Клітини і тканини рослин ростуть в пробірці



Вищі рослини складаються з безлічі клітин, між якими існує
суворе поділ праці. Клітини зеленої тканини листа, наприклад, створюють
органічні речовини, використовуючи для цього вуглекислий газ, воду та енергію
сонячного світла, клітини кореня поглинають з грунту мінеральні речовини
і подають їх у всі інші частини рослини.

Незважаючи на те що всі спеціалізовані клітини виникли в результаті
ділення однієї-єдиної клітини – заплідненої яйцеклітини материнського
рослини, вони значно розрізняються по своїй будові і хімічному
складом. Узгоджена робота окремих клітин контролюється усім організмом
рослини. Кожен орган, кожна тканина і клітина пов’язані між собою в єдину
систему різноманітними зв’язками: струмом поживних речовин, гормонів, передачею
електричних імпульсів.

А як будуть вести себе клітини і тканини, якщо відокремити їх від рослини
і перенести на штучне живильне середовище, яке забезпечує все, що
потрібно для їх життєдіяльності? Чи будуть такі клітини продовжувати звичну
роботу, або їх форма та функції значно зміняться?

Такі питання ставили перед собою вчені ще на початку нашого століття. Щоб
вирішити їх, треба було знайти спосіб забезпечити життя ізольованих від рослин
тканин і клітин. Перші спроби були невдалі. Тільки в 1932 р. два дослідника
Р. Готра у Франції і Ф. Уайт в США – зуміли зберегти життя ізольованим
тканинам деяких рослин. Їм вдалося підібрати живильні середовища та інші
умови, в яких клітини, складові ізольований шматочок тканини, могли
розмножуватися. Виявилося, що тканини, ізольовані від рослини, перестають
виконувати звичну для них роботу, їх будова спрощується, вони «омолоджуються»
і починають посилено розмножуватися й рости. В результаті поділу клітин виникає
дуже своєрідна тканина, яка називається калюсних. Калюсних
тканину можна ізолювати від спочатку взятої з рослини тканини, розділити
на шматочки і перенести на свіжу живильне середовище. Тут клітини її продовжують
багаторазово ділитися і зростати.

У наш час техніка вирощування тканин з будь-якого органу найрізноманітніших
рослин добре розроблена. Тканини, ізольовані з кореня рідкісних і цінних
лікарських рослин женьшеню і раувольфії, вже більше десяти років вирощують
в Інституті фізіології рослин імені К. А. Тімірязєва в Москві.

Вчені, що досліджують ізольовані тканини і клітини рослин, працюють
в спеціальних стерильних боксах, ретельно стерилізують руки, інструменти,
живильне середовище. Адже рослинні клітини не витримують боротьби з швидко
розмножуються мікроорганізмами за поживні речовини середовища і гинуть.
Якщо ізольовані тканини своєчасно (через 4-6 тижнів) і акуратно, не
заразивши їх, пересаджувати на свіжу живильне середовище, вони можуть вирощуватися
тривалий час.
У 1938 р. Р. Готра ізолював шматочок тканини з коренеплоду
моркви. Зазвичай рослина моркви живе 2 роки, а потомство клітин ізольованою
з нього тканини підтримується в культурі вже більше 30 років і може вирощуватися
таким чином необмежено довго (рис. 1).

1520-1.jpg

Рис. 1. Культура тканини кореня моркви, ізольована Р. Готра в 1938
р. 30 днів вирощування на живильному середовищі.

Тканини можна вирощувати не тільки на поверхні напівтвердої живильної
середовища, а й в рідині. Створені спеціальні апарати, в яких живильна
рідина перемішується, від чого тканини і клітини отримують кисень повітря,
необхідний їм для дихання (рис. 2).

1520-2.jpg

Рис. 2. У такому апараті вирощують суспензії тканин і клітин в рідкій
живильному середовищі.

У рідкому середовищі тканини зазвичай утворюють завись, що складається з окремих
вільноживучих клітин, невеликих клітинних груп і шматочків тканини. (Суспензії,
або суспензії, – рідини, що містять мелкораздробленном, надзвичайно повільно
осідають частинки твердих тіл.) Окремі клітини можна виловити за допомогою
тонкого скляного капіляра і перенести знову на напівтверду живильну
середовище. Якщо такий окремій клітці створити необхідні умови харчування,
а ще краще – посадити близько від неї шматочок тканини, який буде постачати
клітину необхідними для її поділу речовинами (цей шматочок тканини називають
тканиною-нянькою), то клітина починає швидко ділитися і скоро утворює колонію
клітин, а потім і тканину. Для такої тканини характерна велика однорідність.

1520-3.jpg

Рис. 3. Освіта коренів тканиною женьшеню.

Зазвичай вчені намагаються створити для тканин умови харчування, при яких
тканини швидко ростуть і утворюють однорідну масу, таку, яка зображена
на малюнку 1. Якщо змінити склад живильного середовища, збільшити в ній вміст
стимулюючих речовин, то в залежності від виду стимулятора тканину почне
утворювати коріння, або нирки, або подібність зародка, що розвивається в насінні
(Рис. 3, 4).

1520-4.jpg

Рис. 4. Освіта стеблових бруньок тканиною тютюну.

Згадаймо ту спеціалізовану тканину, яка була ізольована з рослини
і дала початок культурі. Її діяльність проходила під суворим контролем,
і вона виконувала ту роботу, яка була необхідна цілого рослині. Клітини
і тканини, що вийшли з-під такого контролю, не тільки здатні розмножуватися
і рости – вони можуть дати початок цілій рослині (рис. 5). Омолодження цих
клітин зайшло так далеко, що вони можуть повторити весь шлях розвитку спочатку,
тобто стають подібними тієї єдиної клітці, з якої розвинулося
рослина. При цьому клітини твердо «пам’ятають» своє походження, і, як би
довго ні вирощувалася тканину в культурі, клітини тютюну утворюють нирку тютюну,
клітини моркви – зародок нової рослини моркви.

1520-5.jpg

Рис. 5. Квітуча рослина тютюну, отримане з однієї клітини.

Отже, з окремої вільноживучих клітини можна в лабораторних умовах
отримати культуру тканини, а з тканини – рослина. Легко уявити собі,
які дивні можливості відкриваються перед вченими – своїми очима
побачити таємницю процесу перетворення клітини в рослину! Адже цей процес
відбувається в пробірці і колбі, де всі умови строго контролюються і
легко спостерігати всі його стадії.

Культура ізольованих тканин і клітин рослин завоювала визнання
не тільки як метод вивчення складних питань розвитку рослин – вона знаходить
і практичне застосування. Виявляється, тканини і клітини лікарських рослин
в ізольованій культурі продовжують синтезувати важливі для медицини речовини.
Тканина женьшеню, наприклад, містить такі ж речовини, що піднімають сили
стомленого людини, як і сам знаменитий «корінь життя». У недалекому
майбутньому на заводах, які випускають лікарські препарати, з’являться
спеціальні цехи, де синтез лікарських препаратів буде довірено тканинам
рослин.

А які широкі можливості відкриваються для генетиків і селекціонерів,
виводять нові сорти рослин! Ізольовані тканини і клітини легко обробляти
хімічними речовинами або випромінюваннями, що викликають мутації – зміни
в спадковому апараті клітини. З таких тканин і клітин утворюються рослини
з новими, іноді дуже цінними властивостями.

Зовсім недавно дослідники, використовуючи спеціальні ферменти, навчилися
звільняти рослинні клітини з міцної целюлозної оболонки, яка
їх оточує. «Голі» протопласти (клітини без оболонки) можна змусити
злитися, відновити оболонку, почати ділитися, утворити тканину, а потім
і цілу рослину. Вивчаються можливості «схрещувати» таким способом клітини
дуже далеких між собою видів рослин. І вже можна мріяти про з’єднання
в одній рослині корисних властивостей пшениці та стійких і невибагливих
диких злаків або ж помідорів і картоплі.

Культура тканин допомагає селекціонерам долати також труднощі,
виникають при схрещуванні віддалених форм рослин. З квітки рослини
однією з схрещується форм виділяють сім’ябруньки, поміщають її на живильне
середовище і тут запліднюють пилком рослин іншої форми. З заплідненої
сім’ябруньки в пробірці вирощується паросток, який потім можна пересадити
в грунт.

І нарешті, культуру ізольованих тканин можна використовувати для «оздоровлення»
сортів культурних рослин. Багато хто з них уражені вірусними захворюваннями,
які загрожують знищити той чи інший цінний сорт. З паростка такої рослини
можна виділити групу здорових клітин і виростити з них рослина, не уражене
вірусом, а потім розмножити його відводками, живцями або клубнямі.

Оставить комментарий

Ім’я: (Обязательно)

eMail: (Обязательно)

Website:

Comment: