7.7 Изолированные протопласты, их получение, культивирование, применение

Протопласты можно выделить из клеток растительных тканей, культуры каллусов и суспензионной культуры. Оптимальные условия для изоляции протопластов из разных объектов подбираются индивидуально. Для получения жизнеспособных протопластов необходимо поместить их в осмотический раствор (с сахаром, раствором хлористого кальция, хлористого калия, однозамещенного ортофосфата натрия). В этом случае тормозятся метаболизм и регенерация клеточных стенок.

Изолированные протопласты можно культивировать. На питательной среде у протопласта образуется клеточная стенка, после чего он ведет себя как изолированная клетка и способен делиться и формировать клон клеток. Регенерация целых растений из изолированных протопластов сложна.

Помимо фундаментальных исследований метод культуры изолированных тканей широко используется в сельском хозяйстве и промышленном производстве. Примером может служить массовое клонарное микроразмножение плодоовощных и декоративных растений, а также их оздоровление от вирусных и других инфекций. С помощью культуры изолированных клеток in virto можно расширить возможности селекционной работы: получать клоны клеток, а затем и растения с запрограммированными свойствами. Благодаря способности клеток синтезировать в культуре вторичные метаболиты, возникла отрасль промышленности, осуществляющая биосинтез веществ, необходимых человеку. В настоящее время известно примерно 2•10⁴ синтезируемых растениями веществ, которые используются человеком, и их количество постоянно растет.

7.8 Клональное микроразмножение и оздоровление растений

Клональным микроразмножением называют неполовое размножение растений с помощью метода культуры тканей, позволяющее получать растения, идентичные исходному. В основе метода лежит свойство тотипотентности. В настоящее время технология используется коммерчески.

В России работы по клональному микроразмножению были проведены в 60-х годах ХХ века под руководством Р.Г. Бутенко.

Преимуществами метода перед традиционными считаются следующие:

– высокий коэффициент размножения. Например, одно растение герберы за год при микроклональном размножении дает 1•10⁶ новых растений, а при обычных условиях – от 50 до 100;

– получение генетически однородного посадочного материала;

– возможность оздоровления растений, освобождение их от вирусов благодаря клонированию меристематических тканей;

– возможность размножения растений, которые в естественных условиях репродуцируются с большим трудом;

– воспроизведение посадочного материала круглый год;

– сокращение продолжительности селекционной работы.

Обязательное условие клонального микроразмножения – использование объектов, сохраняющих генетическую стабильность на всех этапах процесса – от экспланта до растений в поле. Такому требованию соответствуют апексы и пазушные почки органов стеблевого происхождения, т.е. меристематические ткани (апекс – корень нарастания – верхушка побега и корня, обеспечивающая при росте формирование всех частей и первичных тканей).

Процесс клонального микроразмножения включает три этапа:

а) получение хорошо растущей стерильной культуры;

б) собственно размножение;

в) подготовку к высадке в поле (закаливание, повышение устойчивости к различным факторам среды и патогенным микроорганизмам).