Клеточная селекция - одно из важных направлений в биотехнологии растений. Отбор клеточных линий и растений с ценными наследственными признаками происходит на уровне клеток, культивируемых in vitro в селективных условиях. Основным преимуществом клеточной селекции есть возможность манипулировать миллионами клеток, проводить направленную селекцию в чашках Петри и регенерацию растений. Получение растений из отобранных в селективных условиях клеток возможно благодаря уникальному свойству растительных клеток - тотипотентности.

 

Для проведения клеточной селекции используют следующие приемы:

 

- Прямая (положительная) селекция, при которой выживает определенный мутантный тип клеток;

 

- Косвенная (негативная) селекция, основанная на избирательной гибели клеток дикого типа, которые делятся, и выживании метаболически неактивных клеток, но требует дополнительной идентификации у них мутационных изменений;

 

- Ступенчатая, или постепенная селекция, при которой концентрацию токсичного вещества повышают постепенно. Как правило селекцию начинают с концентрации, вызывающей гибель 50% клеток;

 

- Тотальная селекция, при которой индивидуально тестируются все клеточные клоны;

 

- Визуальная селекция и неселективный отбор, когда вариантная линия может быть идентифицирована среди всей популяции клеток визуально или при использовании биохимических методов (тонкослойная или жидкостная хроматография, радиоиммунный анализ, микроспектрофотометрия и другие).

 

Из перечисленных выше приемов клеточной селекции чаще для отбора разных мутантов используют прямую селекцию. Этот метод используется для выделения мутантов устойчивости, например к гербицидам, антибиотикам, токсинов, тяжелых металлов и т.д..

 

При селекции этих мутантов в каждом случае необходимо определять селективные концентрации токсичных веществ. В большинстве случаев содержание токсичных веществ не должен быть значительно выше того, который ингибирует рост тканей. В целом схему прямой селекции через изолированные протопласты можно представить так:

 

1. выделения протопластов;

 

2. обработка мутагеном (не обязательно);

 

3. культивирования в неселективных условиях (3 - 5 делений ~ 10 - 14 дней);

 

4. культивирования на селективных средах;

 

5. культивирования на регенерационных средах (лучше с селективным агентом);

 

6. егенерация растений и их размножение (тесты на устойчивость, биохимический анализ);

 

7. высадка растений в грунт;

 

8. тестирование на устойчивость семян.

 

Для проведения работ по клеточной селекции в условиях in vitro в качестве исходного материала могут быть использованы каллусных и суспензионные культуры, изолированные протопласты, органы: пыльца, семена, зародыши, листья, меристемы, сегменты стебля, побеги.

 

Выбор объекта зависит от степени разработанности методик и технологий применительно к различным видам растений, а также от конечных целей исследования. Каллусных ткань - это наиболее доступный материал, который часто используют для селекции in vitro. Используют, как правило, свижовидилену ткань или ту, что культивируется, но не утратила регенерационные способности. Именно через культуру каллусных ткани впервые выделенные линии табака устойчивые к стрептомицину, токсинстийки мутанты кукурузы.

 

Однако при работе с каллусных тканями есть ряд существенных недостатков:

 

- Относительно медленный рост ткани;

 

- Неравноценный для всех тканей эффект мутагенов, а также селективных веществ;

 

- Идентификация отдельных устойчивых клеток может осложняться их маскировка не мутантными клетками;

 

- Рост устойчивых клеток может подавляться мертвыми клетками;

 

- Наряду с устойчивыми могут выживать чувствительные клетки, которые контактируют с мутантными;

 

- Культивируемым тканям характерна генетическая нестабильность и потеря регенерационной способности.

 

Однако несмотря на эти недостатки использования каллусных тканей, для многих видов растений эффективные технологии и способы культивирования одиночных клеток еще не разработаны, и данный исходный материал для селекции мутантов in vitro остается наиболее подходящим.

 

Большое количество работ по культивированию каллуса с целью получения нового селекционного материала, проведено на пшенице, ячмене, рисе, сорго, картофеле, томатах, люцерне и очень редко на древесных. Уже достигнуты первые положительные результаты по получению растений пшеницы, риса, картофеля, устойчивых к NaCl или Na2S?4. Путем добавления в питательную среду токсичных аналогов аминокислот полученные клетки, а из них растения моркови, синтезирующие в 20 раз больше метионина, в 30 раз - триптофана, в 5 раз - лизина. Таким образом, использование каллусных культур в селекционных целях открывает огромные возможности в создании новых форм растений, которые несут ценные признаки, необходимые для человека.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+