Культивирование и использование каллусных клеток

                                    МИНОБРНАУКИ РОССИИИ

            ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

   ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

        «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

                                Медико-биологический факультет

                                 Кафедра ботаники и микологии

               Культивирование и использование каллусных клеток

                                         Реферативная работа

Обучающийся                                                                     
               Новикова Н. А.

Преподаватель                                                                к. б. н., доц. Холявка М. Г.

                                            Воронеж 2020 г.

                                             Оглавление

Введение                                                                        
                                           3

Дедифференцировка как основа каллусогенеза                                                    5

Этапы получения каллусной культуры                                                                  7

Общая характеристика каллусных клеток                                                           10

Использование каллусных клеток                                                                        17

Заключение                                                                      
                                         21

Список использованных источников                                                                    22

                                                           Введение

Клеточная инженерия - это совокупность методов, используемых для конструирования новых клеток (Биология. Современная иллюстрир., 2006 г.). Она является важным направлением в биотехнологии, которое основано на использовании изолированной культуры клеток или тканей эукариотических организмов и их свойства тотипотентности (способности производить все типы дифференцированных клеток данного организма путём деления).

Метод культуры изолированных тканей – это выращивание изолированных клеток и тканей на искусственных питательных средах в стерильных условиях (in vitro). Существуют общие требования к выращиванию объектов в культуре in vitro:

1) Асептика. Культивирование отдельных клеток и фрагментов ткани или органа растения (эксплантов) требует соблюдения полной асептики. Микроорганизмы, которые могут попасть в питательную среду, выделяют токсины, ингибирующие рост клеток и приводящие культуру к гибели. Поэтому при всех манипуляциях с клетками и тканями при культивировании in vitro соблюдают определенные правила асептики.

2) Питательные среды. Изолированные клетки и ткани культивируют на многокомпонентных питательных средах. Они могут существенно различаться по своему составу, однако, в состав всех сред обязательно входят необходимые растениям макро- и микроэлементы, углеводы, витамины, фитогормоны и их синтетические аналоги (Егорова Т. А., 2005 г.).

3) Физические факторы. На рост и развитие растительных тканей in vitro большое влияние оказывают физические факторы - свет, температура, аэрация, влажность.

Свет. Большинство каллусных тканей могут расти в условиях слабого освещения или в темноте, так как они не способны фотосинтезировать (Егорова Т. А., 2005 г.). А также свет может выступать как фактор, обеспечивающий морфогенез и активирующий процессы вторичного синтеза. В качестве источника света используют люминесцентные лампы.

Температура. 26 °С – оптимальная температура для большинства каллусных культур.

Аэрация. Для выращивания суспензионных культур большое значение имеет аэрация. Особенно важно снабжение воздухом культивируемых клеток в больших объемах ферментеров.

Влажность. Оптимальная влажность в помещении, где растут культуры, должна составлять 60 — 70%.

Далее подробно рассмотрим следующие положения:

1. Дедифференцировка как основа каллусогенеза

2. Этапы получения каллусной культуры

3. Общая характеристика каллусных клеток

4. Использование каллусных клеток

                          Дедифференцировка как основа каллусогенеза

Обычно культура изолированных тканей представлена каллусными и гораздо реже опухолевыми тканями. Каллусная ткань об разуется в результате повреждения на целых растениях, а также в стерильной культуре на эксплантах (Егорова Т. А., 2005 г.). Экслантами являются фрагменты ткани или органа, используемые для получения первичного каллуса, возникновение которого связано с неорганизованным делением (пролиферацией) дедифференцированных клеток.

При дифференцировке клетки теряют способность делиться. Возвращение клеток в меристематическое состояние, при котором они сохраняют способность к делению, называют дедифференцировкой.

У интактных растений при механическом повреждении образуются раневые гормоны (травматиновая кислота), что приводит к дедифференцировке и индукции каллусогенеза. Также обязательным условием дедифференцировки тканей экспланта и превращения их в каллусные клетки является присутствие ауксинов и цитокининов.

Из ауксинов чаще всего используют:

·   2,4-D (2,4-дихлорфенок- сиуксусную кислоту),

·   ИУК (индолил-3-уксусную кислоту),

·   НУК (а-нафтилуксусную кислоту),

причем наибольшую активность проявляет 2,4-D.

В искусственные питательные среды обычно вносят такие цитокинины как:

·   кинетин,

·   6-БАП (6-бензиламинопурин),

·   зеатин,

из которых наиболее активны 6-БАП и зеатин.

Ауксины и цитокинины в каллусогенезе выполняют разные функции, но в то же время они тесно связаны между собой. Ауксины вызывают процессы дедифференцировки клетки и подготавливают ее к делению. Затем цитокинины инициируют деление клеток. Последние исследования свидетельствуют, что ауксины индуцируют синтез главной протеинкиназы клеточного деления P₃₄^cdc2, а цитокинины – циклинов (Егорова Т. А., 2005 г.).

Действие этих гормонов проявляется только при последовательном или одновременном внесении их в среду. Также же оно будет зависеть от физиологического состояния клеток экспланта, от их компетентности к действию тех или иных внешних факторов.

Результаты исследований показали, что полисахариды и какие-то неизвестные индукторы тоже могут вызывать деление клеток, приводящее к образованию каллуса.

У всех клеток дедифференциация схожа. Во время этого процесса клетки должны утратить характерные черты исходной ткани. В первую очередь они теряют запасные вещества - крахмал, белки, липиды. В них разрушаются специализированные клеточные органеллы, в частности хлоропласты, но возрастает число амилопластов. Кроме того, разрушается аппарат Гольджи, перестраиваются эндоплазматический ретикулюм и элементы цитоскелета.

Через несколько часов после перенесения экспланта в условия in vitro начинается новый синтез белка. Считают, что он связан с механическим повреждением и действием гормонов, сохранившихся в экспланте с момента его изоляции из растения. Когда данные гормоны израсходуются, синтез белка прекращается.

Если в это время клетки будут культивироваться на питательной среде, содержащей ауксины и цитокинины, то начнется каллусогенез, т.е. в результате дедифференцировки и деления клеток будет образовываться первичный каллус (Егорова Т. А., 2005 г.).

Таким образом, превращение специализированной клетки в каллусную связано с индукцией клеточного деления, способность к которому она потеряла в процессе дифференцировки.

                        Этапы получения каллусной культуры

Присутствие в питательной среде ауксинов и цитокининов является обязательным условием дедифференцировки растительной клетки и превращения ее в каллусную. Процесс дедифференцировки клетки, подготавливающий ее к делению вызывают ауксины, а пролиферацию (деление) дедифференцированных клеток – цитокинины.

Если в питательную среду без гормонов поместить кусочек стебля, листа, корня (без верхушки) или любой другой растительный эксплант, состоящий из специализированных (дифференцированных) клеток, то деления клеток не произойдет и каллусная ткань не образуется (Загоскина Н. В., 2009 г.). Это связано с неспособностью дифференцированных клеток к делению.

Выделяют следующие этапы получения каллусной культуры:

1. Выбор экспланта.

Эксплант - фрагмент ткани или органа, используемый для получения первичного каллуса.

 Каллусы двудольных растений могут быть получены практически из любых органов (отрезков стеблей и корней, мезофилла листа, органов цветка).

Каллусы однодольных растений обычно получают из зародышей, корней, отрезков основания стебля.

Молодые ткани (гипокотили, семядоли, незрелые зародыши, соцветия) более пригодны для получения каллуса, чем зрелые (Тимофеева О. А., 2012 г.).

Семена - хороший исходный материал:

1) для получения каллуса путем посадки целых семян на агаризованную среду;

2) для получения из прорастающих семян, помещенных на агаризованную среду без гормонов, стерильных корней, побегов или листьев, которые затем используются как экспланты;

3) для изолирования тканей зародышевого корня и зародышевой почки непосредственно из семян и дальнейшего их использования в качестве экспланта.

В качестве экспланта нежелательно использовать:

- одревесневшие ткани;

- старые ткани с низким уровнем метаболизма;

- плохо пролиферирующие ткани (например, мякоть плодов);

- ткани, покрытые восками, суберином и т.п.

Размер и форма исходного экспланта до определенных пределов не оказывают влияния на пролиферацию каллуса, хотя существует минимальный критический размер, уменьшив который, нельзя вызвать рост экспланта (Тимофеева О. А., 2012 г.).

2. Стерилизация растительного материала.

На поверхности органов растений всегда находится эпифитная микрофлора. Эксплант должен быть освобожден от всех видов микроорганизмов (бактерий, грибов, микоплазм и т.д.). Поверхностная стерилизация освобождает эксплант от наружной инфекции.

Техника проведения стерилизации растительного материала:

1) Предварительная стерилизация (проводят очистку поверхности путем ее промывания проточной водой; обработки этанолом (70%-ный раствор в течение 1 мин), растворами CuSO4 либо KMnO4)

2) Стерилизация (в условиях ламинар-бокса предварительно простерилизованные ткани помещают в стерилизующий раствор)

3) Постстерилизация (растительный материал отмывают от стерилизующего агента 3-4 порциями стерильной дистиллированной воды).

3. Перенос стерильных эксплантов на питательную среду.

Для получения каллуса в асептических условиях экспланты переносят на агаризованную среду и слегка вдавливают в агар для обеспечения хорошего контакта со средой. Кончики корней легко образуют каллус, если они помещены на агар горизонтально. Сегменты стебля лучше образуют каллус, если их поместить вертикально, одним из концов погрузив в агар. Чашки Петри запечатывают с помощью парафилма, чтобы предотвратить высыхание. Для индукции каллуса экспланты обычно инкубируют в темноте при 250С.

4. Получение первичного каллуса.

Первичный каллус образуется в результате дедифференцировки и деления клеток в присутсвии ауксинов и цитокининов.

5. Субкультивирование (пассирование)

Первичный каллус, возникший на эксплантах, через 4-6 недель (в зависимости от темпов роста) переносят на свежую питательную среду (субкультивируют). Его разделяют на части, которые в дальнейшем культивируются отдельно. Следует обратить внимание на размеры трансплантов, переносимых на свежую питательную среду: если они слишком малы, то дальнейший рост каллуса может быть угнетен.

В процессе субкультивирования формируется штамм, характеризующийся индивидуальными генетическими и физиологическими особенностями.

Таким образом техника культивирования тканей растений позволяет получить длительную, пересадочную каллусную культуру из любых живых клеток растения. Различно дифференцированные клетки переходят in vitro к сложному процессу дедифференциации, теряют присущую им структурную организацию и специфические функции и начинают делиться, образуя первичный каллус.

                       Общая характеристика каллусных клеток

Если культивирование происходит поверхностно на агаризованной питательной среде, то образуется каллусная ткань (Егорова Т. А., 2005 г.).

Каллусная культура - это неорганизованная пролиферирующая ткань, состоящая из дедифференцированных клеток (Загоскина Н. В., 2009 г.).

Ученый-ботаник Н. Кренке установил, что в интактном растении каллусная ткань выполняет следующие функции:

- защитные (защищает места повреждений);

- запасные (запасание питательных веществ, синтез вторичных соединений);

- регенерационные (регенерация утраченных органов — корней, побегов).

Каллусную ткань в условиях in vitro можно получить практически из любой живой ткани растений, используя для этого определенные методические подходы.

В основном каллусы имеют белый или желтоватый цвет. Реже они могут быть светло-зеленой окраски и еще реже - интенсивно-зеленой (каллус мандрагоры). При старении каллусных клеток в них накапливаются окисленные фенольные соединения, в результате чего они приобретают темно-коричневую окраску. Для предотвращения этого процесса или его снижения в питательные среды вносят антиоксиданты.

Каллусная ткань обычно аморфна и не имеет конкретной анатомической структуры, хотя она может быть разной плотности, в зависимости от происхождения и условий выращивания.

         Существует три типа каллусной ткани, которые различаются по

                                                      плтности:                                        

- рыхлая каллусная ткань состоит из сильно оводненных клеток.легко распадается на отдельные мелкие группы клеток и кластеры, может быть использована для получения суспензионной культуры;

- ткань средней плотности имеет хорошо выраженные меристематические очаги, в ней легко инициируются процессы органогенеза;

- плотные каллусные ткани содержат зоны редуцированного камбия и трахеиподобных элементов.

Любой тип плотности каллусной ткани можно превратить в другой, используя для этого следующие приемы (Загоскина Н. В., 2009 г.):

- заменяя один ауксин на другой (например, ИУК - на 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту (2,4-Д));

- изменяя концентрацию ауксина в питательной среде;

- увеличивая или уменьшая концентрацию соли хлорида кальция в питательной среде;

- добавляя в питательную среду ферменты (если необходимо получить каллусную ткань рыхлого типа).

Каллусная клетка имеет свой цикл развития, который аналогичен циклу всех других клеток:

1. деление,                                  

2. растяжение,                            

3. дифференцировку,

4. старение

5. отмирание.

Дифференцировку каллусных клеток принято называть вторичной.  

Рост каллусных тканей подчиняется общим закономерностям. Кривая роста каллусных тканей имеет характер S-образной кривой (ростовая кривая Сакса) и включает пять фаз, длительность которых различна у разных видов растений (рис. 1.).

Рис. 1. Ростовая кривая при периодическом выращивании каллусных тканей:

Фазы роста: 1 – латентная; 2 – логарифмическая; 3 – линейная;

            4 – замедленного роста; 5- стационарного роста.

Первая фаза - латентная, или лаг-фаза. Она заключается в подготовке клеток к делениям. Вторая - фаза экспоненциального роста (логарифмическая). В это время митотическая активность наибольшая, рост идет с ускорением, масса каллуса увеличивается. Третья фаза - линейная, характеризуется постоянной скоростью роста каллусной массы. Четвертая - фаза замедленного роста, во время которой интенсивность деления клеток резко снижается. Во время пятой фазы (стационарной) масса каллуса не увеличивается, так как начавшееся отмирание клеток еще компенсируется за счет их деления. Далее следует отмирание каллуса (Егорова Т. А., 2005 г.).

Культивируемые каллусные клетки и ткани сохраняют многие физиологические особенности, которые имеют клетки растения, из которого они были получены. Например, сохраняются, такие свойства, как морозостойкость, устойчивость к абиотическим факторам (температура, засоление, фотопериодическая реакция), а главное, способность к синтезу вторичных метаболитов.

Так же у каллусных клеток появляются свои, характерные только для них особенности. Например, длительно культивируемые in vitro клетки высших растений, как каллусные, так и суспензионные, образуют специфическую популяцию, относящуюся к типу неполовых, - популяцию соматических клеток. Эта популяция обладает следующими свойствами: физиологической асинхронностью и генетической гетерогенностью.

Физиологическая асинхронностъ является наиболее важным свойством неполовой популяции, которое заключается в том, что в каждый данный момент времени клетки находятся в разных фазах роста: одни делятся, другие растут, а третьи уже стареют. Поэтому общее физиологическое состояние такой популяции принято оценивать по состоянию большинства клеток.

            Причины возникающей асинхронности разнообразны:

1. Особенности вида, сорта, генотипа индивидуального растения, особенности экспланта. |

2. Стрессы культивирования, например, неоптимальная для данного вида клеток среда.

3. Изменение баланса эндогенных гормонов и концентрации в среде

экзогенных гормонов в течение выращивания.

4. Генетическая гетерогенность клеток и клонов.

5. Аномалия митотического цикла клеток in vitro.

6. Физические факторы (температура, свет, аэрация)

Асинхронность - устойчивое свойство популяции каллусных клеток. Если с помощью специфических воздействий синхронизировать пролиферацию клеток популяции, то уже через 3-4 деления она вновь становится асинхронной (егорова Т. А., 2005 г.).

Генетическая гетерогенность - свойство клеток соматической популяции (нестабильность генома и их генетическая гетерогенность). Только клетки меристематических тканей считаются генетически стабильными. В клетках остальных тканей при культивировании могут возникать полиплоидия, анеуплоидия, хромосомные аберрации, генные мутации. Однако генетическая гетерогенность является необходимым условием существования популяции клеток и служит основой для их адаптации.

Генетическая гетерогенность появляется по следующим причинам:

1. Генетическая гетерогенность исходного материала. В растениях клетки характеризуются различной плоидностью, диплоидны только активно делящиеся меристематические клетки.

2. Нарушение коррелятивных связей при выделении первичного экспланта из растения.

3. Действие компонентов среды. Экзогенные гормоны и стимуляторы могут оказывать мутагенное действие. Ауксины, особенно 2,4-D, входящие в состав питательных сред, - мутагены; цитокинины способствуют полиплоидизации клеток.

4. Длительное субкультивирование, при котором накапливаются генетически измененные каллусные клетки (Егорова Т. А., 2005 г.).

Если условия культивирования остаются постоянными, то новый кариотип клеточной популяции стабилизируется после 5-6 пересадок. В противном случае изменение физических или трофических факторов приведет к новым генетическим изменениям.

Генетическая нестабильность каллусных клеток позволяет отбирать

штаммы клеток с измененным генотипом, что имеет большое значение для селекционной работы. Эти клетки могут обладать уникальными свойствами: повышенной устойчивостью к неблагоприятным факторам, повышенной продуктивностью и т.д. (Егорова Т. А., 2005 г.).

С другой стороны, генетическая гетерогенность популяций каллусных клеток в культуре не влияет на сохранение в их геноме основных качеств вида и растения-донора.

Гормоннезависимость. Хотя гормоны и вызывают мутации, каллусные ткани от большинства растений образуются только в присутствии в питательной среде и ауксинов, и цитокининов. Но также есть несколько исключений. Например, незрелые зародыши пшеницы образуют каллусную ткань на питательной среде с 2,4-D, но без цитокининов. А семядоли подсолнечника, напротив, образуют каллусную ткань на питательной среде, содержащей цитокинины, но без ауксинов.

Однако при длительном культивировании практически у всех тканей может возникать специфическое свойство гормоннезависимости, т.е. автономности по отношению к ауксинам и цитокининам. Эти ткани могут расти на среде без гормонов, что делает их похожими на опухолевые клетки и резко отличает от нормальных каллусных тканей. Внешне же такие гормоннезависимые ткани ничем не отличаются от каллусных.

Клетки, которые в процессе культивирования приобрели свойство автономности от присутствия в среде гормонов, называются «привыкшими». Ткани, образованные такими клетками, называют «химическими опухолями».

Генетические опухоли возникают на межвидовых гибридах растений.

Растительные опухоли имеют бактериальное или вирусное происхождение. Чаще всего эти опухоли возникают при попадании в растения агробактерий. Так, Agrobacterium tumefaciens вызывает образование корончатых галлов, A. rhizodenes - бородатого корня, A. rubi - стеблевого галла (Егорова Т. А., 2005 г.).

Превращение растительных клеток в опухолевые связано с проникновением в них ДНК бактериальной клетки (Ti-плазмиды), которая значительно изменяет свойства клетки, в том числе экспрессирует гены, контролирующие синтез ауксинов и цитокининов.

Гормоннезависимость «привыкших» клеток связана с изменением активности собственных генов, ответственных за синтез белков-ферментов, участвующих в синтезе гормонов.

Таким образом, «привыкшим» тканям и растительным опухолям в равной степени свойственна гормоннезависимость, но у растительных опухолей она носит генетический характер. У «привыкших» клеток это свойство достигается за счет эпигеномных изменений.

Существует еще одна особенность, позволяющая отличить «привыкшие» и опухолевые клетки от обычных каллусных. Обычно ни опухолевые, ни «привыкшие» ткани не способны к нормальной регенерации. Они могут образовывать уродливые органоподобные структуры - тератомы. В отдельных случаях у длительно культивируемых тканей удается отодвинуть порог «привыкания» благодаря изменению состава питательных сред и добиться регенерации нормального растения (Егорова Т. А., 2005 г.).

                                    Использование каллусных клеток

Культуры изолированных клеток и тканей применяют в биотехнологических работах по трем направлениям.

Первое направление - использование изолированных клеток в селекции

растений in vitro на устойчивость к различным неблагоприятным факторам

среды: засухе, засолению, температуре, фитопатогенам, тяжелым металлам.

Создание новых растений путем слияния изолированных протопластов и

получение неполовых (соматических) гибридов; перенос в изолированные

протопласты чужеродных генов методами генетической инженерии; создание

гаплоидных растений; культивирование изолированных зародышей и

оплодотворение в условиях in vitro.

Второе направление - использование культуры изолированных тканей

для размножения и оздоровления посадочного материала (клональное микроразмножение растений), которое широко используется при культивировании декоративных, тропических и цветочных растений.

Третье направление - получение ценных для медицины, парфюмерии,

косметики и других отраслей промышленности веществ вторичного синтеза

(алкалоиды, стероиды, гликозиды, эфирные масла) на основе клеточных

культур растений. Вторичные вещества получают из каллусной ткани,

культивируемой на твердой (агаризованная) или жидкой (суспензионная

культура) питательной среде.

На основе клеточных технологий получают такие медицинские

препараты, как:

- диосгенин – из клеток диоскореи,

- аймалин – из клеток раувольфии змеиной,

- тонизирующие вещества – из клеток женьшеня (Мурашкина И. А., 2015 г.).

Культивирование растительных клеток и тканей на искусственной

питательной среде в биореакторах кроме решения ряда экономических,

экологических и технологических задач позволяет преодолеть ряд проблем:

·   свести к минимуму влияние климатических, сезонных и географических условий;

·   сократить посевные площади в хозяйственном обороте страны;

·   получать уже известные, присущие интактному растению вещества

(никотин, кодеин, хинин, диосгенин) и синтезировать новые БАВ;

·   использовать культуры растительных клеток для биотрансформации

конечных продуктов (Мурашкина И. А., 2015 г.).

Новые технологии получения лекapственных растений в виде каллусных и суспензионных культур имеет ряд преимуществ:

ü стандартность накапливаемого сырья;

ü высокий выход активного начала (культивирование женьшеня);

ü сокращение сроков культивирования для накопления растительной

биомассы;

ü возможность промышленного производства биомассы экзотических

растений, малодоступных для нашей страны (раувольфия, диоскорея, унгерия);

ü использование разных технологических режимов;

ü использование методов иммобилизации и биотрансформации для

повышения выхода продуктов вторичного метаболизма применительно к

растительным клеткам.

Культуры клеток высших растений имеют две сферы применения.  Первая - изучение биологии клетки, существующей вне организма, что обуславливает ведущую роль клеточных культур в фундаментальных исследованиях по генетике, физиологии, молекулярной биологии и цитологии растений. Культуры клеток и тканей могут служить моделью при изучении метаболизма и его регуляции в клетках и тканях целого растения.

Вторая сфера применения состоит в том, что культивируемые клетки высших растений могут рассматриваться как типичные микрообъекты, достаточно простые в культуре, что позволяет применять к ним аппаратуру, технологию, и методики, используемые в микробиологии. Вместе с тем, культивируемые клетки способны перейти к программе развития, при которой из культивируемой соматической клетки возникает целое растение, способное к росту и размножению.

Выделияют несколько направлений создания новых технологий на

основе культивируемых тканей и клеток растений (Мурашкина И. А., 2015 г.):

1. Получение БАВ растительного происхождения:

- традиционных продуктов вторичного метаболизма (токсинов, гербицидов, регуляторов роста, алкалоидов, стероидов, терпеноидов, имеющих медицинское применение);

- синтез новых необычных соединений, который возможен благодаря исходной неоднородности клеточной популяции, генетической изменчивости

культивируемых клеток и селективному отбору клеточных линий со стойкими

модификациями, а в некоторых случаях и направленному мутагенезу;

- культивируемые в суспензии клетки могут применяться как мультиферментные системы, способные к широкому спектру биотрансформаций химических веществ (реакции окисления, восстановления,

гидроксилирования, изомеризации и др.). В результате биотрансформации получают уникальные БАВ на основе синтетических соединений или веществ

промежуточного обмена растений других видов.

2. Ускоренное клональное микроразмножение растений, позволяющее

из одного экспланта получать от 10000 до 1000000 растений в год, причем все

они будут генетически идентичны.

3. Получение безвирусных растений.

4. Эмбриокультура и оплодотворение in vitro часто применяются для

преодоления постгамной несовместимости или щуплости зародыша, для получения растений после отдаленной гибридизации. При этом оплодотворенная яйцеклетка вырезается из завязи с небольшой частью ткани перикарпа и помещается на питательную среду. В таких культурах можно

также наблюдать стадии развития зародыша.

5. Антерные культуры - культуры пыльников и пыльцы используются для получения гаплоидов и дигаплоидов.

6. Клеточный мутагенез и селекция. Тканевые культуры могут производить регенеранты, фенотипически и генотипически отличающиеся от исходного материала в результате сомаклонального варьирования. При этом в некоторых случаях можно обойтись без мутагенной обработки.

7. Криоконсервация и другие методы сохранения генофонда.

8. Иммобилизация растительных клеток.

9. Соматическая гибридизация на основе слияния растительных протопластов.

10. Конструирование клеток путем введения различных клеточных органелл.

11. Генетическая трансформация на хромосомном и генном уровнях.

12. Изучение системы «хозяин - паразит» с использованием вирусов,

бактерий, грибов и насекомых.

                                                      Заключение

Обычно культура изолированных тканей представлена каллусными клетками, для образования которых клетки экспланта должны дедифференцироваться. Культуры каллусных клеток не однородны. По степени плотности выделяют 3 типа каллусной ткани: рыхлую, средней плотности, плотную.

 Культура каллусных клеток широко используется во многих напралениях:

1. Фундаментальные исследования:

·   изучение процессов цитодифференцировки и морфогенеза;

·   биохимические и молекулярно-биологические исследования;

·   изучение механизмов опухолеобразования.

2. Сельское хозяйство:

·   получение новых форм растений;

·   массовое клональное микроразмножение плодовоовощных и декоративных растений;

·   их оздоровление от вирусных и других инфекций

·   использование каллусных культур как модельных объектов для изучения стрессовых воздействий на растения;

3. Промышленность:

·   биологический синтез БАВ, необходимых человеку.

Культура клеток растений широко используется в самых разнообразных фундаментальных и прикладных исследованиях. На основе культивируемых клеток и тканей высших растений в настоящее время созданы и активно развиваются перспективные, принципиально новые технологии для различных отраслей промышленности и сельского хозяйства. Необходимо отметить, что использование культуры клеток может спасти от уничтожения множество дикорастущих растений, ставших уже редкими, которые синтезируют необходимые человеку вещества

                                 Список использованных источников

1.   Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия. Гл. ред. А. П. Горкин / М.: Росмэн, 2006 г. – [Электронный ресурс] - https://dic.academic.ru/dic.nsf/dic_biology/2378/%D0%9A%D0%9B%D0%95%D0%A2%D0%9E%D0%A7%D0%9D%D0%90%D0%AF (11.05.2020 г.)

2.   Егорова Т. А. Основы биотехнологии: Учеб. пособие для высш. пед. учеб. заведений/Т. А. Егорова, с. М. Клунова, Е. А. Живухина. - 2-е изд., стер. - М: Издательский центр «Академия», 2005. – 208 с.

3.   Загоскина Н. В. Биотехнология: теория и практика: Учеб. пособие для вузов / Н. В. Загоскина, Л. В. Назаренко, Е. А. Калашникова, Е. А. Живухина; Под ред. Н. В. Загоскиной, Л. В. Назаренко. – М.: Издательство Оникс, 2009. – 496 с., 8 с. цв. вкл.: ил.

4.   Мурашкина И. А. Использование культуры клеток растений в биотехнологии лекарственных средств: учебное пособие / И. А. Мурашкина, И. Б. Васильев, В. В. Гордеева; ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России, Кафедра технологии лекарственных форм. - Иркутск: ИГМУ, 2015. - 83с.

5.   Тимофеева О. А., Румянцева Н. И. ультуа клеток и тканей растений. Учеб. пособие. / О. А. Тимофеева, Н. И. Румянцева. – Казань: ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет», 2012 г.