В качестве примеров основных классов органических соединений можно привести углеводы, белки, гормоны, жиры, витамины и пр.
Растения, практически единственные автотрофные организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических; они фактически не нуждаются в готовых органических соединениях in situ (хотя в случае наличия в среде могут их усваивать).
Однако в условиях асептической культуры, после вычленения из тела растений отдельных групп тканей и даже отдельных клеток для выращивания на искусственных средах, как правило, они не могут синтезировать все необходимые органические соединения, которые нужны для нормальной жизнедеятельности. Поэтому органические вещества должны быть включены в культуральные среды.
Углеводы в биотехнологии растений в растениях синтезируются, содержатся и усваиваются в основном D-формы сахаров. L-формы встречаются очень редко. К группе углеводов относят наиболее часто встречающиеся в тканях растений органические соединения — моно-, дисахариды, крахмал, целлюлоза и др. Соединения данной группы почти полностью состоят из углерода, водорода и кислорода.
Метаболизм углеводов занимает важнейшее место в основном обмене веществ высших растений. Существование культуры тканей растений, в сегодняшнем ее качестве, невозможно без внесения в состав питательных сред различных форм углеводов. Более того, сам факт накопления биомассы культуры, за редким исключением, тесно связан с наличием углеводов в питательной среде. Однако связь процесса роста культуры с углеводным метаболизмом значительно глубже и сложнее, и для разработки основ рационального культивирования изолированных тканей (как в эксперименте, так и на практике) необходимо знание путей метаболизма углеводов, их контроля и регуляции.
Витамины – жизненно важные для нормального развития вещества. Это достаточно гетерогенная группа органических соединений, наличие которых в питательной среде необходимо в малых количествах, однако отсутствие одного или нескольких витаминов может существенно сказаться на развитии растительного организма. Добавлять витамины к питательным средам стали практически сразу после открытия метода клонального размножения, но установить дозу того или иного витамина и его необходимость для определенных видов оказалось достаточно проблематично.
Отчасти это происходило потому, что для приготовления сред использовались недостаточно очищенные компоненты (углеводы, агар-агар), которые содержали в своем составе следовые количества тех или иных соединений, в том числе и витаминов.
На протяжении истории развития метода размножения растений в асептических условиях в качестве витаминов с переменным успехом применялись многие соединения, однако из-за разрозненности данных, различий в условиях постановки эксперимента и разной трактовки их результатов достаточно сложно однозначно интерпретировать влияние того или иного витамина на рост растительных культур.
Регуляторы роста (гормоны) не являются питательными веществами, однако они опосредованно влияют на процессы роста и формообразования растений. Эти соединения синтезируются эндогенно, их основная функция – обеспечивать общую и частную координацию процессов развития растительного организма. Как правило, in vitro растительные ткани не вырабатывают достаточное количество гормонов и их приходится добавлять в культуральные среды.
Гормональная система растений менее специализирована по сравнению с таковой животных, у которых гормоны образуются в специальных эндокринных железах и оказывают специфическое влияние на некотором расстоянии от места их синтеза. Фитогормоны также синтезируются
в одних тканях растительного организма и транспортируются в другие, вызывая функциональные изменения этих органов и тканей. Однако, в отличие от животных, гормоны растений могут действовать и непосредственно в том месте, где они образуются (Медведев, 2004).
Источник: Биотехнология тропических и субтропических растений in vitro