Культуры органов растений
Как мы уже отмечали, в том случае, когда в растении образование и накопление ценных метаболитов происходит в различных, специализированных клетках, образование их в значительных количествах в недифференцированных клетках культуры мало вероятно. В таких случаях, по-видимому, более целесообразным является выращивание различных организованных (органных) структур (побеги, корни, эмбриоиды).
3.1. Культура побегов.
Культуру побегов можно получить из меристематических тканей, способных сформировать побег (зародыш, кончик побега или образующейся позже пазушный побег, точки роста, культуры клеток и тканей и т.д.). Кончики побегов или микрочеренки, культивируемые на питательных средах в условиях in vitro, развивают побеги второго порядка, третьего и т.д., образуя в результате агрегат, состоящий из почек, побегов и иногда каллуса, и заполняя почти весь сосуд, в котором проводится культивирование.
Такую культуру побегов можно разделить на отдельные побеги, пересадить на свежую питательную среду, и продолжать, таким образом, выращивание бесконечно долго.
Подобные культуры побегов могут эффективно продуцировать широкий спектр вторичных продуктов, причем часто в больших количествах, чем в соответствующей культуре ткани или в растении.
Культуры тканей, полученные от различных видов Digitalis, были способны синтезировать только лишь следовые количества сердечных гликозидов, в то время как культура побегов D.lanata синтезировала дигоксин - 9 мг% от массы сухой культуры. При этом побеговые культуры росли быстрее, чем культура ткани.
Культура побегов Rauwolfia serpentina пятилетнего возраста содержала алкалоиды, характерные как для корня, так и для побегов исходного растения, причем их общее содержание в культуре побегов было большим, чем в побегах взрослого растения, но меньшим, чем вкорнях.
Преимущества таких культур не только в том, что они, как правило, более способны к синтезу вторичных продуктов, но и в том, что культура побегов содержит 10-15% сухого вещества, в то время в культуре ткани обычно не более 5% сухой массы.
Имеется опыт культивирования побегов в многолитровых ферментерах по технологиям, аналогичным используемым в микробиологической промышленности для получения продуктов жизнедеятельности грибов и микроорганизмов.
Культура корней
Значение подземных органов как лекарственного сырья общеизвестно. Культура изолированных корней in vitro,наряду с культурами изолированных тканей и клеток является одним из удобных методов исследования физиологии и биохимии растений, т.к. в системе органов рост тканей и экспрессия вторичного метаболизма неразрывны. Корневые культуры многих растений способны к синтезу ценных продуктов. Однако корни в культуре растут очень медленно и не могут служить промышленным источником вторичных метаболитов.
Поэтому в последние годы проводится культивирование органов, клетки которых трансформированы с помощью Ti -плазмиды Agrobacterium. В результате такой трансформации их биомасса увеличивается значительно быстрее без прекращения синтеза вторичных метаболитов. Проведенные исследования трансформированных корней (трансгенный корень, волосатый корень, hairy root) показали их высокие биосинтетические способности и экономическую ценность продуктов, синтезируемых в них.
Первые результаты были получены с волосатыми корнями белены, дурмана, белладонны, скополии, синтезирующих тропановые алкалоиды и сохраняющих эту способность в трансформированных корнях. Позднее аналогичные результаты были получены с волосатыми корнями Beta vulgaris и Nicotiana tabacum. Эти культуры синтезировали характерные для растений продукты, причем в тех же количествах, что и корни растений.
Для получения антилейкемических алкалоидов из Catharanthus roseus так же более предпочтительной является трансформированная корневая культура. Она более стабильна по продуктивности и физиологическим показателям и в большей степени, чем культура побегов, способна к синтезу продуктов, характерных для корней родительского растения. Такая культура на 32 день выращивания содержала около 20 алкалоидов, главным из которых был аймалицин (200 мкг на I г сырой массы).
Волосатые корни способны к быстрому наращиванию биомассы. Так, Datura stramonium за 21 день культивирования увеличила массу волосатых корней в 55 раз. Значительной продуктивности достигла культура волосатых корней Datura stramonium и по содержанию скополамина - 0,556 от сухой биомассы.
Получены зеленеющие культуры трансформированных корней (Bidenssulphurens), что увеличивает возможности синтеза вторичных метаболитов, т.к. образование многих веществ (хинолизидиновые, гармаловые алкалоиды, некоторые фенольные соединения и др.) связано с хлоропластами.
Таким: образом, культура органов - это еще одна перспективная биотехнологическая модель культивирования растений для получения ценных продуктов их биосинтеза. Однако для того, чтобы стать промышленным источником, необходимо:
а) разработать биотехнологические установки для крупно-масштабного выращивания органных культур;
б) получить штаммы с высоким содержанием целевого продукта;
в) совершенствовать способы выделения и очистки целевого продукта.
Дата добавления: 2016-01-30; просмотров: 1142;