§ 112 Клеточная инженерия у растений. Клеточная инженерия растений
Клеточная инженерия у растений
Количество просмотров публикации Клеточная инженерия у растений - 1200
Клеточная инженерия у растений состоит в получении растений из одной клетки, а также в генетических манипуляциях с изолированными клетками, направленными на преобразование их генотипов.
Метод получения растений из одной клетки основан на способности тканей растений ряда видов к неорганическому росту на специальных искусственных средах, содержащих питательные вещества и регуляторы роста. При культивировании тканей растений на таких средах многие клетки оказываются способными к неограниченному размножению, образуя слои (массу) недифференцированных клеток, получивших название каллуса. В случае если затем каллус разделить на отдельные клетки и продолжить культивирование изолированных клеток на питательных средах, то из отдельных (одиночных) клеток могут развиться настоящие растения. Способность одиночных соматических клеток растений развиваться в настоящее (целое) растение, называют тотипотентностыо. Возможно, тотипотентность присуща клеткам всех листостебельных растений. Но пока она обнаружена у растений ограниченного круга. В частности, эта способность обнаружена у клеток картофеля, моркови, табака и ряда других видов сельскохозяйственных культур. Размещено на реф.рфЭтот метод клеточной инженерии растений уже вошел в широкую практику. При этом растения, развившиеся из одной клетки, характеризуются генетической нестабильностью, что связано с мутациями их хромосом. Поскольку генетическая нестабильность дает разнообразные формы растений, они очень полезны в качестве исходного материала для селекции.
При этом растения можно получить и из так называемых протопластов растительных клеток, под которыми понимают клетки, у которых искусственно с помощью гидролитических ферментов (пек-тиназы и целлюлазы) удалена клеточная стенка. Обычно протопласты получают из клеток листьев, корней, лепестков, прорастающей пыльцы, плодов и других структур растений. Способность протопластов давать начало растениям выявлена у очень большого количества видов.
Получение растений из одной клетки или протопласта часто называют клональным микроразмножением. Главнейшее преимущество этого метода состоит по сути в том, что он позволяет резко сократить сроки размножения многих видов растений, а также очень быстро воспроизвести одно и то же растение в сотнях тысяч экземпляров, что имеет исключительно важное значение в селекционной работе и в получении посадочного материала, незараженного возбудителями болезней (рис. 230).
Генетические манипуляции, связанные с растительными клетками, направлены на преобразование генотипов клеток растений, что достигают либо путем соматической гибридизации (получения гибридных клеток) либо путем переноса в клетки генетического материала, происходящего от других организмов. Во всех случаях исходным материалом являются протопласты клеток.
Соматическую гибридизацию осуществляют в несколько этапов, а именно:
1. Получение и слияние протопластов, происходящих от клеток растений разных видов.
2. Культивирование гибридных протопластов, используя селективные питательные среды.
3. Регенерация растений из соматических гибридов (гибридов протопластов) через образование последними каллуса.
Как видно, соматическая гибридизация осуществляется по схеме растения — протопласты — каллус — растения. Ее практическая ценность состоит по сути в том, что соматические гибриды используют в селекционной работе.
Перенос генетического материала от одних клеток к другим осуществляют путем трансформации протопластов чужеродной ДНК либо введением в протопласты чужеродной ДНК с помощью плаз-мид. Из образующегося затем каллуса выращивают растения, содержащие интересующий ген. Растения, полученные таким путем, называют трансгенными растениями (рис. 230).
Вопросы для обсуждения
1. Что понимают под клеточной инженерией и каково ее отличие от генной инженерии?
2. Каковы биологические основы выращивания растений из одной клетки?
3. Назовите методы клеточной инженерии в применении к растениям. Какова хозяйственная ценность растений, получаемых этими методами?
4. Назовите методы клеточной инженерии в применении к животным. Какова хозяйственная ценность животных, получаемых этими методами?
5. Дайте определение понятиям ʼʼтрансгенные растенияʼʼ и ʼʼтрансгенные животныеʼʼ. Сохраняют ли трансгенные организмы свою видовую принадлежность или их можно считать организмами новых видов?
6. Что такое гибридомы и моноклональные антитела? Как их получают?
7. Применима ли клеточная инженерия к человеку?
8. Допустим, что инъекция чужеродной ДНК в яйцеклетку мыши и имплантация оплодотворенной таким путем яйцеклетки в организм мыши закончились ее беременностью и рождением мышат, содержащих в гено-ме копии инъецированной ДНК. При этом мышата оказались мозаиками, т. е. одни их клетки содержат копии инъецированной ДНК, другие лишены этой ДНК. Можете ли вы объяснить природу этого явления?
Литература
Альберте В., Брей Д., Льюис Дж„ Рэфф М., Роберте К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки. М.: Мир. Размещено на реф.рф1994. Т. 1. 615 стр.
Пехов А. П., Щипков В. П., Кривская К. С. Новейшие биотехнологические процессы и система современного высшего образования. Вестник РУДН, серия ʼʼФундаментальное естественнонаучное образованиеʼʼ, 1999, стр. Размещено на реф.рф120-128.
referatwork.ru
§ 112 Клеточная инженерия у растений
Клеточная инженерия у растений заключается в получении растений из одной клетки, а также в генетических манипуляциях с изолированными клетками, направленными на преобразование их генотипов.
Метод получения растений из одной клетки основан на способности тканей растений ряда видов к неорганическому росту на специальных искусственных средах, содержащих питательные вещества и регуляторы роста. При культивировании тканей растений на таких средах многие клетки оказываются способными к неограниченному размножению, образуя слои (массу) недифференцированных клеток, получивших название каллуса. Если затем каллус разделить на отдельные клетки и продолжить культивирование изолированных клеток на питательных средах, то из отдельных (одиночных) клеток могут развиться настоящие растения. Способность одиночных соматических клеток растений развиваться в настоящее (целое) растение, называют тотипотентностыо. Возможно, тотипотентность присуща клеткам всех листостебельных растений. Но пока она обнаружена у растений ограниченного круга. В частности, эта способность обнаружена у клеток картофеля, моркови, табака и ряда других видов сельскохозяйственных культур. Этот метод клеточной инженерии растений уже вошел в широкую практику. Однако растения, развившиеся из одной клетки, характеризуются генетической нестабильностью, что связано с мутациями их хромосом. Поскольку генетическая нестабильность дает разнообразные формы растений, они очень полезны в качестве исходного материала для селекции.
Однако растения можно получить и из так называемых протопластов растительных клеток, под которыми понимают клетки, у которых искусственно с помощью гидролитических ферментов (пек-тиназы и целлюлазы) удалена клеточная стенка. Обычно протопласты получают из клеток листьев, корней, лепестков, прорастающей пыльцы, плодов и других структур растений. Способность протопластов давать начало растениям выявлена у очень большого количества видов.
Получение растений из одной клетки или протопласта часто называют клональным микроразмножением. Главнейшее преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет резко сократить сроки размножения многих видов растений, а также очень быстро воспроизвести одно и то же растение в сотнях тысяч экземпляров, что имеет исключительно важное значение в селекционной работе и в получении посадочного материала, незараженного возбудителями болезней (рис. 230).
Генетические манипуляции, связанные с растительными клетками, направлены на преобразование генотипов клеток растений, что достигают либо путем соматической гибридизации (получения гибридных клеток) либо путем переноса в клетки генетического материала, происходящего от других организмов. Во всех случаях исходным материалом являются протопласты клеток.
Соматическую гибридизацию осуществляют в несколько этапов, а именно:
1. Получение и слияние протопластов, происходящих от клеток растений разных видов.
2. Культивирование гибридных протопластов, используя селективные питательные среды.
3. Регенерация растений из соматических гибридов (гибридов протопластов) через образование последними каллуса.
Как видно, соматическая гибридизация осуществляется по схеме растения — протопласты — каллус — растения. Ее практическая ценность заключается в том, что соматические гибриды используют в селекционной работе.
Перенос генетического материала от одних клеток к другим осуществляют путем трансформации протопластов чужеродной ДНК либо введением в протопласты чужеродной ДНК с помощью плаз-мид. Из образующегося затем каллуса выращивают растения, содержащие интересующий ген. Растения, полученные таким путем, называют трансгенными растениями (рис. 230).
studfiles.net
Клеточная инженерия у растений
Клеточная инженерия у растений заключается в получении растений из одной клетки, а также в генетических манипуляциях с изолированными клетками, направленными на преобразование их генотипов.
Метод получения растений из одной клетки основан на способности тканей растений ряда видов к неорганическому росту на специальных искусственных средах, содержащих питательные вещества и регуляторы роста. При культивировании тканей растений на таких средах многие клетки оказываются способными к неограниченному размножению, образуя слои (массу) недифференцированных клеток, получивших название каллуса. Если затем каллус разделить на отдельные клетки и продолжить культивирование изолированных клеток на питательных средах, то из отдельных (одиночных) клеток могут развиться настоящие растения. Способность одиночных соматических клеток растений развиваться в настоящее (целое) растение, называют тотипотентностыо.
Возможно, тотипотентность присуща клеткам всех листостебельных растений. Но пока она обнаружена у растений ограниченного круга. В частности, эта способность обнаружена у клеток картофеля, моркови, табака и ряда других видов сельскохозяйственных культур. Этот метод клеточной инженерии растений уже вошел в широкую практику. Однако растения, развившиеся из одной клетки, характеризуются генетической нестабильностью, что связано с мутациями их хромосом. Поскольку генетическая нестабильность дает разнообразные формы растений, они очень полезны в качестве исходного материала для селекции.
Однако растения можно получить и из так называемых протопластов растительных клеток, под которыми понимают клетки, у которых искусственно с помощью гидролитических ферментов (пектиназы и целлюлазы) удалена клеточная стенка. Обычно протопласты получают из клеток листьев, корней, лепестков, прорастающей пыльцы, плодов и других структур растений. Способность протопластов давать начало растениям выявлена у очень большого количества видов.
Получение растений из одной клетки или протопласта часто называют клональным микроразмножением. Главнейшее преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет резко сократить сроки размножения многих видов растений, а также очень быстро воспроизвести одно и то же растение в сотнях тысяч экземпляров, что имеет исключительно важное значение в селекционной работе и в получении посадочного материала, незараженного возбудителями болезней
Генетические манипуляции, связанные с растительными клетками, направлены на преобразование генотипов клеток растений, что достигают либо путем соматической гибридизации (получения гибридных клеток) либо путем переноса в клетки генетического материала, происходящего от других организмов. Во всех случаях исходным материалом являются протопласты клеток.
Соматическую гибридизацию осуществляют в несколько этапов, а именно:
1. Получение и слияние протопластов, происходящих от клеток растений разных видов.
2. Культивирование гибридных протопластов, используя селективные питательные среды.
3. Регенерация растений из соматических гибридов (гибридов протопластов) через образование последними каллуса.
Перенос генетического материала от одних клеток к другим осуществляют путем трансформации протопластов чужеродной ДНК либо введением в протопласты чужеродной ДНК с помощью плазмид. Из образующегося затем каллуса выращивают растения, содержащие интересующий ген. Растения, полученные таким путем, называют трансгенными растениями.
biofile.ru
§ 112 Клеточная инженерия у растений
536
разводят 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 количества антител желаемого типа. Моноклональные антитела нашли широкое применение в медицине для диагностики и лечения ряда болезней (см. § 115). 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.
Клеточная инженерия у растений заключается в получении растений из одной клетки, а также в генетических манипуляциях с изолированными клетками, направленными на преобразование их генотипов.
Метод получения растений из одной клетки основан на способности тканей растений ряда видов к неорганическому росту на специальных искусственных средах, содержащих питательные вещества и регуляторы роста. При культивировании тканей растений на таких средах многие клетки оказываются способными к неограниченному размножению, образуя слои (массу) недифференцированных клеток, получивших название каллуса. Если затем каллус разделить на отдельные клетки и продолжить культивирование изолированных клеток на питательных средах, то из отдельных (одиночных) клеток могут развиться настоящие растения. Способность одиночных соматических клеток растений развиваться в настоящее (целое) растение, называют тотипотентностыо. Возможно, тотипотентность присуща клеткам всех листостебельных растений. Но пока она обнаружена у растений ограниченного круга. В частности, эта способность обнаружена у клеток картофеля, моркови, табака и ряда других видов сельскохозяйственных культур. Этот метод клеточной инженерии растений уже
537
вошел в широкую практику. Однако растения, развившиеся из одной клетки, характеризуются генетической нестабильностью, что связано с мутациями их хромосом. Поскольку генетическая нестабильность дает разнообразные формы растений, они очень полезны в качестве исходного материала для селекции.
Однако растения можно получить и из так называемых протопластов растительных клеток, под которыми понимают клетки, у которых искусственно с помощью гидролитических ферментов (пек-тиназыи целлюлазы) удалена клеточная стенка. Обычно протопласты получают из клеток листьев, корней, лепестков, прорастающей пыльцы, плодов и других структур растений. Способность протопластов давать начало растениям выявлена у очень большого количества видов.
Получение растений из одной клетки или протопласта часто называют клональным микроразмножением. Главнейшее преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет резко сократить сроки размножения многих видов растений, а также очень быстро воспроизвести одно и то же растение в сотнях тысяч экземпляров, что имеет исключительно важное значение в селекционной работе и в получении посадочного материала, незараженного возбудителями болезней (рис. 230).
Генетические манипуляции, связанные с растительными клетками, направлены на преобразование генотипов клеток растений, что достигают либо путем соматической гибридизации (получения гибридных клеток) либо путем переноса в клетки генетического материала, происходящего от других организмов. Во всех случаях исходным материалом являются протопласты клеток.
Соматическую гибридизацию осуществляют в несколько этапов, а имен-
но:
1.Получение и слияние протопластов, происходящих от клеток растений разных видов.
2.Культивирование гибридных протопластов, используя селективные питательные среды.
3.Регенерация растений из соматических гибридов(гибридов протопластов) через образование последними каллуса.
538
Как видно, соматическая гибридизация осуществляется по схеме растения — протопласты — каллус — растения. Ее практическая ценность заключается в том, что соматические гибриды используют в селекционной работе.
Перенос генетического материала от одних клеток к другим осуществляют путем трансформации протопластов чужеродной ДНК либо введением в
протопласты чужеродной ДНК с помощью плаз-мид.Из образующегося затем каллуса выращивают растения, содержащие интересующий ген. Растения, полученные таким путем, называют трансгенными растениями (рис. 230).
ВОПРОСЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ
1. Что понимают под клеточной инженерией и каково ее отличие от генной инжене-
рии?
2.Каковы биологические основы выращивания растений из одной клетки?
3.Назовите методы клеточной инженерии в применении к растениям. Какова хозяйственная ценность растений, получаемых этими методами?
4.Назовите методы клеточной инженерии в применении к животным. Какова хозяйственная ценность животных, получаемых этими методами?
5.Дайте определение понятиям «трансгенные растения» и «трансгенные животные». Сохраняют ли трансгенные организмы свою видовую принадлежность или их можно считать организмами новых видов?
6.Что такое гибридомы и моноклональные антитела? Как их получают?
7.Применима ли клеточная инженерия к человеку?
8.Допустим, что инъекция чужеродной ДНК в яйцеклетку мыши и имплантация оплодотворенной таким путем яйцеклетки в организм мыши закончились ее беременностью и рождением мышат, содержащих в гено-мекопии инъецированной ДНК. Однако мышата оказались мозаиками, т. е. одни их клетки содержат копии инъецированной ДНК, другие лишены этой ДНК. Можете ли вы объяснить природу этого явления?
ЛИТЕРАТУРА
Альберте В., Брей Д., Льюис Дж„ Рэфф М., Роберте К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки. М.: Мир. 1994. Т. 1. 615 стр.
Пехов А. П., Щипков В. П., Кривская К. С. Новейшие биотехнологические процессы и система современного высшего образования. Вестник РУДН, серия «Фундаментальное естественнонаучное образование», 1999, стр. 120-128.
studfiles.net
§ 112 Клеточная инженерия у растений
Клеточная инженерия у растений заключается в получении растений из одной клетки, а также в генетических манипуляциях с изолированными клетками, направленными на преобразование их генотипов.
Метод получения растений из одной клетки основан на способности тканей растений ряда видов к неорганическому росту на специальных искусственных средах, содержащих питательные вещества и регуляторы роста. При культивировании тканей растений на таких средах многие клетки оказываются способными к неограниченному размножению, образуя слои (массу) недифференцированных клеток, получивших название каллуса. Если затем каллус разделить на отдельные клетки и продолжить культивирование изолированных клеток на питательных средах, то из отдельных (одиночных) клеток могут развиться настоящие растения. Способность одиночных соматических клеток растений развиваться в настоящее (целое) растение, называют тотипотентностыо. Возможно, тотипотентность присуща клеткам всех листостебельных растений. Но пока она обнаружена у растений ограниченного круга. В частности, эта способность обнаружена у клеток картофеля, моркови, табака и ряда других видов сельскохозяйственных культур. Этот метод клеточной инженерии растений уже вошел в широкую практику. Однако растения, развившиеся из одной клетки, характеризуются генетической нестабильностью, что связано с мутациями их хромосом. Поскольку генетическая нестабильность дает разнообразные формы растений, они очень полезны в качестве исходного материала для селекции.
Однако растения можно получить и из так называемых протопластов растительных клеток, под которыми понимают клетки, у которых искусственно с помощью гидролитических ферментов (пек-тиназы и целлюлазы) удалена клеточная стенка. Обычно протопласты получают из клеток листьев, корней, лепестков, прорастающей пыльцы, плодов и других структур растений. Способность протопластов давать начало растениям выявлена у очень большого количества видов.
Получение растений из одной клетки или протопласта часто называют клональным микроразмножением. Главнейшее преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет резко сократить сроки размножения многих видов растений, а также очень быстро воспроизвести одно и то же растение в сотнях тысяч экземпляров, что имеет исключительно важное значение в селекционной работе и в получении посадочного материала, незараженного возбудителями болезней (рис. 230).
Генетические манипуляции, связанные с растительными клетками, направлены на преобразование генотипов клеток растений, что достигают либо путем соматической гибридизации (получения гибридных клеток) либо путем переноса в клетки генетического материала, происходящего от других организмов. Во всех случаях исходным материалом являются протопласты клеток.
Соматическую гибридизацию осуществляют в несколько этапов, а именно:
1. Получение и слияние протопластов, происходящих от клеток растений разных видов.
2. Культивирование гибридных протопластов, используя селективные питательные среды.
3. Регенерация растений из соматических гибридов (гибридов протопластов) через образование последними каллуса.
Как видно, соматическая гибридизация осуществляется по схеме растения — протопласты — каллус — растения. Ее практическая ценность заключается в том, что соматические гибриды используют в селекционной работе.
Перенос генетического материала от одних клеток к другим осуществляют путем трансформации протопластов чужеродной ДНК либо введением в протопласты чужеродной ДНК с помощью плаз-мид. Из образующегося затем каллуса выращивают растения, содержащие интересующий ген. Растения, полученные таким путем, называют трансгенными растениями (рис. 230).
studfiles.net
КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ. РАСТЕНИЯ. ВВЕДЕНИЕ В БИОТЕХНОЛОГИЮ Лекция 8
Транскрипт
1 КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ. РАСТЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ В БИОТЕХНОЛОГИЮ Лекция 8
2 Словарь Фитогормоны регуляторы роста и развития растений Апикальная меристема группа образовательных клеток, обеспечивающая образование всех органов и первичных тканей Эксплант группа клеток, отделенная от материнского организма Пыльник содержащая пыльцу часть тычинки цветковых растений Соматический (неполовой) эмбриогенез процесс формирования зародышеподобных структур из соматических клеток Андрогенез развитие яйцеклетки с мужским ядром, привнесённым в неё спермием в процессе оплодотворения
3 КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕРЕНИЯ. РАСТЕНИЯ. Лекция 8 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
4 КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ. Термин совокупность методов и подходов, используемых для конструирования клеток нового типа
5 КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ. Методы КУЛЬТИВИРОВАНИЕ методы сохранения (in vitro) и выращивания в специальных питательных средах клеток, тканей, небольших органов или их частей ГИБРИДИЗАЦИЯ методы получения гибридов соматических клеток неродственных и филогенетически отдаленных видов РЕКОНСТРУКЦИЯ методы внедрения в соматическую клетку отдельных клеточных органелл, ядра, цитоплазмы (частичная гибридизация)
6 КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕРЕНИЯ. РАСТЕНИЯ. Лекция 8 ИСТОРИЯ ВОПРОСА
7 История вопроса 1 этап ( гг.) Г. Фехтинг (1892), К. Рехингер (1893), Г. Габерландт (1902) высказали идею о возможности культивирования растительных клеток вне организма. Культивирование растительных тканей in vitro. Каллусообразование.. Hermann Vöchting Karl Rechinger Gottlieb Haberlandt Г. Габерланд выдвинул гипотезу о тотипотентности растительной клетки
8 История вопроса Ross Harrison Aleksis Carrel 2 этап ( гг.) Р.Харрисон (1907), А.Каррел (1911) эксперименты по культивированию in vitro тканей животных American Robbins German Kotte 3 этап ( гг.) А.Роббинс (1922), Г.Котте (1922) культивирование меристем корней томата на твердой синтетической среде
9 История вопроса Roger Gautheret Philip White 4 этап ( гг.) Р.Готре (1932) получил каллусы из древесных растений Ф.Уайт (1932) показал неограниченный рост растительных опухолей при пересадках на свежие среды
10 История вопроса 5 этап ( гг.) Ф.Скуг и К.Миллер (1955) открыли фитогормоны цитокинины, стимуляторы деления клеток растений Folke Skoog Miller and Skoog demonstrate that the ration of auxin:cytokinin alters organogenesis in vitro Carlos Miller
11 История вопроса 6 этап ( гг.) Э.Кокинг получил клетки без клеточной стенки (протопласты) из плодов и корней томата Дж.Пауэр (1955) стимулировал слияние протопластов Edward C. Cocking J.B. Power Somaclonal variation
12 История вопроса Р. Г. Бутенко основала школу биологии растительной клетки в России и разрабатывала технологию микроклонального размножения растений in vitro Раиса Григорьевна Бутенко ( )
13 КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕРЕНИЯ. РАСТЕНИЯ. Лекция 8 КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ РАСТЕНИЙ
14 Области применения Сельское хозяйство Микроклонирование Оздоровление Медицина и фармакология Охрана ОС Биосинтез Биотрансформация Фиторемедиация Биотопливо umelec.com.ru
15 классификация Растительные культуры Каллусные культуры Суспензионные культуры Культура одиночных клеток Культура протопластов Меристематическая культура Культура пыльников
16 ультура каллусных клеток выращивают на твердой питательной среде Получение: образование и рост регулируется фитогормонами: ауксины вызывают процесс дедиференцировки цитокинины пролиферацию клеток. Характеристика: тотипотентность дедифференцированность асинхронность деления генетическая гетерогенность
17 Фитогормоны ауксины цитокинины ИУК индолил-3-уксусная кислота КИНЕТИН 6-фурфуриламинопурин ИМК индолил-3-масляная к-та NN-дифенил-мочевина НУК нафтилуксусная кислота 6-БАП 6-бензиламинопурин
18 Индукция каллуса и соматический эмбриогенез в культуре ткани пшеницы "Селекция. Биоинженерия растений" A.Индукция каллуса из зрелых семян B. Индукция каллуса из незрелых соцветий C-F Формирование соматических эмбрионов (показаны стрелками) (C) after 15 days of culture, (D) after 12 days of culture, (E) after 25 days of culture, (F) after 20 days of culture. G. Длительно культивируемый каллус (2,5 мес) с признаками вторичного эмбриогенеза H. Развитие соматического эмбриона I. Формирование растений из соматических эмбрионов через 1,5 месяца после инициации каллусогенеза
19 Суспензионная культура выращивают в жидкой питательной среде Получение: из каллуса или интактного растения (экспланта) путем переноса в жидкую питательную среду, при перемешивании и исключении солей Са Характеристика: типичные каллусные клетки
20 Культура одиночный клеток «потомство» одной клетки Получение: из каллуса, экспланта, протопласта и др. 1) изолирование неповрежденной клетки растительной или каллусной ткани 2) создание условий, благоприятных для роста и развития изолированной клетки Характеристика: генетическая гомогенность
21 Меристематическая культура Получение: из конусов нарастания побегов, корней, пазушных почек и др. на питательные среды высаживают небольшую часть меристемы до 0,5 мм 1 апикальные (верхушечные) 2 интеркалярные (вставочные) 3 латеральные (боковые) Характеристика способность к делению высокая метаболическая активность Апикальная меристема лилейника Рисунок из книги Широков А.И., Крюков Л.А. «Основы биотехнологии растений», 2012
22 Культура пыльников базируется на использовании андрогенеза in vitro (получение гаплоидных растений на искусственных питательных средах из изолированных пыльников и микроспор) Получают из незрелых пыльников, в которых пыльцевые зерна находятся в стадии, предшествующей первому делению микроспор на вегетативное и генеративное зерна.
23 Требования к выращиванию биообъектов в культуре in vitro Асептика автоклавирование, фильтрация через бактериальные фильтры, ультрафиолетовое облучение, дезинфекция и введение антибиотиков Сбалансированность питательных сред удовлетворение всех потребностей культуры. Обязательные компоненты фитогормоны. Условия слабая освещенность или полная темнота, температура, аэрация, влажность.
24 Практическое применение ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Культур клеток и тканей растений Биосинтез и биотрансформация для получения ценных веществ Микроклональное размножение и оздоровление растений Создание растений с ценными свойствами Схема 1. Основные направления практического применения клеточной инженерии растений
25 Микроклональное размножение и оздоровление растений НЕПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ Основа метода: тотипотентность растительных клеток, то есть способность полностью реализовывать потенциал развития «клетка целое растение».
26 Этапы клонального микроразмножения растений введение в культуру in vitro, стимулирование эксплантата к дальнейшему развитию размножение микроклонов ризогенез вновь образованных in vitro побегов акклиматизация микроклонов к нестерильным условиям
27 Регенерация растений из культуры тканей. Методы. Эмбриоид зародышеподобная структура, развивающаяся in vitro, формирующая цельный проросток, не связанный сосудами с каллусом
28 Способы клонального микроразмножения растений Активация развития уже существующих в растении меристем Индукция возникновения адвентивных почек непосредственно тканями экспланта Дифференциация из соматических клеток зародышеподобных структур Дифференциация адвентивных почек в первичной и пересадочной каллусной ткани Адвентивные почки почки, возникшие у растений из клеток и тканей, обычно их не образующих.
29 Регенерация побегов из морфогенного каллуса сахарной свеклы (Beta vulgaris L.) "Селекция. Биоинженерия растений"
30
31 Регенерация побегов из листовых эксплантов сахарной свеклы (Beta vulgaris L.) "Селекция. Биоинженерия растений"
32 Применение в практике Микроклональное размножение базовый метод для получения соматических гибридов и генетической трансформации растений
33 Соматическая гибридизация Получение гибридов соматических клеток неродственных и филогенетически отдаленных видов
34 Гибридизация соматических клеток Полное слияние образуются двухядерные гетерокарионы, дающие начало двум одноядерным гибридным клеткам. Частичное слияние в изолированные протопласты вводят макромолекулы, клеточные органеллы и клетки бактерий.
35 КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕРЕНИЯ. РАСТЕНИЯ. Лекция 8 ТЕХНИКА КЛЕТОЧНОЙ ИНЖЕНЕРИИ РАСТЕНИЙ
36 Получение соматических гибридов у растений ПОЛУЧЕНИЕ ПРОТОПЛАСТОВ (методы механический, энзиматический) КУЛЬТИВИРОВАНИЕ ПРОТОПЛАСТОВ (методы «жидких капель», платирования) ГИБРИДИЗАЦИЯ (методы спонтанного и индуцированного слияния)
37 Получение протопластов Изолированный протопласт это содержимое растительной клетки, окруженное плазмолеммой. (Термин «изолированные протопласты» был предложен в 1880 году Д.Ханстейном.) Механический Применил в 1892 году Дж.Клернер. В основе метода лежит явление «плазмолиза» с последующим механическим удалением клеточной стенки. Энзиматический Применил в 1960 году И.К.Коккинг. В основе метода лежит использование ферментов (целлюлаза, гемицеллюлаза, пектиназа).
38 Культивирование протопластов платирование метод «жидких капель» Протопласты капельно вносят в питательную среду в питательные среды добавляют 1% агар-агар Это повышает жизнеспособность протопластов: протопласты равномерно распределяются по культуральной среде, агрегаты отсутствуют питательные вещества потребляются равномерно токсические продукты метаболизма распределяются равномерно
39 Слияние протопластов (термин «соматические гибриды» введен в 1974 году Дж.Мельхерсом) спонтанное индуцированное Химическими фьюзогенами (хлористый кальций, этиленгликоль, хлорпромазинон) Физическими фьюзогенами (переменное электрическое поле) Биологическими фьюзогенами (вирусы)
40
41 Биосинтез в растениях и суспензионных культурах По оценкам специалистов список веществ синтезируемых расте-ниями и используемых человеком составляет 2 * 10 4 Растения продуцируют эфирные масла, красители, лекарственные препараты, наркотиков (опиум, героин, никотин) и стимуляторов (танин, кофеин) и пр. мак снотворный (Papaver somniferum) источник болеутоляющего средства кодеина наперстянка (Digitalis lanata) тонизирующего сердечную деятельность дигоксина хинное дерево (Cinchona ledgeriana) антималярийного хинидина.
42 иотрансформация в успензионных культурах Если синтез вторичных метаболитов в культуре останавливается, не достигая конечного результата, то для получения продукта применяют процесс биотрансформации. Суть процесса заключается в превращениях исходного субстрата клеточными культурами растений. Например, культуры клеток лебеды и картофеля способны трансформировать индолил-3-уксусную кислоту в индолил-3-ацетил-l-аспарагиновую кислоту.
43 Страны держатели крупных коллекций генетических ресурсов растений
44
docplayer.ru
Клеточная инженерия - «Энциклопедия»
КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ, совокупность методов клеточной биологии, позволяющих конструировать клетки с новыми свойствами. Клеточная инженерия возникла в конце 19 века, когда впервые попытались выращивать изолированные кусочки растительных тканей на питательной среде. В 1907 году американскому биологу Р. Гаррисону удалось культивировать в капле лимфы клетки зачатка нервной системы зародыша лягушки. В 1-й четверти 20 века был предложен метод выращивания клеток животных в плазме крови (смотри Культура клеток и тканей). Позднее разработаны приёмы получения различных вариантов культур клеток растений, животных и человека, методы гибридизации, переноса внутрь клеток отдельных органелл или белков, конструирования органелл, генетической инженерии.
Основополагающим методом клеточной инженерии, наряду с культурой клеток и тканей, является метод гибридизации - слияния отдельных клеток (или их фрагментов), выращенных в условиях культивирования или выделенных из организма; он позволяет объединять клетки организмов, принадлежащих различным видам и даже царствам (например, клетки моркови с клетками человека). С его помощью можно изменять как генетический аппарат клеток, так и их плоидность (число хромосомных наборов). Он даёт возможность комбинировать органеллы разного происхождения (например, ядра, центросомы, митохондрии) в цитоплазме слившейся клетки. При объединении ядерного фрагмента одной клетки (кариопласта) с цитоплазматическим фрагментом другой клетки (цитопластом) образуется реконструированная клетка. Технология переноса ядра, извлечённого из соматической клетки, внутрь яйцеклетки, из которой предварительно удалено собственное ядро, лежит в основе клонирования организмов. Введение конструкций, состоящих из фрагментов ДНК, позволяет изменять геном клетки таким образом, что в ней происходит либо гиперэкспрессия некоторых генов, либо прекращение экспрессии ряда генов, либо экспрессия чужеродных для данной клетки генов. Используя такие приёмы, можно получить как трансгенные клетки для выращивания вне организма, так и трансгенные организмы с заданными свойствами. Введение в клетки определённых фрагментов РНК (её называют интерферирующей РНК) приводит к прекращению экспрессии тех или иных генов на короткое или продолжительное время.
Реклама
Клеточная инженерия используется для решения как многих теоретических проблем клеточной биологии (изучения взаимодействия ядра и цитоплазмы, механизма клеточной дифференцировки и регуляции клеточного цикла, превращения нормальной клетки в опухолевую и др.), так и практических задач медицины и сельского хозяйства. Являясь составной частью биотехнологии, клеточная инженерия применяется для получения высокопродуктивных линий клеток, образующих моноклональные антитела (смотри Гибридомы), создания новых форм растений, устойчивых к неблагоприятным условиям среды, болезням и вредителям, с ускоренным ростом, большей продолжительностью хранения плодов, улучшением их качества и увеличением количества. Она даёт возможность сохранять генотипы отдельных организмов и создавать банки генофондов целых видов, получать вакцины (например, против кори, полиомиелита), моделировать ткани (тканевая инженерия) и органы, которые могут служить материалом для трансплантации, позволяет преодолеть многие проблемы биоэтики, связанные с умерщвлением животных. Клеточные конструкции, выращенные вне организма, при введении в организм могут, например, усиливать рост кровеносных сосудов или нервных отростков в поражённых участках организма, заменять суставы или способствовать восстановлению кожных покровов, повреждённых в результате ожогов или других травм.
Лит.: Рингерц Н., Сэвидж Р. Гибридные клетки. М., 1979; Клеточная инженерия. М., 1987; Биология культивируемых клеток и биотехнология растений. М., 1991; Волова Т. Г. Биотехнология. Новосиб., 1999.
Г. Е. Онищенко.
knowledge.su
