Вегетативное размножение растений методом культур тканей

Фитобиотехнология – составная часть биотехнологии (от греческих слов phyton – растение, bios – жизнь, teken – искусство и logos – наука, слово). Это наука об использовании растительных объектов в технике и промышленном производстве.

Объекты фитобиотехнологии – клетки и ткани растений, а также биологически активные молекулы растительного происхождения (ферменты, нуклеиновые кислоты, стероиды и др.).

К фитобиотехнологическим процессам относят процессы, которые базируются на клеточном уровне, в том числе, когда клетки уже использовались в генно-инженерном эксперименте.

С помощью методов фитобиотехнологии можно выращивать на питательных средах in vitro клетки и ткани высших растений, продуцирующих БАВ, в несвойственных им климатических зонах.

Растительные клетки и ткани способны культивироваться в форме неорганизованной клеточной массы – каллуса. Каллусную ткань можно "заставить" формировать зародышеподобные структуры, почки, побеги, а на их основе – растения-регенеранты. Все это происходит благодаря тотипотентности растительных клеток (от лат. totus – все, целый, potentia – сила, потенция). Т.е. клетка обладает способностью воспроизводить целый организм.

Если в качестве биообъекта применяют изолированный зародыш, меристему верхушечных или пазушных почек, то все получаемые растения-регенеранты полностью соответствуют исходному растению. При применении изолированных клеток и протопластов искусственно создают новые формы растений, пригодные для селекции.

Самые ранние работы по изолированию культур принадлежат Блоцишевскому (1876), Брауну и Моррису (1892), Боннэ, Саксу (1893). В этих исследованиях зародыши вычленялись из семени и выращивались в искусственных условиях. Удачные методы выращивания изолированных тканей были впервые разработаны в 1949 г. Ф. Уайтом и Р. Готре. Дальнейшее развитие методов получения каллусной ткани получено в 1963 г. в лабораториях Б. Скуга и Р.Г. Бутенко.

Микроразмножение in vitro осуществляют из зародыша растения, верхушки основного побега, пазушных побегов, суспензионной культуры клеток, промежуточного каллуса и некоторых других. Для этого соответствующие ткани отбирают, стерилизуют и переносят на подходящую питательную среду.

Установлено, что меристемные ткани, сердцевина луковиц, клубнелуковиц и корневищ, которые надежно защищены листьями и чешуйками и являются стерильными. Перед удалением покрывающих структур их каждый раз протирают 70% этанолом. Если источниками тканей являются открытые органы, то их стерилизуют до 40 минут ртуть- или хлорсодержащими агентами (гипохлориты натрия и кальция, сулема) или пероксидом водорода.

После стерилизации растительный биообъект трижды промывают свежей стерильной дистиллированной водой.

Компоненты питательных сред делят на 3 группы: 1) источники органического углерода (чаще – сахароза); 2) неорганические соли (включая источники азота); 3) стимуляторы роста (некоторые витамины группы В и растительные гормоны – цитокинины (усиливают или поддерживают рост каллусов и/или корнеобразование in vitro) и ауксины (стимулируют образование почек).

Питательные среды могут быть плотными и жидкими. Например, для микрокультуры ананасов предпочтительнее жидкие среды.

В целях предотвращения возможного бактериального и грибного загрязнения в питательные среды добавляют антибиотики (нистатин, цефалоспорин, левомицетин, гентамицин сульфат, канамицин моносульфат, рифампицин и др.).

С помощью метода культур тканей повысили коэффициент размножения садовых древесных растений (яблони) и травянистых декоративных растений (ирис, нарцисс, петуния, фиалка и др.). Доступными для производства стали клетки барбариса – продуцента спазмолитика ятроризина, табака – продуцента убихинона-10. Весьма перспективны каллусные культуры древесных растений.

Перед высадкой проростков в грунт стимулируют корнеобразование с помощью индолилмасляной кислоты.