Клітинна селекція рослин.

План.

1. Об’єкти для клітинної селекції.

2. Методи відбору в клітинній селекції.

3.Сомаклональна мінливість та причини її виникнення.

4. Одержання рослин, стійких до біотичних та абіотичних стресових факторів.

5. Використання клітинної селекції в селекційному процесі.

Одним із важливих напрямків в біотехнології рослин є клітинна селекція при якій добір клітинних ліній і рослин з новими спадковими ознаками відбувається на рівні культивованих in vitro клітин. Основним завданням досліджень по клітинній селекції є одержання за допомогою сучасних методів молекулярної і клітинної біології широкого спектру мутацій у рослин, відбір із них найбільш цінних і після фізіолого-генетичного вивчення, використання їх в селекційній роботі по створенню нових сортів. Одержання рослин із відібраних в селективних умовах мутантних клітин можливе завдяки унікальній властивості рослинної клітини - тотипотентності.

Перші мутанти були отримані в середині 70-х років при використанні простих прийомів селекції на рівні калусних тканин.

Більшість робіт в даній області досліджень проведено в 80-ті роки. Перелік мутантів з важливими сільськогосподарськими ознаками досить великий. До них відносяться мутанти стійкості до стресових факторів, гербіцидів, різних захворювань, зверх продуцентів незамінних амінокислот. Потужним джерелом генетичної різноманітності рослин є сомаклональна мінливість, що виникає при проходженні рослинами стадії неорганізованого росту, яка дозволяє проводити ненаправлену селекцію in vitro.

Не дивлячись на великі перспективи цілеспрямованого покращення ряду ознак рослин in vitro, технологія клітинної селекції все ж залишається хоч і важливим, але лише доповненням до традиційних методів селекції.

Клітинна селекція вивчає теоретичні та практичні аспекти виникнення генотипової і фенотипової мінливості клітин та методи відбору клітин з новими цінними властивостями. При модифікуванні складу поживних середовищ можна цілеспрямовано впливати на репродукцію клітин із заданим числом хромосом в ядрі.

Теоретичною базою клітинної селекції є положення про тотипотентність культивованої рослинної клітини. Рослинна клітина переведена в умови культури зберігає всю основну генетичну інформацію про цілий організм і при наявності відповідних умов може її реалізувати. Генетичні зміни, в першу чергу мутації, які при цьому виникають, після регенерації можуть проявитись у вигляді нових ознак у створених рослин, що дає можливість методом культури клітин одержувати нові селекційно перспективні форми с.г. культур.

Дослідження мутагенного ефекту іонізуючого опромінення з селекційною метою, які були розпочаті Делоне (1928-1930рр), а також хімічних мутагенів (Рапопорт 1943-56рр) сприяли становленню цілого напрямку в області експериментального мутагенезу – мутаційної селекції рослин. Успіхи, досягнуті в культивуванні in vitro рослинних клітин дали можливість використовувати їх в селекції нових форм рослин.

При розробці ефективних клітинних технологій гостро стоять наступні питання:

1. Одержання великої кількості клітинних штамів рослин для селекційної роботи;

2. Розробка технологій направленого впливу на генетичну мінливість клітин, що формують ці штами;

3. Розробка технологій по регенерації із них великої кількості життєздатних фертильних рослин.

Основними перевагами використання клітинних культур є:

-можливість маніпуляції з мільйонами клітин, як мутабельними одиницями;

-проведення направленої селекції в чашці Петрі та регенерація рослин із мутантних клітин.

Як об’єкт для мутагенезу можуть бути використані:

- калусні тканини;

- суспензійні культури;

- ізольовані протопласти;

- іноді пилок та насіння.

Вибір об’єкту залежить від наявності розроблених технологій стосовно до різних видів рослин, а також від кінцевої мети досліджень.

Калусна тканинає легко доступним матеріалом, який часто використовується для селекції мутантів стійкості. Застосовують свіжовиділену або пересаджену калусну тканину, яка не втратила здатності до регенерації. Однак при роботі з калусними культурами відмічаються деякінедоліки:

- повільний ріст калусних тканин;

- нерівноцінний для всіх клітин ефект мутагенів, а також токсичних речовин, що використовуються як селективні агенти;

- одночасно із стійкими, можливе виживання чутливих клітин, які знаходяться в безпосередньому контакті з мутантними. В зв’язку з цим не виключено виділення химерних клітинних ліній.

Суспензійна культура.Отримують її із калусної тканини, ресуспендуючи калуси протягом декількох пасажів в рідкому середовищі. Використовують для одержання клітинних ліній стійких до антибіотиків, амінокислот та їх аналогів, солей важких металів.

Ізольовані протопласти. Відкривають широкі можливості для клітинної селекції спонтанних та індукованих мутантів. Виділення великих однорідних популяцій, гаплоїдних і диплоїдних мезофільних протопластів, які активно діляться дозволило провести кількісні дослідження мутагенезу соматичних клітин, а також проаналізувати експресію індукованих фенотипових змін на клітинному та організм енному рівні та їх трансмісію в потомстві.

При вивченні мутагенезу на культивованих рослинних клітинах, як фенотипів маркер використовують стійкість до токсичних концентрацій амінокислот та їх аналогів, антибіотиків, основ нуклеїнових кислот. Процедура виділення мутантів через культуру клітин характеризується селекцією певних фенотипових варіантів на клітинному рівні, регенерацією з них рослин та експресією змін в потомстві.

Для відбору різних мутантів використовують наступні прийоми:

1). Пряма (позитивна) селекція, при якій виживає лише певний пошуковий мутантний тип клітин;

2). Непряма (негативна) селекція,яка основана на вибірковій загибелі клітин, що діляться нестійко, але потребує додаткової ідентифікації у них мутаційних змін;

3). Тотальна селекція, при якій індивідуально тестуються всі клітинні клони, що утворилися;

4). Візуальна селекція та неселективний відбір, коли варіантна лінія може бути ідентифікована серед всієї популяції клітин візуально або при використанні біохімічних методів (тонкошарова або рідинна хроматографія, радіо імунний аналіз, мікроспектрофотометрія).

Пряма селекція найбільш поширений метод і використовується в основному для виділення мутантів стійкості до гербіцидів, антибіотиків, токсинів.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Лекція 8.	\|	Регенеранти рослин, одержані із соматичних клітин і які мають певні відміни від вихідних форм називають сомаклони.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.