Rajabov Tolibning

8. Hujayra muhandisligi va uning mikroorganizmlar va o'simlik hujayralarini yaratishda foydalanish. Protoplast termoyadroviy usuli.
Hujayra muhandisligi biotexnologiyaning eng muhim sohalaridan biridir. Bu mutlaqo yangi ob'ektni - eukaryotik organizmlarning hujayralari yoki to'qimalarining izolyatsiyalangan madaniyatini, shuningdek totipotentsiyani - o'simlik hujayralarining o'ziga xos xususiyatlaridan foydalanishga asoslangan. Ushbu ob'ektdan foydalanish global nazariy va amaliy muammolarni hal qilishda katta imkoniyatlarni ochib berdi. Fundamental fanlar sohasida hujayralarning to'qimalardagi o'zaro ta'siri, hujayralarning differentsiatsiyasi, morfogenezi, hujayra tolipotentsiyasini amalga oshirish, saraton hujayralarining paydo bo'lish mexanizmlari va boshqalar kabi murakkab muammolarni o'rganish mumkin bo'ldi. Amaliy muammolarni hal qilishda asosiy e'tibor biologik qimmatbaho metabolitlarni olish masalalariga qaratiladi. o'simliklarning kelib chiqishi, xususan arzonroq dorilar, shuningdek sog'lom virussiz o'simliklarni etishtirish, ularning klonli tarqalishi va boshqalar. 1955 yilda F. Skoog va S.Miller tomonidan yangi itohormonlar - sitokininlar kashf qilingandan so'ng, itoxormonlarning boshqa klassi, auxinlar bilan birlashganda, hujayralar bo'linishini rag'batlantirish, kallus to'qimalarining o'sishini qo'llab-quvvatlash va boshqariladigan sharoitlarda morfogenezni qo'zg'atish mumkinligi ma'lum bo'ldi.
1959 yilda katta miqdordagi hujayrali süspansiyonlar etishtirish uchun usul taklif qilindi. 1960 yilda E.Koking tomonidan (Nottingem universiteti, Buyuk Britaniya) izolyatsiya qilingan protoplastlarni ishlab chiqarish usulini ishlab chiqish muhim voqea bo'ldi. Bu
somatik duragaylarni olish, virusli RNK, hujayra organellalari va prokaryotik hujayralarni protoplastlarga kiritish uchun turtki bo'ldi. Shu bilan birga, J. Morel va R. G. Butenko klonal mikropropagatsiya usulini taklif qildilar, bu darhol keng amaliy qo'llanmani topdi. Izolyatsiya qilingan to'qimalar va hujayralarni o'stirish texnologiyasini rivojlantirishdagi muhim yutuq to'qima "enaga" yordamida bitta hujayrani o'stirish edi. Ushbu ko'prik Rossiyada 1969 yilda nomidagi O'simliklar iziologiyasi institutida ishlab chiqilgan K.A.Timiryazev RASI R. G. Butenko rahbarligi ostida. So'nggi o'n yilliklarda naslchilikni sezilarli darajada osonlashtiradigan hujayra muhandislik texnologiyalarida tezkor yutuqlarga erishildi. Transgen o'simliklar etishtirish usullarini, izolyatsiyalangan to'qimalar va o't o'simliklarining hujayralarini ishlatish texnologiyasini ishlab chiqishda katta yutuqlarga erishildi va daraxtzorlarning to'qimalarini o'stirish boshlandi.
"Izolyatsiya qilingan protoplastlar" atamasi birinchi marta D. Xanshteyn tomonidan 1880 yilda taklif etilgan. Protoplastni butun hujayrada plazmoliz paytida kuzatish mumkin. Izolyatsiya qilingan protoplast - bu plazmalemma bilan o'ralgan o'simlik hujayrasi. Ushbu shakllanishning tsellyuloza devori yo'q. Izolyatsiya qilingan protoplastlar biotexnologiyaning eng muhim ob'ektlaridan biridir. Ular membranalarning turli xususiyatlarini, shuningdek moddalarni plazmalemma orqali tashishni o'rganishga imkon beradi. Ularning asosiy ustunligi shundaki, ajratilgan protoplastlarga organellalar va boshqa o'simliklarning hujayralari, prokaryotik organizmlar va hayvonlar hujayralaridan genetik ma'lumotlarni kiritish juda oson. E.Koking pinotsitoz mexanizmi tufayli izolyatsiyalangan protoplast nafaqat atrof-muhitdan past molekulyar og'irlikdagi moddalarni, balki katta molekulalarni, zarralarni (viruslarni) va hatto izolyatsiya qilingan organellalarni ham yutishga qodir ekanligini aniqladi.
Izolyatsiya qilingan protoplastlarning gibrid hujayralarni birlashtirish qobiliyati yadroviy genom va organellez genlarining o'zaro ta'sirini o'rganish uchun o'simliklarning yangi shakllarini yaratishda katta ahamiyatga ega. Shu tarzda turli xil darajadagi taksonomik uzoqlikdagi, ammo qimmatli iqtisodiy fazilatlarga ega o'simliklardan duragaylarni olish mumkin.
Protoplastlar birinchi bo'lib 1892 yilda J. Klerler tomonidan telorezis barglari hujayralarida plazmolizni o'rganayotganda ajratilgan. (Stratiotes aloides)to'qimalarga mexanik shikastlanish paytida. Shuning uchun bu usul mexanik deb ataladi. Bu sizga oz miqdordagi protoplastlarni tanlashga imkon beradi (barcha to'qimalarga joylashtirilishi mumkin emas); usulning o'zi uzoq va mashaqqatli. Protoplastlarni izolyatsiyalashning zamonaviy usuli hujayralarni yo'q qilish uchun fermentlardan bosqichma-bosqich foydalanib hujayra devorini yo'q qilishdir: tsellyulaza, gemitselulaza, pektinaza. Ushbu usul enzimatik deb ataladi.
Yuqori o'simliklar hujayralaridan protoplastlarni bu usul bilan birinchi muvaffaqiyatli ajratib olish 1960 yilda E. Kokking tomonidan amalga oshirilgan. Mexanik usul bilan taqqoslaganda enzimatik usul bir qator afzalliklarga ega. Bu ko'p sonli protoplastlarni nisbatan oson va tez ajratishga imkon beradi va ular kuchli osmotik zarbaga duch kelmaydilar. Fermentlarning ta'siridan so'ng protoplast aralashmasi iltrdan o'tadi va buzilmagan hujayralar va ularning bo'laklarini olib tashlash uchun santrifüjlanadi. Protoplastlarni o'simlik to'qimalari, kallus madaniyati va suspenziya madaniyati hujayralaridan ajratish mumkin. Turli xil ob'ektlar uchun protoplastlarni ajratish uchun maqbul sharoitlar individualdir, bu ferment kontsentratsiyasini, ularning nisbati va ishlov berish vaqtini tanlash bo'yicha jiddiy ishlarni talab qiladi. Butun hayotiy protoplastlarni ajratishda juda muhim omil osmotik stabilizatorni tanlashdir. Stabilizator sifatida odatda har xil shakar ishlatiladi, ba'zida ionli osmotiklar (CaCl 2 tuzlari, Na 2 HP 0 4, KCl eritmalari). Protoplastlar zaif plazmoliz holatida bo'lishi uchun osmotiklarning kontsentratsiyasi biroz gipertonik bo'lishi kerak. Bunday holda, hujayra devorining metabolizmi va regeneratsiyasi inhibe qilinadi.
Izolyatsiya qilingan protoplastlarni etishtirish mumkin. Odatda, buning uchun izolyatsiya qilingan hujayralar va to'qimalar o'sadigan bir xil vositalar qo'llaniladi. Protoplastlarda fermentlar chiqarilgandan so'ng darhol hujayrada hujayra devorining shakllanishi
boshlanadi. Devorni tiklaydigan protoplast, izolyatsiya qilingan hujayra kabi harakat qiladi, bo'linib hujayralar klonini hosil qiladi. Izolyatsiya qilingan protoplastlardan butun o'simliklarni qayta tiklash bir qator qiyinchiliklarga duch keladi. Hozirgacha faqat sabzi o'simliklari embriogenez orqali regeneratsiyani qo'lga kirita oldilar. Ildiz va kurtaklarning izchil shakllanishini (organogenez) rag'batlantirish orqali biz tamaki o'simliklari, petunya va boshqa o'simliklarning qayta tiklanishiga erishdik. Shuni ta'kidlash kerakki, genetik jihatdan barqaror hujayra madaniyatidan ajratilgan protoplastlar ko'pincha o'simliklarni tiklaydi va protoplastlarning genetik modiikatsiyasini o'rganishda katta muvaffaqiyat bilan qo'llaniladi.