванні утворюються гібриди з різною кількістю хромосом. За допомогою гібридизації соматичних клітин між культурним і диким видами картоплі, тютюну отримано цінні форми з господарсько-цінними ознаками.

До недосконалості методу належать труднощі позбавлення від небажаних ознак і одержання стерильних рослин, які обмежують поширення соматичної гібридизації в селекції. Для того, щоб перенести корисні гени з рослин диких видів у культурні, потрібна міжгенна рекомбінація або хромосомне заміщення між ними.


На сьогодні можна окреслити такі потенційні напрями практичного використання соматичної гібридизації:

  • Утворення нових гібридних форм;

  • Внесення в геном окремих генів і груп генів, частин і цілих хромосом;

  • Використання методів соматичної гібридизації для створення ліній з доданими хромосомами;

  • Дослідження модифікованих ознак, що отримані на рівні клітини методом рекомбінантної ДНК або внаслідок мутагенезу;

  • Перенесення ознак, локалізованих в органелах, одержання цибридів.

Соматичну гібридизацію можна розглядати як один із засобів генетичної трансформації рослин. У результаті об’єднання рослинних геномів (ядер і цитоплазми) виникають унікальні можливості для одержання нових комбінацій генів, що неможливо одержати класичними методами генетики і селекції.


Лекція 4.

  1   2   3   4

Дадаць дакумент у свой блог ці на сайт

Падобныя:

Лекція Тема: культура клітин iconЛекція n1 Тема
Тема:”Предмет та завдання патології клітин. Об’єкти та методи дослідження. Розвиток патологічних дисциплін в Україні(стисла історична...

Лекція Тема: культура клітин iconАмериканская культура
Культура аборигенов. Культура колониального периода (1607 – 1783). Культура эпохи становления государства и формирования нации (1783...

Лекція Тема: культура клітин iconТема предмет культурологии тема культура как предмет исследованиянауки культурологии
Тема 11. Культурологическая концепция "круговорота локальных цивилизаций" А. Тойнби

Лекція Тема: культура клітин iconТема розвиток освіти та науки на українських землях
Тема традиційно-побутова культура та церковне життя в україні другої половини ХІХ ст

Лекція Тема: культура клітин iconТема: культура

Лекція Тема: культура клітин iconЛекція Традиційна духовна культура України
Мета лекції: сформувати знання про аспекти географії культури України, її складові, поняття традицій, звичаїв та обрядів, їх залежність...

Лекція Тема: культура клітин iconЛекція тема: Прийоми стилізації
Антонович є а. Декоративно-прикладне мистецтво з практикумом у навчальних майстернях. Метод рекомендації для студентів художньо-графічних...

Лекція Тема: культура клітин iconТема уроку
Фізична культура як сукупність різноманітних фізичних вправ, спрямованих на зміцнення здоров'я

Лекція Тема: культура клітин iconТема: «Культ предков»
Меня заинтересовала эта тема, потому что мне очень хотелось узнать о дохристианской культуре наших предков. Какие у них были нравственные...

Лекція Тема: культура клітин iconЛекція Тема: Австрійська імперія у першій половіні ХІХ ст
Селяни Тіролю на чолі з шинкарем Андреасом Гофером повстали І чинили опір наполеонівським військам. Австрійські війська завдали відчутної...

Размесціце кнопку на сваім сайце:
be.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©be.convdocs.org 2012
звярнуцца да адміністрацыі
be.convdocs.org
Галоўная старонка