57. Охарактеризуйте парасексуальную (соматическую) гибридизацию растительных протопластов
58. Охарактеризуйте химический способ осуществления парасексуальной гибридизации растительных протопластов
59. Охарактеризуйте физический способ осуществления парасексуальной гибридизации растительных протопластов
60. Охарактеризуйте способы преодоления прогамной и постгамной несовместимости растений
61. Что такое клеточная селекция растений, в каких процессах ее используют? Приведите достоинства и недостатки
57. Охарактеризуйте парасексуальную (соматическую) гибридизацию растительных протопластов
Процесс гибридизации соматических клеток называется соматической гибридизацией.
Под термином "клеточная инженерия растений” в узком смысле понимают слияние протопластов. Протопласт — клетка, лишенная клеточной стенки с помощью ферментативного разрушения или механическим способом. Сущность соматической гибридизации заключается в том, что в качестве родительских используют не половые клетки (гаметы), а соматические клетки растения, из которых изолируют протопласты. При определенном экспериментальном воздействии протопласты заставляют сливаться друг с другом. Из полученных гибридных клеток в дальнейшем регенерируют целые растения-гибриды.
По сравнению с половой гибридизацией соматическая гибридизация растений имеет ряд преимуществ:
- возможность скрещивания филогенетически отдаленных видов растений, которые невозможно скрестить обычным половым путем;
- получение асимметричных гибридов, несущих весь генный набор одного из родителей наряду с несколькими хромосомами (или только органеллами и цитоплазмой) другого;
[...]
58. Охарактеризуйте химический способ осуществления парасексуальной гибридизации растительных протопластов
Химический метод заключается в добавлении к суспензии протопластов веществ, стимулирующих слияние - фюзогенов (индукторов слияния).
Э. Кокинг для слияния протопластов, изолированных из клеток меристемы корня томатов, использовал нитраты (в частности, азотнокислый натрий).
Для нейтрализации отрицательного заряда на поверхности протопластов также применяется СаС12 (50 мМ) при щелочном рН 10,5.
Наиболее эффективным фюзогеном является полиэтиленгликоль (ПЭГ) — хорошо растворимый в воде полимер. Предварительная обработка суспензии смешанных протопластов раствором ПЭГ (20—30%) вызывает их слипание. Через 10—15 мин ПЭГ удаляют отмыванием раствором с щелочным рН (9—11) и высоким содержанием Са2+ (100—300 мМ), и в этом растворе мембраны слипшихся протопластов сливаются.
Исторически первым химическим индуктором, использованным для слияния протопластов, был NaNO3.
[...]
59. Охарактеризуйте физический способ осуществления парасексуальной гибридизации растительных протопластов.
В начале 80-х годов был разработан метод электрослияния. Для агглютинации и слияния протопластов используют электрическое поле, суспендируя их между двумя электродами. Переменный ток вызывает диэлектрофорез и протопласты выстраиваются в ряд, примыкая своими полярными поверхностями один к другому. Такие цепочки стабильны только в течение времени, пока существует электрическое поле. Наложение дополнительного единичного сильного импульса (600 в/см, 10—20 мкс) ведет к образованию пор в сильно сжатых плазменных мембранах и протопласты перетекают один в другой.
Принцип метода:
- в специальную камеру, в которой создается неоднородное электрическое поле, помещают протопласты
- в камеру вводят электроды и в этих условиях протопласты выстраиваются в цепочку между ними.
[...]
60. Охарактеризуйте способы преодоления прогамной и постгамной несовместимости растений.
Прогамная несовместимость – физиологическая несовместимость партнеров при отдаленном скрещивании, проявляющаяся на этапе до оплодотворения.
Она может быть обусловлена:
- физиологическими причинами (несоответствие во времени созревания пыльцы отцовского растения или отсутствие секрета рыльца пестика материнского растения), а также
- морфологическими причинами (различие партнеров по длине столбика пестика и пыльцевой трубки; блокирование роста трубки на разных этапах ее пути от рыльца пестика до микропиле семяпочки вследствие тканевой несовместимости партнеров).
Основной способ преодоления прогамной несовместимости – оплодотворение in vitro. Метод заключается в совместном культивировании пыльцы и неоплодотворенных семяпочек, которое может осуществляться двумя различными способами.
В первом случае:
- столбик пестика срезается,
- завязь помещается на питательную среду, и
- на завязь наносят готовую пыльцу.
Второй вариант данного метода предполагает:
- вскрывание завязи,
- перенос на питательную среду кусочков плаценты с семяпочками,
- вблизи которых или непосредственно на их поверности культивируется готовая пыльца.
[...]
61. Что такое клеточная селекция растений, в каких процессах ее используют? Приведите достоинства и недостатки.
Одна из наиболее сильных сторон культуры клеток растений в создании технологий для сельского хозяйства – это возможность на основе сомаклональных вариаций или индуцированных мутаций отбирать в жестких селективных условиях клетки, характеризующиеся искомыми признаками, т.е. осуществлять клеточную селекцию in vitro.
Наиболее активно развиваются такие направления проведения клеточной селекции как:
- отбор клеток устойчивых к гербицидам, засолению, экстремальным температурам, патогенам,
- отбор клеток, характеризующихся повышенным синтезом незаменимых аминокислот и др.
Основная сложность, часто возникающая при работе с линиями клеток растений, отобранных по принципу устойчивости к ингибиторам роста – нестабильность этого признака, которая проявляется после того как снимается давление отбора.
