Культура тканин та клітин рослин як об’єкт біотехнології

Культурою клітин, тканин і органів рослин називають вирощування окремих клітин, а також тканин і органів, на штучних поживних середовищах в асептичних умовах (in vitro).

Вперше ізольовані клітини рослин (моркви) було отримано в лабораторії Р.Готре (Франція) в середині минулого століття.

Для отримання культури клітин вищих рослин достатньо в асептичних умовах взяти шматочок рослинної тканини (експлантат) і розмістити його на спеціальне середовище. Через деякий час відбудеться дедиференціація клітин - тобто, клітини втратять свою вихідну спеціалізацію. Клітинна маса буде швидко збільшуватися утворюючи калюс. Калюс - це особливий тип тканини, що є накопиченням недиференційованих клітин (рис. 1). Якщо шматочки калюсу періодично пересаджувати на нове поживне середовище (пасувати), вони можуть рости необмежений час.

Рис. 1. Калюсна тканина цукрового буряку

Найважливіша властивість ізольованої клітини рослини - здатність давати початок цілій рослині. Процес утворення диференційованих структур рослини із недиференційованих клітин отримав назву морфогенезу in vitro, а поява інтактної рослини з окремої клітини, протопласту, групи клітин - регенерація (рис. 2). В основі цієї здатності лежить унікальна властивість рослинних клітин - тотипотентність.

Рис. 2. Рослина-регенерант цукрового буряку

Тотипотентність - це здатність клітини реалізовувати генетичну інформацію, що забезпечує її диференціювання і розвиток цілого організму. В природних умовах тотипотентність у рослин реалізується при загоєнні ран. В цьому випадку на рановій поверхні відбувається розвиток калюсу.

Культури ізольованих клітин та тканин рослин використовуються у біотехнології в декількох напрямах (рис. 3).

Рис. 3. Основні напрями використання культури клітин, тканин, органів рослин у біотехнології.

Використання калюсних клітин рослин у біотехнології пов’язане з їх здатністю продукувати при культивуванні in vitro біологічно активні речовини, які утворюються цілими рослинами. Це має важливе значення для медицини, парфумерії, харчової промисловості. Клітини рослин in vitro використовують для отримання алкалоїдів, стероїдів, глікозидів, гормонів, ефірних олій. Перевагами використання рослин in vitro порівняно з вирощуванням рослин традиційними методами для отримання біологічно активних речовин є:

· отримання екологічно чистих продуктів не залежно від клімату та пори року;

· можливість оптимізувати та стандартизувати умови вирощування;

· можливість підвищення продуктивності клітинних ліній за використання методів індукованого мутагенезу та генно-інженерних підходів;

· можливість отримувати біологічно активні речовини з рідких видів рослин та тих, що занесені до Червоної книги.

На сьогодні розроблено технології промислового отримання з використанням культури клітин рослин протипухлинних препаратів типу таксол, кампотецин; антивірусних препаратів; адаптогенних та стимулюючих препаратів; терпеноїдних глікозидів.

Культури рослинних клітин in vitro також можуть бути використані для трансформації попередників для отримання біологічно активних речовин.

Ще одним напрямом використання ізольованих клітин та тканин рослин є селекція рослин. Сомаклональна варіабельність притаманна ізольованим клітинам рослин є надзвичайно багатим джерелом для створення нових форм рослин. Для селекціонерів є цікавим також метод сомаклональної гібридизації - метод отримання гібридних рослин в результаті злиття протопластів, ізольованих із батьківських соматичних клітин.

Культури рослинних клітин та тканин у біотехнології також використовують для створення нових форм рослин методами генетичної інженерії.

Незамінною культура рослинних клітин in vitro є для збереження видів рослин, що знаходяться на межі вимирання. Клітини рослин при цьому можуть зберігатися як в живій колекції (яка потребує постійних пересівів), так і в замороженому стані (кріоконсервація в рідкому азоті).

Важливим напрямом використання культури ізольованих тканин рослин є розмноження і, головне, оздоровлення посадкового матеріалу. Цей метод отримав назву клонального мікророзмноження рослин

Подібні статті

Отруйні членистоногі України
Членистоногі - лат. Arthropoda. Тип членистоногі - найбільша група первинноротих безхребетних тварин. До цього типу відносяться тварини, тіло яких розділене на членики і має членисті кінцівки. Зовнішня оболонка членистоногих покрита щільни ...

Зимові скупчення сороки в Любечі
Біологія та чисельність зимуючих птахів залишається недостатньо вивченою не лише в Україні, але й у більшості європейських країн. Це зумовлене труднощами проведення польових досліджень у цей період, відсутністю уніфікованих методик, а тако ...