Вы здесь

Значение регуляторов роста для культуры in vitro растительных клеток

Средняя: 4 (2 оценок)
Культивирование растительных клеток и тканей

Среди веществ, наиболее широко применяемых в качестве регуляторов роста, известны гормоны, которые принадлежат к группам ауксинов, цитокининов, гиббереллинов, а также этилен.

Как известно, цитокинины инициируют клеточное деление, тогда как ауксины поддерживают рост клеток растяжением. Процессы дифференциации и дедифференциации тканей, формирования органов у растений связаны с синтезом, наличием, распределением и соотношением эндогенных фитогормонов.

В процессах индукции ризогенеза главная роль отводится ауксинам. Однако специфика гормонального ответа в растительных тканях определяется преимущественно типом клеток, на которые влияет фитогормон. Воздействуя одним и тем же фитогормоном на разные ткани растения, можно получать различные реакции.

С одной стороны, каждый гормон полифункционален и способен влиять на разные физиологические процессы, действие каждого из них специфично. С другой стороны, в регуляции одного и того же процесса может принимать участие несколько фитогормонов. Они способны образовывать неактивные комплексы, хранящиеся продолжительное время в тканях. Необходимо также учитывать, что оказываемые фитогормонами физиологические эффекты зависят от концентрации и условий внешней среды, в которых находится растение (Медведев, 2004).

Согласно некоторым публикациям, тип морфогенеза определяется различием в балансе экзогенных гормонов цитокининового и ауксинового ряда (Skoog, Miller, 1957). Не имеет особого значения, в какую по минеральному составу среду вводится регулятор роста. Однако на практике использование такого баланса затруднено из-за неясности отдельных моментов механизма действия этого процесса. Достоверно установлено, что эффективность действия ауксина при укоренении в значительной мере зависит от доз цитокининов, используемых в питательных средах на этапе микроразмножения растений-регенерантов.

Общеизвестно, что значение корней для жизни растения не ограничивается только добычей воды и растворенных в ней питательных веществ и механическим закреплением растения на субстрате.

Многими авторами на примере изолированных участков корней показана необходимость добавления солей, гормонов, витаминов, аминокислот для их нормального роста. Особое значение имеют образующиеся в корнях цитокинины, обусловливающие закладку почек и листовых примордиев и стабилизирующих содержание хлорофилла, РНК и полисом в надземных частях растения.

От качественного и количественного содержания гормонов зависят фотосинтез, а также соотношение массы корня и побега. Активность гормонов корня влияет на переход к периоду покоя у древесных пород. Засуха или засоленность почвы снижает передвижение цитокининов из корней, уменьшает интенсивность транспирации, фотосинтеза и обеспечение корней ассимилянтами (Lyr et al., 1974).

Систему процессов роста и развития растений можно рассматривать как результат поляризации гормонов. В надземной части локализуются ИУК, этилен, абсцизовая кислота (АБК), гумат калия. Ауксин (ИУК) играет роль главного гормона доминирующего центра побега, в качестве которого выступает его верхушка. Последняя служит другим доминирующим центром, образующим цитокинин. Взаимодействие этих двух центров лежит в основе координации функциональной активности и морфогенеза растения в целом. Некоторыми авторами были рассмотрены вопросы влияния гормонов на транспортные процессы в растении.

Установлено, что такие ростовые вещества, как ауксины, цитокинины, гиббереллины и АБК, имеют мембранный механизм действия (Полевой, 1989; Мусатенко и др., 1997).

Получены интересные данные о медиаторной роли этилена в апикальном доминировании, а также участии цитокининов и гиббереллинов в его гормональной регуляции. Автор делает вывод о том, что в регуляции состояния покоя и прорастания пазушных почек принимают участие все классы фитогормонов. Однако основным при этом является изучение причинных связей между содержанием ауксинов в апексе и уровнем ингибиторов в пазушных почках (Процко, 1982).

Хорошо известно, что регуляторы роста (гормоноподобные эффекторы) оказывают влияние не только на рост и дифференциацию в культурах клеток и тканей, но и на вторичный метаболизм. Однако их действие помимо специфики эффектора зависит как от природы вторичных соединений, так и от видовой принадлежности растения, от штамма или клона данной культуры и поэтому часто непредсказуемо (Запрометов, 1981).

Гормональная теория регуляции дифференциации и морфогенеза in vitro оказывается несостоятельной по целому ряду причин. Во-первых, фитогормоны в этом процессе не обладают специфичностью: одни и те же регуляторы (ауксин, цитокинин, в меньшей степени гиббереллины и этилен) являются веществами, которые регулируют и деление клеток при недифференцированном росте каллуса, и деление, связанное с дифференциацией вплоть до формирования органа. Во-вторых, есть системы, не реагирующие на гормональную обработку. Клетки таких тканей не способны дедифференцироваться, пролиферировать в условиях in vitro или, пролиферируя in vitro, не могут достичь такого состояния, которое позволило бы им проявить тотипотентность. Наконец, известно, что у клеток in vitro способность к тотипотентности обусловлена целым рядом факторов. Иными словами, эффект экзогенного фитогормона зависит от клеток. В первую очередь морфогенетическая способность штамма или клона определяется генотипом (Дмитриева, 1981; Мельничук и др., 2003; Кунах, 2005).

Фитогормоны, играющие важнейшую роль в индукции делений в клетках экспланта, а также в образовании каллуса и морфогенезе, имеют, естественно, огромное значение и в процессе клонального размножения растений.

На сегодняшний день нет (и, вероятно, быть не может) общих правил относительно концентраций и соотношений гормонов, которые можно было бы применять как постулат. Ясно только, что создание подходящего уровня экзогенных регуляторов роста – необходимое условие для получения каллуса, органов растений, эмбриоидов и регенерации растений (в том числе в культуре пыльцы или пыльников). Среда, разработанная для индукции дифференциации и органообразования тканей одного вида, совсем не обязательно будет индуктивной в культуре тканей другого. Вероятно, одна из главных причин такой вариабельности в ответе тканей на внешние гормональные факторы лежит в различной их способности синтезировать собственные эндогенные фитогормоны.

Источник: Биотехнология тропических и субтропических растений in vitro

Добавить комментарий