Клеточная инженерия растений Лекция 8 ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Оплодотворение in vitro. Эмбриокультура. 2. Соматическая гибридизация. 3. Перенос в протопласты органелл, микроорганизмов. 4. Генетическая трансформация растений. 5. Клеточная селекция in vitro. Клеточная инженерия конструирование клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции Технологии получения гибридов in vitro: - оплодотворение in vitro; - эмбриокультура; - соматическая гибридизация Соматическая гибридизация - это метод получения гибридных растений в результате слияния протопластов, изолированных из соматических клеток родительских форм Клетка, в которой слияния ядер не произошло СОМАТИЧЕСКАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ МЕЖВИДОВАЯ МЕЖСЕМЕЙСТВЕННАЯ МЕЖРОДОВАЯ Примеры межвидовой соматической гибридизации Гибриды, полученные при скрещивании между сортами культурного картофеля и его дикого вида Культурный картофель: крупные клубни; восприимчивость к болезням Дикий картофель: мелкие клубни, высокая устойчивость к многим заболеваниям Примеры межродовой соматической гибридизации 1978 г. (Мельхерс) первый межродовой гибрид Картофель × Томат = Помато Гибрид был стерилен, морфологически аномален: толстые корни, отсутствие типичных столонов, махровые цветки Перенос в протопласты клеточных органелл Хлоропласты и митохондрии отличаются наличием собственной ДНК, могут делиться самостоятельно, независимо от деления клетки. Трансплантация высокоэффективных хлоропластов может способствовать активации фотосинтеза и повышению продуктивности растений В изолированные протопласты можно вводить клетки микроорганизмов, создавая искусственные ассоциации ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ РАСТЕНИЙ НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ, для решения которых осуществляется генетическая трансформация растений: повышение устойчивости растений к биотическим и абиотическим стрессам (бактериальным, грибным, вирусным инфекциям, насекомымвредителям, гербицидам, засолению и др.); улучшение качеств запасных белков зерна; повышение эффективности азотфиксации и расширение круга культурных растений, способных к симбиотической фиксации азота; создание сверхпродуцентов биологически активных веществ. Клеточная селекция in vitro Наряду с генной инженерией позволяет получать растения, устойчивые к различным стрессовым факторам Суть метода: клетки каллусных либо суспензионных культур выращивают на селективных средах, т.е. в присутствии агентов, к которым необходимо получить устойчивые линии (например, засоление, гербициды, фитопатогены и др.). Выжившие клетки переносят на свежую питательную среду, а затем регенерируют из них целые растения, толерантные к определенному стрессору. Основные направления клеточной селекции in vitro: отбор клеток устойчивых к гербицидам; отбор клеток устойчивых к засолению; отбор клеток устойчивых к экстремальным температурам; отбор клеток устойчивых к патогенам; отбор клеток, характеризующихся повышенным синтезом незаменимых аминокислот.