Метод культуры тканей примеры растений

Занятие 9.

ТЕМА ЗАНЯТИЯ:Технология культивирования растительных клеток. Каллусные и суспензионные культуры. Методы получения и контроля культур.

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ:Рассмотреть теоретические основы культивирования растительных клеток и тканей. Ознакомиться с особенностями получения каллусных и суспензионных культур.

Вопросы, выносимые на семинар:

1. Охарактеризуйте понятие «культура растительных тканей».
2. Перечислите преимущества использования растительных клеток в биотехнологии.
3. Охарактеризуйте направления развития клеточной биотехнологии.
4. Поясните значение свойства тотипотентности клеток для их практического использования.
5. Охарактеризуйте этапы технологической схемы получения культуры растительных клеток.
6. Введите понятие «эксплант». Укажите основные этапы подготовки экспланта для культивирования.
7. Охарактеризуйте особенности технологии приготовления питательных сред для культивирования изолированных клеток и тканей. Рассмотрите роль ингредиентов, входящих в состав питательной среды, для получения культуры растительных клеток.
8. Охарактеризуйте условия, которые необходимо соблюдать при культивировании изолированных клеток и тканей растений.
9. Введите понятия «каллусная культура» и «каллус». Приведите характеристику культуры каллусных тканей. Рассмотрите этапы формирования каллусной культуры. Поясните особенности кривой роста каллусной культуры.
10. Рассмотрите свойства каллусных клеток: общие с нормальными клетками и свойства, характерные только для каллусных клеток.
11. Охарактеризуйте особенности генетики каллусных клеток. Перечислите причины генетической нестабильности культивируемых растительных клеток.
12. Охарактеризуйте особенности клеточных суспензий. Рассмотрите технику получения клеточных суспензий. Укажите роль клеточных суспензий в практическом аспекте. Перечислите и поясните основные характеристики клеточных суспензий.
13. Введите понятие культуры одиночных клеток. Введите понятие «клон». Поясните трудности культивирования одиночных клеток и методы их устранения.
14. Дайте определение понятий «протопласт», «культура протопластов». Поясните особенности технологии получения протопластов. Приведите примеры.
15. Охарактеризуйте особенности меристематической культуры.

Учебный материал.

1. Понятие культуры растительных тканей.

1. Историческая справка и общая характеристика роли клеточной инженерии в развитии биотехнологии.

1. Свойства растений, используемые в биотехнологии.
1. Историческая справка.
1. Значение клеточной инженерии.
• независимость от влияния различных факторов окружающей среды (климат, сезон, погода, почвенные условия, вредители);
• более высокий выход и качество продукта благодаря оптимизации и стандартизации условий выращивания;
• экономия посевных площадей;
• растения – источник многих экономически важных веществ, но запасы растительного сырья в природе постепенно истощаются, следовательно, нетрудно представить место клеточной технологии в будущем.
1. Основные направления развития клеточной инженерии.

Источник

Метод культуры тканей: сущность и применение



Метод культуры тканей служит одним из главных инструментов современных биотехнологий, позволяя решать практические проблемы физиологии, биохимии и генетики растений. Искусственное выращивание материала проводится с соблюдением определенных условий: стерилизации, температурного режима и с выдержкой в специальной питательной среде.

Сущность



Метод культуры тканей представляет собой их длительное сохранение и/или искусственное выращивание в лабораторных условиях на питательной среде. Эта технология позволяет создать биологическую модель для изучения различных процессов в клетках, существующих вне организма растений, человека и животных.

В основе размножения культуры тканей растений лежит свойство тотипотентности – способности клеток развиваться до целого организма. У животных это реализуется только в оплодотворенных яйцеклетках (за исключением некоторых видов кишечнополостных).

История развития



Первые попытки культивирования растительных тканей предпринимались немецкими учеными на рубеже XIX-XX вв. Несмотря на то, что они оказались неудачными, был сформулирован ряд идей, которые подтвердились в дальнейшем.

В 1922 г. В. Роббинс и В.Котте, независимо друг от друга, смогли вырастить кончики корней кукурузы и томатов на искусственной питательной среде. Детальная проработка техники культуры клеток и тканей началась в 30-е гг. XX в. Р. Готре и Ф. Уайт доказали, что при периодической пересадке тканевых культур в свежую питательную среду они могут расти неограниченно долго.

К 1959 г. в лабораторных условиях выращивалось уже 142 вида растений. Во второй половине XX в. началось также использование диспергированных (разобщенных) клеток.

Типы исследуемого материала



Различают 2 основных вида культур тканей растений:

• Получаемые без разрушения и сохраняющие характерные особенности, присущие живому организму.
• Извлекаемые в результате расщепления (химического, ферментативного или механического) из первичной ткани. Могут формироваться из одной или нескольких клеточных культур.

По способу выращивания выделяют следующие методы:

• на «кормящем слое», при котором вещество, стимулирующее рост тканей, выделяют делящиеся клетки того же вида растений;
• с использованием ткани-«няньки», которая находится рядом с культивируемыми клетками;
• применение питательной среды от обособленной делящейся клеточной группы;
• выращивание отдельных единичных клеток в микрокапле, насыщенной по составу.

Культивирование из отдельных клеток сопряжено с определенными трудностями. Для того чтобы искусственно «заставить» их делиться, они должны получать сигнал от соседних, активно функционирующих клеток.

Одним из основных видов тканей для физиологических исследований служат каллусные, возникающие при неблагоприятных внешних факторах (обычно при механическом травмировании). Они обладают способностью к утрате специфических характеристик, присущих исходной ткани. В результате клетки каллуса начинают активно делиться и образуются части растения.

Необходимые условия



Успешность метода культуры тканей и клеток зависит от следующих факторов:

• Соблюдение стерильности. Для проведения пересадок применяются специальные боксы с подачей очищенного воздуха, оснащенные ультрафиолетовыми лампами. Асептической обработке должны подвергаться инструменты и материалы, одежда и руки персонала.
• Использование специально подобранных питательных сред, содержащих источники углерода и энергии (обычно сахароза и глюкоза), микро- и макроэлементы, регуляторы роста (ауксины, цитокинины), витамины (тиамин, рибофлавин, аскорбиновая и пантотеновая кислота и другие).
• Соблюдение температурного (18-30° С), светового режима и влажности (60-70 %). Большинство каллусных культур тканей выращивают при рассеянном свете, так как они не содержат хлоропластов, но для некоторых растений требуется подсветка.

В качестве питательных сред в настоящее время применяют готовые коммерческие составы (Мурасиге и Скуга, Гамборга и Эвелега, Уайта, Као и Михайлюка и другие).

Достоинства и недостатки



Преимуществами метода культуры клеток и тканей являются:

• хорошая воспроизводимость полученных результатов;
• регулирование межклеточных взаимодействий;
• небольшой расход реагентов;
• генетическая однородность клеточных линий;
• возможность механизации процесса выращивания;
• контроль над условиями содержания клеток;
• низкотемпературное хранение живых культур.

К недостатком данной биотехнологии относят:

• необходимость соблюдения строгих условий асептики;
• нестабильность свойств клеток и возможность их нежелательного смешения;
• дороговизна химических реагентов;
• неполная равноценность культивируемых тканей и клеток в живом организме.

Применение



Метод культуры тканей используется для проведения исследований:

• процессов внутри клеток (синтез ДНК, РНК и белков, обмен веществ и влияние на него с помощью лекарственных препаратов);
• межклеточных реакций (прохождение веществ через клеточные мембраны, работа комплекса гормон-рецептор, способность клеток слипаться друг с другом, формирование гистологических структур);
• взаимодействия с окружающей средой (поглощение питательных веществ, заражение инфекциями, процессы зарождения и развития опухолей и другие);
• результатов генетических манипуляций с клетками.

Перспективными направлениями биологии и фармакологии, при развитии которых используется данная технология, являются:

• получение эффективных гербицидов, регуляторов роста для агрономических культур, биологически активных соединений для применения в производстве лекарственных препаратов (алкалоиды, стероиды и другие);
• направленный мутагенез, выведение новых гибридов, преодоление постгамной несовместимости;
• клональное размножение, которое позволяет получить большое количество генетически идентичных растений;
• выведение вирусоустойчивых и безвирусных растений;
• криоконсервация генофонда;
• реконструкция тканей, создание источников стволовых клеток (тканевая инженерия).

Источник

Вегетативное размножение культурой ткани



Одним из видов искусственного вегетативного размножения является культура тканей. Он заключается в выращивании новых растений из фрагментов живой ткани или отдельных клеток вегетативного органа. Подобный метод выращивания растений позволяет получить большое количество экземпляров в любое время года. Кроме того, посадочный материал получается здоровым и генетически однородным.

Общая характеристика

Культура тканей — это способ искусственного вегетативного размножения растений из клеток образовательной ткани.

В основе метода вегетативного размножения культурой ткани лежит уникальное свойство растительной клетки — тотипотентность. Это способность клетки воспроизводить генетическую информацию и путём деления дать начало любому клеточному типу организма.



Для вегетативного размножения растений культурой тканей потребуется:



• фрагмент живой ткани или отдельных клеток, взятых из любого вегетативного органа;
• искусственная питательная среда;
• пробирка;
• соблюдение стерильности и температурного режима.

При попадании в благоприятную среду клетки начинают активно делиться, появляется молодое растение, которое спустя положенное время можно высаживать в грунт.

Преимущества вегетативного размножения культурой ткани

Достижения в области культуры клеток и тканей привели к созданию так называемого клонального размножения — получения неполовым путём растений, в которых в точности повторяется генетический материал исходного экземпляра.

Термин «клон» впервые был введён в 1903 году Уэбстером. В переводе с греческого «klon» — это черенок или побег, пригодный для размножения растений. Клонирование предполагает получение идентичных организмов из единичных клеток. А в 50-х годах XX века Жан Морель первым получил растения-регенеранты орхидеи. Затем в культуру in vitro (в пробирке) были введены растения гвоздики, хризантемы, гороха, кукурузы и другие травянистые культуры.



К преимуществам вегетативного размножения культурой ткани относят:

• Минимальное количество исходного материала.
• Получение посадочного материала в течение всего года.
• Получение генетически однородных растений.
• Высокий коэффициент размножения.
• Получение растений, которые трудно размножаются традиционными способами.
• Возможность автоматизации процесса выращивания.

В настоящее время данный способ активно используется для размножения садовой гвоздики, герберы, орхидей, женьшеня и даже картофеля. Эти растения можно привести в качестве примеров в докладе по биологии для 6 класса.

Важнейшим преимуществом вегетативного размножения культурой ткани является получение безвирусной формы растений. Это значит, что новый посадочный материал будет абсолютно здоровым, не заражённым никакими болезнетворными микроорганизмами.

Что мы узнали?

Вегетативное размножение культурой ткани — это бесполый способ размножения, основанный на получении нового растения из отдельных клеток или тканей вегетативного органа материнского растения. Кратко подытоживая, он имеет ряд преимуществ, среди которых получение абсолютно здорового, генетически однородного посадочного материала в течение всего года.

Источник

Читайте также:  Питомник растений лето сад