Типи клітинних культур, які використовуються в селекції

Для про ведення робіт з клітинної селекції рослин в умовах in vitro в якості об’єкта досліджень можуть бути використані каллусні, суспензіонні культури або ізольовані протопласти. Вибір об’єкту залежить від наявності розроблених технологій застосування до різних видів рослин, а також кінцевої мети досліджень.

Каллусна тканина являє собою легко доступний матеріал, який найчастіше використовується для клітинної селекції. Як правило, роботу проводять на первинній або пересадочної каллусної тканини, яка не втрачає властивості до регенерації протягом ряду субкультивувань. Однак при роботі з каллусними культурами багато дослідників відмічають суттєві недоліки даного об’єкту: повільний ріст тканини, нерівноцінна для всіх клітин дія токсичних речовин, які застосовуються в якості селективного фактору, а також втрата регенераційної здатності в процесі культивування каллусних клітин. Безсумнівно, проводити селекцію доцільно на рівні поодиноких клітин (суспензійна культура, протопласти). Однак для багатьох видів рослин не розроблені ефективні технології і способи культивування поодиноких клітин. Тому, не дивлячись на перераховані вище недоліки використання каллусних культур, цей спосіб селекції залишається для деяких видів рослин поки що єдиним.

Одержання стабільно стійких ліній – процес довготривалий. Як правило, селекція починається з одержання достатньої кількості каллусної маси з ізольованих рослинних експлантатів, яка використовується в подальшому для визначення концентрації селективного фактору (побудова дозової кривої), при якій спостерігається одночасно ріст каллусної тканини, і в той же час частина каллусних колоній гине. Обрана концентрація селективного фактору визнається оптимальною і використовується в подальших експериментах. Так як первинно отримані на середовищі з селективними факторами колонії клітин могли виникнути внаслідок фізіологічної адаптації або певного стану диференціації клітин і не бути генетично стійкими, то протягом наступних 4 – 6 субкультивувань на селективному середовищі перевіряється стабільністьб стійкості отриманих клонів. Потім їх переносять на середовище без селективного фактору і субкультивують ще 2 – 3 пасажі. І лише після повторного повернення в селективні умови відбирають стабільні клони, з яких намагаються одержати рослини – регенеранти. Однак роботи, проведені з одержанням рослин, стійких до підвищених солей, а також до токсинів, виділених з грибів-збудників хвороб, показали, що стійкість клітини і рослини до досліджуваного селективного фактору може співпадати і не співпадати. Пряма кореляція між стійкістю рослин і клітин in vitro відмічена лише для низьких температур, стійкістю до гербіцидів, високим концентраціям алюмінію та іншим факторам.

Велика кількість робіт з культивування каллусу, з метою одержання нового селекційного матеріалу, проведено на пшениці, ячмені, рисі, сорго а також на картоплі, томатах, люцерні, і дуже рідко на деревних.Уже досягнуті перші позитивніф результати з одержання рослин пшениці, рису, картоплі, стійких до NaCl або Na₂SО₄. Одержано клітини, а з них рослини моркви, які синтезують в 20 разів більше метіоніну, в 30 разів – триптофану, в 5 разів – лізину шляхом додавання в поживне середовище токсичних аналогів амінокислот. Для картоплі одержано рослини, стійкі до кільцевої гнилі. Що стосується деревних, то для них роботи в цьому напрямку надзвичайно рідкісні і часто мають пошуковий характер. Таким чином, використання каллусної культури з селекційною метою відкриває величезні можливості в створенні нових форм рослин, які мають цінні ознаки, необхідні для людства.

Поряд з перерахованими вище об’єктами (каллусна, суспензійна культура, ізольовані протопласти), в якості вихідного матеріалу для селекції можуть бути використані культури соматичних або андрогенних ембріоїдів, такі органогенні експланти, як лисків або різноманітні меристематичні і стеблові частини рослини, а також культура ізольованих зародків. Наприклад, шляхом культивування і селекції in vitro зародків з насіння одержані рослини ячменю, стійкі до аналогів амінокислот, з покращеним вмістом білку. Для картоплі розроблено ефективний метод обробки пагонів і черенків мутагеном, який призводить до одержання химерних мутантів хлорофіл дефектності та антибіотикостійкості. При культивування пиляків ярої пшениці сорту Саратовська-29 і Московська-35 на поживних середовищахз з підвищеним вмістом солей хлориду натрію, одержані соматичні ембріоїди, а в подальшому рослини – регенеранти, які проявили підвищену солестійкість (Бєкужина, 1993).

Таким чином проведення селекції на клітинному рівні дозволяють створювати нові форми рослин в 2 – 4 рази швидше в порівнянні з традиційними способами селекції.