Удивительный мир растений

Удивительный мир растений

Значение растительного мира в жизни человека и животных

ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА

Хранение цветов

Помидоры

Грибы

Ядовитые растения

Яблоневый сад

Крушина

Ягодные растения

Статьи

Статьи на разные темы

 

 

 

 

Выращивание растения из клеток в пробирке

Ранее биология развивалась только за счет совершенствования методов непосредственного наблюдения организмов. Сегодня благодаря новейшему электронному микроскопу, создающему увеличение в миллион и более раз, мы видим молекулы, а используя рентгеноструктурный анализ, можем изучить их структуры. Однако следует помнить, что при всей важности полученных к настоящему времени знаний по молекулярной биологии главным в исследованиях должен оставаться живой организм и его клетки.

Эксперименты в биологии становятся все сложнее. Но для познания тайн растений иногда можно обойтись без дорогостоящих установок и препаратов. Бывает достаточно простого опыта и… таланта.

Вспомним Грегора Менделя. Великие законы наследственности были открыты чешским монахом не в лаборатории со сложнейшей аппаратурой, а на небольшом участке земли - в монастыре св. Томаса с помощью семян душистого гороха и лопаты. А опыты по гибридизации клеток? Слияние протопластов растительных клеток - клеток, лишенных оболочек - открыли новую главу в биологии клетки. Для этого немецкому ботанику Е. Кюстеру в 1909 году потребовались кожица лука, световой микроскоп, известный уже 300 лет, и искусство экспериментатора, чтобы механическим путем лишить клетку ее стенки…

Наши представления о растительной клетке расширились благодаря новому методу исследований, разработанному ботаниками несколько десятилетий назад. Это метод культуры изолированных тканей и клеток. Если срезать часть стебля табака или корнеплода моркови, простерилизовать его и поместить в пробирку с питательной средой на основе агара - продукта, получаемого из морских водорослей, то образуется каллусная ткань. Если  кусочек этой бесформенной массы поместить в другую пробирку с питательной средой, то скоро начнут образовываться новые клетки - и так до бесконечности.

Культура ткани, следовательно, представляет собой группу однородных клеток, выращиваемых на специальной питательной среде в стерильных условиях. Чаще всего выращивают каллус - неорганизованную массу крупных клеток, не имеющих ни специфической формы, ни определенных функций.

Сегодня благодаря методу культуры тканей искусственным путем выращивают каллусы из клеток женьшеня, раувольфии змеиной и других редких лекарственных растений. А это значит, что сокращаются сборы ценных лекарственных растений в тайге, уменьшаются площади их посевов. Каллусы химически перерабатывают, извлекают биологически активные вещества и получают новые фармацевтические препараты.

Совсем недавно ученым удалось выделить из тканевой культуры одну клетку и вырастить затем целое растение. Для этого отдельные клетки культуры ткани моркови перенесли в пробирку с питательной средой. Когда вновь образованная масса клеток стала достаточно большой, их снова перенесли на новую питательную среду. Вскоре растущая масса ткани моркови смогла восстановить побеги, которые укоренились и, пересаженные в почву, дали целое растение. Тем самым было доказано, что все клетки имеют одинаковые потенциальные возможности, то есть им присуща тотипотентность.

Полное восстановление цветущей моркови из одной клетки

Рис.1. Полное восстановление цветущей моркови из одной клетки.

Свойства организмов запрограммированы в молекулах ДНК. Все клетки данного растения имеют одинаковые молекулы ДНК. Следовательно, из каждой клетки может вырасти целое растение. Однако специализация клеток и образование органов растения определяются многими причинами. В зависимости от местоположения клетки, внутренних и внешних условий ее потенциальные возможности могут или проявиться, или нет. Так, подбирая определенную питательную среду, в каллусе, где происходит монотонное размножение и рост клеток, можно вызвать образование корней или побегов. Таким образом, в каждой специализированной клетке растения реализуется из всей генетической программы лишь ее небольшая часть, необходимая для поддержания жизнедеятельности и выполнения функций данной клетки.

Сейчас во многих странах идут эксперименты по скрещиванию растений разных видов путем слияния их клеток и последующего размножения. Сущность нового способа гибридизации заключается в том, что в качестве родительских клеток используются не половые клетки (гаметы), а соматические (клетки тела) клетки растений. С помощью специальной обработки ферментами растворяют клеточные оболочки и получают "голые" клетки - протопласты, которые сравнительно легко размножаются на жидких искусственных средах в чашках Петри или в пробирках. В дальнейшем из-за отсутствия жесткой оболочки такие клетки можно заставить соединиться друг с другом. И вот что удивительно - у слившихся протопластов восстанавливается клеточная оболочка. Из таких гибридных клеток выращивают новые растения.

За последние десятилетия на эту тему появились публикации всего о нескольких десятках экспериментов, среди которых сообщение о том, что советским исследователям удалось слиянием протопластов создать гибридные клетки между разными видами табака, а также картофеля и вырастить из них целые растения. К сожалению, в межвидовой гибридизации успехи достигнуты пока лишь в единичных опытах. Ученые из ФРГ соединили клетки культурного томата с клетками обыкновенного картофеля и получили гибридные клетки, назвав их томофель. Им же удалось добиться слияния протопластов различных видов дурмана, не способных к половой гибридизации, и вырастить из них растения, приносящие семена.

Слияние протопластов и создание гибридов отдаленных видов растений оказалось делом трудным. Но все-таки ученые слили клетки свеклы и лука, гороха и бобов, табака и петуньи, пшеницы, сои и сизого табака, дурмана и белены, сныти и моркови. Успехов в получении межвидовых гибридов добились и молодые сотрудники лаборатории цитологии и конструирования растительной клетки Института ботаники АН УССР под руководством доктора биологических наук Ю. Ю. Глебы. Здесь смогли из слившихся протопластов арабидопсиса и турнепса вызвать развитие гибридного растения, у которого листья и цветки имели признаки обоих родителей, но само новое растение оказалось стерильным, то есть не давало семян. Анализ хромосом и биохимические исследования показали, что в процессе неорганизованного роста и размножения у таких клеток происходят перестройка и исчезновение части хромосом.

В последнее время широко используют культуру тканей верхушек стебля для оздоровления посадочного материала. Распространенные сейчас сорта картофеля, томатов, малины, садовой земляники часто поражаются вирусными болезнями, что приводит не только к большим потерям урожая, но и вырождению этих хозяйственно-ценных растений. Фитопатологи - специалисты, изучающие болезни растений, - установили, что верхние части верхушек стебля и корня свободны от вирусов. Но как получить из кусочков этих здоровых тканей целые растения? И здесь помог метод культуры тканей. С хирургической точностью и стерильностью вырезали крохотный верхний кончик стебля - конус нарастания - размером всего 0,5 миллиметра и даже меньше (чем меньше кусочек ткани, тем больше гарантия, что он свободен от вирусов), затем быстро перенесли его в пробирку со специальной питательной средой. Через месяц в пробирке из изолированной верхушки побега выросло мини-растение. Пересаженное в почву, оно образовало взрослое здоровое растение. Таким способом в нашей стране уже оздоравливают многие сорта картофеля, сои, земляники, малины и даже декоративные растения - гвоздику и орхидею.


Смотрите также:
Размножение георгинов семенами

 


главная

назад

вперёд

 




главная

назад

вперёд

 

http://www.valleyflora.ru/
Rambler's Top100