Методы и условия культивирования изолированных тканей и клеток растений
Успешное культивирование возможно при соблюдении четырех важнейших условий:
Всего из одной клетки можно получить клеточную массу, которая в биологии обозначается понятием «каллус», или целое растение. Для этого ученые используют такие методы, как:
Применяя такие методы, биологи получают возможность экспериментировать с новыми сортами, получать гибриды, недоступные в рамках традиционной селекции.
Клеточная инженерия — на чем основана
Клеточная инженерия – это совокупность технологий, приемов и методов конструирования клеток нового типа.
В рамках направления выполняют реконструкцию полноценной жизнеспособной клетки из нескольких фрагментов различных клеток, объединение генетического материала двух и более клеток, принадлежащих разным царствам и видам, в одной целой клетке.
В основе конструирования могут лежать такие принципы, как:
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
В отличие от генной инженерии, предметом исследования клеточной является не целый живой организм, а только клетки и состоящие из них ткани. Это представляется особенно важным в отношении человека и животных, когда получение отдаленных гибридов является не просто сомнительным, но и опасным, запрещенным.
КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ, совокупность методов, используемых для конструирования новых клеток. Включает культивирование и клонирование клеток на специально подобранных средах, гибридизацию клеток, пересадку клеточных ядер и другие микрохирургические операции по «разборке» и «сборке» (реконструкции) жизнеспособных клеток из отдельных фрагментов.
Начало клеточной инженерии относят к 1960-м гг., когда возник метод гибридизации соматических клеток. К этому времени были усовершенствованы способы культивирования животных клеток и появились способы выращивания в культуре клеток и тканей растений. Соматическую гибридизацию, т. е. получение гибридов без участия полового процесса, проводят, культивируя совместно клетки различных линий одного вида или клетки различных видов. При определённых условиях происходит слияние двух разных клеток в одну гибридную, содержащую оба генома объединившихся клеток. Удалось получить гибриды между клетками животных, далёких по систематическому положению, напр. мыши и курицы. Соматиче-ские гибриды нашли широкое применение как в научных исследованиях, так и в биотехнологии. С помощью гибридных клеток, полученных от клеток человека и мыши и человека и китайского хомячка, была проделана важная для медицины работа по картированию генов в хромосомах человека. Гибриды между опухолевыми клетками и нормальными клетками иммунной системы (лимфоцитами) – т. н. гибридомы – обладают свойствами обеих родительских клеточных линий. Подобно раковым клеткам, они способны неограниченно долго делиться на искусственных питательных средах (т. е. они «бессмертны») и, подобно лимфоцитам, могут вырабатывать моноклональные (однородные) антитела определённой специфичности. Такие антитела применяют в лечебных и диагностических целях, в качестве чувствительных реагентов на различные органические вещества и т. п.
При гибридизации соматических клеток растений их предварительно освобождают от плотной клеточной оболочки, а затем проводят слияние изолированных протопластов. В этом случае, как и при гибридизации клеток животных, также удаётся преодолевать барьеры нескрещиваемости, которые существуют при обычной (половой) гибридизации растений разных видов и родов. Из гибридной растительной клетки на специальной среде можно вырастить клеточную массу – каллюс, дифференцирующуюся в нормальное целое растение с корнями, стеблями и т. д. Такое гибридное растение можно высадить в землю и выращивать и размножать обычными способами. Эти методы, в отличие от традиционных, позволяют сравнительно легко и быстро получать достаточное количество генетически разнообразного исходного материала для селекции. Их применение привело, напр., к увеличению урожайности ряда культур – картофеля, цитрусовых и др.
Другое направление клеточной инженерии – манипуляции с безъядерными клетками, свободными ядрами и другими фрагментами, сводящиеся к комбинированию разнородных частей клетки. Эти эксперименты, а также микроинъекции в клетку хромосом, красителей и т. п. проводят для выяснения взаимных влияний ядра и цитоплазмы, факторов, регулирующих активность генов, и т. п.
Путём соединения клеток разных зародышей на ранних стадиях их развития выращивают мозаичных животных, или химер, состоящих из двух различающихся генотипами видов клеток. С помощью таких экспериментов изучают процессы дифференцировки клеток и тканей в ходе развития организма.
Ведущиеся уже не одно десятилетие опыты по пересадке ядер соматических клеток в лишённые ядра (энуклеированные) яйцеклетки животных с последующим выращиванием зародыша во взрослый организм с кон. 20 в. получили широкую известность как клонирование животных.
Преимущество клеточной инженерии в том, что она позволяет экспериментировать с клетками, а не с целыми организмами. Последнее гораздо сложнее, а иногда и невозможно, особенно в случае млекопитающих животных и человека или при получении отдалённых гибридов. Методы клеточной инженерии в медицине, сельском хозяйстве или биотехнологии часто применяют в сочетании с генной инженерией.
Какими исследованиями занимается клеточная инженерия
Этот раздел науки является достаточно молодым и одним из наиболее перспективных, так как открывает биологам множество возможностей. В клеточной инженерии растений на данном этапе можно выделить три основных направления:
Задействована клеточная инженерия и в решении задач здравоохранения. Исследователи работают над регенерацией тканей, получением живых органов. Изучают возможность создания полноценно работающих участков кровеносной системы, выпуска способных бесследно исчезать хирургических нитей.
Области практического применения достижений клеточной инженерии
В области растениеводства достигнуты высокие результаты по выведению максимально продуктивных и практичных сортов. Из их описания видно, что растения устойчивы к:
Благодаря достижениям ученых, занимающихся клеточной инженерией, сельскохозяйственные предприятия осваивают такой способ размножения, как клонирование культур, выращивание здорового, не подверженного негативным изменениям генома урожая.
В сфере медицины работа идет над созданием тканей, которые смогут не просто устранить механические и физические погрешности, а полностью восстановят метаболические функции. При этом выращивание функционального материала производится вне человеческого организма.
Применение достижений клеточной инженерии на практике позволит производить замену не только сосудов, отдельных тканей, но и целых органов, к примеру, печени или селезенки. Значение такой возможности сложно переоценить, зная, насколько современный человек подвержен травмам и болезням.
Как отмечено в начале главы, клеточной инженерией называют генетические манипуляции с изолированными клетками животных и растений. Эти манипуляции часто осуществляют in vitro, а главной целью они имеют получение генотипов этих организмов с заданными свойствами, в первую очередь хозяйственно полезными. Что касает-
ся человека, то клеточная инженерия оказалась применимой к его половым клеткам.
Предпосылкой к развитию клеточной инженерии у человека и животных явилась разработка методов культивирования их сома- тических клеток на искусственных питательных средах, а также получение гибридов соматических клеток, включая межвидовые гибриды. В свою очередь успехи в культивировании соматических клеток оказали влияние на изучение половых клеток и оплодотворения у человека и животных. Начиная с 60-х гг. ХХ в. в нескольких лабораториях мира были выполнены многочисленные эксперименты по пересадке ядер соматических клеток в яйцеклетки, искусственно лишенные ядер. Результаты этих экспериментов часто были противоречивы, но в целом они привели к открытию способности клеточных ядер обеспечивать нормальное развитие яйцеклетки (см. гл. IV).
На основе результатов изучения развития оплодотворенных яйцеклеток в 60-е гг. XX в. были начаты также исследования по выяснению возможности оплодотворения яйцеклеток вне организма матери. Очень быстро эти исследования привели к открытию возможности оплодотворения яйцеклеток сперматозоидами в пробирке и дальнейшего развития образованных таким путем зародышей при имплантации в матку женщины. Дальнейшее совершенствование разработанных в этой области методов привело к тому, что рождение «пробирочных» детей стало реальностью. Уже к 1981 г. в мире было рождено 12 детей, жизнь которым была дана в лаборатории, в пробирке. В настоящее время этот раздел клеточной инженерии получил большое распространение, а количество «пробирочных» детей составляет уже десятки тысяч (рис. 130). В России работы по получению «пробирочных» детей были начаты только в 1986 г.
В 1993 г. была разработана методика получения монозиготных близнецов человека in vitro путем разделения эмбрионов на бласто- меры и доращивания последних до 32 клеток, после чего они могли быть имплантированы в матку женщины.
Под влиянием результатов, связанных с получением «пробирочных» детей, у животных тоже была разработана технология, получившая название трансплантации эмбрионов. Она связана с разработкой способа индукции полиовуляции, способов искусственного оплодот- ворения яйцеклеток и имплантации зародышей в организм животных — приемных матерей. Суть этой технологии сводится к следую-
щему. Высокопродуктивной корове вводят гормоны, в результате чего наступает полиовуляция, заключающаяся в созревании сразу 10-20 клеток. Затем яйцеклетки искусственно оплодотворяются мужскими половыми клетками в яйцеводе. На 7-8-й день зародыши вымывают из матки и трансплантируют в матки другим коровам (приемным матерям), которые затем дают жизнь телятам-близнецам. Телята наследуют генетический статус своих подлинных родителей.
Рис. 130.«Пробирочные» дети
Другой областью клеточной инженерии у животных является создание трансгенных животных. Наиболее простой способ получения таких животных заключается во введении в яйцеклетки исходных животных линейных молекул ДНК. Животные, развившиеся из оплодотворенных таким образом яйцеклеток, будут содержать в одной из своих хромосом копию введенного гена и, кроме того, они будут передавать этот ген по наследству. Более сложный способ получения трансгенных животных разработан на мышах, различающихся по окраске шерстного покрова, и сводится к следующему. Вначале из организма беременной серой мыши извлекают четырехдневных зародышей и измельчают их на отдельные клетки. Затем из эмбриональных клеток извлекают ядра, переносят их в яйцеклетки черных мышей, предварительно лишенных ядер. Яйцеклетки черных мышей, содержащие чужие ядра, помещают в пробирки
с питательным раствором для дальнейшего развития. Развившиеся из яйцеклетки черных мышей зародыши имплантируют в матки белых мышей. Таким образом, в этих экспериментах удалось получить клон мышей с серой окраской шерстного покрова, т.е. клонировать эмбриональные клетки с заданными свойствами. В главе IV мы рассмотрели результаты оплодотворения искусственно лишенных ядер яйцеклеток овец ядерным материалом соматических клеток животных этого же вида. В частности, из яйцеклеток овец удаляли ядра, а затем в такие яйцеклетки вводили ядра соматических клеток (эмбриональных, плодовых или клеток взрослых животных), после чего оплодотворенные таким образом яйцеклетки вводили в матки взрослых овец. Рождающиеся ягнята оказались идентичными овцедонору. Пример — овца Долли. Получены также клоновые телята, мыши, кролики, кошки, мулы и другие животные. Такое конструирование трансгенных животных представляет собой прямой путь клонирования животных с хозяйственно полезными признаками, включая особей определенного пола.
Трансгенные животные получены также при использовании исходного материала, принадлежащего разным видам. В частности, известен способ передачи гена, контролирующего гормон роста, от крыс в яйцеклетки мышей, а также способ комбинирования бластомеров овцы с бластомерами козы, что привело к возникновению гибридных животных (ковец). Эти эксперименты указывают на воз- можность преодоления видовой несовместимости на самых ранних этапах развития. Особенно заманчивые перспективы открываются (если видовая несовместимость будет преодолена полностью) на пути оплодотворения яйцеклеток одного вида ядрами соматических клеток другого вида. Речь идет о реальной перспективе создания хозяйственно ценных гибридов животных, которых невозможно получить путем скрещиваний.
Следует отметить, что ядерно-трансплантационные работы еще не очень эффективны. Эксперименты, выполненные на земноводных и млекопитающих, в целом показали, что их результативность является небольшой, причем она зависит от несовместимости между донорскими ядрами и реципиентными овоцитами. Кроме того, препятствием на пути к успехам являются также образующиеся хромосомные аберрации в трансплантированных ядрах в ходе даль- нейшего развития, которые сопровождаются гибелью трансгенных животных.
На стыке работ по изучению гибридизации клеток и иммунологических исследований возникла проблема, связанная с получением и изучением так называемых моноклональных антител. Как отмечено выше, антитела, продуцируемые организмом в ответ на введение антигена (бактерии, вирусы, эритроциты и т.д.), представляют собой белки, называемые иммуноглобулинами и составляющие фундаментальную часть защитной системы организма против возбудителей болезней. Но любое чужеродное тело, вводимое в организм, представляет собой смесь разных антигенов, которые будут возбуждать продукцию разных антител. Например, эритроциты человека обладают антигенами не только для групп крови А (II) и В (III), но и многими другими антигенами, включая резус-фактор. Далее, белки клеточной стенки бактерий или капсида вирусов также могут действовать в качестве разных антигенов, вызывающих образование разных антител. В то же время лимфоидные клетки иммунной системы организма обычно представлены клонами. Значит, даже только по этой причине в сыворотке крови иммунизированных животных антитела всегда представляют собой смесь, состоящую из антител, продуцируемых клетками разных клонов. Между тем для практических потребностей необходимы антитела только одного типа, т.е. так называемые моноспецифические сыворотки, содержащие антитела только одного типа или, как их называют, моноклональные антитела.
В поисках методов получения моноклональных антител швейцарскими исследователями в 1975 г. был открыт способ гибридизации между лимфоцитами мышей, иммунизированных тем или иным антигеном, и культивируемыми опухолевыми клетками костного мозга. Такие гибриды получили название «гибри- домные». От «лимфоцитарной» части, представленной лимфоцитом одного клона, одиночная гибридома наследует способность вызывать образование необходимых антител, причем одного типа, а благодаря «опухолевой (миэломной)» части она становится способной, как и все опухолевые клетки, бесконечно долго размно- жаться на искусственных питательных средах, давая многочисленную популяцию гибридов. На рис. 131 показана схема выделения клеточных линий, синтезирующих моноклональные антитела. Линии мышиных клеток, синтезирующих моноклональные антитела, выделяют путем слияния миеломных клеток с лимфоцитами из селезенки мыши, иммунизированной за пять дней до этого
желаемым антигеном. Слияния клеток достигают смешиванием их в присутствии полиэтиленгликоля, который индуцирует слияние клеточных мембран, а затем в высеве их на питательную среду, позволяющую рост и размножение только гибридных клеток (гибридом). Размножение гибридом проводят в жидкой среде, где они растут далее и секретируют антитела в культуральную жидкость, причем только одного типа, к тому же в неограниченных количествах. Эти антитела получили название моноклональных. Чтобы повысить частоту образования антител, прибегают к клонированию гибридом, т.е. к селекции отдельных колоний гибридом, способных вызывать образование наибольшего количе- ства антител желаемого типа. Моноклональные антитела нашли широкое применение в медицине для диагностики и лечения ряда болезней. В то же время важнейшее преимущество моноклональной технологии заключается в том, что с ее помощью могут быть получены антитела против материалов, которые невозможно очистить. Напротив, можно получить моноклональные антитела против клеточных (плазматических) мембран нейронов животных. Для этого мышей иммунизируют выделенными мембранами нейронов, после чего их селезеночные лимфоциты объединяют с миеломными клетками, а дальше поступают, как описано выше.
Рис. 131. Получение моноклональных антител
Предпосылкой к развитию клеточной инженерии у человека иживотных явилась разработка методов культивирования их соматических клеток наискусственных питательных средах, а также получение гибридов соматическихклеток, включая межвидовые гибриды. В свою очередь, успехи в культивированиисоматических клеток оказали влияние на изучение половых клеток и оплодотворениеу человека и животных. Начиная с 60-х гг., в нескольких лабораториях мира быливыполнены многочисленные эксперименты по пересадке ядер соматических клеток вяйцеклетки, искусственно лишенные ядер. Результаты этих экспериментов частобыли противоречивы, но в целом они привели к открытию способности клеточныхядер обеспечивать нормальное развитие яйцеклеток
На основе результатов изучения развития оплодотворенныхяйцеклеток в 60-е гг. были начаты также исследования по выяснению возможностиоплодотворения яйцеклеток вне организма матери. Очень быстро эти исследованияпривели к открытию возможности оплодотворения яйцеклеток сперматозоидами впробирке и дальнейшего развития образованных таким путем зародышей приимплантации их в матку женщины. Дальнейшее совершенствование разработанных вэтой области методов привело к тому, что рождение «пробирочных» детейстало реальностью. Уже к 1981 г. в мире было рождено 12 детей, жизнь которымбыла дана в лаборатории, в пробирке. В настоящее время этот раздел клеточнойинженерии получил большое распространение, а количество «пробирочных»детей составляет уже десятки тысяч. В нашей стране работы по получению «пробирочных»детей были начаты в 1986 г. В 1993 году была разработана методика получениямонозиготных близнецов человека in vitro, путем разделения эмбрионов на бластомеры и доращиванияпоследних до 32 клеток, после чего они могли быть имплантированы в маткуженщины.
Под влиянием результатов, связанных с получением «пробирочных»детей, у животных тоже была разработана технология, получившая названиетрансплантации эмбрионов. Она связана с разработкой способа индукцииполиовуляции, способов искусственного оплодотворения яйцеклеток и имплантациизародышей в организм животных — приемных матерей. Суть этой технологии сводитсяк следующему. Высокопродуктивной корове вводят гормоны, в результате чегонаступает полиовуляция, заключающаяся в созревании сразу 10-20 клеток. Затемяйцеклетки искусственно оплодотворяются мужскими половыми клетками в яйцеводе. На7-8-й день зародышей вымывают из матки и трансплантируют в матки другим коровам(приемным матерям), которые затем дают жизнь телятам-близнецам. Телятанаследуют генетический статус своих подлинных родителей.
Другой областью клеточной инженерии у животных являетсяполучение трансгенных животных. Наиболее простой способ получения такихживотных заключается во введении в яйцеклетки исходных животных линейныхмолекул ДНК. Животные, развившиеся из оплодотворенных таким образом яйцеклеток,будут содержать в одной из своих хромосом копию введенного гена. Больше того,они и будут передавать этот ген по наследству. Более сложный способ получениятрансгенных животных разработан на мышах, различающихся по окраске шерстногопокрова и сводится к следующему. Вначале из организма беременной серой мышиизвлекают четырехдневных зародышей и измельчают их на отдельные клетки. Затемиз эмбриональных клеток извлекают ядра, переносят их в яйцеклетки черных мышей,предварительно лишенные ядер. Яйцеклетки черных мышей, содержащие чужие ядра,помещают в пробирки с питательным раствором для дальнейшего развития. Развившиесяиз яйцеклетки черных мышей зародыши имплантируют в матки белых мышей. Ввыполненных по этой методике экспериментах от пяти белых мышей («приемныхматерей») было получено 36 мышей, среди которых трое были серыми. Такимобразом, в этих экспериментах удалось получить клон мышей с серой окраскойшерстного покрова, т.е. клонировать эмбриональные клетки с заданными свойствами.В § 35 мы рассмотрели результаты оплодотворения искусственно лишенных ядеряйцеклеток овец ядерным материалом соматических клеток животных этого же вида. Вчастности, из яйцеклеток овец удаляли ядра, а затем в такие яйцеклетки вводилиядра соматических клеток (эмбриональных, плодовых или клеток взрослых животных),после чего оплодотворенные таким образом яйцеклетки вводят в матки взрослыховец. Рождающиеся ягнята оказались идентичными овце-донору. Как было отмечено в§ 35, такое получение трансгенных животных представляет собой прямой путьклонирования животных с хозяйственно-полезными признаками, включая особейопределенного пола.
Трансгенные животные получены также при использованииисходного материала, принадлежащего разным видам, в частности, известен способпередачи гена, контролирующего гормон роста, от крыс в яйцеклетки мышей, а такжеспособ комбинирования бластомеров овцы с бластомерами козы, что привело кполучению гибридных животных (ковец). Эти эксперименты указывают на возможностьпреодоления видовой несовместимости на самых ранних этапах развития. Особеннозаманчивые перспективы открываются (если видовая несовместимость будетпреодолена полностью) на пути оплодотворения яйцеклеток одного вида ядрамисоматических клеток другого вида. Речь идет о реальной перспективе полученияхозяйственно-ценных гибридов животных, которых невозможно получить путемскрещиваний.
Следует отметить, что ядерно-трансплантационные работы ещене очень эффективны. Эксперименты, выполненные на земноводных и млекопитающих,в целом показали, что их результативность является небольшой, причем оназависит от несовместимости между донорскими ядрами и реципиентными овоцитами. Крометого, препятствием на пути к успехам являются также образующиеся хромосомныеаберрации в трансплантированных ядрах в ходе дальнейшего развития, которыесопровождаются гибелью трансгенных животных.
На стыке работ по изучению гибридизации клеток ииммунологических исследований возникла проблематика, связанная с получением иизучением так называемых моноклональных антител. Как отмечено выше (см. § 96),антитела, продуцируемые организмом в ответ на введение антигена (бактерии, вирусы,эритроциты и т.д.), представляют собой белки, называемые иммуноглобулинами исоставляющие фундаментальную часть защитной системы организма противвозбудителей болезней. Но любое чужеродное тело, вводимое в организм,представляет собой смесь разных антигенов, которые будут возбуждать продукциюразных антител. Например, эритроциты человека обладают антигенами не только длягрупп крови А (II) и В (III), но и многими другими антигенами, включаярезус-фактор. Далее, белки клеточной стенки бактерий или капсида вирусов такжемогут действовать в качестве разных антигенов, вызывающих образование разныхантител. В то же время лимфоидные клетки иммунной системы организма обычнопредставлены клонами. Значит, даже только по этой причине в сыворотке кровииммунизированных животных антитела всегда представляют собой смесь, состоящуюиз антител, продуцируемых клетками разных клонов. Между тем для практическихпотребностей необходимы антитела только одного типа, т.е. необходимы такназываемые моноспецифические сыворотки, содержащие антитела только одного типа,или, как их называют, моноклональные антитела.
В поисках методов получения моноклональных антителшвейцарскими исследователями в 1975 г. был открыт способ получения гибридовмежду лимфоцитами мышей, иммунизированных тем или иным антигеном, икультивируемыми опухолевыми клетками костного мозга. Такие гибриды получилиназвание «гибридомы». От «лимфоцитарной» части,представленной лимфоцитом одного клона, одиночная гибридома наследуетспособность вызывать образование необходимых антител, причем одного типа, аблагодаря «опухолевой (миеломной)» части она становится способной,как и все опухолевые клетки, бесконечно долго размножаться на искусственныхпитательных средах, давая многочисленную популяцию гибридом. Линии мышиныхклеток, синтезирующих моноклональные антитела, выделяют путем слияния миеломныхклеток с лимфоцитами из селезенки мыши, иммунизированной за пять дней до этогожелаемым антигеном. Слияние клеток достигают смешиванием их в присутствииполиэтиленгликоля, который индуцирует слияние клеточных мембран, а затем ввысеве их на питательную среду, позволяющую рост и размножение только гибридныхклеток (гибридом). Размножение гибридомы разводят в жидкой среде, где онирастут далее и секретируют антитела в культуральную жидкость, причем толькоодного типа, к тому же в неограниченных количествах. Эти антитела получилиназвание моноклональных.
Чтобы повысить частоту образования антител, прибегают кклонированию гибридом, т.е. к селекции отдельных колоний гибридом, способныхвызывать образование наибольшего количества антител желаемого типа. Моноклональныеантитела нашли широкое применение в медицине для диагностики и лечения рядаболезней В то же время важнейшее преимущество моноклональной технологиизаключается в том, что с ее помощью могут быть получены антитела противматериалов, которые невозможно очистить. Напротив, можно получитьмоноклональные антитела против клеточных (плазматических) мембран нейроновживотных. Для этого мышей иммунизируют выделенными мембранами нейронов, послечего их селезеночные лимфоциты объединяют с миеломными клетками, а дальшепоступают, как описано выше.
Клеточная инженерия у растений заключается в получениирастений из одной клетки, а также в генетических манипуляциях с изолированнымиклетками, направленными на преобразование их генотипов.
Метод получения растений из одной клетки основан наспособности тканей растений ряда видов к неорганическому росту на специальныхискусственных средах, содержащих питательные вещества и регуляторы роста. Прикультивировании тканей растений на таких средах многие клетки оказываютсяспособными к неограниченному размножению, образуя слои (массу) недифференцированныхклеток, получивших название каллуса. Если затем каллус разделить на отдельныеклетки и продолжить культивирование изолированных клеток на питательных средах,то из отдельных (одиночных) клеток могут развиться настоящие растения. Способностьодиночных соматических клеток растений развиваться в настоящее (целое) растение,называют тотипотентностыо. Возможно, тотипотентность присуща клеткамвсех листостебельных растений. Но пока она обнаружена у растений ограниченногокруга. В частности, эта способность обнаружена у клеток картофеля, моркови,табака и ряда других видов сельскохозяйственных культур. Этот метод клеточнойинженерии растений уже вошел в широкую практику. Однако растения, развившиесяиз одной клетки, характеризуются генетической нестабильностью, что связано смутациями их хромосом. Поскольку генетическая нестабильность дает разнообразныеформы растений, они очень полезны в качестве исходного материала для селекции.
Однако растения можно получить и из так называемыхпротопластов растительных клеток, под которыми понимают клетки, у которыхискусственно с помощью гидролитических ферментов (пектиназы и целлюлазы) удаленаклеточная стенка. Обычно протопласты получают из клеток листьев, корней,лепестков, прорастающей пыльцы, плодов и других структур растений. Способностьпротопластов давать начало растениям выявлена у очень большого количества видов.
Получение растений из одной клетки или протопласта частоназывают клональным микроразмножением. Главнейшее преимущество этого методазаключается в том, что он позволяет резко сократить сроки размножения многихвидов растений, а также очень быстро воспроизвести одно и то же растение всотнях тысяч экземпляров, что имеет исключительно важное значение вселекционной работе и в получении посадочного материала, незараженного возбудителямиболезней
Генетические манипуляции, связанные с растительнымиклетками, направлены на преобразование генотипов клеток растений, что достигаютлибо путем соматической гибридизации (получения гибридных клеток) либо путемпереноса в клетки генетического материала, происходящего от других организмов. Вовсех случаях исходным материалом являются протопласты клеток.
Соматическую гибридизацию осуществляют в несколько этапов, аименно:
1. Получение и слияние протопластов, происходящих от клетокрастений разных видов.
2. Культивирование гибридных протопластов, используяселективные питательные среды.
3. Регенерация растений из соматических гибридов (гибридовпротопластов) через образование последними каллуса.
Перенос генетического материала от одних клеток к другимосуществляют путем трансформации протопластов чужеродной ДНК либо введением впротопласты чужеродной ДНК с помощью плазмид. Из образующегося затем каллусавыращивают растения, содержащие интересующий ген. Растения, полученные такимпутем, называют трансгенными растениями.
1. Биология. В 2 кн. (Учебник) Под ред. В.Н. Ярыгина (2003, 5-е изд., 432с.,3
2. Микробиология. (Учебник) Гусев М.В., Минеева Л.А. (2003, 464с)
3. Биология с основами экологии. (Учебник) Пехов А.П. (2000,
