Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Использование культуры апикальных меристем для получения свободного от патогенов посадочного материала

Читайте также:
  1. A. Использование клинического, психолого-педагогического и логопедического исследования.
  2. CASE-технологии и их использование
  3. CASE-технологии и их использование
  4. I. Использование визуальных компонентов
  5. II Разрешение практических ситуаций с использованием возможностей справочных правовых систем
  6. II. Изучение нового материала
  7. II. Изучение нового материала: 30 мин.
  8. II. Система культуры и её структура.
  9. II. Советский период развития отечественной культуры (1917-1991 гг.)
  10. III Задания на использование различных возможностей справочно – правовых систем

Цель вегетативного размножения – получить от маточного растения больше здоровых растений за как можно короткий срок. При этом важно, чтобы эти новые растения в максимальной степени воспроизводили генотип и фенотип маточного растения, прежде всего, его характеристики, имеющие практическое значение. Традиционное вегетативное размножение в подавляющем большинстве случаев по своей сути является размножением стеблевыми почками (пазушными, спящими, «глазками» клубней…). Это неслучайно, поскольку именно особые свойства апикальных меристем, которые находятся в стеблевых почках, обеспечивают сохранение генотипа маточного растения в процессе размножения, а также возможность получения здоровых растений.

Меристемы формируются в процессе развития зиготического зародыша. Одни клетки меристемы (инициальные) задерживаются в недифференцированном состоянии и, делясь, обеспечивают непрерывный рост растения. Другие клетки постепенно дифференцируются, образуя постоянные ткани (покровные, проводящие, механические и другие). В отличие от клеток специализированных тканей, инициальные клетки апикальных меристем характеризуются высокой цитогенетической стабильностью: на протяжении всей жизни растения они, как правило, сохраняют генотип зиготы.

Другое важное свойство меристемных тканей – отсутствие в них или крайне низкие концентрации вирусных частиц даже у пораженных вирусами растений. Причем титр вирусов в клетках специализированных тканей тем выше, чем дальше они находятся от апикальных меристем. Как правило, апикальная меристема стебля состоит из конуса нарастания, а также одного или двух листовых зачатков (примордий). Средний диаметр дистальной ее части составляет около 200 μм, высота – от 20 до 150 μм. В более нижних слоях дифференцирующиеся клетки меристемы образуют прокамбий, дающий начало пучкам проводящей системы. Такая особенность строения апикальной меристемы исключает проникновение в нее вирусных частиц путем быстрого транспортирования по проводящей системе, правда, допускает возможность медленного распространения через плазмодесмы, соединяющие клетки меристемы. Кроме того, считается, что высокая метаболическая активность интенсивно делящихся клеток меристемы препятствует репликации вирусных частиц. Такой же эффект может оказывать высокая концентрация ауксинов в меристемных клетках.

В 1952 г. Морель и Мартэн (Morel, Martin, 1952) разработали методику оздоровления растений георгинов с помощью культуры in vitro апикальных меристем размером около 100 μм. С тех пор этот метод с разной степенью эффективности нашел применение для широкого круга вегетативно размножаемых растений. Было установлено, что культура меристем позволяет оздоровить растения не только от вирусов, но и бактериальной, грибной инфекции, вироидов и микоплазм. Более поздние исследования, проведенные с использованием электронного микроскопа, показали возможность присутствия вирусных частиц и в меристемных клетках. Однако во многих случаях, особенно на начальных этапах заражения, меристемные ткани длительное время остаются свободными от инфекции.

Таким образом, стеблевые меристемы являются наиболее подходящим эксплантатом для введения предназначенных к вегетативному размножению растений в культуру in vitro, поскольку в наибольшей степени обеспечивают сохранение генотипа маточного растения и возможность получения здоровых растений.

Первым этапом промышленного размножения является отбор наиболее продуктивных клонов маточных растений, в наибольшей степени соответствующих описанию сорта, древесно-кустарниковой породы, или выделяющихся по комплексу положительных характеристик (например, так называемые плюс-деревья). Отобранные визуально здоровые маточные растения до введения в культуру дополнительно проверяют на наличие основных вирусов с использованием различных методов: биотестов (заражения растений-индикаторов, то есть особо чувствительных к патогену), электронной микроскопии, иммуноферментного анализа (ИФА) – ELISA (от англ: enzyme linked immunosorbent assay). В последнее время находят применение методы, основанные на анализе нуклеиновых кислот патогенов: электрофорез, in situ гибридизация в сочетании с применением различных меток (например, NASH – nucleic acid spot hybridization), варианты ПЦР-анализа (например, RT-PCR – reverse transcription polymerase chain reaction).

Культуру in vitro апикальных меристем получают, вычленяя в условиях асептики под бинокулярным микроскопом верхнюю часть конуса нарастания стебля размером около 200 μм и помещая его на агаризованную питательную среду. В питательную среду, помимо цитокининов и ауксинов, добавляют небольшое количество гиббереллина. Культивирование проводят на свету. Чем больше листовых зачатков имеет эксплантат, тем легче он приживается на питательной среде, лучше идет регенерация из него проростков. Однако, если стоит задача получить свободные от вирусов растения-регенеранты от больных растений, или есть подозрение, что какие-либо вирусы не были выявлены при оценке маточных растений, размер эксплантата должен быть как можно меньше. Эффективность оздоровления зависит не только от размера эксплантата, но и вида вируса. Так, путем культивирования апикальной меристемы картофеля удалось получить 70% растений-регенерантов, свободных от Y-вируса картофеля (PVY), и только 10% растений без Х-вируса (PVX).

Для повышения эффективности оздоровления от вирусной инфекции с помощью культуры меристем маточные растения перед вычленением эксплантатов подвергают термотерапии - продолжительному воздействию повышенных температур. Термотерапию проводят в климатических камерах при 37 °С и относительной влажности 90 %; освещенность растений около 5 тыс. люкс, фотопериод 16 час. В течение первой недели растения постепенно адаптируют к повышенным температурам, ежедневно повышая ее на два градуса с 25 до 37 °С. Продолжительность термотерапии разная в зависимости от вида растений и вирусов. Например, для оздоровления гвоздики достаточно 10–12-недельного воздействия теплом.

Применение термотерапии в сочетании с культурой меристем дало возможность получить более 70 % свободных от вирусов растений-регенерантов хмеля, 90 % растений земляники, 25 % растений черной и красной смородины, 50 % малины, более 80 % растений картофеля. Показана эффективность термотерапии для лечения болезней, вызванных микоплазмами.

Однако большинство видов растений плохо переносят повышенные температуры при повышенной влажности: нередко растения погибают задолго до окончания теплового воздействия. Многие вирусы устойчивы к термотерапии (например, из вирусов картофеля только вирус скручивания листьев – PLRV является чувствительным к повышенной температуре). Сама процедура весьма дорогостоящая, требует специального оборудования.

Интересно, что в отдельных случаях весьма эффективным методом оздоровления посадочного материала является не тепловая, а холодовая обработка растений. Так, освобождение от вироида веретеновидности клубней картофеля (ВВКК) было достигнуто благодаря выдерживанию в течение 6 месяцев пораженных клубней в холодильнике с последующим получением культуры меристем.

Другой способ, применяемый для освобождения растений от вирусов в сочетании с культурой меристем, – хемотерапия (также используется термин химиотерапия). Он заключается в добавлении в питательную среду, на которой культивируют апикальные меристемы, различных веществ, обладающих противовирусной активностью. Чаще всего для этих целей используют синтетические аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований: цианогуанозин, 2-тиоурацил, Д-рибофуранозил-1,2,4-триазол-карбоксимида (коммерческое название – вирозол), а также интерферон, ридостин (рибонуклеат натрия), биназу (микробную рибонуклеазу), фенолкарбоновые кислоты: салициловую, галловую, сиреневую, кофейную, феруловую, кумаровую. Положительные эффекты хемотерапии отмечены для ряда древесных и кустарниковых культур (черешни, сливы, малины, смородины), некоторых цветочных культур. Применение хемотерапии дает возможность повысить эффективность оздоровления растений от вирусов с помощью культуры меристем с 40% до 80-100%.

Применение термо- или хемотерапии позволяет увеличить размер меристемного эксплантата без потери эффективности оздоровления, что увеличивает приживаемость эксплантатов на питательной среде и, в результате, дает возможность получить больше здоровых растений-регенерантов.




Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 49 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.007 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав