Морфогенез

МОРФОГЕНЕЗ В КАЛЛУСНЫХ ТКАНЯХ КАК ПРОЯВЛЕНИЕ ТОТИПОТЕНТНОСТИ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ [c.172]

Вторичная дифференцировка каллусной клетки может завершиться образованием в каллусной ткани отдельных дифференцированных клеток. Они имеют определенное строение и выполняют специфические функции. Примером служит образование эпибла-стов — клеток, в которых запасаются вторичные метаболиты. Это наиболее простой тип дифференцировки каллусной клетки. Более сложная гистологическая дифференцировка завершается образованием в каллусе различных тканей млечников, волокон, трихом, элементов ксилемы (трахеи и трахеиды) и флоэмы (ситовидные трубки и клетки-спутницы). К самым сложным видам вторичной дифференцировки относятся органогенез — образование органов и соматический эмбриогенез — образование из соматических клеток эмбриоидов, биполярных зародышеподобных структур. Все эти типы дифференцировки возможны только благодаря тотипотентности любая растительная клетка содержит полный набор генов, характерный для того организма, из которого она была вьщелена. Потенциальные возможности всех клеток этого растения одинаковы каждая из них в определенных условиях может дать начало целому организму. Однако выяснено, что реально детерминируется только одна из 400—1000 клеток, что, вероятно, связано с физиологическим состоянием клетки, с ее компетентностью. Так, у эксплантов стеблевого происхождения компетентны к действию экзогенных фитогормонов и, следовательно, способны к морфогенезу только клетки эпидермальных и субэпидер-мальных тканей (Тран Тан Ван, 1981). Однако компетентность клеток может приобретаться ими в процессе культивирования [c.173]

Среди компонентов, входящих в состав питательных сред, важную роль играют ионы КН4 и N03 . Присутствие аммонийного азота важно для начала морфогенеза, а добавление нитратного азота способствует росту и развитию образовавшихся структур. Фитогормоны, используемые для стимуляции органогенеза, не ограничиваются теперь только ауксинами и цитокининами. С этой целью в питательную среду вводят другие классы фитогормонов абсцизины, гиббереллины, этилен. [c.175]

Следует подчеркнуть, что вопрос об устойчивости по отношению к диффузии впервые исследовал Тьюринг [186] в замечательной работе О химической основе морфогенеза . Тьюринг действительно доказал наличие переходов с нарушением симметрии в ряде слу- [c.226]

Свет. Большинство каллусных тканей могут расти в условиях слабого освещения или в темноте, так как они не способны фотосинтезировать. Вместе с тем свет может выступать как фактор, обеспечивающий морфогенез и активирующий процессы вторично- [c.162]

После оздоровления с помощью вышеперечисленных технологий нормальные растения-регенеранты размножают обычными методами клонального микроразмножения. Для некоторых растений, например цитрусовых, получить морфогенез из меристем малого размера не удается, поэтому требуется разработка оригинальных методов. Лимоны и апельсины оздоровляют и размножают, используя прививки меристем размером 0,14—0,18 мм на пробирочные подвои, полученные из семян. Достоинство такого подхода состоит и в том, что развивающиеся из меристем побеги не имеют ювенильных признаков, при этом цветение и плодоношение ускоряются. [c.199]

Каллусная клетка имеет свой цикл развития, аналогичный циклу всех других клеток деление, растяжение, дифференцировку, старение и отмирание. Дифференцировку каллусных клеток принято называть вторичной. Однако ее не следует путать с вторичной дифференцировкой, на которой основан морфогенез. Рост каллусных тканей подчиняется общим закономерностям. Кривая роста каллусных тканей также имеет характер -образной кривой (ростовая кривая Сакса) и включает пять фаз, длительность которых неодинакова у разных видов растений (рис. 6.4). [c.169]

Вторая область кодирует минорные структурные белки вириона и некоторые белки, принимающие участие в морфогенезе вирусной частицы. Эти белки нужны в относительно небольших количествах. Соответственно даже два главных из имеющихся здесь промотора можно отнести к разряду слабых . Разделяющий две области фагового генома межгенный район содержит ряд регуляторных сигналов (в том числе ori для синтеза как (—), так и (+)цепей ДНК) и не транскрибируется, так как включает несколько р-зависимых и р-независимых терминаторов. [c.291]

Клеточная инженерия — одно из наиболее важных направлений в биотехнологии. Она основана на использовании принципиально нового объекта — изолированной культуры клеток или тканей эукариотических организмов, а также на тотипотентности — уникальном свойстве растительных клеток. Применение этого объекта раскрыло большие возможности в решении глобальных теоретических и практических задач. В области фундаментальных наук стало осуществимым исследование таких сложных проблем, как взаимодействие клеток в тканях, клеточная дифференцировка, морфогенез, реализация тотипотентности клеток, механизмы появления раковых клеток и др. При решении практических задач основное внимание уделяется вопросам селекции, получения значительных количеств биологически ценных метаболитов растительного происхождения, в частности более дешевых лекарств, а также выращивания оздоровленных безвирусных растений, их клонального размножения и др. [c.158]

Вопрос о механизме запуска вторичной дифференцировки у каллусных клеток остается открытым. В настоящее время самое раннее событие, связанное с морфогенезом, — это появление тканеспецифичных белков. Установлено, что все морфогенетические изменения активируются и (или) контролируются специальными генами. [c.175]

В 1955 г. после открытия Ф. Скугом и С. Миллером нового класса фитогормонов — цитокининов — оказалось, что при совместном их действии с другим классом фетогормонов — ауксинами — появилась возможность стимулировать деление клеток, поддерживать рост каллусной ткани, индуцировать морфогенез в контролируемых условиях. [c.159]

Морфогенез вирусных частиц [140] [c.73]

Силы, формирующие зародыш при онтогенетическом развитии, генерируются цитоскелетом. Тем самым изучение механохимии цитоскелета имеет фундаментальное значение для понимания всех процессов индивидуального развития. Для исследования морфогенеза надо понять, как эти силы координируются во всей популяции клеток, с тем чтобы обеспечить правильную последовательность форм тканей. Об онтогенезе рассказано в 17.9. [c.415]

Среда Мурасиге и Скуга — самая универсальная. Она пригодна для образования каллусов, поддержания неорганизованного кал-лусного роста, индукции морфогенеза у большинства двудольных растений. Так, изменение соотношения ауксина и кинетина приводит к образованию либо корней (преобладание ауксина), либо стеблевых культур (преобладание кинетина). [c.162]

Впервые проблема устойчивости по отношению к диффузии была исследована в работе Тьюринга (1952), имеющей примечательное название О химической основе морфогенеза . Эта работа, а также исходящие из нее исследования ставят своей конечной целью модельное толкование биологических явлений, определяющих онтогенетическое развитие (см. гл. 17). [c.501]

Модель Тьюринга легла в основу ряда теоретических исследований морфогенеза. В дальнейшем, однако, выяснилось, что механохимические процессы при морфогенезе более существенны, чем автокатализ и диффузия (см. 17.9). [c.505]

В онтогенезе представлены два тж на процессов. Первый тип — регуляторные внутри- и межклеточные взаимодействия, обусловленные явлениями молекулярной сигнализации, молекулярного узнавания. Эти явления и определяют прежде всего дифференцировку. Второй тип — активные перемещения клеток в результате механохимических процессов, также стимулированных молекулярной сигнализацией. Эти перемещения определяют морфогенез. [c.574]

Закономерности, управляющие развитием организмов, которое сопровождается сложной последовательной дифференцировкой тканей и формообразованием, остаются загадкой. Один из путей их исследования основывается на молекулярном анализе структуры и экспрессии генов, отвечающих за критические этапы развития диф-ференцировки и морфогенеза. Лишь немногие организмы, как, например, D. melanogaster, пригодны для исследования развития методами молекулярной генетики, поскольку гены, контролирующие развитие, можно выявить лишь тогда, когда хорошо разработана генетика объекта исследования. [c.212]

ИО подтверждает представление о том, что состояние детерминации отражает установление определенного профиля генной активности, что предшествует появлению тканевых морфологических различий. Подобным образом экспрессию гомейотического гена определяющего морфогенез грудного и брюшного сегментов имаго, удается обнаружить только в тех морфологически недифференцированных сегментах эмбриона, которые являются предшественниками соответствующих частей тела имаго (см. рис. П6, 7). [c.216]

Биол. роль К. определяется его способностью образовывать упорядоченные надмолекулярные агрегаты фибриллы (волокна), к-рые вьшолняют главные опорно-мех. ф-ции в разл. типах соединит, ткани. Фибриллы состоят из повторяющихся тропоколлагеновых структур, уложенных вдоль волокна в виде параллельных пучков по типу голова к хвосту . В параллельных рядах молекулы тропоколлагена сдвинуты относительно друг друга ступенчатым образом на одно и то же расстояние (64 нм). Этим объясняются характерные для фибрилл поперечные сшивки, к-рые повторяются с таким же периодом. Являясь одним из осн. компонентов межклеточного матрикса (в-во, заполняющее пространство между клетками) и образуя комплексы с его компонентами (протеогликанами и др.), К. участвует в межклеточном взаимод., оказывает влияние на подвижность клеток, морфогенез (формообразование) органов и тканей в процессе развития и роста организма. По мере старения организма поперечных сшивок в волокнах становится все больше, что приводит к увеличению хрупкости хрящей и сухожилий, делает более ломкими кости, понижает прозрачность хрусталика глаз. [c.433]

Наибольший интерес вызывает первый путь, фактически представляющий морфогенные процессы. В культуре каллусных тканей морфогенезом называют возникновение организованных структур из неорганизованной массы клеток. [c.173]

В космологии результатом С. можио считать образование спиральных галактик, в экологии-организацию сообществ, в биологии-явления морфогенеза. Поскожку упомянутые явления имеют общую феноменологию, они рассматриваются в рамках единых представлений. Возникшее новое междисциплинарное направление получило впоследствии назв. синергетики (Г. Хакен, 1985). Развитию представлений о С. в биологии способствовали работы П. Гленс-дорфа и И. Пригожина (1973). Существует, однако, мнение, что сложная внутр. организация клетки и организма м.б. понята без представлений о диссипативных структурах, в рамках иерархич. термодинамики (см. Термодинамика иерархических систем). [c.291]

Обязательными компонентами питательных сред должны быть ауксины, вызывающие дедифференцировку клеток экспланта, и ци-токинины, индущ1рующие клеточные деления. При изменении соотношения между этими фитогормонами или при добавлении других фитогормонов могуг бьггь вызваны разные трпты морфогенеза. [c.162]

Влияние типа экспланта на морфогенез было четко показано в работах Н. П. Аксеновой, Т. В. Бавриной, Т. И. Константиновой. Они установили, что только экспланты, вьщеленные из верхних междоузлий, могут образовьшать каллус, способный к флоральному морфогенезу. Каллусы, полученные на эксплантах из нижних междоузлий, давали начало только вегетативным органам. [c.175]

На регуляцию морфогенеза существенно влияет качество света. Показано (Л. Коппель, 1992), что морфогенный каллус образуется чаще на синем свету, чем на белом или красном. Изменения на уровне индивидуальных белков во время реализации морфогенетической программы в культуре тканей позволили говоррггь о существовании белков развития. Однако отсутствие специфических тестов на эти белки не позволяет их выяврггь. Вместе с тем при использовании гибридов, продуцирующих моноклональные антитела на мембранные белки соматических зародышей, удалось выявить полипептид с молекулярной массой 45 кДа, который встречается в ядре нескольких видов растений и возможно участвует в регуляции клеточного деления (Г. Смит и др., 1988). В настоящее время большое внимание уделяется генетическому аспекту морфогенеза, изучению соматического эмбриогенеза как генетически наследуемого признака. Роль основного двигателя процесса развития отводится дифференциальной активности генов. Предполагается, что гены, контролирующие соматический эмбриогенез, начинают экспрессироваться в критические периоды развития эмбриоидов (H.A.Моисеева, 1991). [c.176]

Факторы, влияющие на клональное микроразмноженне. Питательная среда. Состав питательной среды — один из наиболее важных факторов при микроразмножении. Обычно используют стандартные среды Мурасиге-Скуга, Нича и др., но с добавлением на каждом этапе различных веществ. На первом этапе в питательную среду часто вносят антиоксиданты, чтобы предотвратить гибель клеток из-за активизации гидролитических ферментов. Особое значение имеют концентрация и соотнощение фитогормонов в среде. Например, на втором этапе для усиления морфогенеза обычно добавляют цитокинины. Напротив, на третьем этапе при укоренении в питательной среде должно быть только небольшое количество ауксинов (либо используется безгормональная среда). Иногда в среду добавляют гиббереллин (ГК), который стимулирует рост сформировавшихся почек. Важным регуляторным фактором служит сахароза. Обычная концентрация ее в среде составляет 3 %. На растениях каперса было показано, что более высокая концентрация сахарозы в среде приводила к образованию пурпурных, содержащих антоциан, почек возобновления. При концентрациях сахарозы менее 3 % наблюдалось формирование зеленых почек, способных к размножению. [c.197]

Интересное предположение было высказано Л. Саксом и С. Той-воненом (1963). Оно сводится к тому, что существует минимальная масса каллусных клеток, которая определяет способность уже детерминированных клеток к дальнейшему морфогенезу. Это подтвердилось в опытах с культурой семядолей ели детерминация адвентивных побегов происходила в клеточных комплексах из 5 — 6 клеток (Б. С. Флинн и др., 1988). В исследованиях С. Номура и А.Комамине (1989) было показано, что развитие соматических зародышей детерминируется в 6 — 10-клеточном агрегате. [c.174]

Мембранные рецепторные молекулы — белки, гликонротепды и др.— участвуют в важнейших биологических явлениях. О формировании иммунитета рассказано в 4,8 и 17.11. Межклеточные взаимодействия, ответственные за морфогенез (см. 17.10), осуществляются посредством молекулярных, химических сигналов. Это доказывается прямыми опытами, в которых взаимодействие клеток нарушалось введением между ними кусочка целлофана. При замене целлофана агаром взаимодействие восстанавливалось. Давно было показано, что разделенные клетки губки объединяются вновь при помещении в морскую воду, причем образуются вполне сформированные маленькие губки. Регенерация оказывается видоспецифической. Очевидно, что узнавание, приводящее к упорядочению клеток, требует молекулярной сигнализации, контакта и адгезии клеточных поверхностей. [c.358]

По-разному сказываются на генетических изменениях и, следовательно, на появлении сомаклональных вариаций различные тигп>1 морфогенеза. Экспериментально установлено, что при соматическом эмбриогенезе цикл клетка—растение совершается значительно быстрее, чем при органогенезе. Поэтому степень различия между полученным и исходным родительским генотипом в случае органогенеза может быть значительно выше, чем при эмбриогенезе. [c.187]

Состояние экспланта. Морфогенез в значительной мере определяется возрастом и размером экспланта. Так, у эхеверии экспланты из молодых листьев образуют корни, из старых листьев — побеги. И только у листьев среднего возраста возникают и побеги, и корни, т. е. появляется возможность регенерации целого растения. Размер экспланта прямо пропорционально связан с регенерационной способностью чем крупнее эксплант, тем выше эта способность. Большие экспланты могут самопроизвольно независимо от соотношения в питательной среде ауксинов и цитокининов образовывать почки. Но увеличение размера может привести к негативным последствиям, так как появляется вероятность присутствия в экспланте клеток, содержащих вирусную, грибковую и другие виды инфекции. Оптимальная величина экспланта должна обеспечивать как активный морфогенез, так и полную стерильность. [c.197]

Благодаря своим большим размерам и локализации ядра в основании клетки ацетабулярия оказалась удобным объектом для исследования морфогенеза [38, 39]. Растущую водооосль разрезали на отдельные части — ризоидную, базальную и апикальную, затем удаляли ядро и трансплантировали его из одной части в другую отрезанные части разных растений сращивали и получали водоросль с несколькими ядрами апикальную часть от одного вида соединяли с ризоидной частью другого и т. д. Опыты такого рода показали, что морфология (форма) шляпки определяется информацией, поступающей из ядра. Однако синтез белка и рост клетки идут даже в отсутствие ядра. Отсюда следует, что, по-видимому, несущие информацию молекулы (предположительно матричной РНК) перемещаются из ядра в зону роста на очень ранней стадии развития водоросли. Для синтеза белка в остальной части клетки постоянного участия ядра не требуется. [c.49]

Существенное значение для регулящ1и морфогенеза имеет качество света. У микрочеренков березы красный свет способствовал 100 %-му укоренению, а синий — увеличивал содержание ЦК в тканях растений и таким образом стимулировал образование побегов. [c.198]

В 1949 г. было выяснено, что клетки меристематических тканей растений обычно не содержат вирусов. В 1952 г. Дж. Мораль и Г. Мартин предложили, используя культивирование меристем, получать здоровые, избавленные от вирусной инфекции растения. Они обнаружили, что при выращивании верхушки побега, состоящей из конуса нарастания и 2—3 листовых зачатков, на ней образуются сферические образования — протокормы. Протокормы можно делить, и каждую часть культивировать до образования корней и листовых примордиев, получая в большом количестве генетически однородные безвирусные растения. В настоящий момент культивирование меристем побега — наиболее эффективный способ оздоровления растительного материала от вирусов, вироидов и микоплазм. Однако при этом способе требуется соблюдать определенные правила. Как уже говорилось, чем меньше размер мери-стематического экспланта, тем труднее вызвать в нем морфогенез. [c.198]

Чем больше размер экспланта, тем легче идет морфогенез, в результате которого получается целое растение, но тем больше вероятность присутствия вирусов в экспланте. У многих видов и сортов растений зона, свободная от вирусных частиц, различна. Так, при клонировании апикальной меристемы картофеля размером 0,2 мм (конус нарастания с одним листовым зачатком) 70 % полученных растений были свободны от У-вируса картофеля, но только 10 % — от Х-вируса. В некоторых случаях не удается найти оптимальное соотношение между размером меристематического экспланта и морфогенезом в нем, и при этом избавиться от вирусной инфекцрш. Приходится дополнять метод культуры меристем термо- или(и) хемитерапией. Так, предварительная термотерапия исходных растений позволяет получать свободные от вирусов растения-регенеранты из меристемных эксплантов размером от 0,3 мм до 0,8 мм. Вместе с тем этот прием может вызвать отставание растений в росте, деформацию органов, увеличение латентных (скрытых) инфекций. [c.199]

Существует несколько способов сохранения генофонда высших растений заповедники, национальные парки, банки семян. В последнее время большое внимание уделяется созданию и развитию новых способов пересадочных коллекций каллусных клеток, депонированию культур клеток и, наконец, криосохранению, т. е. хранению объектов при очень низкой температуре, обычно это температура жидкого азота (-196 °С). Криосохранение имеет существенные преимущества по сравнению с остальными методами. При сохранении в глубоко замороженном состоянии полностью прекращается обмен веществ, отсутствуют значительные физикохимические молекулярные изменения не только в клетке, но и в окружающей водной среде. Сохраняется генофонд, а следовательно, все свойства замороженного объекта. Единственный негативный фактор, которого не удается избежать, — это фоновая ионизирующая радиация. Однако, по мнению М.Ашвуд-Смита, потребуется примерно 32000 лет для накопления 10% летальных хромосомтлх повреждений. Следовательно, криогенный метод дает возможность неограниченно долго хранить растительный материал без существенных изменений сохраняются жизнеспособность клеток, их свойства, а также способность к морфогенезу и регенерации целых растений. [c.200]

Установлены явления совместной регуляции целых совокупностей генов, что имеет определяющее значение для морфогенеза в ходе индивидуального развития (см. 17.9). Строение зародыша задается короткой последовательностью нуклеотидов в ДНК, именуемой гомеобоксом. Гомеобокс ответствен за сегментацию тела членистоногих (Drosophila). Это доказывается изучением гомеогических мутаций, приводящих к макроскопическим [c.298]

В отличие от филогенеза, направленность индивидуального раэвптия — онтогенеза — очевидна непосредственно. Онтогенез включает три основных процесса — дифференцировку клеток, рост, т. е. увеличение числа клеток и массы зародыша, и морфогенез, т. е. возникновение определенных органов и организма в целом. Все этп процессы развиваются в соответствии с генетической программой. [c.573]

Естественно, что первые попытки модельного описания онтогенеза имели чисто биологический характер. Гурвич предложил формальный метод трактовки межклеточных взаимодействий в морфогенезе, связав с каждой клеткой некоторое биологическое поле)-), выходящее за пределы клетки и влияющее на ее соседей. Поля нескольких клеток векторно суммируются и вызывают перемещение клеток, необходимое для формообразования (1944). Уоддингтон ввел понятие эпигенетического ландшафта. Развитие организма уподобляется движению по пересеченной местности в фазовом пространстве. Маршрут движения определяется характером местности и внешними воздействиями. В онтогенезе происходит канализация развития — морфогенетические потенции клеточных популяций постепенно ограничиваются. Уоддингтон называет креодом канализованную траекторию развития, притягивающую к себе ближайшие (1968). [c.575]

Рассмотрим модель морфогенеза на основе зародышевых эпителиев. Деформации эпителиальных пластов складки, вытягивания, изгибы и т. д.— служат формообразующими механизмами. Процесс состоит из ряда стадий. Прежде всего осушествля-ется разметка — в эпителии выделяется некая активная область. В этой области пласт клеток утолщен — клетки удлинены, поляризованы в нормальном к пласту направлении. Образование поляризованных клеточных доменов служит началом морфогенеза животных. [c.576]

Биофизика (1988) -- [ c.358 , c.415 , c.573 , c.574 ]

Природные ингибиторы роста и фитогормоны (1974) -- [ c.96 , c.112 , c.115 ]

Молекулярная генетика (1974) -- [ c.271 , c.272 ]

Жизнь зеленого растения (1983) -- [ c.342 ]

Цитология растений Изд.4 (1987) -- [ c.27 ]

Физиология растений Изд.3 (1988) -- [ c.408 , c.450 , c.468 ]

Эволюция без отбора Автоэволюция формы и функции (1981) -- [ c.260 ]

Эволюция без отбора (1981) -- [ c.260 ]

Физиология растений (1989) -- [ c.29 , c.30 , c.345 , c.357 , c.363 ]

Физиология растений (1980) -- [ c.283 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология