КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
МИКРОКЛОНАЛЬНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ КАК СПОСОБ СОХРАНЕНИЯ
РЕДКИХ И ИСЧЕЗАЮЩИХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ
В. Филиппова
Научные интересы: культура растительных клеток in vitro, биотехнология д.б.н. В. Володин
Научные интересы: вторичный метаболизм, биологически активные соединения, биотехнология Культура клеток растений – область биологии, тесно связанная с практикой. Почти каждый открытый здесь научный факт находит свое отражение в прикладных исследованиях. В отличие от клеток животных практически любая растительная клетка способна в определенных условиях и на соответствующих питательных средах регенерировать полноценные растения (свойство тотипотентности растительных клеток). Решающую роль во вторичном образовании органов (корней или почек) из недифференцированных тканей in vitro играет соотношение фитогормонов (ауксинов и цитокининов) и их концентраций в питательной среде. Изучение процесса экспериментального морфогенеза на всех уровнях организации – от отдельной клетки до верхушки побега – привело к созданию технологии клонального микроразмножения растений, которая уже в большинстве стран перешла на коммерческий уровень. Метод микроклонального размножения играет важную роль для ускоренного клонирования плодовых, ягодных, клубнеплодных, декоративных видов растений и древесных пород. Впервые этот метод применил французский исследователь Ж. Морель в 1960 г. для размножения орхидей (Cymbidium). Из исходного экспланта ему удалось в течение года получить около четырех миллионов новых растений, свободных от вирусной инфекции [1, 2]. По своей сути микроклональное размножение аналогично вегетативному типу размножения растений с той лишь разницей, что оно протекает в пробирке в условиях in vitro, где из клеток изолированных тканей в итоге можно получить достаточно большое количество новых растений. Обязательным условием микроклонального размножения является идентичность полученного растительного материала исходному материнскому растению. Еще недавно этот способ рассматривали как возможность ускоренного клонирования вегетативно размножающихся видов растений, а также как вспомогательный метод освобождения растений от вирусов. Однако результаты некоторых исследований показали, что значение этого метода существенно возрастает для клоновой селекции растений (экспериментальный мутагенез и расхимеривание), криосохранения ценного исходного материала, а также ряда других. Способность к образованию больших количеств (несколько миллионов и более) соматических зародышей в условиях in vitro используется для разработки технологии массового и непрерывного получения "искусственных семян". Более того, метод клонального микроразмножения может быть с успехом использован для создания синтетических сортов. К настоящему времени число видов, которые можно клонировать «в пробирке», уже составляет около одной тысячи [1]. Преимуществами данного метода по сравнению с традиционными являются: · значительно более высокие коэффициенты размножения (можно получить до 100 000-1 000 000 мериклонов в год, тогда как при обычном размножении – 5-100 растений за тот же срок; · миниатюризация процесса, приводящая к экономии площадей, занятых маточными и размножающимися растениями; · оздоровление растений от грибных и бактериальных патогенов, вирусов, микоплазменных, вироидных и нематодных инфекций; · возможность размножения и укоренения растений, размножение которых затруднено обычными способами [3]. Хотя этот метод микроклонального размножения растений является довольно трудоемким и затратным, в ряде случаев на его основе уже стало возможным создавать экономически рентабельные биотехнологии. В 2001 г. нами совместно с лабораторией экспериментальной флористики начаты первые эксперименты в этом направлении. В качестве объекта исследования нами был выбран башмачок настоящий (Cypripedium calceo-lus L., Orchidaceae) (фото 1). Этот наиболее декоративный вид орхидных России в силу своих биологических особенностей является очень уязвимым. Семена орхидных – необычайно мелкие с недифференцированным зародышем, без каких-либо пищевых запасов – характеризуются глубоким состоянием покоя. В природе обязательным условием их прорастания и начального развития является связь с почвенными грибами, которые являются источником экзогенных сахаров. Трудности, связанные с прорастанием семян, удается преодолеть в культуре in vitro с использованием стерильных сахаросодержащих сред или культур симбиотических грибов. В обоих случаях для работы используют незрелые зародыши. В наших экспериментах в качестве эксплантов мы использовали плоды башмачка настоящего с разной степенью зрелости семян. На первом этапе работы нам представлялось необходимым определить условия стерилизации и состав питательных сред. Незрелые коробочки стерилизовали активным хлором с предварительным погружением в 96 %-ный этанол; после трехкратной промывки в асептических условиях коробочки вскрывали и незрелые зародыши переносили на модифицированную питательную среду Мурасиге-Скуга с разным содержанием регуляторов роста. Через две недели мы наблюдали образование и каллуса, и глобулярных структур (протокормов), из которых впоследствии (через четыре-шесть месяцев) образовывались протокормподобные структуры (фото 2). В настоящее время мы проводим эксперименты для оптимизации питательной среды и условий для регенерации растений in vitro. Если эти эксперименты будут успешными, то следующим этапом станут исследования по реинтродукции этого вида в природные местообитания. Этот этап технологии, связанный с возвращением растений в соответствующую среду обитания, пока до конца не разработан. Однако возможность сотрудничества со специалистами –геоботаниками и флористами, имеющими опыт в области изучения и охраны редких и исчезающих видов, в частности орхидных, и контакты с ведущими научными центрами микроклонального размножения растения вселяют надежду и оптимизм. В настоящее время нами совместно с лабораторией экспериментальной флористики разрабатывается программа по микроклональному размножению редких и исчезающих видов растений Республики Коми, а также некоторых хозяйственно-полезных растений. К следующему полевому сезону уже сформирован перечень видов растений, которые станут объектами наших дальнейших исследований. ЛИТЕРАТУРА 1. Атанасов А.И. Биотехнология в растениеводстве. Новосибирск, 1993. 242 с. 2. Куликов П.В., Филиппов Е.Г. О методах размножения орхидных умеренной зоны в культуре in vitro // Бюл. Главного ботан. сада. М.: Наука, 1998. С. 125-131. 3. Бутенко Р.Г. Клеточные технологии в сельскохозяйственной науке и практике // Основы сельскохозяйственной биотехнологии. М., 1990. С. 154-235.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 5412 посещений с 17.07.2002 |