Клеточная дифференциация in vitro.
В настоящее время большое число экспериментальных данных свидетельствует о том, что образование и накопление вторичных продуктов в растениях - сложный, пространственно и повременно организованный процесс, который часто в той или иной форма включает транспорт этих соединений на клеточном и субклеточном, уровнях. В целом ряде случаев показано резкое разграничение мест первичного синтеза и накопления алкалоидов. Установлено, что, эти два процесса могут быть локализованы в различных клетках в пределах одного и того, же органа или даже одной и той же ткани.
Известно, например, что люпиновые алкалоиды в растениях сем. Leguminosae синтезируются в зеленых частях растений, а накапливаются в корнях. Тропановые алкалоиды синтезируются в корнях, а затем транспортируются в стебли.
В культурах тканей растений, также как и в растениях, накопление вторичных метаболитов зачастую тесно связано с процессом вторичной тканевой дифференциации. В таких культурах обычно наблюдается формирование секреторные канальца, млечники, слизевые клетки, железки или специализированные клетки, где накапливаются конечные продукты, т.е. происходит процесс разобщения синтеза и накопления вторичных веществ. В недифференцированных клетках и тканях синтез таких продуктов сильно репрессирован.
Установлено, например, что практически все клетки в каллусе Macleyamicrocarpa обладают способностью синтезировать изохиноликовые алкалоиды, однако их накопление осуществлялось лишь в специализированных, так называемых "алкалоидных" клетках.
Исследователи, работающие с культурами тканей, неоднократно наблюдали, что при образовании в каллусной ткани морфологических структур (побегов, корней, эмбриоидов и т.д.) содержание искомых продуктов в культуре увеличивается. Например, культура ткани Atroра belladonna при недифференцированном росте не продуцировала гиосциамин, а при образовании корней в каллусе, начинается синтез алкалоида. Сердечные гликозиды наперстянки синтезировались только при образовании в культуре ткани эмбриоидов.
Существенным диагностическим признаком культуры ткани раувольфии змеиной является наличие выделительных образований с различной степенью морфологической специализации: клетки-идиобласты и удлиненные секреторные образования типа млечников. Микрохимический и люминесцентный анализ показал, что основная масса алкалоидов находится в этих структурных образованиях, причем максимальное содержание алкалоидов наблюдается в период увеличения количества секреторных идиобластов и образований типа млечников. В растениях рода раувольфия наивысшее содержание алкалоидов также отмечается в аналогичных секреторных структурах - идиобластах и млечниках.
Индукция морфогенеза в культуре ткани Papaver bracteatum привела к появлению алкалоидов тебаина и морфина, тогда как недифференцированные каллусные ткани накапливали сангвинарин и допамин.
Быстрое увеличение содержания лимоненаи нарингенина наблюдалось в процессе образования побегов в культуре тканей видов Citrus, что свидетельствует о корреляции их биосинтеза с клеточной дифференциацией.
Интерес представляют процессы цитодифференцировки, происходящие в тканях Catharanthus roseus при переносе их из "ростовой среды" в "продукционную". В цитоплазме паренхимных клеток при выращивании их в течение двух недель на "алкалоидпродуцирующей" среде появлялись большие липидные капли, что коррелировало с накоплением алкалоидов.
Обнаружена четкая корреляция между ультраструктурной организацией пластид (хлоропластов и этиопластов) и биосинтетической способностью каллусных культур чайного растения, что подчеркивает важную роль хлоропластов в образовании фенольных соединений. С наличием развитых хлоропластов в растущей на свету культуре ткани Lupinus polyphyllus также связано увеличение (в 10 раз) образования хинолизидиновых алкалоидов лупинанаи спартеина.
Ультраструктура клеточных линий Coptis japonica, продуцирующих алкалоиды типа протоберберина существенно отличалась от клеточных линий, неспособных к синтезу алкалоидов: в продуцирующих алкалоиды клетках перед началом синтеза алкалоидов обнаружен больший объем вакуолей, чем в непродуцирующих клетках. Кроме того, в продуцирующих клетках можно было наблюдать многочисленные везикулы, содержащие в цитоплазме плотный осадок.
Дата добавления: 2016-01-30; просмотров: 973;