Получение посадочного материала древесных, цветочных и травянистых растений с использованием методов клеточной и генной инженерии
Учебное пособие
Калашникова Е А., Родин А. Р.
Перспективным направлением размножения растительных организмов является клеточная биотехнология. Это наука о генно-инженерных и клеточных методах и технологиях создания и использования генетически трансформированных биологических объектов для интенсификации производства или получения новых видов продуктов различного назначения (по B.C. Шевелуха, 1998). Однако это направление до сих пор не нашло должного отражения в учебных пособиях для студентов вузов, обучающихся по специальности "Лесное хозяйство" и "Садово-парковое и ландшафтное строительство". Данное учебное пособие восполняет этот пробел.
Клеточная биотехнология базируется на использовании культуры клеток, тканей и протопластов. Для того, чтобы манипулировать клетками, нужно выделить их из растения и создать такие условия, при которых они могли бы жить и размножаться вне растительного организма. Метод культивирования изолированных клеток и тканей на искусственных питательных средах в стерильных условиях (in vitro) получил название культуры изолированных тканей и приобрел особое значение в связи с возможностями использования его в биотехнологии.
Биотехнология известна с давних времен, но как самостоятельная прикладная наука сформировалась в середине 70-х годов XX столетия, когда человечество осознало необходимость первоочередного решения на принципиально новых основах главнейших проблем современности - продовольственной, энергетической, ресурсной, загрязнения окружающей среды и др. Биотехнологические процессы базируются на использовании биосинтетического потенциала микроорганизмов, растительных и животных клеток, тканей и органов, культивируемых на искусственных питательных средах. В настоящее время во многих странах мира развитию биотехнологии придается первостепенное значение в силу ряда существенных преимуществ перед другими видами технологий: биотехнологические процессы обладают низкой энергоемкостью, почти безотходны, экологически чистые. Вместе с тем, эти технологии предусматривают использование стандартного оборудования и препаратов, а также проведение исследований круглый год, независимо от климатических условий, занимая при этом незначительные площади.
Роль культуры изолированных клеток и тканей в биотехнологии следует рассматривать в трех направлениях. Первое направление - использование культуры изолированных тканей для размножения и оздоровления от вирусов и других патогенов посадочного материала. Этот метод получил название клонального микроразмножения растений, позволяющий получать от одной меристемы сотни тысяч растений в год. Второе направление - использование изолированных клеток в селекции растений, дающее возможность получать быстрорастущие растения, устойчивые к различным неблагоприятным факторам среды: засухе, засолению, низким и высоким температурам, фитопатогенам, тяжелым металлам и др. Вместе с тем, это направление предусматривает создание новых растений путем слияния изолированных протопластов и получения неполовых (соматических) гибридов. Перенос в изолированные протопласты чужеродных генов с помощью методов генной инженерии позволяет получать в дальнейшем растения с новыми наследуемыми свойствами. Культивирование изолированных пыльников и семяпочек на искусственных питательных средах дает возможность получать гаплоиды, культивирование зародышей - прием, позволяющий получать растения из невсхожих (с плохо развитым эндоспермом) гибридных семян. А оплодотворение в пробирке позволяет преодолеть нескрещиваемость некоторых растений. Третье направление связано со способностью изолированных растительных клеток продуцировать ценные для медицины, парфюмерии, косметики и других отраслей промышленности вещества вторичного синтеза: алкалоиды, стероиды, глико-зиды, гормоны, эфирные масла и другое. Как правило, вторичные вещества получают из каллусной ткани, выращенной на твердой (агаризованной) или жидкой (суспензионной культуре) питательной среде.
Возможности применения метода культуры изолированных клеток и тканей в биотехнологии с практической точки зрения очень велики. Однако для того, чтобы рационально использовать культивируемые растительные клетки или ткани и получать новый селекционный материал или размножать существующие формы, необходимо индивидуально подходить к каждому объекту, но при этом придерживаться стандартных правил культивирования растительных тканей в условиях in vitro.
М.: МГУЛ, 2001. - 72 с., ч/б ил., обл., офсет., 140х200 мм, тираж 100 экз.
