Переваги клітинної селекції перед традиційними селекційними методами

В порівнянні з експериментальним мутагенезом на рівні цілих рослин метод мутагенезу на рівні клітин має ряд переваг:

– економія площі, так як в одній чашці Петрі діаметром 10 см можна культивувати 107 – 108 клітин, а для такої ж кількості рослин необхідна площа більше тисячі гектарів;

– мутантні ознаки на рівні окремих клітин проявляються досить швидко;

– можливе одержання нових типів мутацій, в тому числі і біохімічного характеру;

– економія часу і роботи на одержання нової бажаної ознаки.

Основною вимогою для успішного використання клітинного мутагенезу являється добре розроблена система регенерації рослин. Важливою умовою являється також можливість одержання гаплоїдів у того чи іншого виду рослин. В подальшу селекційну роботу включаються лише ті генотипи, у яких мутації проявляються на рівні цілої рослини.

Рослини, зі зміненими ознаками, отримані в результаті мутагенезу на клітинному рівні, називаються варіантами (термін «мутант» використовується тоді, коли мутація підтверджується генетичними або молекулярно-генетичними методами). Рекомендуються наступні позначення: R₀ – рослини-регенеранти, отримані з відповідних клітинних клонів, R, R₂ і т. д. – перше і наступні покоління після самозапилення.

Загальна схема одержання мутантних форм шляхом селекції на клітинному рівні складається з кількох етапів (рис. 6):

Рис. 6. Схема одержання мутантних форм шляхом клітинної селекції (за В.І. Артамоновим, 1989)

Змінені при мутагенній обробці клітини можуть бути виділені в умовах культивування in vitro шляхом прямого і непрямого відборів, а також при тестуванні окремих клітинних колоній. Прямий відбір полягає в додаванні до поживних середовищ окремих компонентів, до яких звичайні, незмінені клітини нестійкі. Непрямий відбір (негативна селекція) полягає у створенні умов культивування, при яких ріст незмінених клітин або затримується, або або ці клітини гинуть (наприклад, культивування при низьких або високих температурах на середовищах з нестачею окремих компонентів і т. д.).

Існує ряд факторів, які обмежують селекцію in vitro. Багато господарсько важливих ознак, таких, як врожайність, кількість зерна, стійкість до пестицидів та інші важко або практично неможливо одержати при культивуванні in vitro оскільки вони не проявляються на клітинному рівні. Недосить також біохімічних і молекулярних маркерів, які б корелювали з цими ознаками на рівні цілих рослин.

Не всі селекціоновані ознаки, які проявляються на рівні клітин, зберігаються на рівні рослин-регенерантів. На це є кілька причин: деяка частина змін не зачіпає генетичний апарат клітини, тому не зберігається у нащадків; генетичні зміни можуть елімінуватися в процесі диференціації і мейозу; функція мутованого гену може бути обмежена клітин, що диференціюються та культивуються; мутація одного гену може супроводжуватись активацією різних генів, які кодують ізоферменти; частина генотипів не здатне регенерувати нормальні фертильні рослини.