Тотипотентность – уникальное свойство растительных клеток.
Тотипотентность (от лат. totus — весь, целый и potentia — сила) — способность клеток
реализовать генетическую программу развития в разных направлениях, вплоть до образования
целого организма. Тотипотентными являются стволовые клетки, которые могут давать начало
различным специализированным клеткам в пределах одного типа ткани. Тотипотентность
растительных клеток наглядно проявляется в условиях культуры in vitro, когда после процесса
дедифференциации культивируемые клетки приобретают способность к регенерации целого
2. Классы фитогормонов и особенности их действия.
Регуляторы роста и развития (фитогормоны) это вырабатываемые растениями низкомолекулярные
органические вещества, имеющие регуляторные функции и вызывающие стимуляцию (усиление)
или ингибирование (ослабление) процессов роста и развития.
К регуляторам роста растений (фитогормонам) относятся ауксины, цитокинины, гиббереллины,
стимулирующие рост и деление клеток, а также абсцизовая кислота и этилен –ингибиторы этих
Ауксины –фитогормоны преимущественно индольной природы: индолилуксусная кислота и ее
производные , вызывающие растяжение клеток, активирующие рост отрезков колеоптилей,
стеблей, листьев и корней, вызывающие тропические изгибы, стимулирующие образование
корней у черенков растений. Ауксины синтезируются в апикальной меристеме и в растущих
Цитокинины-фитогормоны, главным образом производные пуринов, стимулирующие деление
клеток, прорастание семян, способствующие заложению почек у целых растений и изолированных
тканей. Источниками цитокининов служат плоды и ткани эндосперма.
Цитокинины класс гормонов растений 6-аминопуринового ряда, стимулирующих деление клеток
Цитокинины: аденин, бензиладенин, кинетин.
Гиббереллины преимущественно гибберелловая кислота ГК 3 и другие гиббереллины (их известно
более 50), стимулирующие деление или растяжение клеток, индуцирующие или активирующие
рост стебля, прорастание семян, образование партенокарпических плодов, нарушающие
период покоя и индуцирующие цветение длиннодневных видов.
Синтезируются в молодых листьях, молодых семенах, плодах в верхушках корней.
Абсцизовая кислота(англ. ABA), абсцизин, дормин —это гормон растений (изопреноид).
Основное место синтеза АБК —листья и корневой чехлик.
АБК называют гормоном-антагонистом ауксина, цитокининов, гиббереллина, так как она
тормозит реакции, которые вызывают эти гормоны. Ингибитор роста, подавляющий
или тормозящий физиологические или биохимические процессы в растениях,
ростовые процессы, прорастание семян и распускание почек.
Абсцизовая кислота образуется в листьях, стеблях, плодах и семенах и транспортируется по
флоэме. Она ингибирует рост растений, стимулирует закрывание устьиц и опадание листьев.
Высокая концентрация абсцизовой кислоты полностью останавливает рост.
Этилен –единственный газообразный растительный гормон. Он синтезируется в стебле, в
созревающих плодах и в стареющей ткани, например в осенних листьях. Этилен является
веществом гормональной природы, оказывает ингибиторное действие на ростовые процессы
опадение листьев, изгибы черешков, торможение роста проростков. Кроме того, он
тормозит действие ауксинов, цитокининов, гиббереллинов.
3. Клональное микроразмножение и оздоровление растительного материала.
Термином «микроклонального размножения» называют массовое бесполое размножение
растенийin vitro, при котором полученные особи растений генетически идентичны исходному
В основе метода лежит уникальная способность растительной клетки реализовывать присущую ей
тотипотентность. В соответствии с научной терминологией клонирование подразумевает
получение идентичных организмов из единичных клеток.
Этапы клонального микроразмножения:
1-Й ЭТАП – выбор растения донора, изолирование и стерилизация экспланта, создание условий
Читайте также: Восстановление мягких тканей десны
для их роста на питательной среде in vitro;
2-Й ЭТАП – собственно размножение;
3-Й ЭТАП – укоренение полученных микропобегов;
4-Й ЭТАП – адаптация растений к почвенным условиям произрастания, их выращивание в
условиях теплицы и подготовка к реализации или посадке в поле.
Существует несколько моделей микроклонального размножения, каждая из них имеет свои
преимущества и недостатки:
а) индукция развития адвентивных побегов непосредственно из ткани экспланта, метод
является очень эффективным, все признаки размножаемого образца полностью сохраняются;
б) развитие пазушных побегов основано на снятии апикального доминирования, это наиболее
надежный способ, заключающийся в ведении полученной массы побегов на микрочеренки,
которые используются в качестве вторичных эксплантов для повторения цикла размножения,
введение в питательную среду веществ с цитокининовой активностью приводит к образованию
пучков маленьких побегов, пазушные почки дают начало новым побегам, считается, что метод
имеет минимальную степень риска для получения однородного потомства;
в) получение каллусной ткани с последующей индукцией органогенеза, теоретически этот метод
наиболее перспективен с точки зрения коэффициента размножения, однако, в процессе
дедифференциации появляется риск получить вегетативное потомство с вмененными формами,
поэтому рекомендуется избегать длительной каллусной культуры и вести обязательный
цитологический контроль растений-регенерантов.
Таким образом, процесс микроклонального размножения растений in vitro требует прохождения
— инициация культуры, или введение меристемной ткани растения на подходящую питательную
— пролиферация, или наращивание микростеблей;
— акклиматизация и высадка в полевые условия (in vivo).
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
3. Понятие тотипотентности растительных клеток.
Многие изолированные клетки, если их культивировать в соответствующих условиях, могут регенерировать целое растение. Клетка, обладающая такой способностью к росту и формированию ткани, из которой затем развивается полноценное растение, называется тотипотентной.
Таким образом, тотипотентность (от лат. Totus – «весь», и potentia – «сила») – свойство клеток в полной мере реализовать присущую им генетическую информацию, обеспечивающую их дифференцировку и дальнейшее развитие до целого организма.
Теоретически любая живая растительная клетка потенциально способна развиваться в организм, из которого была изолирована и культивировалась в определенных условиях.
Обычно универсальной тотипотентностью обладают оплодотворенные яйцеклетки растений и животных. Что касается соматических клеток, тотипотентностью обладают только клетки растений, и то преимущественно в условиях in vitro. Культивируемые клетки животных лишены тотипотентности.
На основе тотипотентных клеток легко получить лишенные клеточной стенки протопласты. Разработаны методы их дальнейшего культивирования, позволяющие получать каллусную ткань, а затем – небольшие растеньица, которые затем можно размножать обычным способом.
Этапы работы по созданию клеточных технологий.
Читайте также: Ткань для штор детская морская
Экономически обоснованный выбор объекта.Растения, выбранные для введения в культуру, должны содержать значительное количество ценных, экономически важных вторичных метаболитов.
Первичное введение тканей в культуру. Для этих целей отбираются отдельные растения, обладающие наибольшим содержанием искомого вещества. Обычно получают каллусы на плотной питательной среде.
Химическое изучение биомассы по количественному и качественному составу вторичных метаболитов.Пролиферирующие каллусные клетки растений за редким исключением содержат вторичных соединений в меньшем количестве, чем органы целого растения, а это свидетельствует очищенной том, что в интактном растении синтез вторичных метаболитов находится под контролем цитодифференцировки. Подавление дифференциации клеток в культуре ведет к снижению их биосинтетического потенциала в отношении вторичных веществ. Неполная реализация генетических возможностей клетки может быть связана и с другими причинами, например, с нарушениями автотрофности питания при переходе к гетеротрофному типу питания. Кроме того, под воздействием различных факторов может изменяться качественный состав продуктов. У некоторых растений переход к биосинтезу вторичных метаболитов наступает при замедлении роста, для них применяют двухступенчатые режимы культивирования: вначале создают условия для интенсивного роста клеточной массы, а затем – для биосинтеза веществ. В качестве экспресс-методов оценки каллусных культур в последнее время применяют радиоиммунохимический и иммуноферментный методы. Последний имеет преимущества благодаря более высокой скорости проведения анализов и возможности их автоматизации.
Оптимизация сред и параметров выращивания клеточных культур. Для реализации генетической информации, относящейся ко вторичному обмену, требуются специфические условия, а т.к. нет твердой уверенности в том, что применяемые питательные среды отвечают потребностям клеток, в каждом конкретном случае приходится подбирать среду и другие факторы, опираясь на опыт других исследователей. Данная работа еще более усложняется при переводе культуры в жидкую среду, т.к. при этом следует учитывать влияние аэрации, перемешивания.
Создание продуктивных штаммов клеток.Получение гомогенной популяции клеток с высоким содержанием тех или иных вторичных метаболитов является чрезвычайно сложной задачей, т.к. популяции длительно культивируемых клеток даже полученные клонированием одной высокопродуктивной клетки, могут терять способность к синтезу данного соединения. Для поддержания на высоком уровне способности клеток к видоспецифическим биосинтезам, помимо оптимизации условий выращивания, требуются значительные усилия, включая генетические манипуляции с ними и клеточную селекцию. Для организации рентабельного крупномасштабного производства на основе клеточной технологии нужны мутанты, не требовательные к питательным средам, а также устойчивые к осмотическому и механическому стрессу. Получение мутантов в культуре клеток приобретает все большее распространение. Так обработка каллусных клетокраувольфии змеиной этиленамином позволила получить клеточную линию, отличающуюся высоким содержанием антиаритмического алкалоида аймалина. Дальнейшая оптимизация условий выращивания этой линии привела к увеличению продуктивности культуры по аймалину в 10 раз по сравнению с целым растением. Более эффективным приемом создания продуктивных штаммов является искусственное конструирование клеток методами клеточной инженерии.
Первичное использование лучших штаммов в суспензионной культуре. Каллусные клетки, первоначально полученные на плотной питательной среде, переводят в жидкую среду. Изменение режима культивирования не должно приводить к потере штаммом своих положительных качеств, т.е. штамм должен быть устойчив к стрессовым условиям культивирования. Это особенно касается момента переноса клеток из условий лабораторного эксперимента в небольших колбах в ферментеры больших размеров. В настоящее время в биотехнологических производствах центральная роль принадлежит ферментерам с автоматической регуляцией различных параметров процесса (температуры, газового состава, освещенности, кислотности, содержания физиологически активных веществ) на любом этапе развития культуры.
Читайте также: Как сделать носик для куклы из ткани
Выращивание продуктивного и устойчивого штамма в условиях, приближающихся к производственным, в ферментерах с последовательным увеличением их емкости. Если в таких полупромышленных условиях культивируемые клетки сохраняют высокие скорости роста и биосинтеза искомого вещества, накапливают его без деградации и в значительных количествах выделяют в среду, то такой штамм пригоден для организации крупномасштабного производства. Кроме того, важным качеством штамма является его генетическая стабильность.
Составление технического регламента на производство биомассы и ее оценка.Производственная технология требует соответствующей аппаратуры, которой располагает, в частности, Япония. Так, в 20000-литровом ферментере в непрерывной культуре в течение трех месяцев выращивались клетки табака, продуцировавшие убихинон с продуктивностью по биомассе 5,582 г/л в день. Там также налажено крупномасштабное производство и других вторичных метаболитов.
Техника культивирования изолированных тканей растений.
Методика получения культуры ткани хорошо отработана и обычно не вызывает затруднений:
Растение Отрезок стебля (эксплант) вычленяется из растения и стерилизуется Эксплант помещается в питательную среду и инкубируется при 25 – 28 С Образование первичного каллуса Изолирование каллуса и перенос на свежую питательную среду Каллус 1) субкультивирование тканей на различных питательных средах;
2) клетки культуры ткани в жидкой питательной среде.
Для получения культуры ткани из любой части растения (стебель, лист и т.п.) вычленяют эксплант (эксплантат), т.е. кусочек растительной ткани размером 0.5 – 1 см, стерилизуют его и помещают на питательную среду определенного состава. Через несколько дней на изолированном кусочке ткани растения образуется каллус, т.е. бесформенная масса ткани серого или желтого цвета. Образовавшийся каллус в асептических условиях отделяют и переносят на свежую питательную среду для дальнейшего роста, который происходит в контролируемых условиях при температуре 24 – 28 С. Формирование каллуса длится обычно 1 – 2 мес. Полученную каллусную культуру можно поддерживать, таким образом, неограниченно длительное время, периодически расчленяя ее и пересаживая на свежую питательную среду.
Внешне такая ткань совершенно не похожа на растение, от которого она получена, но ее клетки несут генетическую информацию, свойственную данному виду. Культивирование растительных тканей можно осуществлять на агаризованных питательных средах, имеющих плотную консистенцию или в жидкой питательной среде. В первом случае ткани образуют скопление недифференцированных клеток, называемых каллусом или биомассой, а во втором – клетки при размножении образуют суспензии. В настоящее время разрабатываются комбинированные методы культивирования.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом