Поиск
Озвучить текст Озвучить книгу
Изменить режим чтения
Изменить размер шрифта
Оглавление
Для озвучивания и цитирования книги перейдите в режим постраничного просмотра.

Глава 16. Фитобиотехнология

В настоящее время растения используют в различных сферах производства. С их помощью получают продукты питания, строительные материалы, целлюлозные продукты, химикаты, энергию и многое другое. В фармации и медицине растения применяют в качестве источника биологически активных веществ, на основе которых производят различные лекарственные средства.

Биотехнологические разработки позволили получить культуры кле­ток высших растений, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с растениями, а именно:

  • получение необходимых количеств продукта с воспроизводимыми характеристиками в асептических условиях;
  • исключение влияния неблагоприятных климатических факторов и сезонных условий;
  • сокращение посевных площадей;
  • возможность получения новых веществ, которые несвойственны растению, путем внесения изменений в структуру или биохимию растительной ткани.

Термин культура клеток, органов, тканей применим к выращенным в асептических условиях на искусственных питательных средах различным частям растений (кончики корней, листовые примордии, меристемы побегов, части цветков и плодов), каллусной ткани, сус­пензионной культуре и культуре протопластов (рис. 16.1).

Рис. 16.1. Варианты культивирования клеток, тканей и органов растений

Как и растения, культуры их клеток и тканей нашли широкое применение в народном хозяйстве (рис. 16.2).

Рис. 16.2. Применение культуры клеток, тканей и органов растений в различных производ­ственных сферах: БАВ — биологически активное вещество

Основой культивирования клеток и тканей растений является свойство растительных клеток — тотипотентность — способность любой клетки реализовывать весь свой генетический материал, обеспечивающий ее дифференцировку и развитие до целого организма. У растительных клеток тотипотентность могут проявлять специализированные клетки, в результате чего на раневой поверхности растения из-за неорганизованной пролиферации происходит развитие каллуса, который первоначально состоит из недифференцированных клеток. При наличии вторичной дифференцировки наблюдается образование специализированных тканей и органов.

В истории развития культивирования клеток и тканей растений выделяют насколько этапов.

I этап (1878–1902) связан с первыми исследованиями по получению изолированных тканей растений. На рубеже XIX–XX вв. немецкие ученые H. Vöchting (1892), K. Rechinger (1893) и H. Haberlandt (1902) доказали полярность органов и тканей растений и выдвинули гипотезу о тотипотентности любой живой клетки. Появилась идея культивирования изолированных растительных клеток in vitro и было установлено, что каллус может образовываться только при толщине среза не менее 1,5 мм.

II этап (1902–1922) ознаменован исследованиями, направленными на создание благоприятных условий для выращивания изолированных органов, тканей и клеток.

III этап (1922–1932) характеризовался началом использования для культивирования меристематических клеток и применением сложных культуральных сред.

IV этап (1932–1940) связан с исследованиями ученых R. Gautheret и F. White, доказавших способность каллусов и тканей к неограниченному росту при переносе их на свежие питательные среды. В этот период было установлено, что введение в питательные среды фитогормонов способствует длительной пролиферации каллусных тканей.

V этап (1940–1960)период детальной разработки техники культуры тканей растений, приведший к значительному расширению списка растений, выращенных in vitro. В 1959 г. уже насчитывалось более 140 видов высших растений, из которых были получены длительные пересадочные культуры. В это время было детально изучено значение макро- и микроэлементов, витаминов и фитогормонов в питательных средах.

VI этап (1960–1975) начался в 60-х годах XX в., когда были представлены разработки по получению изолированных протопластов. В эти годы были разработаны основные методы получения безвирусных растений из меристемы и начались эксперименты по разработке глубинного культивирования клеток. В этот период был разработан метод микроклонального размножения.

VII этап (1975 г. — по настоящее время) ознаменован началом разработок методов слияния протопластов и селекции гибридных клеток, а также культивирования гаплоидных клеток. Последующие годы были отмечены созданием системы иммобилизованных клеток для полу­чения различных химических соединений и их биотрансформации. В настоящее время биотехнология растительных клеток и тканей располагает такими методами, как клональное микроразмножение, изолирование протопластов и получение соматических гибридов, методы генетической трансформации.

Как известно, растения имеют способность синтезировать и накап­ливать большое количество специфических соединений, первичных и вторичных метаболитов (табл. 16.1). К первичным метаболитам, присутствующим во всех растительных клетках, относят белки, некоторые ферменты, витамины, липиды, нуклеиновые кислоты и углеводы; к вторичным — алкалоиды, изопреноиды, фенольные соединения и их производные. Вторичные метаболиты специфичны для одного или нескольких видов растений.

Таблица 16.1. Характеристика первичных и вторичных метаболитов

Первичные метаболиты Вторичные метаболиты
  • Непосредственно участвуют в процессах питания, деления и роста клеток.
  • Универсальны для живых организмов.
  • Обязательные компоненты любой живой клетки.
  • Имеют значение на уровне клетки
  • Непосредственно не участвуют в основном обмене веществ клетки.
  • В большей степени характерны для дифференцированных клеток и тканей.
  • Представляют собой низкомолекулярные соединения.
  • Обладают высокой биологической активностью.
  • Основное функциональное значение имеют на организменном и популяционном уровнях

Для продолжения работы требуется Registration
На предыдущую страницу

Предыдущая страница

Следующая страница

На следующую страницу
Глава 16. Фитобиотехнология
На предыдущую главу Предыдущая глава
оглавление
Следующая глава На следующую главу

Table of contents

Данный блок поддерживает скрол*