Среда для культуры растительных клеток и тканей

В настоящее время становится ясно, что растительные клетки образуют обычно целый ряд внеклеточных (внешних по отношению к цитоплазматической мембране) ферментов, которые либо локализуются в клеточной стенке, либо выделяются в среду, окружающую клетки. Страус и Кемпбелл [15] исследовали секрецию ферментов в культуре ткани у шести различных видов высших растений. Ткани всех изученных видов выделяли в среду амилазу, пероксидазу, кислую фосфатазу и оксидазу индолилуксусной кислоты. У И различных видов растений было [c.18]

Минеральными удобрениями называют соли, содержащие элементы, необходимые для питания растений и вносимые в почву для получения высоких и устойчивых урожаев. В состав растений входят около 60 химических элементов. Для образования ткани растения, его роста и развития требуются в первую очередь углерод, кислород и водород, образующие основную часть растительной массы, далее азот, фосфор, калий, магний, сера, кальций и железо. Источниками веществ, необходимых для питания растений, служат воздух и почва. Из воздуха растения извлекают основную массу углерода в виде диоксида углерода, усваиваемого путем фотосинтеза, а из почвы — воду и минеральные вещества. Некоторое количество диоксида углерода воспринимается корневой системой растений из почвы. Среди минеральных веществ особенно важны для жизнедеятельности растений азот, фосфор и калий. Эти элементы способствуют обмену веществ в растительных клетках, росту растений и особенно плодов, повышают содержание ценных веществ (крахмала в картофеле, сахара в све-кле, фруктах и ягодах, белка в зерне), повышают морозостойкость и засухоустойчивость растений, а также их стойкость к заболеваниям. При интенсивном земледелии почва истощается, т. е. в ней резко снижается содержание усваиваемых растениями минеральных веществ, в первую очередь растворимых в воде и почвенных кислотах соединений азота, фосфора и калия. Истощение почвы снижает урожайность и качество сельскохозяйственных культур. Уменьшение содержания питательных веществ в почве необходимо постоянно компенсировать внесением удобрений. Ввиду огромных масштабов потребления минеральные удобрения— наиболее крупнотоннажный вид химической продукции, годовое количество которой составляет десятки миллионов тонн. [c.143]

Изменчивость растительного генома in vitro зависит от тканевого происхождения исходного эксплантата, состава питательной среды и других условий выращивания, однако определяющим моментом является генетическая конституция вида [10]. Сохранение видовых свойств проявляется прежде всего в биосинтезах специфических вторичных соединений. Значительно менее ясно, в какой мере сохраняются в культуре особенности основного обмена исходного растения, поскольку клетки in vitro обладают большой метаболической подвижностью и способны использовать альтернативные пути метаболизма, т. е. может реализоваться самая разная степень соответствия изучаемых признаков особенностям исходного растения. Довольно часто обнаруживается сохранение определенных физиолого-биохимических характеристик исходных тканей в качественном отношении при изменении их количественного выражения. Сохранение исследуемого признака на уровне исходного и в количественном отношении наблюдается редко, по-видимому, из-за отсутствия коррелятивных связей целого растения, что значительно меняет обмен в клетках. Кроме того, в ряде случаев отмечалась радикальная перестройка метаболизма, определяемая по активности ферментов превраш,ения энергии и азотного обмена, ряда гидролитических ферментов, а также по синтезу и накоплению запасных продуктов. Формирование индивидуального штамма является зачастую невоспроизводимым процессом, [c.239]

Широкое использование данного метода в эволюционных, физиологических, общемедицинских и фармакологических исследованиях обусловлено тем, что культивирование клеток и тканей позволяет преодолевать многие физические, физиологические и биохимические ограничения, накладываемые сложным строением организма. Метод позволяет изучать потенциал развития клетки, т.е. способность клетки в пределах, обусловленных генотипом, образовывать при соответствующих химических и физических условиях любой другой тип клетки. Несмотря на то что культуры клеток растительных и животных тканей мало чем отличаются друг от друга, клетки растительных тканей могут размножаться в менее сложных средах, чем.клетки тканей животных. [c.34]

Уровень водообмена растительного организма подвержен значительным колебаниям в течение всего жизненного цикла. Непродолжительность стационарного состояния водного баланса растений обусловлена как неустойчивостью сочетания факторов внешней среды, так и динамичностью метаболических процессов в отдельных клетках и тканях. В зависимости от интенсивности и количества фотосинтетической радиации, величин температурных градиентов в системе почва — растение — атмосфера, относительной влажности воздуха, скорости ветра, запасов продуктивной влаги в почве и других условий распределение влаги по органам одной и той же культуры на разных этапах онтогенеза часто значительно различается в разные вегетационные периоды. [c.176]

Среди современных приемов исследования особое место занимают методы культуры клеток и тканей. Разработан комплекс экспериментальных методов, позволяющих поддерживать рост и размножение растительных клеток, изолированных из растений и помещенных для выращивания на специальные стерильные питательные среды. В этих условиях клетки утрачивают признаки, характерные для той ткани, из которой они были взяты, и в дальнейшем ведут себя как независимые одно-клеточные организмы. При выращивании на твердой питательной среде размножающиеся клетки формируют видимые простым глазом колонии (культура ткани, или каллюс), а при выращивании в жидкой пиtaтeльнoй среде возникает суспензия, состоящая из одиночных клеток и различных по числу клеток агрегатов (культура клеток). Это состояние неорганизованного роста и размножения клеток можно поддерживать в течение [c.9]

Критерием образования ассоциаций клубеньковых бактерий с культурами клеток и тканей бобовых и небобовых растений служила индукция растительным партнером НГА у клубеньковых бактерий, отсутствующая в чистых культурах. Для проявления этого эффекта не имело значения, происходили культивируемые клетки из корней или других органов растения. Причем этот эффект вызывался у Rhizobium присутствием либо растительных клеток, либо образуемых ими метаболитов. Последнее обстоятельство было выяснено при культивировании Rhizobium вне контакта с растительными клетками, для чего проводили отделение их друг от друга в процессе культивирования специальными фильтрами (мембранами). В этих экспериментах было показано индуцирующее действие кондиционированной растительными клетками среды на проявление НГА у Rhizobium. Таким образом было выявлено, что для индукции НГА необходимы факторы, выделяющиеся клетками как бобовых, так и небобовых растений. [c.63]

Селекцию растительных клеток, трансформированных неонкогенными векторами, на фоне нетрансформированных клеток можно осуществить по их способности расти на питательной среде, содержащей антибиотики, в норме токсичные для таких клеток. Из подобных резистентных к антибиотикам тканей можно регенерировать нормальные побеги с помощью стандартных методов культуры тканей. Однако при попытках трансформировать растительные клетки неонкогенными векторными системами на основе Ti- или Ri-плазмид перед исследователем встает следующая проблема. В отличие от индукции корончатого галла или косматого корня неонкогенные трансформированные растительные клетки необходимо снабдить ростовой средой строго определенного состава, содержащей правильное соотношение фитогормонов. Такие среды специально подбирают для конкретных видов (или даже сортов) растений, чтобы поддержать образование каллуса после непродолжительного деления клеток в ответ на поранение. Обычно пораженную ткань культивируют in vitro — с этим подходом связаны различные проблемы, имеющие отношение к селекции трансформированных клеток [c.101]

В пределах конкретных видов для многих приложений генетической инженерии растений важно идентифицировать культивируемые растительные клетки, которые как компетентны для трансформации, так и способны регенерировать в целые растения. Эксплантаты могут варьировать по сложности от изолированных протопластов до целых проростков или фрагментов зрелых органов (рис. 2.6). Исходя из предположения, что поверхность по крайней мере некоторых клеток эксплантатов двудольных растений доступна для контакта с агробактериями и эти клетки способны делиться in vitro, при разработке системы трансформации нового растения прежде всего надо рассмотреть возможность воспроизводимой регенерации данных растений. Многое зависит от эмпирического опыта подбора подходящей среды для регенерации побегов. Однако нельзя не учитывать основную анатомию, физиологию и характер развития выбранного растения при идентификации подходящих эксплантатов для культуры ткани, которые на какой-то стадии перейдут к регенерации побегов. Без этих фундаментальных знаний поведение эксплантатов будет непредсказуемым и, следовательно, обострит любые проблемы, связанные с идентификацией, возможно, редких трансформированных тканей. Например, общие внешние условия роста донорного растения, размер эксплантата и онтогенез выбранного в качестве источника органа часто определяют последующее поведение в культуре ткани. [c.103]

Огромное большинство организмов, принадлежащих к царству растений, — автотрофы (фототрофы). К гетеротрофам относят всех животных, грибы и большинство бактерий. Среди растений также имеются факультативные или облигатные ге-теротрофы, получающие органическую пищу из внешней среды, — сапротрофы, паразиты и насекомоядные растения. Сапро-трофы (сапрофиты) питаются органическими веществами разлагающихся остатков растений и животных, паразиты — органическими веществами живых организмов. Насекомоядные растения способны улавливать и переваривать мелких беспозвоночных. Однако в жизни растения есть периоды, когда оно питается только за счет запасенных ранее органических веществ, т. е. гетеротрофно. К так им периодам относятся прорастание семян, органов вегетативного размножения (клубней, луковиц и др.), рост побегов из корневищ, развитие почек и цветков у листопадных древесных растений и т. д. Многие органы растений гетеротрофны полностью или частично (корни, почки, цветки, плоды, формирующиеся семена). Наконец, все ткани и органы растения гетеротрофно питаются в темноте. Именно поэтому в культуре можно выращивать изолированные растительные клетки и ткани без света на органоминеральной среде. [c.277]

Микрорепродукцией называют размножение, или клонирование, растений с помощью культуры ткани. Приставка микро указывает на то, что в качестве исходного материала обычно используют мелкие объекты — либо отдельные клетки, либо маленькие кусочки ткани. Этот материал выращивают на специальных культуральных средах и поэтому называют культурой ткани. В основе культивирования лежат эксперименты, показавшие, что кусочки ткани, отделенные от растений, можно заставить расти в растворе, содержащем питательные вещества и некоторые растительные гормоны, в частности ауксины и цитокинины. Гормоны необходимы для поддержания непрерывного деления клеток. В настоящее время культуру ткани широко используют для сохранения выведенных сортов растений (рис. 21.11). [c.49]

Кроме осуществления контроля за растяжением клеток ауксин может также инициировать деление клеток или способствовать этому. Если нормальные клетки, например стебля или кор-ня, выращивать методом культуры тканей в определенной химической среде, то деление клеток будет зависеть от ауксина,, вырабатываемого клетками или присутствующего в среде. Аналогичным образом начало камбиальной активности у деревьев весной частично контролируется ауксином, диффундирующим вниз от развивающихся почек. В корнях и стеблях закладка придаточных или боковых корней в зоне перицикла находится отчасти под контролем ауксина. Эта индуцирующая митоз деятельность осуществляется ауксином совместно с другой группой растительных гормонов — цитокининами, которые будут рассмотрены позже. Ауксин не только контролирует инициацию камбиальной активности, но, возможно, определяет также природу клеток, дифференцирующихся из камбиальных продуктов. Наличие ауксина в камбии на стороне, обращенной к ксилеме (главным образом в молодых дифференцирующихся элементах ксилемы, по которым он транспортируется от верхушки стебля),, способствует развитию камбиальных производных на этой стороне камбия в ксилемные клетки (рис. 9.14). На внешней стороне камбия высокие концентрации сахаров и гиббереллинов в зрелой флоэме обусловливают развитие присутствующих здесь камбиальных производных во флоэмные клетки. Как мы увидим позже, гиббереллины продуцируются в основном молодыми раскрывшимися листьями и потому обычно находятся во флоэме совместно с образовавшимися при фотосинтезе сахарами. [c.273]

Культуры каллюса начинают свой рост из растительной ткани, и такой тип культуры используется для поддержания материала. Культуры каллюса обычно поддерживаются на поверхности твердой агаровой среды. По этой причине различные участки каллюса оказываются в различных условиях окружающей среды поэтому в большинстве случаев для биохимических исследований используются диспергированные клетки каллюса, растущие в суспензии. При возвращении на твердую среду клетки претерпевают определенную последовательность клеточных делений, приводящих к появлению адвентивных эмбрионов (Reinert et al., 1977). [c.17]

Опухолевое заболевание растений, известное как корончатый галл (рис. 11.10), описал еще Аристотель. В начале нашего века Е. Смит и К. Таундсен (1907) показали, что вызывает это заболевание почвенная бактерия. Выделенная в виде чистой культуры Agroba terium tumefa iens способна приводить к образованию опухолей у некоторых представителей голосеменных и большинства двудольных покрытосеменных растений. Клетки растительных опухолей интенсивно растут на искусственных средах и при этом не нуждаются в добавлении фитогормонов в отличие от клеток нормальных тканей. [c.280]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология