Microsoft Word 60 2012 Белясова doc

 
3.2. Клеточная инженерия растений 
Культивирование клеток и тканей растений. Культуры клеток 
и тканей растений имеют ряд преимуществ перед традиционным рас-
тительным сырьем (дикорастущими или возделываемыми на планта-
циях растениями): они не зависят от внешних условий, условия их 
выращивания могут быть оптимизированы и стандартизированы, а 
процессы автоматизированы и компьютеризированы, кроме того, по-
является возможность выращивания исчезающих видов растений. 
Примером может служить массовое клональное размножение плодо-
овощных и декоративных растений. Кроме того, при таком способе 
культивирования расширяются возможности селекционной работы: 
можно получать клоны клеток, а затем и растения с запрограммиро-
ванными свойствами. Помимо ценности для фундаментальных иссле-
дований, метод культуры тканей растений отличается широким ис-
пользованием в сельском хозяйстве и промышленном производстве. 
Культивирование клеток и тканей растений производят на специ-
альных питательных средах, которые содержат все необходимые для 
их роста макро- и микроэлементы, углеводы, витамины и фитогормо-
ны. Поскольку подобные питательные среды подходят и для роста 
микроорганизмов, культивирование осуществляют в условиях строгой 
асептики. В целом культура клеток и тканей растений аналогична 
культуре бактерий или других микроорганизмов. Применяются два 
основных способа культивирования – на твердых (агаризованных) и в 
жидких питательных средах. 
Культура изолированных тканей растений на плотной среде 
обычно представлена каллусными и реже опухолевыми тканями. 
Каллусная ткань в естественных условиях (в природе) образуется в 
результате повреждения органов целого растения (эта ткань защищает 
место поранения, накапливает питательные вещества для анатомиче-
ской регенерации или (и) регенерации утраченного органа), а в лабо-
раторных условиях – при культивировании эксплантов. Эксплантом 
могут служить изолированные зародыши семян, верхушки или сред-
ние части стеблей, сегменты листьев и др. Предназначенные для куль-

---

133 
тивирования экспланты стерилизуют химическими методами, а затем 
помещают на (или в) питательную среду.
Возникновение каллуса связано с неорганизованным делением 
(пролиферацией) дифференцированных клеток. В результате возни-
кает совокупность дедифференцированных клеток – каллус. Обяза-
тельным условием процесса дедифференциации (утраты свойств, ха-
рактерных для определенных тканей – листовой, корневой и др.) кле-
ток первичного экспланта для большинства видов растений является 
присутствие в питательной среде двух групп фитогормонов – аукси-
нов и цитокининов. Ауксины (индолилуксусная кислота, нафтилук-
сусная кислота и др.) инициируют процесс дедифференциации клеток, 
а цитокинины (инетин, 6-бензиламинопурин, зеатин и др.) вызывают 
деление дедифференцированных клеток. Дедифференциация расти-
тельных клеток является важнейшим этапом получения активно де-
лящихся культур. Дело в том, что глубоко специализированные (диф-
ференцированные) клетки растений утрачивают способность к деле-
нию. Для того чтобы они ее вновь приобрели, необходимо вернуть их 
в меристематическое состояние, т. е. дедифференцировать. 
Обычно через 4–6 недель на эксплантах появляется первичный 
каллус, который можно переносить на свежую питательную среду 
(субкультивировать). Таким образом получают длительную переса-
дочную каллусную культуру из любых живых тканей растения. Раз-
лично дифференцированные клетки переходят in vitro к сложному 
процессу дедифференциации, теряют присущую им структурную ор-
ганизацию и специфические функции и индуцируются к делению, об-
разуя первичный каллус. В процессе субкультивирования формирует-
ся штамм, характеризующийся индивидуальными генетическими и 
физиологическими особенностями.
Растительные опухоли имеют опосредованное бактериями или ви-
русами происхождение. Превращение растительных клеток в опухоле-
вые связано с проникновением в них Ti-плазмиды. Культуры опухоле-
вых клеток при поверхностном и глубинном выращивании внешне мало 
отличаются от культур каллусных клеток. Значительным физиологиче-
ским различием между ними является гормон-независимость опухоле-
вых клеток, позволяющая им делиться и расти на питательных средах 
без добавок фитогормонов или их аналогов. Опухолевые клетки также 
лишены способности давать начало нормально организованным струк-
турам – корням или побегам в процессе органогенеза. В некоторых 
случаях они образуют тератомы – уродливые органоподобные струк-
туры, нормальное развитие которых дальше не происходит. 

---

134 
Если каллусные или опухолевые ткани поместить в жидкую сре-
ду, можно получить суспензионную культуру, или суспензию клеток 
растений. Для такой суспензии очень важно перемешивание или 
встряхивание, которые обеспечивают аэрацию клеток, а также пре-
дотвращают образование крупных клеточных агрегатов. Из суспензии 
клеток снова можно получить каллусную или опухолевую культуры. 
Для этого суспензионную культуру необходимо профильтровать или 
осадить центрифугированием и перенести на плотную среду. Для глу-
бинного культивирования растительных клеток применимы все спо-
собы глубинного культивирования микроорганизмов. 
В суспензионной культуре клеток обнаружены традиционные для 
растений вещества вторичного метаболизма, а также выявлены новые, 
необычные соединения: алкалоиды, терпеноиды, гликозиды, полифе-
нолы, полисахариды, эфирные масла, пигменты, пептиды. Например, 
с помощью промышленного культивирования суспензий раститель-
ных клеток производят некоторые ценные лекарственные препараты 
(сердечные гликозиды), продуцентами которых являются клетки со-
ответствующих видов растений. Культивируемые в суспензии клетки 
могут применяться так же, как мультиферментные системы, способ-
ные к широкому спектру биотрансформаций веществ (окисление, вос-
становление, метилирование, гидроксилирование и др.). 
Большой интерес вызывает культивирование одиночных клеток