Реципиентная система (протопласты)

ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ РАСТЕНИЙ

Генетическую инженерию можно трактовать как искусство использовать знание основ и методов молекулярной генетики и молекулярной биологии для конструирования организмов с заданными наследственными свойствами.

Генная инженерия методами in vivo или in vitro решает задачи введения в геном реципиентной клетки одного или нескольких (обычно чужеродных) генов либо создания в геноме новых типов регуляторных связей. В таких случаях видовая принадлежность реципиентных организмов не меняется, но появляются несвойственные им признаки.

Среди направлений генной инженерии в растениеводстве можно выделить следующие:

1. Методы диагностики и отбора:

· растений, поражённых вирусами и бактериями;

· генотипов, устойчивых к стрессам и болезням;

· растений с различной цитоплазмой;

· растений с высоким уровнем гомеостатичности.

2. Методы улучшения:

· качества зерна;

· устойчивости к вредителям;

3. Создания молекулярно-генетической карты с целью повышения эффективности селекционных программ.

Своими успехами генетическая инженерия растений обязана в первую очередь достижениям клеточной инженерии в разработке методов регенерации целых растений из единичных дифференцированных клеток или протопластов. Второй слагающей успеха явилось использование природной системы трансформации растений Ti-плазмидами Agrobacterium tumefaciens и создания на их базе векторов, способных интегрироваться в растительные хромосомы. Это дало возможность вводить в клетки растений чужеродные гены и получать из единственной клетки сформированные растения. Такие организмы, в которых чужеродные гены обнаруживаются во всех его клетках, включая половые, называются трансгенными. Они обладают свойством передавать приобретённые или новые признаки своему потомству.

Успех в манипулировании генами достигнут главным образом в работах с двудольными растениями семейства Solanaceae, а модельными объектами является табак, томаты и петуния.

Прогресс в решении проблемы генетической трансформации растений при помощи экзогенной ДНК связан с решением трёх проблем:

1. создание удобной реципиентной системы;

2. выделение отдельных генов;

3. использование векторов.

Протопласты представляют собой голые клетки, окружённые цитоплазматической мембраной. Отсутствие клеточной стенки делает возможным поглощение протопластами органелл, микроорганизмов и чужеродного генетического материала.

Протопласты выделяют чаще всего из мезофильных клеток молодых листьев или из суспензионной клеточной культуры. Препараты отдельных клеток получают механическим путём. Фрагменты листьев измельчают в стеклянном гомогенизаторе, разрушая ткань до отдельных клеток. Затем обрабатывают пектиназами для удаления межклеточных связей, а затем целлюлазами для удаления самой клеточной стенки. После этого их можно поместить на плотные среды, где через 5-10 дней происходит регенерация клеточной стенки и начинается деление клеток. Дальнейшее развитие процесса идёт стандартным образом: