Минеральное питание как компонент питательной среды

Минеральное питание как компонент питательной среды для культивирования тканевых культур моркови

Растительные ткани, помещенные в условия изолированной культуры, автотрофны в отношении азотного питания. Используя неорганические источники азота, ткани синтезируют на их основе все необходимые для своей жизнедеятельности органические азотистые соединения.

Лучшей формой азотного питания являются нитраты. В качестве источника азота используются и аммонийные соли. Однако в случае нормальной ткани моркови применение NH₄CIоказало токсическое действие, причем эта токсичность связана именно с ионом аммония, а не хлора, так как при замене NH₄CIна NaCIв той же молярной концентрации угнетения роста не наблюдалось (Heller, 1953). На основании этого можно было бы заключить, что аммонийная форма азота не пригодна для культуры растительных тканей, и моркови, в частности. Тем не менее, сукцинат аммония является хорошим источником азота для опухолевых тканей табака и подсолнечника, а в определенных условиях замена части нитратов на восстановленные формы азота дает лучшие результаты, чем при выращивании их на одних нитратах (Бутенко, 1964). Замена 10% нитратов на аммонийные соли значительно увеличивала интенсивность роста тканей моркови и картофеля на среде с кокосовым молоком (Stewardetal., 1958; Shantz, Steward, 1959). Авторы считают, что интенсивная пролиферация тканей, наблюдаемая при этом, сопровождается увеличением белкового синтеза, и ткань не успевает восстанавливать нитраты, чтобы полностью обеспечить этот бурный синтез белка. Добавление в этих условиях к питательной среде, помимо аммонийных солей, гидролизата казеина создает благоприятные условия для роста ткани.

При культивировании тканей моркови можно использовать в качестве единственного источника азота органические соединения. Было установлено, что рост эксплантов моркови может быть столь же интенсивным на среде с мочевиной, как и при наиболее благоприятных для роста соотношениях нитрата и аминокислот (Shantz, Steward, 1959). Для стимуляции роста тканей моркови можно использовать смесь аминокислот (Reinert, 1959). Очень часто смесь аминокислот заменяют гидролизатом казеина. При выращивании тканей клубня картофеля и корнеплода моркови было показано, что гидролизат казеина действовал синергистически с кокосовым молоком и 2,4-Д (Steward, Shantz, 1959).

Ионы SO₄^– нужны для культивирования тканей в небольших концентрациях. Серу вводят в состав сред в виде сульфата, сульфита цистеина, глутамина или метионина.

При культивировании тканей моркови было показано, что среди органических соединений наиболее эффективным источником серы оказался цистеин (Heller, 1953).

Потребность ткани в элементах минерального питания зависит от её физиологического состояния. Для быстрорастущих молодых тканей необходимо присутствие в среде больших доз калия; старые ткани, наоборот, требовательны к присутствию кальция. Оптимальная доза кальция для молодой ткани моркови – 0,25 мМ, для старой ткани эта доза повышается до 3 мМ. При отсутствии в среде калия уже в первом пассаже культуры тканей моркови наблюдаются угнетение роста и некрозы; во втором пассаже на такой питательной среде рост прекращается, и ткань отмирает. Однако перенос на питательную среду, нормально снабженную калием, восстанавливает рост ткани моркови, даже при выращивании её перед этим на среде без калия в течение двух пассажей. В результате детальных исследований минерального питания тканей моркови был сделан вывод, что отсутствие в питательной среде N, К, Са, Mg, S, Р приводит к гибели культуры в первом или во втором пассаже (Heller, 1953).

В ранних исследованиях железо вводилось в виде неорганических солей – FeCI₃, Fe₂(S0₄)₃ и солей органических кислот – лимоннокислое железо. Однако на усвояемость железа влияют метаболиты, выделяемые культурами тканей, а также рН среды. В таких случаях целесообразно одновременно вводить хелатирующие агенты, например этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА). Наличие этого соединения в среде улучшает доступность железа в широких пределах рН (Калинин и др., 1980). В исследованиях по моркови было отмечено, что отсутствие в среде Ее₂(80₄)₃-ЭДТА приводило к потере эмбриогенной способности эмбриогенного каллуса, культивируемого на среде Мурасиге и Скуга (Harryetal., 1977).