12. Протопласты.

12.1. Общее понятие.

Поскольку растительные клетки окружены жесткими целлюлозными оболочками, для их слияния необходимо предварительно растворить эту оболочку, сохранив находящуюся под ней нежную белково-липидную плазматическую мембрану. Клетки, лишенные целлюлозной оболочки, называют протопластами.

Протопласт – клетка, полностью лишенная клеточной стенки и имеющая только клеточную мембрану, которая ограничивает цитоплазму с различными органоидами и другими включениями.

Протопласты растений получают искусственным путем и применяют их в клеточной инженерии.

12.2. Технология получения протопластов.

В пробирке удается слить воедино соматические клетки разных видов. Для этого их приходится «раздевать» - освобождать от оболочки с помощью специальных ферментов. В результате этой процедуры образуется протопласт. Протопласты двух видов сливают в один протопласт-гетерокариот, который через некоторое время обзаводится новой «одежкой». Таким образом, удается объединить даже животные клетки с растительными клетками, например клетку табака с обнаженной клеткой дрозофилы. Надо отметить, что такие клетки, хотя и пытаются делиться, но впустую. К делению способны лишь слитые клетки видов в пределах одного рода, изредка различных родов и семейств. Но возможно со временем будет преодолена и эта несовместимость, и селекционеры получат гибриды, которые им и во сне не снились.

12.3. Примеры практического получения протопластов.

К настоящему времени удалось совместить протопласты и получить соматические гибриды картофеля и томата, правда с очень небольшим урожаем плодов и клубней, а вот соматическая гибридизация устойчивых к болезням и вредителям диких диплоидных видов картофеля (2х) с культурными диплоидными видами (2х) может представить практический интерес: 2х+2х=4х – это оптимальный уровень плоидности у картофеля.

Неожиданные результаты получены канадским исследователем К.Н. Као, которому удалось гетерокариотические (с совмещенными ядрами) клетки из слившихся протопластов сои и табака сизого (табачного дерева), способные к делению, а также линии клеток сои и табака с синхронным делением хромосом.

12.4. Культура протопластов.

Культуры протопластов получают главным образом из приготовленной на основе мезофила суспензии, обрабатывая ее ферментами разрушающими клеточные стенки. В результате этого возможно присоединение чужых органелл, а также чужой ДНК, которая встраивается в генетический материал ядра, что может выразится в экспрессивности. Т.к. поверхности протопластов имеют отрицательный заряд, необходимо нейтрализовать их отталкивание друг от друга, после чего происходит их присоединение друг к другу. После слияния протопластов происходит регенерация клеточной стенки: она образуется менее чем за сутки, после чего клетки начинают делиться и регенерировать новые растения.

Во многих случаях удавались слияния протопластов разных родительских растений и последующая регенерация через культуру каллуса нового растения с заданными свойствами. Стало возможным скрещивание представителей разных видов и родов, что прежде не удавалось. Слиянием протопластов вырастили, например, гибрид картофеля и томата, «томофель». Этот же способ имеет большое коммерческое значение при выведении новых сортов соевых бобов, цитрусовых, сахарного тростника, кукурузы, пшеницы и картофеля. Получен также гибрид двух видов дурмана, содержащий на 25 % больше алкалоида тропана в сравнении с родительскими растениями.