Как правило, для получения мутантов используют мутагены.

 

Мутагены могут быть физическими и химическими. Среди химических мутагенов чаще всего используются етилметансульфонат (ЭМС), етилнитрозосечовина (ЧЭС) и нитрозометилсечовина (НМС) - все вызывают хромосомные перестройки. Как физические мутагены чаще используют ионизирующее (рентгеновское и Y - лучи) и УФ излучения.

 

Во многих случаях для получения мутантов in vitro не обязательно действовать на клетки мутагенами. Флик в 1983 г. подсчитал, что из 124 мутантов, выделенных через культуру тканей, 70 отобраны без предварительной мутагенного обработки. Частота возникновения различных спонтанных мутаций в растительных клеток может варьировать от 10 "5 до 10" 8. Появление отдельных фенотипных изменений может быть выше, если это обусловлено мутацией более одного гена.

 

Получению спонтанных мутантов предоставляется преимущество при селекции сельскохозяйственных культур, когда нежелательные побочные мутации.

 

Частоту спонтанных и индуцированных мутаций определяют как отношение числа мутантных клонов количеству клонов выживших. Одним из источников спонтанных мутаций может быть сомаклональной изменчивость, или сомаклональной вариабельность. Механизмы этого явления еще полностью не выяснены.

 

Основными причинами возникновения сомаклональной вариантов прежде всего является гетерогенность соматических клеток исходного материала, генетическая изменчивость, индуцируется условиями культивирования, а также генотип и выходной эксплантаты.

 

В соматических тканях растений нередко присутствуют клетки с разным количеством хромосом. Особенно часто это наблюдается у растений, размножающихся вегетативным путем - в картофеле. А культура тканей и клеток создает условия для проявления этой гетерогенности. Причина гетерогенности - отклонение, аномальные митозы, которые часто являются результатом изменения условий выращивания, особенно при их ухудшении (снижение или повышение температуры, засоление почв, большие дозы минеральных удобрений).

 

Цитологические исследования свидетельствуют, что вариабельность, которая индуцируется условиями культивирования in vitro связана с генетическими изменениями, в первую очередь с изменением количества и структуры хромосом. Показано, что при введении клеток в культуру их кариотип меняется и через 1 - 2 поколения в суспензионной или каллусных культур являются клетки с другой генетической конституцией. Сохранение стабильности количества хромосом в клеточной культуре очень редким исключением и достигается в результате тщательного подбора оптимальных условий культивирования. Однако и в таких опытах, показано, что в клеточной популяции является небольшое количество клеток с другим числом хромосом.

 

Для доказательства того, что изменение количества хромосом в клетках, культивируемых обусловлена не только гетерогенностью исходной растительной ткани, но и условиями культивирования используют клонирование отдельных клеток. Клон полученный из одной клетки при культивировании in vitro приобретает генетической гетерогенности.

 

Чаще изменение количества хромосом в клетках, культивируемых происходят аберрации (перестройки) хромосом. В суспензионной культуры Haplopappus gracilis процент аберраций хромосом в анафазе через 61 день культивирования составил 32%. Были обнаружены фрагменты хромосом, дицентровани хромосомы.

 

Продолжительность культивирования клеток in vitro тоже способствует повышению генетического разнообразия сомаклонив.

 

Высокая степень разнообразия сомаклональной вариантов зависит от исходного генотипа, природы и стадии развития эксплантаты. Например, в различных злаков степень изменчивости среди сомаклонив может значительно отличаться: в пшенице (2n = 6x = 42) из 192 исследованных растений-регенерантов 29% были анеуплоидов, у овса (2n = 6x = 42) обнаружены цитогенетические изменения с такой же частотой, а для кукурузы частота возникновения анеуплоидных растений не превышала 2-3%. Образование полиплоидных и анеуплоидных растений наблюдается и у других родов, например, в картофеле. Кстати частота появления новых вариантов у диких видов значительно ниже, чем в дигаплоидних линий культурного картофеля.

 

Тип выходного эксплантаты также влияет на появление сомаклональной вариантов, отличающихся количественными и качественными признаками. Для картофеля, например, аномальные растения получены в 12% случаев при использовании первичным эксплантаты мезофилы листка, а в случае использования лепестков или оси соцветий частота формирования растений с фенотипически отклонениями от нормы составила 50%. Сомаклональной варианты имеют практическое использование в сельскохозяйственном производстве. Например, полученные сомаклоны картофеля сорта Зарево, которые отличаются высокой урожайностью, повышенной устойчивостью к болезням, высоким содержанием в клубнях белка и крахмала. Для растений табака через каллусных культур получены сомаклоны, устойчивы к вирусу табачной мозаики, а для сахарного тростника получен новый сорт, характеризующийся высокой урожайностью и повышенной устойчивостью к болезням, в частности к болезни Fiji.

 

С помощью методов клеточной селекции получены мутанты устойчивые к антибиотикам, до аминокислот и их аналогов, к гербицидам, к стрессовым факторам и болезням. Проведения селекции на клеточном уровне позволяет создавать новые формы растений в 2-4 раза быстрее, чем традиционные способы селекции. Сегодня метод культуры тканей широко используют в селекции не только кормовых и технических культур, но и декоративных и лекарственных растений.

 

Контрольные вопросы и задания

 

1. Что такое клеточная селекция?

 

2. Назовите преимущества клеточной селекции над традиционной селекцией.

 

3. Назовите приемы, используемые для проведения клеточной селекции.

 

4. Какой прием клеточной селекции используют чаще всего?

 

5. Какие типы культур используют как исходный материал для проведения клеточной селекции?

 

6. Назовите недостатки каллусных ткани как исходного материала для клеточной селекции.

 

7. Приведите примеры химических и физических мутагенов, которые используют для получения мутантов.

 

8. Что такое сомаклональной изменчивость?

 

9. Какие факторы влияют на появление сомаклональной вариантов?

 

10. Какое практическое значение сомаклональной изменчивости?


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+