Toʻqimalarni yetishtirish usuli zamonaviy biotexnologiyaning asosiy vositalaridan biri boʻlib, oʻsimliklar fiziologiyasi, biokimyosi va genetikasining amaliy masalalarini hal etish imkonini beradi. Materialni sun'iy etishtirish muayyan shartlarga rioya qilgan holda amalga oshiriladi: sterilizatsiya, haroratni nazorat qilish va maxsus ozuqaviy muhitga ta'sir qilish.
Essensiya
To'qimalarni ekish usuli - bu ularni uzoq muddatli saqlash va/yoki laboratoriya sharoitida ozuqaviy muhitda sun'iy etishtirishdir. Bu texnologiya oʻsimliklar, odamlar va hayvonlar tanasidan tashqarida mavjud boʻlgan hujayralardagi turli jarayonlarni oʻrganish uchun biologik model yaratish imkonini beradi.
O'simlik to'qimalarining kulturasining ko'payishi totipotentlik xususiyatiga - hujayralarning butun organizmga aylanish qobiliyatiga asoslanadi. Hayvonlarda bu faqat urug'langan tuxumlarda amalga oshiriladi (ayrim turdagi koelenteratlar bundan mustasno).
Rivojlanish tarixi
Oʻsimlik toʻqimalarini oʻstirish boʻyicha birinchi urinishlar 19-20-asrlar oxirida nemis olimlari tomonidan qilingan. Muvaffaqiyatsiz bo'lishiga qaramay, bir qator g'oyalar ishlab chiqildi va ular keyinchalik tasdiqlandi.
1922 yilda V. Robbins va V. Kotte bir-biridan mustaqil ravishda makkajo'xori va pomidor ildizlarining uchlarini sun'iy ozuqa muhitida o'stirishga muvaffaq bo'lishdi. Hujayra va to'qimalarni ekish usullarini batafsil o'rganish 1930-yillarda boshlangan. 20-asr R. Gautre va F. White to'qimalar madaniyatini yangi ozuqa muhitiga davriy ravishda ko'chirib o'tkazish bilan ular cheksiz o'sishi mumkinligini isbotladilar.
1959-yilga kelib laboratoriya sharoitida 142 turdagi oʻsimliklar yetishtirilar edi. XX asrning ikkinchi yarmida. dispers (ajratilgan) hujayralardan foydalanish ham boshlandi.
Sinov materiali turlari
Oʻsimlik toʻqimalari madaniyatining 2 ta asosiy turi mavjud:
- Buzilmasdan va tirik organizmga xos xususiyatlarni saqlagan holda ishlab chiqariladi.
- Birlamchi toʻqimalardan parchalanish (kimyoviy, fermentativ yoki mexanik) yoʻli bilan olinadi. Bir yoki bir nechta hujayra madaniyatidan hosil bo'lishi mumkin.
Kultivatsiya usuli bilan quyidagi usullar ajralib turadi:
- "oziqlantiruvchi qatlamda" to'qimalarning o'sishini rag'batlantiradigan modda bir xil o'simlik turlarining hujayralarini bo'lish orqali ajralib chiqadi;
- kulturalangan hujayralar yonidagi hamshira to'qimasidan foydalanish;
- izolyatsiya qilingan boʻlinuvchi hujayralar guruhidan ozuqaviy muhitdan foydalanish;
- tarkibiga toʻyingan mikrotomchida alohida hujayralarni oʻstirish.
Yagona hujayradan etishtirish ma'lum qiyinchiliklarga to'la. Ularni sun'iy ravishda bo'linishga "majburlash" uchun ular qo'shni, faol ishlaydigan hujayralardan signal olishlari kerak.
Fiziologik tadqiqotlar uchun to'qimalarning asosiy turlaridan biri noqulay tashqi omillar (odatda mexanik shikastlanish) ta'sirida yuzaga keladigan kallusdir. Ular asl to'qimalarga xos bo'lgan o'ziga xos xususiyatlarni yo'qotish qobiliyatiga ega. Natijada kallus hujayralari faol bo'linishni boshlaydi va o'simlik qismlari hosil bo'ladi.
Kerakli shartlar
Toʻqima va hujayra madaniyati usulining muvaffaqiyati quyidagi omillarga bogʻliq:
- Besterillikka rioya qilish. Transplantatsiya uchun ultrabinafsha lampalar bilan jihozlangan tozalangan havo bilan ta'minlangan maxsus qutilar qo'llaniladi. Asboblar va materiallar, kiyim-kechak va xodimlarning qo'llari aseptik ishlovdan o'tkazilishi kerak.
- Uglerod va energiya manbalari (odatda saxaroza va glyukoza), mikro va makroelementlar, o'sish regulyatorlari (auksinlar, sitokininlar), vitaminlar (tiamin, riboflavin, askorbin va pantotenik kislota va boshqalar) bo'lgan maxsus tanlangan ozuqaviy muhitdan foydalanish.).
- Haroratga (18-30 ° C), yorug'lik sharoitlariga va namlikka (60-70%) muvofiqligi. Aksariyat kallus toʻqimalari kulturalari atrof-muhit yorugʻligi ostida oʻstiriladi, chunki ular tarkibida xloroplastlar yoʻq, lekin baʼzi oʻsimliklar orqa yoritishni talab qiladi.
Hozirda tayyortijorat tuzilmalari (Murasige va Skoog, Gamborg va Eveleg, White, Kao va Mixaylyuk va boshqalar).
Ijobiy va kamchiliklar
Hujayra va toʻqima madaniyati usulining afzalliklari quyidagilardan iborat:
- olingan natijalarning yaxshi takrorlanishi;
- hujayralararo oʻzaro taʼsirlarni tartibga solish;
- reagentlarning kam sarflanishi;
- hujayra chiziqlarining genetik bir xilligi;
- o'sish jarayonini mexanizatsiyalash imkoniyati;
- qafas sharoitlarini nazorat qilish;
- jonli madaniyatlarni past haroratda saqlash.
Ushbu biotexnologiyaning kamchiligi:
- qattiq asepsiya shartlariga rioya qilish kerak;
- hujayra xossalarining beqarorligi va ularning istalmagan aralashuvi ehtimoli;
- kimyoviy moddalarning yuqori narxi;
- tirik organizmdagi ekvivalent toʻqimalar va hujayralarning toʻliq boʻlmagan ekvivalenti.
Ilova
Tadqiqot uchun ishlatiladigan toʻqimalarni madaniyati usuli:
- hujayralar ichidagi jarayonlar (DNK, RNK va oqsillar sintezi, moddalar almashinuvi va unga dori vositalari yordamida ta'siri);
- hujayralararo reaktsiyalar (moddalarning hujayra membranalari orqali o'tishi, gormon-retseptorlar majmuasining ishi, hujayralarning bir-biriga yopishib olish qobiliyati, gistologik tuzilmalarning shakllanishi);
- atrof-muhit bilan o'zaro ta'siri (ozuqa moddalarining so'rilishi, infektsiyalarning tarqalishi, kelib chiqish va rivojlanish jarayonlario'smalar va boshqalar);
- hujayralar bilan genetik manipulyatsiya natijalari.
Ishlab chiqarishda ushbu texnologiya qoʻllaniladigan biologiya va farmakologiyaning istiqbolli yoʻnalishlari quyidagilardir:
- agrotexnika ekinlari uchun samarali gerbitsidlar, oʻsish regulyatorlari, dori vositalari (alkaloidlar, steroidlar va boshqalar) ishlab chiqarishda foydalanish uchun biologik faol birikmalar olish;
- yoʻn altirilgan mutagenez, yangi duragaylarni koʻpaytirish, postgamoz mos kelmaslikni bartaraf etish;
- klonal koʻpayish, bu sizga koʻp sonli genetik jihatdan bir xil oʻsimliklarni olish imkonini beradi;
- virusga chidamli va virussiz oʻsimliklarni koʻpaytirish;
- genofondni kriosaqlash;
- to'qimalarni rekonstruksiya qilish, ildiz hujayra manbalarini yaratish (to'qima muhandisligi).
