Применение изолированных протопластов

Одним из важных событий в период с 1960 по 1970 г. стала разработка Е. Coking (1960) метода получения изолированных протопластов из тканей корня и плодов томатов (Lycopersicon Mill.). Были отработаны методики культивирования, при которых они регенерировали новую клеточную стенку, вступали в процессы деления и давали начало клеткам, способным к морфогенезу (Takebe et al., 1971). Протопласты использовались для соматической гибридизации и экспериментов по внедрению в них вирусных РНК, различных клеточных органелл, клеток прокариотов (Глеба, 1975; Бутенко, 1979).

Известно небольшое количество работ об изолированных протопластах орхидных. Были проведены исследования и разработаны методики выделения, изоляции и гибридизации протопластов из листьев сеянцев и растений-регенерантов (Тео, Newman, 1978а, b; Watts, King, 1984).

На сегодняшний день получены трансгенные растения кукурузы, сои, пшеницы, картофеля, томатов и других сельскохозяйственных культур (Бутенко, 1999). В ряде случаев они имеют существенные преимущества перед традиционными сортами, однако не стоит забывать и об исследованиях, посвященных изучению последствий внесения чужеродных генов в растительный организм.

Несколько фирм сделали достаточно крупные инвестиции в разработку и использование соматического эмбриогенеза в практике сельского хозяйства. Ожидается, что эта технология будет успешно отработана для люцерны, моркови, сельдерея ,салата ,тмина и т. д.

Последние 20-30 лет идет интенсивное накопление информации об особенностях культивирования различных видов мировой флоры в асептических условиях. Сегодня можно говорить о 2-3 тыс. видов и форм цветковых растений, для которых отработана данная технология культивирования. Виды, имеющие сушественные особенности в своей экологии, ощутимо отличаются и при культивировании in vitrо.

Заключение

Протопласты являются уникальной моделью для изучения фундамен-тальных физиологических проблем у растений. Они незаменимы при изучении состава, структуры и функционирования плазмалеммы в норме и при воздействии на нее гормонами, ингибиторами, фитототоксинами, а также при взаимодействии самих протопластов в популяции. Кроме того, протопласты могут использоваться для определения состава и архитектоники первичной клеточной стенки и изучения механизма ее репарации после разрушения.

Таким образом, изолированные протопласты имеют ряд областей применения, как теоретического, так и прикладного характера:

1. Изучение химии и структуры клеточной стенки.

2. Изучение свойств плазмалеммы, трансмембранных перемещений.

3. «Мягкое» выделение органелл.

4. Наблюдение за закономерностями дифференцировки клеток при слиянии протопластов, отслеживание взаимодействия ядра и цитоплазмы в полученной гибридной клетке, изучение соматических гибридов.

5. Введение чужих органелл.

6. Введение чужеродных генов в растительную клетку (трансгенез).

Список используемой литературы

1. Бабикова А.В. Растение как объект биотехнологии [Электронный ресурс] / Горпенченко Т.Ю. , Журавлев Ю.Н. – Режим доступа: http://www.biosoil.ru/files/00006056.pdf

2. Биотехнология [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.biotechnolog.ru

3. Блажевич О.В. Культивирование клеток. Курс лекций для студентов специальности «Биология» (направление «биотехнология»). – Минск: БГУ, 2004. – 79 с.

4. Бутенко Р.Г. Культура клеток растений и биотехнология. – М.: Наука, 1986. – 272 с.

5. Егорова, Т. А. Основы биотехнологии: учебное пособие для вузов по специальности "Биология". Высшее профессиональное образование – М.: Академия, 2008 г. – 208 с.

6. Клеточная инженерия. Получение протопластов [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://libertydoc.net/books/-kletochnaya_inzheneriya.t.3_-__1.poluchenie_protoplastov

7. Протопласты растений, их получение и культивирование [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://neznaniya.net/agrojekologija/biotehnologija/455-protoplasty-rasteniy-ih-poluchenie-i-kultivirovanie.html

8. Шевелуха B.C. Рост растений и его регуляция в онтогенезе. – М.: Колос, 1992. – 234 с.

9. Шевелуха В.С., Калашникова С.В., Дегтярев С.В. и др. Сельскохозяйственная биотехнология – М.: Высшая школа, 1998. – 416 с.

Приложения

Протопласты растительных клеток (рис. 1)

Схема слияния протопластов под действием полиэтиленгликоля (по Х.Борнман, 1991):

1 — изолированные протопласты; 2— слипание протопластов в результате дегидратации; 3 — образование пор в мембране протопласта; 4 — перетекание через поры внутриклеточного материала; 5 — гибридный протопласт (рис. 4)

1 - одревесневшая клеточная стенка; 2 - протопласт; 3 - поровые каналы (рис. 2)

Протопласты клеток дрожжей. а - протопласты после удаления клеточных стенок при помощи ферментов; б - срез протопласта, имеющего на своей поверхности только цитоплазматическую мембрану; в - продольные бороздки и возвышения на поверхности цитоплазматической мембраны; г - волокнистая структура при образовании новой клеточной стенки; д - постепенное превращение протопластов в нормальные клетки; е - ультрагонкий срез протопласта с восстановленной клеточной стенкой (рис.3)