Вы здесь

Дифференциация клеток растений в культуре in vitro

Голосов еще нет
Дифференциация клеток

Развитие нового растительного организма начинается с одной клетки - зиготы, которая включает в себя весь потенциал будущего растительного организма - она тотипотентна. Клетки, возникающие из зиготы, имеют одинаковую генетическую основу, но несмотря на это, многочисленные клетки, из которых формируются ткани и органы целого растительного организма, различны по своим функциям, форме и биохимическим процессам, происходящих в них. Специализированные клетки разных тканей и органов выполняют вполне определенные функции в целом растении. Однако, если определенным образом изменить условия, в которых находится специализированная клетка, то в большинстве случаев можно вызвать в ней ростовую активность, дедифференциацию клеток, неорганизованный рост, а при определенном дальнейшем изменении условий - и вторичную дифференциацию клеток, идущую различными путями. Вне организма почти каждая живая растительная клетка при создании соответствующих условий способна к делению и росту. Априори считается, что чем менее биохимически и структурно специализирована клетка, тем легче она будет дедифференцироваться.

Характерной особенностью процесса дедифференциации клеток и различных тканей из самых разнообразных органов является то, что в результате возобновления эмбриональной активности все они образуют массу каллусной ткани. В ранних исследованиях по моркови для получения каллусных культур использовалась ксилемная и флоэмная паренхима корнеплодов моркови (Бутенко, 1964).

Исходя из свойства тотипотентности растительной клетки предполагалось, что изменение условий культивирования может вызвать вторичную дифференциацию клеток в культуре in vitro. К концу XX в. было установлено, что дифференцировка клеток растений in vitro может происходить различными путями и в различной степени - от дифференцировки отдельных клеток до развития целого растения (Бутенко, 1999).

  1. Наиболее простой вид дифференцировки - появление в каллусной ткани дифференцированных клеток, имеющих специфическое морфологическое строение и выполняющих особые функции. Достаточно часто наблюдается возникновение эпибластов - клеток, депонирующих запасные вещества, а также вторичные метаболиты.
  2. Гистологическая дифференциация каллусных клеток (гистогенез) - образование в каллусе различных тканей. В каллусной ткани может происходить образование млечников, волокон, трихом; сюда же можно отнести элементы сосудистой системы - трахеи и трахеиды ксилемы, ситовидные трубки и клетки-спутники флоэмы.
  3. Органогенез (монополярные структуры) - это дифференциация каллусных клеток в целые органы: превращение их в апексы стеблей или корней, флоральные элементы.
  4. Соматический эмбриогенез (биполярные структуры) - образование в каллусной или суспензионной культуре эмбриоидов, т. е. зачатков интактного растения, способных развиваться во взрослое растение.

Дифференциация тотипотентных клеток in vitro зависит от ряда факторов:

  • вида растения и генотипа растения-донора;
  • условий культивирования (различных питательных сред, экзогенных гормональных факторов, стимуляторов);
  • физических факторов культивирования (фотопериода, качества и интенсивности освещения, температурного режима, рН, аэрации).

Источник: Тюкавин Г. Б. Основы биотехнологии моркови: Монография / ВНИИССОК. – М., 2007. – 480 с.

Автор фото в статье: Ляпустина Е.В.

Добавить комментарий