Причины генетической нестабильности каллусных клеток

1.изоляция клеток от целостного роста организма

2.возможность уменьшения плоидности, тканевых и клеточных структур в результате проложительности пассирования (персадка каллусных клеток на на свежую ИПС).Процедура проводится для того, чтобы сохранить рост и развите клеток, посколько при длительном сум на ИПС они рассходуют питательные вещества, находящиеся в ней и насыщают ее продуктами метаболизма)

3.фитогармоны, входящие в ИПС, могут способствовать образованию мутаций. Цитокинины могут способствовать образованию полиплоидных клеток.

 

Таких причин несколько:

 

1. Генетическая неоднородность исходного материала (гетерогенность экспланта). У многих растений дифференцированные ткани характеризуются наличием клеток разной плоидности и лишь активно пролиферирующие в течение онтогенеза ткани, такие, как верхушечные меристемы, камбий и другие, остаются всегда диплоидными.

 

2. Длительное пассирование тканевых и клеточных культур, приводящее к накоплению в них генетических изменений, в том числе к неравномерному изменению плоидности. Нарушение коррелятивных связей при изолировании участков тканей растений и помещении их на питательную среду также приводит к генетической нестабильности клеток.

 

3. Может быть связано и с влиянием на генетический аппарат клетки входящих в состав питательных сред фитогормонов. В качестве гормонов в питательные среды для каллусообразования обязательно входят ауксины и цитокинины. О мутагенном действии этих веществ известно из целого ряда работ. Наиболее активным мутагенным препаратом является 2,4-Д, входящий в состав большинства питательных сред. Цитокинины, в частности кинетин, способствуют полиплоидизации клеток.

 

Морфогенез каллусных тканей.

 

Существует несколько путей, по которым может идти развитие клетки после ее дедифференцировки.

 

1. Первый путь — это вторичная регенерация целого растения, возможна дифференцировка на уровне клеток, тканей, органов.

2. Второй путь — утрата клеткой способности ко вторичной дифференцировке и регенерации растения, стойкая дедифференцировка, приобретение способности расти на среде без гормонов, т. е. превращение в опухолевую. Такими свойствами часто характеризуются клетки старых пересадочных культур.

3. Третий путь — нормальный цикл развития каллусной клетки, заканчивающийся ее старением и отмиранием. В этом случае клетка претерпевает вторичную дифференцировку и прекращает делиться (стационарная фаза роста). Однако такая дифференцировка не ведет к морфогенезу, а закрепляет за ней свойства старой каллусной клетки.

Для сельскохозяйственной биотехнологии наибольший интерес представляет регенерация в культуре тканей из отдельной клетки целого растения. Иногда этот путь лежит через образование отдельных органов.

В культуре каллусных тканей морфогенезом называют возникновение организованных структур из неорганизованной массы клеток.

 

Типы морфогенеза каллусных клеток (тканей).

Морфогенез каллусных клеток – это возникновение организованных структур из неорганизованной массы каллусных тканей.

Типы морфогенеза.
1.Соматический эмбриогенез (образования биполярных зародышеподобных структур из соматических клеток). В результате соматического эмбриогенеза, в отличие от органогенеза, сразу образуется зародыш, имеющий как меристему корня, так и меристему верхушечной почки, из которого в дальнейшем развивается целое растение.
2. Органогенез (образования монополярной структуры, т. е. отдельных органов): корневого, стеблевого, реже флорального (цветочного) или листового. Сначала регенерируют отдельные органы, а затем уже из них — целые растения, исключение составляет корневой органогенез.

 

 

14. Суть теории Г. Хаберландта о тотипатентности.
Способность отдельных соматических клеток полностью реализовать генетическую программу и дать начало целому растительному организму называется тотипатентностью – эту теорию предложил Хаберландт в 1902г.
Любая растительная клетка обладает одинаковыми потенциальными возможностями, так как содержит весь набор генов и, следовательно, клетки сохраняют свойственную зиготе программу развития. Поэтому если мы получаем каллус из клеток лепестка цветка, или из клеток сердцевинной паренхимы стебля, или из клеток любой ткани, то в принципе каждая такая клетка может регенерировать целое растение. Однако свойство тотипотентности не всегда реализуется, так как потенциальные возможности клеток разных типов проявляются неодинаково. В некоторых из них гены в сильной степени репрессированы, в связи с чем проявление тотипотентости становится ограниченным.

Внутренние факторы, влияющие на морфогенез

Видовая принадлежность исходного растения, орган на который взят эксплант, возраст экспланта.

—Существенное влияние на реализацию морфогенетического потенциала каллусной ткани оказывает число субкультивирований ее в условиях in vitro. С увеличением числа пассажей значительно снижается степень морфогенетической активности каллусных клеток. Особо это проявляется на трудных объектах, таких как пшеница, ячмень, рис, подсолнечник и другие культуры.

—Физиологический возраст первичного экспланта, из которого была получена каллусная ткань, имеет несомненное значение в проявлении способности каллусных клеток к морфогенезу. Установлена прямая корреляция между возрастом первичного экспланта и морфогенезом: чем моложе эксплант, тем большей морфогенетической активностью обладают каллусные клетки. С увеличением возраста исходного материала, как правило, снижается способность каллусной ткани к морфогенезу.