Образовавшийся на кусочке ткани каллус может быть изолирован и перенесен на питательную среду для самостоятельного роста в пассированной культуре. Каллусные клетки, возникшие из любой исходной ткани, можно выращивать на питательных средах очень долго (в течение десятков лет). Каллусная ткань в культуре в основном бывает белого или желтоватого, реже светло-зеленого или зеленого цвета. Темно-коричневыми каллусные ткани становятся при старении.Пассирование осуществляют для того, чтобы не произошло старения, утраты способности к делению и отмирания каллусных клеток (Шевелуха и др., 1995).
Периодические пересадки (пассажи) делают частью образовавшихся клеток через каждые 3-4 недели на свежую питательную среду (хотя наблюдать за ней надо 1 раз в неделю, чтобы не допустить обезвоживания и потемнения ткани) (Урманцева, 1988).
Большинство эксплантов образуют первичный каллус, который можно субкультивировать через 6-8 недель. Частота дальнейших пассажей (переноса части каллуса на свежую питательную среду) определяется скоростью роста ткани, диаметром культурального сосуда и количеством питательной среды.
Причины, по которым необходимо пассирование тканей:
1) Удушение внутренних участков ткани и постепенное удлинение путей доставки питательных веществ ко всем участкам ткани;
3) Механическое давление стенок культурального сосуда.
При пассировании тканей вначале удаляются отмершие части ткани. Затем, ткани разделяют на кусочки нужного размера и переносят эти кусочки на свежую питательную среду .
Часто ткань гибнет после 3-4 пассажей. Поэтому важно правильно подобрать питательную среду, а при дальнейшем пассировании проверять важность для данной ткани имеющихся в ней витаминов и стимуляторов роста и при необходимости заменять их другими.
Кроме каллусных тканей разного происхождения в пересадочной культуре можно выращивать ткани растительных опухолей. Растительная опухоль — это масса ткани, лишенная определенной строгой организации, в которой клетки интенсивно делятся. Факторами, вызывающими опухолевый рост в различных частях растения, могут быть вирусы, личинки насекомых, грибы, бактерии, химические канцерогенные вещества, излучения. Опухолевая ткань, возникшая на растении, может быть изолирована, освобождена от инфекции с помощью стерилизации или тепловой обработки и перенесена в культуру in vitrо. Первую свободную от инфекции культуру опухолевой ткани получили в 1942 году Уайт и Браун. В отличие от каллусных культур опухолевые ткани не требуют внесения в питательную среду фитогормонов. Их клетки сами синтезируют гормоны, необходимые для размножения и роста. Опухолевые ткани, выращиваемые in vitrо, используют для изучения биохимии и физиологии опухолевой клетки в сравнении с нормальной.
а) Ткани, имевшие при начале культивирования нормальный (диплоидный) набор хромосом, за два года выращивания с пересадками 1 раз в месяц превратились на 95 % в клетки высокоплоидные (число хромосомных наборов достигало в них 8 и более).
В клетках ткани, выращиваемой длительное время на искусственной питательной среде, наблюдалась как полиплоидия (увеличение числа хромосом против нормального диплоидного состояния в несколько раз), так и анеуплоидия (уменьшение или увеличение хромосомного набора на несколько хромосом). Реже обнаруживалась гаплоидия (уменьшение числа хромосом против диплоидного вдвое).
б) На поддержание растущих культур приходится тратить много труда и реактивов.
Поэтому давно предпринимались попытки хранить клетки в условиях пониженного обмена веществ, но перспективными оказались лишь криогенные методы. Так как лишь в глубокозамороженном состоянии обмен веществ полностью прекращается, и отсутствуют значительные физико-химические молекулярные изменения во время хранения (Попов, 1981).
б) Криогенное хранение культур клеток растений
Криосохранение — это глубокое замораживание и хранение при температуре ниже -140° С.
Впервые в жидком азоте были заморожены семена еще в 1905 г. (приведено по А.С. Попову, 1981). Изучение морозостойкости растений и их клеток было начато академиком Н.А. Максимовым в 1908-1912 гг. Эти работы продолжил в 60-е годы ХХ века его последователь И.И. Туманов, который, совместно с коллективом авторов, разработал теорию закаливания растений и изучения морозостойкости на клеточном уровне. Эти исследования были продолжены отечественными и зарубежными учеными, замораживающими растения до умеренно низких (-50 °С) температур. Так, культуры льна были восстановлены после замораживания до -50 °С, клетки табака выдерживали только -30 °С, а клетки моркови, явора и батата хорошо перенесли пребывание в жидком азоте (при -196 °С). К 60-м годам ХХ века уже были созданы банки микробов и клеток высших животных и человека, однако, банка клеток растений создано еще не было, т.к. клетки растений труднее поддаются криогенному хранению, чем клетки животных из-за более крупных размеров клеток, обилия в них воды, сильной вакуолизации.
Читайте также: Как вырезать игрушки из ткани
Преимущества криогенного хранения культур клеток растений:
1. Сохранение генофонда редких и исчезающих видов;
2. Предотвращение генетических изменений в клетках при длительном хранении другими способами;
3. Экономичность данного метода.
Для успешного хранения клеток при замораживании необходимо избежать повреждений. Повреждения клеток при замораживании и последующем оттаивании связано с образованием льда внутри клеток (кристаллизацией) и с их обезвоживанием (дегидратацией). Медленное замораживание может полностью исключить образование льда в клетке (кристаллизацию), но при этом происходит значительное обезвоживание и осмотическое сжатие протопласта. Очень быстрое замораживание не сопровождается дегидратацией, но приводит к возникновению кристаллов льда в цитоплазме. Оптимальная скорость замораживания зависит от проницаемости клеток для воды.
Процедура замораживания-хранения-оттаивания состоит из следующих операций:
1. Подготовка культуры: концентрирование клеток перед замораживанием (увеличение плотности культуры) — в этом случае образование льда затрудняется.
а) в среду добавляют сорбит или маннит (2-6 %) от нескольких суток до 2-3 пассажей. Это уменьшает размер клеток и их вакуолей и увеличивает выживание клеток (на примере клеток моркови, перца);
б) используют аминокислоты (в первую очередь пролин), что связывает воду в клетках;
в) искусственное закаливание к холоду — применяют к зимующим растениям умеренного климата (клеточные суспензии и каллусные культуры помещают в условия с t° от 2 до 5°С на 1-6 недель) (Попов, 1988).
2. Добавление криопротектора. На этом этапе необходимо найти нетоксичный, хорошо проникающий криопротектор. В качестве криопротекторов наиболее часто применяют глицерин, пролин, сахарозу, глюкозу, этиленгликоль и др.
3. Программное замораживание. Криоконсервация происходит в приборах, называемых программными замораживателями, где препарат в ампуле помещается в объем, продуваемый струей паров жидкого азота. Количество паров определяется скоростью охлаждения и зависит от температуры нагрева испарителя, помещенного в емкость с жидким азотом (Волосов, 1988).
В большинстве случаев используется двухэтапное замораживание: сначала понижают температуру со скоростью 1 град/мин до — 70-100 °С, а затем сразу опускают в жидкий азот.
4. Хранение в жидком азоте.
5. Оттаивание. Лучшие результаты получены при быстром оттаивании. При этом ампулы прямо из жидкого азота помещают в баню с теплой водой до исчезновения кристаллов льда.
6. Удаление криопротектора происходит обычно на холоде.
7. Определение жизнеспособности клеток.
8. Рекультивирование. На этом этапе часто применяют приемы для увеличения скорости роста клеток, чтобы избежать выведения новых мутантных холодоустойчивых клеток. Возобновление культур требует от 2 до 6 недель (Попов и др., 1991).
К настоящему времени после хранения в жидком азоте возобновлены культуры тополя, гвоздики, риса, сахарного тростника, моркови, кукурузы, томатов, картофеля, морозостойких плодовых деревьев и др.
Читайте также: Ткань ковровая для покрывала
Контрольные вопросы:
1. Методы хранения изолированных тканей.
3. Причины, по которым необходимо пассирование тканей
5. Недостатки пассирования
6. Криогенное хранение культур клеток и тканей растений
7. Преимущества криосохранения тканей и креток
8. Этапы криогенного хранения.
9. Способы предотвращения повреждений и мутаций тканей при различных способах их хранения.
Ткани масличных плодов и семян
Семена масличных растений представляют собой сложные многоклеточные образования, построенные из нескольких типов тканей. Ткань — это совокупность клеток, выполняющих в организме растения определенную функцию и сходных по строению. Ткани семян по физиолого-биохимическим свойствам, характеру процессов обмена и химическому составу дифференцированы. Одноименные ткани различных растений обычно имеют большое сходство и выполняют аналогичные функции. Как правило, ткани не изолированы друг от друга и составляют взаимодействующие системы.
ЗАПАСАЮЩИЕ ТКАНИ
У семян наиболее развиты основные, или запасающие, ткани: ткани зародыша и эндосперма. В этих тканях происходит накопление и хранение питательных веществ.
К масличным растениям, в семенах которых практически все запасные вещества сосредоточены в зародыше, точнее в его семядолях, относятся подсолнечник, горчица и соя. Так, у подсолнечника эндосперм представлен в виде тонкой однорядной ткани, сросшейся с семенной оболочкой.
К растениям, семена которых имеют хорошо развитый эндосперм, относятся клещевина, мак и кунжут. В зародыше таких семян, как правило, почти нет запасных питательных веществ, а семядоли развиты слабо.
У некоторых культур запасные вещества в семенах распределены относительно равномерно — и в семядолях, и в эндосперме. Обе ткани развиты достаточно хорошо. К таким растениям относится лен (табл.).
Место отложения запасных веществ в масличных семенах
Семейство, род, вид растений
Место отложения запасных веществ
Части растений, перерабатываемые на маслодобывающих заводах
Семядоли зародыша и эндосперм
Рапс, горчица, сурепица, рыжик,
Семядоли зародыша и эндосперм
Семядоли зародыша и эндосперм
Семена, части плодов (третинки)
В зависимости от степени развития эндосперма семена делят на три группы — без эндосперма, с эндоспермом и с равномерно развитым зародышем и эндоспермом
. Такое деление семян условно, и его можно проследить только в семенах, в которых процесс созревания полностью закончился.
ПОКРОВНЫЕ ТКАНИ —ПЛОДОВЫЕ И СЕМЕННЫЕ ОБОЛОЧКИ
Покровные ткани защищают зародыш и эндосперм семян от неблагоприятных внешних воздействий — механических повреждений, высыхания, перегревания, переохлаждения, лучистой энергии, проникновения чужеродных организмов, а также излишнего увлажнения. Выполнение защитной функции накладывает специфический отпечаток на строение покровных тканей, прежде всего внешних оболочек семян — плодовой и семенной. Эти оболочки у большинства растений состоят из мощной и твердой волокнистой ткани, сложенной из вытянутых толстостенных клеток, как правило, мертвых, лишенных внутриклеточного содержимого. Из-за характерного расположения клеток и их формы ткань иногда называют палисадной.
Покровные ткани обеспечивают прорастание семян при условиях, наиболее благоприятных для развития проростка. Эта функция покровных тканей обусловлена спецификой химического состава, который обеспечивает их непроницаемость для воды и кислорода воздуха. Непроницаемость тканей для воды объясняется тем, что в их составе липиды (в основном воски и воскоподобные соединения). Многие масличные плоды и семена покрыты тонкой пленкой (налетом) из воскоподобных соединений. Покровные ткани многих плодов и семян образуют волоски, усиливающие защитные функции ткани или способствующие распространению семян. У семян хлопчатника, например, эпидермальные волоски (хлопковое волокно) достигают 70 мм. Иногда в покровных тканях образуется грубая защитная ткань — пробковая. Клетки этой прочной и упругой ткани отмирают и состоят только из толстых стенок, которые окружают полости, заполненные воздухом или смолистыми веществами.
Читайте также: Мебельная ткань рогожка шерлок 750
В семенной оболочке и в стенках плода обнаружены ингибиторы прорастания, поэтому удаление этих тканей способствует прорастанию семян. Присутствие в покровных тканях соединений типа фенолов, возможно, также усиливает непроницаемость. В семенной оболочке отдельных растений, например льна, накапливаются слизи. При контакте с водой слизи оболочки набухают и семена становятся клейкими, что способствует удержанию семян на почве и исключает их смывание и унос дождем или ветром. Набухший слой слизи непроницаем для кислорода, и осенью в условиях избыточной влажности препятствует поступлению кислорода к зародышу, задерживая прорастание до наступления более благоприятных условий.
Если у зрелых семян плодовая оболочка не разрушается при созревании и уборке, то семенная оболочка имеет строение, подобное строению основной ткани — зародыша или эндосперма. Например, у подсолнечника семенная оболочка представляет собой тонкую пленку, состоящую из внешней (бахромчатой) ткани и внутренней (эпидермиса). Если у семян после созревания плодовые оболочки не сохраняются, то семенная оболочка у них, как правило, прочная, а строение тканей, составляющих ее, аналогично тканям плодовой оболочки. В отдельных случаях семенная оболочка может срастаться с маслосодержащими тканями ядра (например, у льна), и даже при разрушении семян эта связь сохраняется. Чаще семенная оболочка только соприкасается с ядром (у сои, горчицы, хлопчатника, клещевины).
Большинство перерабатываемых масличных семян имеет сухую семенную оболочку. Семена с сочными покровами чаще встречаются у более эволюционно древних растений.
ЗАРОДЫШ
Зародыш семени состоит из находящихся в зачаточном состоянии корешка, стебелька (подсемядольного колена), почечки и первых листьев, называемых семядолями. Часто корешок, подсемядольное колено и почечку называют корешком-почечкой.
Важнейшие ткани корешка-почечки включают внешние ткани — эпидермис, запасающую ткань, сердцевину, прокамбиальные тяжи, представляющие собой проводящую и механическую ткань.
Основная ткань и сердцевина состоят из коротких цилиндрических клеток. Как правило, эти ткани зародыша более устойчивы к механическим воздействиям при измельчении семян в процессе технологической обработки.
Семядоли состоят главным образом из тканей двух видов — покровной (наружный и внутренний эпидермис) и основной (губчатая и палисадная). В толще семядоли находятся проводящие и механические ткани, из которых образуются жилки листа. Наружные ткани зародыша однорядные, их защитные функции проявляются незначительно. Основная ткань многорядная и состоит из клеток, несколько вытянутых в радиальном направлении.
Корешок-почечка расположен обычно у острого конца семени между семядолями.
У зародыша семян разных масличных культур сохраняется однотипный план строения, но по степени развития, размерам и строению составляющих частей, прежде всего семядолей, обнаруживаются различия. Так, у семян без эндосперма, например у подсолнечника, семядоли толстые, мясистые, так как все запасные липиды и белки сконцентрированы в семядолях. У хлопчатника семядоли тонкие, но зато площадь их сравнительно больше, так как они свернуты в несколько несрастающихся рядов. У семян с хорошо развитым эндоспермом, например у клещевины, семядоли состоят из двух тонких листочков, разделенных воздушной полостью.
ЭНДОСПЕРМ
Эндосперм состоит из ткани, аналогичной по строению основной ткани зародыша. У семян без эндосперма этой ткани практически нет, она представлена одним или двумя рядами клеток, частично сросшимися с семенной оболочкой.
У семян хлопчатника эндосперм представляет собой ткань, заполняющую складки свернутых семядолей, которая состоит из нескольких рядов клеток в зависимости от глубины складок и образует выравнивающий слой. У семян промежуточного типа (льна) объем эндосперма равен объему зародыша.
У семян с развитым эндоспермом (клещевины) эндосперм — это основная запасающая ткань, которая занимает почти все свободное пространство внутри семенной оболочки.
- 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