Основи біотехнології. Регулятори росту І розвитку рослин план лекції

Название	Регулятори росту І розвитку рослин план лекції
Анкор	Основи біотехнології.doc
Дата	13.08.2018
Размер	211 Kb.
Формат файла
Имя файла	Основи біотехнології.doc
Тип	Документы #22890
страница	4 из 4

1 2 3 4

Латентну або лаг-фазу - це початковий період, в якому клітини не розмножуються і не збільшуються в розмірах. Але на протязі даного періоду в стаціонарних клітинах проходять зміни направлені на підготовку і вступ їх у фазу активного ділення.

Експоненціальна (логарифмічна) фаза - проходить збільшення кількості клітин та сухої речовини. Спостерігається збільшення цитоплазми, кількості рибосом і мітохондрій на клітину. Проходить активація клітинного метаболізму, збільшується вміст білку, РНК, ДНК, інтенсивність поглинання кисню.
Лінійна фаза характеризується зниженням швидкості росту, сповільненим клітинним діленням, збільшенням середнього розміру клітин і клітинної дисоціації. Збільшення біомаси проходить за рахунок розтягнення клітин.
Рання стаціонарна фаза. Збільшується середній розмір клітин і вміст сухої речовини в перерахунку на одну клітину, але кількість клітин не змінюється. Клітинна дисоціація досягає максимуму. Початок синтезу «білків старіння» Початок цієї фази обумовлений виснаженням поживного середовища, в основному джерел азотного, фосфорного, вуглеводневого живлення.
Стаціонарна фаза. Клітини піддаються певним фізіологічним змінам таким, як різке зменшення об'єму цитоплазми, вакуоля досягає максимальної величини, проходить руйнування органел, різко падає активність дихання, що призводить до старіння та загибелі культури.

Проблема довголіття, старіння і смерті клітин в популяції має велике теоретичне і практичне значення. Загибель клітин може проходити по різним причинам.

Випадкова загибель (фітовіруси, бактерії).
Із-за передчасного зношування клітин в результаті неоптимальних умов існування.

3. Смерть клітин внаслідок нормальних процесів розвитку і старіння («генетичний лічильник», відсутність теломерази).

Не менш важливою властивістю соматичної популяції клітин є її асинхронність. Асинхронність популяції характеризується тим, що одночасно під час ростового циклу одні клітини діляться, другі ростуть, треті знаходяться в стадії фізіологічної зрілості, четверті старіють. Проте загальний фізіологічний

стан асинхронної популяції оцінюють по стану переважаючого числа клітин. Причини асинхронності популяції клітин in vitro різноманітні.

особливості виду, сорту, генотипу індивідуальної рослини і експланту, вибраних для отримання первинного калусу.
стреси при культивуванні, безпосередньо неоптимальне поживне середовище для даного типу клітин.
зміна балансу ендогенних гормонів протягом циклу вирощування та концентрація екзогенних гормонів в середовищі.
фізичні фактори культивування такі, як температура, освітлення, аерація.
генетична гетерогенність клітин і клонів.
особливості і аномалії мітотичного циклу клітин in vitro.

На сучасному етапі розроблені різноманітні методи синхронізації клітин. Як правило для синхронізації використовують прийоми, які призупиняють клітинний цикл на межах його фаз.

Перший варіант - двократне виключення із поживного середовища фосфору (на початку експерименту і після певного інтервалу часу).

Другий варіант - введення в поживне середовище 5-аміноурацилу, який затримує клітини на межі G₁/S циклу.

Третій варіант - використання 5-метилсечовини, який є найбільш вдалий. Він дозволяє зібрати більше 80% клітин в одній фазі циклу.

Однією із важливих особливостей популяції соматичних клітин in vitro є нестабільність геному клітин та їх генетична гетерогенність. Необхідно відмітити, що генетична гетерогенність клітинних популяцій in vitro міцно пов'язана з фізіологією індивідуальних клітин і клонів, з яких складається клітинна популяція. Зруйнувати зв'язок між генетикою і фізіологією в популяції неможливо.

Можна назвати декілька причин нестабільності геному клітин in vitro. Із відомих причин можна виділити наступні:

генетична гетерогенність певного виду, сорту, органу, тканини, які використовуються як експланти для отримання первинного калусу.
як правило клітини експланту виходять із мітотичного циклу в G₁-фазі. Таким чином, поділ клітин експланту пов’язаний із синтезом ДНК в незвичайних для клітин експланту умовах, що може призвести до аномалій мітозу.
в умовах in vitro, в яких культивуються експланти виникає первинний калус при перепрограмуванні клітин і перших поділах калусу, можуть бути аномальними.
мутагенна дія екзогенних гормонов і стимуляторов.
довготривале субкультивування калусних культур, яке призводить до накопичення в популяції генетично змінених клітин і клонов. цитоплазматичних тяжей, рухом цитоплазми.

Культури клітин рослин in vitro продукують вторинні метаболіти в досить високих концентраціях, хоча іноді в рослинах клітин вони присутні в дуже малих кількостях. Для одержання вторинних метаболітів рослин використовують три основні типи культур in vitro культура органів, калусна культура і суспензійна культура.

Зміни вторинного метаболізму, які відбуваються в культурах клітин при вирощуванні in vitro в інших фізико-хімічних умовах, обумовлені наступними факторами:

відсутністю диференціації в деяких калусних і суспензійних культурах;
біохімічною тотипотентністю клітин рослин - це явище, при якому весь генетичний і фізіологічний матеріал, необхідний для утворення вторинних метаболітів, знаходиться в кожній окремій клітині і культивовані клітини незалежно від походження експланту, здатні в стабільних умовах культивування до синтезу аналогічних вторинних метаболітів;

3) механізмом дерепресії-репресії генетичної інформації, яка контролює біосинтез вторинних метаболітів та структурною перебудовою геномів (хромосомного апарату) культивованих клітин.

Для одержання великої кількості економічно важливих продуктів вторинного метаболізму необхідні двохступінчаті етапи культивування клітин, при яких на першому етапі будуть створюватись умови, які сприяють оптимальному накопиченню клітинної біомаси, і на другому - культивування в певному стійкому стані хемостатного або турбідостатного режимів.

1 2 3 4