БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 28 страница

7 Г-'горова

Изолированные протопласты можно культивировать. Обычно для этого используют те же среды, на которых растут изолирован­ные клетки и ткани. Сразу же после удаления ферментов у прото­пластов в культуре начинается образование клеточной стенки. Протопласт, регенерировавший стенку, ведет себя как изолиро­ванная клетка, способен делиться и формировать клон клеток. Регенерация целых растений из изолированных протопластов со­пряжена с рядом трудностей. Получить регенерацию через эмбрио­генез удалось пока только у растений моркови. Стимуляцией пос­ледовательного образования корней и побегов (органогенез) до­бились регенерации растений табака, петунии и некоторых дру­гих растений. Следует отметить, что протопласты, изолированные из генетически стабильной клеточной культуры, чаще регенери­руют растения и с большим успехом используются при исследо­ваниях генетической модификации протопластов.

6.8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА КУЛЬТУРЫ

ИЗОЛИРОВАННЫХ КЛЕТОК И ТКАНЕЙ В СОЗДАНИИ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Помимо фундаментальных исследований метод культуры изо­лированных тканей широко используется в сельском хозяйстве и промышленном производстве (рис. 6.5). Примером может служить массовое клональное микроразмножение плодовоовощных и де­коративных растений, а также их оздоровление от вирусных и других инфекций. С помощью культуры in vitro можно расширить возможности селекционной работы: получать клоны клеток, а за­тем и растения с запрограммированными свойствами. Благодаря способности клеток синтезировать в культуре вторичные метабо­литы возникла отрасль промышленности, осуществляющая био­логический синтез веществ, необходимых человеку.

6.8.1. Синтез вторичных метаболитов

В настоящее время известно примерно 2-10⁴ синтезируемых ра­стениями веществ, которые используются человеком, и их коли­чество постоянно увеличивается. Растения всегда служили источ­ником пищи, эфирных масел, красителей и, конечно же, лекар­ственных соединений. Так, мак снотворный (Papaver somniferum)j является источником болеутоляющего вещества — кодеина; из на^ перстянки (Digitalis lanata) получают дигоксин, тонизирующий сер| дечную деятельность; из хинного дерева (Cinchona ledgeriana) -4 антималярийное средство «хинидин». Особое место занимают нар| котики и стимулирующие вещества. В небольших, строго контро! лируемых количествах их используют в медицине. Однако при сй|

Биотехнологическое применение

. фундаментальные ^: исследования Вегетативное ^: размножение ■ Оздоровление

Искусственные семена

Вторичные продукты и биотрансформация

Гибридизация: половая,

соматическая

Гаплоидизация:

андро генная,

гиногенная

Селекция, мутации,

вариации

Замена органелл

Молекулярно- генетическая инженерия растений

Рис. 6.5. Использование культуры клеток и тканей растений в биотехно­логии (по Х.Борнман, 1991)

стематическом употреблении низких концентраций наркотиков возникают наркозависимость и стремление к увеличению упот­ребляемой дозы. Применение высоких концентраций наркотика убивает человека. Наиболее известны опиум и героин из Papaver somniferum, кокаин из Erythroxylon, никотин из различных сортов табака. Наиболее известный стимулятор — кофеин, содержащий­ся в растениях чая и кофе. Стимуляторы не токсичны в концент­рациях, рекомендуемых к применению. Однако высокие их кон­центрации негативно влияют на сердечно-сосудистую и нервную систему человека.

Большой интерес вызвало открытие пиретринов, выделенных из цветков Chrysanthemum cinerariaefolium. Эти вещества — мощ­ные инсектициды. Особая их ценность заключается в том, что пиретрины не вызывают привыкания у насекомых, а также не проявляют кумулятивного токсического эффекта.

Способность интактных растений синтезировать различные со­единения привела к предположению, что тем же свойством будут обладать клетки и ткани этих растений, выращиваемые в стериль­ных условиях. Для некоторых культур это оказалось справедливым. Но в отдельных случаях клетки либо не проявляли способности к синтезу необходимых веществ, либо синтезировали их в мини­мальных количествах. Понадобились долгие эксперименты по под­бору питательных сред, условий культивирования, исследованию новых штаммов, полученных благодаря генетической гетероген­
ности каллусных клеток или применению мутагенных фактороь чтобы добиться серьезных успехов в этой области.

В настоящее время промышленный синтез вторичных метабо литов — очень перспективное направление. Синтез вторичны: метаболитов происходит главным образом в суспензионной куль­туре клеток, в регулируемых условиях, поэтому он не зависит о~ климатических факторов, от повреждения насекомыми. Культурь выращивают на малых площадях в отличие от больших массивог плантаций с необходимыми растениями. Культуры клеток расте­ний могут синтезировать практически все классы соединений вто­ричного обмена, причем довольно часто в количествах, в нескольк< раз превышающих их синтез в целых растениях. Например, выхол аймалицина и серпентина в культуре клеток Catharanthus roseur составляет 1,3 % сухой массы, а в целом растении — 0,26 %. В культура- клеток Dioscorea dettoidea диосгенин синтезируется в количеств^ 26 мг на 1 г сухой массы, а в клубнях растений его содержание составляет 20 мг на 1 г сухой массы. Кроме того, в культурах ют- ток может начаться синтез веществ, не характерных для исходно­го растения, либо расширяется набор синтезируемых соединений В ряде случаев в клеточной культуре образуются вещества, кото­рые синтезировались интактным растением на ювенильной фаз:- развития, либо вещества, содержавшиеся в клетках филогенети­чески более ранних групп растений. Так, в культуре клеток Papave bracteatum содержится сангвирин, характерный для ювенильны:. растений, и отсутствует тебаин, синтезируемый взрослыми рас­тениями. А в культуре клеток живокости (Delphinium) синтезиру­ются Д⁷-стерины, присутствующие у архаичных групп растений.

Синтез вторичных соединений может коррелировать с процес­сом дифференцировки в культуре клеток. Например, в суспензион­ной культуре Papaver somniferum максимальный синтез алкалоидов начинается после того, как в ней дифференцируется достаточна большое количество специализированных клеток млечников, пред­назначенных для депонирования метаболитов. С другой стороны, культуры клеток табака и моркови синтезируют большое количе­ство никотина и антоцианина соответственно, хотя их клетки сла­бо дифференцированы. Не существует также однозначного ответа на вопрос, как связан синтез вторичных метаболитов с ростовым» процессами. У большого числа культур вторичные метаболиты син; тезируются и накапливаются в значительных количествах либо в? время экспоненциальной фазы, когда ростовые процессы особен* но активны, либо в период стационарной фазы роста культура клеток, когда прирост клеточной массы прекращается. Однако ecti культуры, например культура клеток Catharanthus roseus, у которь: синтез вторичных метаболитов сопровождает весь период роста. |

Важная особенность культивируемой популяции клеток — е стабильность в отношении синтеза и накопления продуктов вто| ричного синтеза. Так, в отделе биологии клетки и биотехнологии ИФР РАН под руководством Р. Г. Бутенко были получены разные штаммы клеток Dioscorea deltoidea, в том числе штамм-сверхпро­дуцент ИФР ДМ-0,5. Все эти штаммы сохраняли стабильность в отношении синтеза фуростаноловых гликозидов около 26 лет. Интересная особенность большинства клеток в культуре состоит в том, что обычно эти клетки не транспортируют синтезируемые метаболиты в питательную среду или другие клетки, хотя некото­рые культуры составляют исключение, в частности культура кле­ток мака, которые депонируют алкалоиды в млечники. Синтез вто­ричных метаболитов в культивируемых клетках связан с внутри­клеточными органеллами, в основном с пластидами и эндоплаз- матическим ретикулумом. В клетках, не способных к транспорту метаболитов, продукты вторичного синтеза обычно накапливают­ся в вакуолях и свободном пространстве (СП) клеток (табл. 6.3).

На синтез вторичных метаболитов влияет целый ряд факторов. Прежде всего выход продукта зависит от генотипа растения-до- нора. Показано, что культуры клеток, полученных от высокопро­дуктивных растений, продуцировали большее число метаболитов. Другой важный фактор — состав питательной среды и концентра­ция ее компонентов, которые должны обеспечивать, с одной сто­роны, увеличение количества клеток-продуцентов, с другой —

усиливать сам процесс синтеза. На рост, т.е. на увеличение био­массы, существенно влияет природа и количество углеводов, со­единений азота и фосфора, на синтез метаболитов — природа и концентрация фитогормонов. Так, при замене одного ауксина на другой, например нафтилуксусной кислоты на 2,4-D, трехкратно увеличился синтез антрахинона суспензионной культурой Morinda citrifolia.

Очень большое влияние на рост суспензионной среды оказы­вает ее непрерывное перемешивание, которое обеспечивает хоро­шую аэрацию и предотвращает осаждение клеток. В лабораторных условиях перемешивание достигается благодаря использованию качалок или роллерных установок. При промышленном выращи­вании суспензионных культур применяют специальные системы, в которых идут увеличение биомассы и синтез вторичных соеди­нений, — биореакторы. Эти системы обладают важными преиму­ществами: возможностью управлять процессом культивирования на основе показаний датчиков; кроме того, большой объем куль­тивируемого материала позволяет забирать значительные пробы, при этом стрессовые реакции у культуры клеток не возникают. В зависимости от способа перемешивания культуральной жидкости биореакторы делят на две группы.

Первая группа включает биореакторы, в которых суспензион­ная культура перемешивается только за счет подачи воздуха; во второй группе биореакторов культура перемешивается механичес­ким способом (рис. 6.6).

Выращивание культур растительных клеток в биореакторах про­водят в двух режимах. Первый режим — периодическое культивиро-

Воздух Воздух Воздух Воздух 1 2 3 4 \ } Рис. 6.6. Схема работы основных типов биореакторов: f

1 — биореактор с механическим перемешивающим устройством; 2 — барботаж-1 ный биореактор; 3 — аэролифтный биореактор; 4 — биореактор с вынесенной

циркуляционной петлей \

182 j вание — заключается в том, что по окончании процесса откачи­вают и используют всю суспензию клеток. При втором режиме — проточное культивирование — в биореактор постоянно добавля­ют свежую питательную среду и одновременно отбирают тот же объём либо суспензии (открытое проточное культивирование), либо одной отработанной питательной среды, оставляя клетки в реакторе (закрытое проточное культивирование).

Существуют две разновидности открытого культивирования. Первая — турбидостат — подразумевает измерение и автомати­ческое поддержание концентрации клеточной биомассы в реак­торе на одном уровне путем изменения скорости протока. Вторая разновидность — хемостат — заключается в подаче в биореактор с постоянной скоростью питательного раствора при одновремен­ном откачивании с той же скоростью клеточной суспензии.

Существует еще одна современная технология получения вто­ричных метаболитов с помощью иммобилизованных клеток куль­туры, т. е. помещение их в определенный носитель или адсорбция в нем. Носитель с клетками помещают в питательную среду. Клет­ки остаются живыми. Они прекращают рост, но продолжают син­тез метаболитов, выделяя их в среду.

Довольно часто синтез вторичных метаболитов в суспензион­ной культуре останавливается на промежуточных этапах, не дохо­дя до необходимого продукта. Получение продукта возможно бла­годаря процессу биотрансформации. Сущность его состоит в из­менении промежуточных метаболитов с помощью культур других растений или клеток бактерий. Биотрансформация очень эффек­тивна в бактериальных клетках, поэтому растительные клетки используют, когда процесс не осуществляется в клетках микро­организмов. Вводимые в эти культуры вещества могут подвергать­ся гидроксилированию, эпоксидированию, глюкозилированию, этерификации, а также присоединяться к аминокислотам. Напри­мер, культура клеток женьшеня корневого происхождения спо­собна трансформировать (гликозилировать) фенольные соедине­ния — продукты деятельности суспензионной культуры клеток корня Panax ginseng. Культуры клеток лебеды и картофеля могут биотрансформировать индолил-3-уксусную кислоту в индолил-3- ацетил-Ь-аспарагиновую кислоту (Н. И. Рекославская и др., 1991).

Еще один пример — биотрансформация карденолидов, гликози- ды которых используют в медицине для лечения болезней сердца. Растения наперстянки (Digitalis lanata) в большом количестве синте­зируют дигитоксин вместо необходимого дигоксина. Для соответ­ствующей биотрансформации с успехом используют недифферен­цированную суспензионную культуру наперстянки. Иммобилизо­ванные клетки этой культуры способны долгое время с постоян­ной скоростью трансформировать р-метилдигитоксин в р-метил- дигоксин (А. В.Альферманн и др., 1987).

Таким образом, использование суспензионных культур для син­теза вторичных метаболитов в промышленных масштабах имеет большие перспективы, и не только с точки зрения экономичес­кой выгоды получения более дешевой продукции в запланиро­ванных количествах. Важно, что использование культуры клеток спасет от уничтожения тысячи дикорастущих растений, ставших уже редкими, которые синтезируют необходимые человеку веще­ства. Увеличение выхода продукта может быть достигнуто благода­ря дальнейшей исследовательской работе по селекции специали­зированных популяций клеток и оптимизации условий культиви­рования. Большой интерес представляет также дальнейшее разви­тие методов биотрансформации метаболитов и иммобилизации культивируемых клеток.

6.8.2. Биотехнологии в сельском хозяйстве

Ускорение и облегчение селекционного процесса, а также со­здание растений с новыми качествами — это направления, кото­рые достаточно успешно развиваются с помощью технологий кле­точной инженерии, культуры клеток и тканей.

Две группы методов, благодаря которым развиваются данные направления, представлены в табл. 6.4.

Некоторые из указанных технологий стали традиционными, другие находятся на начальных этапах разработки. Наконец, есть такие методы, которые явно вышли из ранга вспомогательных, ускоряющих селекцию технологий. К ним можно отнести крио- сохранение генофонда — технологию, в настоящий момент при­обретшую экологическую направленность; или клональное мик­роразмножение растений, тесно связанное с проблемой их оздо­ровления от вирусных и других инфекций. Поэтому обзор этих технологий вынесен за рамки данного раздела.

Технологии, облегчающие селекционный процесс. Одна из наи­более важных технологий этой группы — оплодотворение in vitro, помогающее предотвратить прогамную несовместимость, которая может быть вызвана следующими причинами:

1) генетически детерминированное (определенное) несоответ­ствие секрета рыльца материнского растения и пыльцы отцов­ского, которое тормозит рост пыльцевых трубок на рыльце пес­тика;

2) несоответствие длины столбика пестика и пыльцевой труб­ки, в результате чего пыльцевая трубка не достигает семяпочки (гетеростилия):

3) тканевая несовместимость партнеров, приводящая к оста­новке роста пыльцевой трубки в любой момент ее прорастания от рыльца пестика до микропиле семяпочки (гаметофитный тип не­совместимости).

Преодоление прогамной несовместимости возможно благода­ря выращиванию в стерильных условиях изолированной завязи с нанесенной на нее пыльцой или изолированных кусочков пла­центы с семяпочками, рядом с которыми или непосредственно на ткани которых культивируется пыльца.

Значительным препятствием для селекции служит также пост- гамная несовместимость, вызванная разновременным развитием зародыша и эндосперма при отдаленной гибридизации. В резуль­тате образуются невсхожие щуплые семена. Получить растение из таких семян можно только при использовании метода эмбриокуль- туры, т.е. выращивания изолированного зародыша на искусствен­ной питательной среде in vitro. Метод эмбриокультуры широко применяют при межвидовой гибридизации овощных растений, для микроразмножения ценных гибридов, для клеточной селекции.

Большое значение имеет создание гаплоидов, позволяющее ус­корить процесс селекции в 2 — 3 раза. Использование гаплоидных клеток и гаплоидных растений способствует обнаружению эксп­рессии введенного в клетку генома, редких рекомбинаций, ре­цессивных мутаций, которые в диплоидных растениях, как пра­вило, маскируются доминантными генами. Из гаплоидных клеток можно выделить протопласты; сливаясь, они образуют гибрид­ные клетки и растения с диплоидным числом хромосом. Обраба­тывая гаплоидные клетки колхицином, можно добиться удвоения числа хромосом и получить диплоидные гомозиготные растения. Все это значительно облегчает выявление и стабилизацию необ­ходимых признаков. Кроме селекции гаплоиды применяются так­же в генно-инженерных исследованиях. Впервые возможность по­лучения спонтанных гаплоидов при аномальном развитии пыль­ников, пыльцы и других объектов была показана в 1964 г. С. Гуха и С. Магешвари. В настоящее время в культуре гаплоидные растения получают из изолированных пыльников (андрогенез), изолиро­ванных семяпочек (гиногенез); из гибридного зародыша, у которого в результате несовместимости потеряны отцовские хромосомы (партеногенез). Новые сорта ячменя — Исток и Одесский-15 — были выведены благодаря комбинации партеногенетического метода с культурой изолированных зародышей за 4 года вместо 10—12 лет, необходимых для обычной селекции.

Создание генетического разнообразия исходных форм растений и скрининга генотипов. Сомаклональная изменчивость — прекрас­ный источник генетического разнообразия (сомаклональных ва­риаций), которое может быть реализовано в создании генетичес­ки измененных растений-регенерантов с новыми свойствами (со- маклональные варианты, или сомаклоны). Помимо повышения ге­нетического разнообразия, использование сомаклональных ва­риантов в 2 раза может ускорить процесс выведения нового сор­та даже для размножаемых семенами растений. Первые сомакло- нальные варианты табака были получены в Институте физиоло­гии растений им. К.А.Тимирязева (Н.А.Загорина, З.П.Шамина, 1970).

Сомаклональные вариации нельзя рассматривать как случай­ные спонтанно возникающие мутации. Генетические изменения, характерные для сомаклональных вариаций, сложны и носят ком­плексный характер. Частота таких генетических изменений на три порядка превышает частоту спонтанных мутаций. Кроме того, сома­клональные варианты отличаются от исходного растения не толь­ко качественными моногенными признаками, но и количествен­ными — полигенными (интенсивность роста, продуктивность, устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды).

Отмечены случаи появления сомаклональных вариантов, сочетающих признаки, которые невозможно или трудно соеди­нить в одном генотипе традиционным селекционным путем. Так, Л.А.Кучеренко (1986) выделила из сомаклональных вариантов, возникших в каллусной культуре риса, растения, сочетавшие ско­роспелость и длиннозерность. На их основе за короткий срок был. создан новый сорт риса.

По-разному сказываются на генетических изменениях и, следо­вательно, на появлении сомаклональных вариаций различные типы морфогенеза. Экспериментально установлено, что при соматичес­ком эмбриогенезе цикл «клетка — растение» совершается значи­тельно быстрее, чем при органогенезе. Поэтому степень различия между полученным и исходным родительским генотипом в случае органогенеза может быть значительно выше, чем при эмбриоге­незе.

Источником генетического разнообразия растительного мате­риала могут быть не только сомаклональные вариации, но и му­тагенез, в несколько раз повышающий образование стабильно устойчивых по искомым признакам клонов клеток.

После получения различных сомаклональных вариаций от ис­ходного растения наступает следующий этап — отбор необходи­мых сочетаний признаков. Данный вопрос решается с помощью клеточной селекции, которую проводят практически на любом объекте, введенном в культуру in vitro. Однако удобнее использо­вать суспензионную культуру или изолированные протопласты. Преимущество этих объектов состоит в быстром росте культуры и равномерном действии селективного фактора на все клетки. Для отбора сомаклональных вариаций соответствующие селективные факторы (соли в высоких концентрациях, гербициды и др.) до­бавляют в питательную среду для выращивания культуры клеток либо растущие культуры помещают в селективные условия (низ­кая или высокая температура, освещенность и т.д.). Существует несколько методов клеточной селекции:

1. Прямая (позитивная) селекция, при которой выживает только заданный тип мутантных клеток.

2. Непрямая (негативная) селекция, которая ведет к гибели деля­щихся клеток дикого типа и выживанию метаболически неактив­ных клеток. Этот прием требует дополнительной идентификации мутационных изменений у выживших клеток.

3. Тотальная селекция, при которой индивидуально тестируют­ся все клеточные клоны.

4. Визуальная селекция и неселективный отбор, когда необхо­димая вариантная линия выбирается среди прочих визуально или с помощью биохимических методов.

Для отбора клеток, устойчивых к неблагоприятным или стрес­совым факторам, наиболее часто применяют прямую селекцию. После выбора нужной популяции необходимо проверить стабиль­ность устойчивости к неблагоприятному фактору. Это длительный процесс, включающий многочисленные циклы выращивания и пересадки клеток на среды, содержащие селективный фактор или без него. Из стабильных клонов необходимо попытаться регенери­ровать растения. Получение растений-регенерантов, а также гиб­ридологический анализ подтверждают генетическую природу при-
заряд, который вызывает их взаимное отталкивание. Для слияния это отталкивание необходимо преодолеть специальными приема­ми, способствующими снятию или перераспределению поверх­ностного заряда мембран. Впервые искусственное слияние прото­пластов с помощью индуктора слияния (фьюзогена) было осу­ществлено в 1970 г. Коккингом и его сотрудниками. В настоящее время в качестве эффективных фьюзогенов используют полиэти- ленгликоль (ПЭГ) и растворы с рН 9—11 и высокой концентра­цией ионов кальция. Согласно одной из гипотез, объясняющих сли­яние протопластов при использовании ПЭГ, высокая концентра­ция этого вещества (20—30 %) способствует поглощению всей сво­бодной воды между протопластами, вызывая их слипание в резуль­тате дегидратации. Кроме того, поглощение свободной воды инду­цирует образование пор в мембране, через которые перетекает внут­риклеточное содержимое. Если повреждения мембран обратимы, слипшиеся протопласты регенерируют клеточную стенку (рис. 6.7).

Кроме того, существует физический фактор — импульсы элек­трического тока, который также заставляет протопласты сливать­ся. Обработка электрическими импульсами, как и обработка ПЭГ, приводит к обратимому повреждению мембран. Применение пе­ременного тока вызывает диэлектрофорез, и протопласты, нахо­дящиеся между электродами, выстраиваются в ряд, примыкая друг к другу своими полярными поверхностями. Импульс постоянного
тока приводит к образованию пор, через которые происходит сли­яние (рис. 6.8).

При соматической гибридизации развиваются клетки двух ти­пов: гибриды и цибриды. При образовании гибридов объединяет­ся ядерный геном обеих клеток. Цибридная клетка содержит ци­топлазму обоих партнеров, а ядро — одного. Такой результат дос­тигается при деградации одного из ядер после слияния или в том случае, если один из протопластов был лишен ядра.

Первый неполовой гибрид высших растений был получен в 1972 г. при слиянии изолированных протопластов двух видов таба­ка: Nicotiana glauca и Nicotiana langsdorfti. В настоящее время полу­чено много межвидовых, межсемейственных и межтрибных гиб­ридов, значительную часть которых нельзя считать нормальными растениями, а некоторые гибриды (гибрид арабидопсиса и тур­непса) представляют собой растения-монстры. Возникающие ано­малии — результат хромосомной несбалансированности. Описаны случаи возникновения гибридов между протопластами эритроци­тов крысы и дрожжевых клеток, моркови и человека и др. Любые исследования, любые манипуляции в области создания новых ге­нотипов должны быть тщательно и всесторонне продуманы, а ученые должны помнить об ответственности и научной этике. Профессор Колумбийского университета Э. Чаргафф предупреж­дал о том, что «в тысяче опытов, вероятно, ничего не случится,

Рис. 6.8. Схема слипания протопластов под действием электрического поля (по Х.Борнман, 1991): / — изолированные протопласты; 2 — слипание протопластов полярными по­верхностями; 3 — образование пор в мембранах под действием сильного импуль­са постоянного тока; 4 —смешивание цитоплазмы; 5 — образование цибридных (гибридных) протопластов

hq затем в одном каком-то случае произойдет нечто очень непри­ятное». Он был «убежден, что именно попытка преобразовать или перехитрить природу почти привела к ее гибели».

Введение в протопласты макромолекул, клеточных органелл и бактериальных клеток. Чужеродный генетический материал мож­но переносить в клетку не только при соматической гибридиза­ции, но и при непосредственном введении ДНК или органелл, содержащих ДНК, в изолированные протопласты. Работы в этом направлении начаты не так давно, но уже получены интересные результаты. Так, поглощение экзогенных макромолекул ДНК по­казано у протопластов петунии, сои, моркови. Проведена транс­плантация органелл (ядер, митохондрий, хлоропластов) в про­топласты растений. Наибольшую важность представляют опыты по трансплантации хлоропластов одних растений в клетки других. П.Карлсон провел опыты по введению хлоропластов нормально­го зеленого растения Nicotiana suaveolens в протопласты пестроли­стного мутанта N. tabacum. В результате культивирования прото­пластов были получены зеленые каллусы, из которых регенери­ровали растение, оказавшееся пестролистным. Для того чтобы понять, содержит растение-регенерант элементы геномов двух видов Табаков или только одного, проанализировали белковую фракцию I, в которую входит ключевой фермент цикла Кальви­на — рибулозодифосфаткарбоксилаза (РДФ-карбоксилаза). Этот фермент состоит из двух больших субъединиц и двух малых. Боль­шие субъединицы кодируются геномом хлоропластов, малые — ядерными генами. Анализ состава белковой фракции I растения- регенеранта показал присутствие полипептидов, характерных и для пластид N. tabacum, и для пластид N. suaveolens. Перспектив­ность работ по трансплантации хлоропластов заключается в том, что введение высокоэффективных хлоропластов может способство­вать активации фотосинтеза и повышению продуктивности дру­гих растений.