КЛЕТОЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ И ДЛЯ ЧЕГО ИХ СОЗДАЮТ

УДК 574/577

Катаранова А.А.,

магистрант

ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина»,

г. Тамбов, РФ

КЛЕТОЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ И ДЛЯ ЧЕГО ИХ СОЗДАЮТ Аннотация

В статье рассматривается вопрос и представлена информация о клеточных культурах. Исследовано как разные ткани растений помещают на питательные среды. Типы культур клеток в особенности широко применяются в различных исследованиях, в том числе и биотехнологических. Культура клеток, представляет собой клетки биологического объекта, которые способны существовать, а также размножаться в искусственной среде вне организма. На примере клеточных культур и с использованием литературных источников, провели анализ рассматриваемой проблемы. Основное внимание было уделено работам относящихся к исследованиям каллусов in vitro.

Ключевые слова: клеточная культура, каллус in vitro, растения.

Kataranova A.A.,

Graduate Student, Tambov State University named after G.R. Derzhavin,

Tambov

CELL CULTURES AND WHY THEY ARE CREATED FOR Annotation

The article addresses the issue and provides information about cell cultures. It was studied how different plant tissues are placed on nutrient media. Cell culture types in particular are widely used in various research, including biotechnology. Cell culture is the cells of a biological object that are capable of existing and also multiplying in an artificial environment outside the body. Using cell cultures as an example and using literature sources, we analyzed the problem under consideration. The main attention was paid to work related to in vitro calli studies.

Keywords:

cell culture, in vitro callus, plants.

Биотехнология находит всё больше применения в областях связанных с нашей жизнью и в основном она опирается на клеточные культуры.

С помощью клеточных культур актуально решение проблем по сохранности генофонда растительных культур России, а также в условиях экстремальных изменений факторов внешней среды решение проблемы поднятия стрессоустойчивости растений к абиотическим факторам среды.

Современная биотехнология даёт возможность использования клеточных культур для размножения. Предлагает новые пути создания генетического разнообразия жизненных форм растений, посредством выбора форм и клонов необходимых видов с их уникальными признаками для растениеводства и сельскохозяйственной промышленности. Достаточно перспективным биотехнологическим методом создания материала, более устойчивого к воздействию абиотеческих факторов, является получение в селективных условиях также каллусной культуры in vitro с дальнейшим индуцированием в них гемморизогенеза, который формирует почки и корни.

Биотехнология может решить вопрос размножения необходимых растений. Достижения в области биотехнологии привели к использованию клеточных культур в создании значительно нового метода вегетативного размножения - клонального микроразмножения, это позволяет воссоздавать in vitro растения, генетически идентичные исходной родительской форме, что способствует сохранению генетически однородного посадочного экземпляра. В основе данного процесса лежит уникальное свойство растительной клетки воплощать присущую ей тотипотентность. Для этого разные ткани растений помещают на питательные среды с добавлением гормонов для стимуляции процесса деления, после чего происходит дефференцировка исходного экспланта и формирование каллуса. Эти культуры пассируют и потом изменяют концентрацию регуляторов роста, следовательно, вызывают органогенез - развитие побега и его укоренение. Одним из перспективных направлений микроклонального размножения in vitro в биотехнологии, является соматический эмбриогенез, поскольку соматические клетки растений идут на путь эмбриогенеза и развиваются зародыши следующих растений, идентичных материнской форме [3, 4]. В тоже время хвойные формы растений являются одним из наиболее сложных объектов для культивирования in vitro, так как имеются особенности: их ткани содержат большое количество вторичных соединений, ингибирующих рост и деление клеток, кроме того многочисленные поверхностные микроорганизмы снижают способность их тканей к регенерации. По мнению автора [3] доказано, что генотип материнского растения способен определять способность эксплантов образовывать пролиферирующий эмбриогенный каллус и соматические зародыши. Сегодня существует технология микроклонального размножения in vitro более 40 пород хвойных, в основном среди них представители семейства сосновых (Pinaceae).

Ряд исследований других авторов, посвящён проблеме микроклонального размножения in vitro хвойных видов, выполнено с применением в качестве исходного экспланта мегаметофита, зрелых и незрелых зародышей, семядолей, гипокотиля, это объясняется высокой способностью этих культур к морфогенезу [2].

Всё же применение семенного поколения не может дать возможность воспроизвести генотип материнского растения. Во взрослом растении генотип воплощается в фенотип и когда выбирают среди таких материалов, можно выбрать плюсовые деревья для получения каллусной культуры, поэтому наибольший интерес вызывает применение в качестве первичного экспланта вегетативных частей дерева (часть побега и зрелой хвои) [3, 4].

В особенности общедоступным и высокоперспективным подходом к созданию сортов зернобобовых культур более устойчивых к неблагоприятным факторам является использование метода прямой клеточной селекции на основе культуры изолированных клеток, а также тканей и органов жизненной формы растений. Метод прямой селекции применяется для выделения мутантных форм каллусных культур, устойчивых к гербицидам, антибиотикам, патогенным микроорганизмам, тяжёлым металлам, засолённости почв и засухе. В ходе работы подбирают селективную концентрацию токсичных компонентов и вводят в состав питательной среды. С точки зрения других авторов в их исследованиях применяют ступенчатую селекцию и там уже концентрацию токсичного вещества в питательной среде могут постепенно повышать [1].

До сих пор решение проблемы стресса растений к абиотическим факторам создаёт трудности для людей. Когда от устойчивости растений к биотическим стрессам, эта устойчивость зависит от моногенных признаков, тогда как генетически достаточно сложные ответы и изменения на абиотические стрессы относятся к мутагенным. Толерантность к абиотическим стрессам - непростой признак в силу взаимодействия между фактором стресса и разными молекулярными, биохимическими и физиологическими изменениями, которые влияют на рост растения на различных этапах его жизненного цикла, поэтому неспецифические реакции растения на абиотические факторы достаточно трудно регулировать [5].

Мы проанализировали взгляды разных авторов, пришли к тому, что применение клеточных культур в частности методы культуры in vitro следует оценить как достаточно удобный инструмент, с помощью которого можно сохранить ценные жизненные формы растений, а также это надёжный способ изучения механизмов ответных реакций растения на стресс. Так и для извлечения устойчивых к стрессовым факторам растений - конечной поставленной задачей селекции и современной биотехнологии in vitro.

Список использованной литература:

1. Кунах В.А. Геномная изменчивость соматических клеток растений. Изменчивость и отбор в процессе адаптации к условиям выращивания in vitro / В.А. Кунах // Биополимеры и клетка (Biopolymers and Cell). -2000. - Т. 16, № 3. - C. 159-185.

2. Плынская Ж.А. Культивирование в условиях in vitro / Ж.А. Плынская, Е.Н. Алёшина, Н.А. Величко // Хвойные бореал. зоны. - 2008. - Т. 15, № 1/2. - С. 68-71.

3. Третьякова И.Н. Сохранение генофонда хвойных видов Сибири при помощи соматического эмбриогенеза in vitro - современного метода биотехнологии / И.Н. Третьякова, А.В. Барсукова // Хвойные бореал. зоны. - 2010. - Т. 27, № 1/2. - С. 203-206.

4. Malabadi R.B. Genetic transformation of Conifers: Applications in and Impacts on commercial Forestry / R.B. Malabadi, K. Nataraja // Transgenic plant Journal. - 2007. - Т. 1(2). - Р. 289-313.

5. Yadav S., Sharma K.D. Molecular and morphophysiological analysis of drought stress in plants // Plant growth. Chapter 10 / Ed. Е.С. Rigobelo. - 2016. Р. 9-12.

© Катаранова А.А., 2023

УДК 574

Кириллов В.В.

Аспирант 2 курса УлГУ, г. Ульяновск, РФ Научный руководитель: Благовещенская Н.В.,

Доктор биологических наук, УлГУ г. Ульяновск, РФ

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ПОЛИМЕРАЗНОЙ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ ПРИ ЭКОЛОГИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ

Аннотация

Проведён анализ перспектив применения метода полимеразной цепной реакции в экологическом мониторинге объектов окружающей среды. Проведена оценка возможности дальнейшего развития метода в контексте экологических исследований.

Ключевые слова

Полимеразная цепная реакция (ПЦР), экологический мониторинг, нуклеиновые кислоты (НК), метод классической ПЦР, метод ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ), фитопатоген, биоиндикатор, электрофорез, амплификация, флюоресценция.