Культивирование клеток растений в глубинных условиях

Для глубинного культивирования растительных клеток применимы способы, разработанные в микробиологии.

Различают два вида систем культивирования:

1) Закрытая система культивирования – наиболее изучена и распространена. Для нее характерен периодический режим выращивания. При этом клеточная масса помещается в определенный объем среды. Система закрыта по всем параметрам, кроме газов, до конца выращивания. Периодически подается свежая питательная среда, а старая удаляется в том же объеме. Клетки остаются в системе в течение всего цикла выращивания.

2) Открытая (проточная) система культивирования – поступает свежая питательная среда, при этом отбирается старая питательная среда и часть урожая.

Первый крупномасштабный процесс по выращиванию культур клеток растений (воробейника) был осуществлен в начале 80-х годов для получения вторичного метаболита – шиконина. Это натуральный ярко-красный краситель, обладающий антисептическими свойствами. За один периодический процесс получается около 5 кг конечного продукта, который накапливается в клетках. На первой стадии клетки воробейника выращивают 9 суток в биореакторе объемом 200 литров на среде с подачей стерильного воздуха. Затем культуру переносят в биореактор меньшего размера со средой, которая стимулирует продукцию шиконина. В третьем реакторе на 750 л ферментацию ведут 2 недели. Клетки на первой стадии белые, на последней – красные. Стоимость красителя в 1983 г. составляла 4000 долларов за килограмм.

Суспензионные культуры используют для промышленного получения вторичных метаболитов, которые используются в медицине, парфюмерной промышленности, растениеводстве и других отраслях промышленности. Это – алкалоиды, терпеноиды, гликозиды, полифенолы, полисахариды, эфирные масла, пигменты, антиканцерогены, пептиды (ингибиторы фитовирусов). В настоящее время в разных странах в биосинтетической промышленности для получения экономически важных веществ используется около ста видов растений (женьшень, беладонна, паслен дольчатый, дурман обыкновенный, ландыш майский, клещевина, агава, мак снотворный и др.).

Вопросы для самоконтроля

1) Фитобиотехнология как раздел биотехнологии.

2) Объекты фитобиотехнологии.

3) Фитобиотехнологические процессы.

4) Термины «тотипотентность» и «каллус».

5) Компоненты питательных сред для культивирования клеток растений.

6) Методы стерилизации растительных биообъектов.

7) Способы предотвращения бактериального и грибного загрязнения питательных сред.

8) Техника поверхностного культивирования клеток растений.

9) Техника культивирования клеток растений в глубинных условиях.

10) Закрытая и открытая (проточная) система культивирования клеток растений в глубинных условиях.

11) Первый крупномасштабный процесс по выращиванию культур клеток растений.

12) Какие ценные вторичные метаболиты получают с использованием суспензионных культур?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1. Биотехнология: учебное пособие для вузов, в 8 кн., под ред. Егорова Н.С., Самуилова В.Д. – М., 1987.

2. Блинов, В.А. Общая биотехнология: курс лекций. В 2-х частях. Ч. 1 / В.А. Блинов. – Саратов, 2003.

3. Глик, Б. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение / Б. Глик, Дж. Пастернак. – М.: Мир, 2002. – 592 с. – ISBN: 5-03-003328-9

4. Елинов, Н.П. Основы биотехнологии / Н.П. Елинов. – СПб.: Наука, 1995. – ISBN 5-02-026027-4

5. Сельскохозяйственная биотехнология / Шевелуха В.С. и др. – М.: Высшая школа, 2003. – 427 с. – ISBN: 5-06-004264-2

Дополнительная

1. Клунова, С.М. Биотехнология: учебник / С.М. Клунова, Т.А. Егорова, Е.А. Живухина. – М.: Академия, 2010. – 256 с. – ISBN 978-5-7695-6697-4

2. Пшеничникова, А.Б. Основы биотехнологии: учебное пособие / А.Б. Пшеничникова. – М.: МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2010. – 92 c.

3. Современные проблемы и методы биотехнологии [Электронный ресурс]: электронное учебное пособие / Н.А. Войнов, Т.Г. Волова, Н. В. Зобова и др.; под науч. ред. Т.Г. Воловой. – Электрон. дан. (12 Мб). – Красноярск: ИПК СФУ, 2009.

4. Тарантул, В.З. Толковый биотехнологический словарь русско-английский: справочное издание [Электронный ресурс] / В.З. Тарантул. – М.: Языки славянских культур, 2009. – 936 с. – ISBN: 978-5-95-51-0342-6 – Доступ с сайта научной библиотеки СГАУ – ЭБС IPRbooks

5. http://www.biotechnolog.ru

Лекция 14