Гаплоидтық технология
Кіріспе
1. Гаплоидтарды дағдылы селекция әдістерімен шығару.
2. Микроспоралардын эмбриоидтарды түзіп немесе каллусты түзіп іп vitro жағдайында спорофиттік жолмен дамуы.
3. Каллус ұлпасынан эмбриоид түзілуі.
4. Өсімдік тозаңқаптары мен микроспораларында іn vitro өтетін морфогенез процестері мен өсімдік регенерациясы.
5. Гиногенезге түрлі факторлардын әсері.
Пайдаланылған әдебиеттер
1. Гаплоидтарды дағдылы селекция әдістерімен шығару.
2. Микроспоралардын эмбриоидтарды түзіп немесе каллусты түзіп іп vitro жағдайында спорофиттік жолмен дамуы.
3. Каллус ұлпасынан эмбриоид түзілуі.
4. Өсімдік тозаңқаптары мен микроспораларында іn vitro өтетін морфогенез процестері мен өсімдік регенерациясы.
5. Гиногенезге түрлі факторлардын әсері.
Пайдаланылған әдебиеттер
Гаплоидтық организмнің сомалық клеткаларында сыңар хромосомалар жиынтығы (п) болады, яғни толық жиынтықтың (2п) тең жартысы. Гаплоидтарды дағдылы селекция әдістерімен шығару (түрішілік және түраралық тозаңдану, рентген сәулесін түсіру және басқа стресс факторлармен ықпал ету) оңай емес және көп уақытты талап етеді. Ал аталық және аналық гаметофиттерді іn vitro жағдайында өсіріп гаплоидтарды тез шығарып, селекция процесін женілдетуге болады. Бұл әдістер апомиксис процесіне негізделген. Апомиксис - организмдердің жыныссыз жолмен көбеюі. Аталық гаметофитті (тозаңкаптар мен тозаң) іn vitroжағдайында өсіріп, гаплоидтық өсімдіктерді алу андрогенез деп аталады. Аналық гаметофитті (ұрық бүршіктер) өсіру арқылы гаплоидтық өсімдік алу гиногенез деп аталады. Сонымен қатар гаплоидтарды, аталық немесе аналық хромосомалары жойылып кететін будан ұрықты іn vitro жағдайында өсіріп алуға болады. Кейде гаплоидтық өсімдік псевдогамия арқасында пайда болады, яғни ұрықтанбаған жұмыртқа клеткасынан ұрық дамиды.
1. Бірінші рет сасықмендуананың тозаңқаптарын іn vitro жағдайында өсіріп, Индияда С. Гуха мен С. Махешвари 1964 жылы гаплоидтық өсімдіктерді алды. Содан кейін осы тәжірибені француз ғалымы К. Нич 1967 жылы темекінің тозанқаптарын өсіріп қайталады. Содан бері осы әдіспен гаплоидтар 200-ден астам өсімдік түрлерінен алынды, соның ішінде: бидай, арпа, қара бидай, күріш, картоп, рапс т.б. ауыл шаруашылық дақылдары. In vitro жағдайында аталық гаметофиттен гаплоидтық спорофиттің шығуы өте күрделі, әлі егжей-тегжейі анықталмаған процесс. Микроспоралардан каллус немесе эмбриоидтар қалыптасып, кейін олардан гаплоидтық регенерант өсімдіктері шығады. Ол үшін микроспоралар іn vitro жағдайында дамудың өте күрделі процесінен өтеді. Ал бұл процестің түрткі болар себепкерлері мен реттеушілері әлі белгісіз. Табиғи жағдайда іn vivoмикроспоралар (гаметофиттік) жолмен дамиды;
1) мейоздың нәтижесінде тозаңның бастапқы клеткасынан төрт (тетрада) микроспора пайда болады;
2) тетраданың қалың қабығынан микроспоралар босап шығады;
3) микроспора одан әрі даму жолында екі рет митоздан өтіп, соңында жетілген тозаң түйіріне айналады. Ал іn vitro жағдайында микроспора әдеттегі гаметофиттік даму жүйесінің кез келген фазасынан ауытқып кетіп, спорофиттік даму жолына түсуі мүмкін.
Микроспоралардың іn vitro жағдайында дамуы және гаплоидтық регенерант өсімдіктердің пайда болуы. Микроспоралардың іn vitro жағдайында дамуы бірнеше жолмен қамтамасыз етілуі мүмкін. Бірлі-жарымы гаметофиттік даму жолынан ауысып эмбриоидты түзеді. Басқалары дедифференцияланып, каллусқа айналады. Тағы біреуілері микроспорогенез бен гаметогенез жолын жалғастырады, яғни пісіп жетілген тозаңға айналады. Ал тағы бір тобы біртіндеп ыдырап құриды.
1. Бірінші рет сасықмендуананың тозаңқаптарын іn vitro жағдайында өсіріп, Индияда С. Гуха мен С. Махешвари 1964 жылы гаплоидтық өсімдіктерді алды. Содан кейін осы тәжірибені француз ғалымы К. Нич 1967 жылы темекінің тозанқаптарын өсіріп қайталады. Содан бері осы әдіспен гаплоидтар 200-ден астам өсімдік түрлерінен алынды, соның ішінде: бидай, арпа, қара бидай, күріш, картоп, рапс т.б. ауыл шаруашылық дақылдары. In vitro жағдайында аталық гаметофиттен гаплоидтық спорофиттің шығуы өте күрделі, әлі егжей-тегжейі анықталмаған процесс. Микроспоралардан каллус немесе эмбриоидтар қалыптасып, кейін олардан гаплоидтық регенерант өсімдіктері шығады. Ол үшін микроспоралар іn vitro жағдайында дамудың өте күрделі процесінен өтеді. Ал бұл процестің түрткі болар себепкерлері мен реттеушілері әлі белгісіз. Табиғи жағдайда іn vivoмикроспоралар (гаметофиттік) жолмен дамиды;
1) мейоздың нәтижесінде тозаңның бастапқы клеткасынан төрт (тетрада) микроспора пайда болады;
2) тетраданың қалың қабығынан микроспоралар босап шығады;
3) микроспора одан әрі даму жолында екі рет митоздан өтіп, соңында жетілген тозаң түйіріне айналады. Ал іn vitro жағдайында микроспора әдеттегі гаметофиттік даму жүйесінің кез келген фазасынан ауытқып кетіп, спорофиттік даму жолына түсуі мүмкін.
Микроспоралардың іn vitro жағдайында дамуы және гаплоидтық регенерант өсімдіктердің пайда болуы. Микроспоралардың іn vitro жағдайында дамуы бірнеше жолмен қамтамасыз етілуі мүмкін. Бірлі-жарымы гаметофиттік даму жолынан ауысып эмбриоидты түзеді. Басқалары дедифференцияланып, каллусқа айналады. Тағы біреуілері микроспорогенез бен гаметогенез жолын жалғастырады, яғни пісіп жетілген тозаңға айналады. Ал тағы бір тобы біртіндеп ыдырап құриды.
1. Ғаламтор ресурсы http://freeref.ru/wievjob.php?id=608785
2. Уәлиханова Г.Ж. Өсімдік биотехнологиясы. Алматы, ЖШС «Дәуір», 2009 – 336 б.
3. Алмағамбетов К.Х. Биотехнология негіздері. Астана, 2007. -212 б.
4. Тихонов И.В., Рубан А.И. и др. Биотехнология. СПб.: ГИОРД, 2005, 792 с.
5. Антипова Л.В., Жаринов А.И. Прикладная биотехнология. Воронеж. ВГТА. 2001, 332 б.
2. Уәлиханова Г.Ж. Өсімдік биотехнологиясы. Алматы, ЖШС «Дәуір», 2009 – 336 б.
3. Алмағамбетов К.Х. Биотехнология негіздері. Астана, 2007. -212 б.
4. Тихонов И.В., Рубан А.И. и др. Биотехнология. СПб.: ГИОРД, 2005, 792 с.
5. Антипова Л.В., Жаринов А.И. Прикладная биотехнология. Воронеж. ВГТА. 2001, 332 б.
Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі
Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті
БАӨЖ №3
Тақырыбы: " Гаплоидтық технология "
Орындаған: Бейбітбек Н.Б. Группа:БТ-307
Тексерген: Жилкыбаева С.Д.
Семей,2015
Жоспар :
Кіріспе
1. Гаплоидтарды дағдылы селекция әдістерімен шығару.
2. Микроспоралардын эмбриоидтарды түзіп немесе каллусты түзіп іп vitro жағдайында спорофиттік жолмен дамуы.
3. Каллус ұлпасынан эмбриоид түзілуі.
4. Өсімдік тозаңқаптары мен микроспораларында іn vitro өтетін морфогенез процестері мен өсімдік регенерациясы.
5. Гиногенезге түрлі факторлардын әсері.
Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Гаплоидтық организмнің сомалық клеткаларында сыңар хромосомалар жиынтығы (п) болады, яғни толық жиынтықтың (2п) тең жартысы. Гаплоидтарды дағдылы селекция әдістерімен шығару (түрішілік және түраралық тозаңдану, рентген сәулесін түсіру және басқа стресс факторлармен ықпал ету) оңай емес және көп уақытты талап етеді. Ал аталық және аналық гаметофиттерді іn vitro жағдайында өсіріп гаплоидтарды тез шығарып, селекция процесін женілдетуге болады. Бұл әдістер апомиксис процесіне негізделген. Апомиксис - организмдердің жыныссыз жолмен көбеюі. Аталық гаметофитті (тозаңкаптар мен тозаң) іn vitroжағдайында өсіріп, гаплоидтық өсімдіктерді алу андрогенез деп аталады. Аналық гаметофитті (ұрық бүршіктер) өсіру арқылы гаплоидтық өсімдік алу гиногенез деп аталады. Сонымен қатар гаплоидтарды, аталық немесе аналық хромосомалары жойылып кететін будан ұрықты іn vitro жағдайында өсіріп алуға болады. Кейде гаплоидтық өсімдік псевдогамия арқасында пайда болады, яғни ұрықтанбаған жұмыртқа клеткасынан ұрық дамиды.
1. Бірінші рет сасықмендуананың тозаңқаптарын іn vitro жағдайында өсіріп, Индияда С. Гуха мен С. Махешвари 1964 жылы гаплоидтық өсімдіктерді алды. Содан кейін осы тәжірибені француз ғалымы К. Нич 1967 жылы темекінің тозанқаптарын өсіріп қайталады. Содан бері осы әдіспен гаплоидтар 200-ден астам өсімдік түрлерінен алынды, соның ішінде: бидай, арпа, қара бидай, күріш, картоп, рапс т.б. ауыл шаруашылық дақылдары. In vitro жағдайында аталық гаметофиттен гаплоидтық спорофиттің шығуы өте күрделі, әлі егжей-тегжейі анықталмаған процесс. Микроспоралардан каллус немесе эмбриоидтар қалыптасып, кейін олардан гаплоидтық регенерант өсімдіктері шығады. Ол үшін микроспоралар іn vitro жағдайында дамудың өте күрделі процесінен өтеді. Ал бұл процестің түрткі болар себепкерлері мен реттеушілері әлі белгісіз. Табиғи жағдайда іn vivoмикроспоралар (гаметофиттік) жолмен дамиды;
1) мейоздың нәтижесінде тозаңның бастапқы клеткасынан төрт (тетрада) микроспора пайда болады;
2) тетраданың қалың қабығынан микроспоралар босап шығады;
3) микроспора одан әрі даму жолында екі рет митоздан өтіп, соңында жетілген тозаң түйіріне айналады. Ал іn vitro жағдайында микроспора әдеттегі гаметофиттік даму жүйесінің кез келген фазасынан ауытқып кетіп, спорофиттік даму жолына түсуі мүмкін.
Микроспоралардың іn vitro жағдайында дамуы және гаплоидтық регенерант өсімдіктердің пайда болуы. Микроспоралардың іn vitro жағдайында дамуы бірнеше жолмен қамтамасыз етілуі мүмкін. Бірлі-жарымы гаметофиттік даму жолынан ауысып эмбриоидты түзеді. Басқалары дедифференцияланып, каллусқа айналады. Тағы біреуілері микроспорогенез бен гаметогенез жолын жалғастырады, яғни пісіп жетілген тозаңға айналады. Ал тағы бір тобы біртіндеп ыдырап құриды.
Б жолы - іn vitro жағдайында микроспора тепе-тең бірдей екі жасушаға бөлінуі мүмкін. Ал іn vivo дағдылы жолмен бөлінгенде пайда болатын екі жасушаның бірі генеративтік, бірі вегетативтік жасушалар. Ол екеуінің көлемі жағынан айырмашылығы бар. Бұндай гаметофиттік жолдан спорофиттік жолына ауысу Datura innoxia, Nicotiana tabacum түрлеріне тән.
А жолы - микроспора көлемі бірдей емес екі жасушаға бөлініп, вегетативтік және генеративтік жасушаларды түзеді. Бұл табиғи жолға ұқсас. Генеративтік клетка бірінші митоздан кейін кері кетеді. Вегетативтік жасуша көп бөлініп одан әрі зиготалық даму жолына түседі (А-В жолы). Бұндай даму жолы Nicotiana tabacum, Datura metel, Hordeum vulgfre, Triticum aestivum т.б. өсімдіктерде байқалған. Кей кезде тек қана генеративтік клетка бөліне бастайды (А-Г жолы), немесе екеуі де (вегетативтік пен генеративтік жасушалары) бірдей бөлініп, спорофитті түзеді (А-ГВ жолы). Микроспораның атап өткен бөліну бағыттары көпклеткалық гаплоидтық құрылымдардың (глобула, эмбриоид) пайда болуына себеп болады. Олардан гаплоидтық регенерант өсімдіктері шығады.
Егерде вегетативтік клетканың ядросы генеративтік жасушаның ядросымен қосылып кетсе (Д жолы), пайда болған диплоидтық жасушадан түзілген өсімдікте әрине диплоидтық болады. Сонымен қатар, диплоидтық өсімдіктер мейоз кезінде кейбір кемістіктері пайда болған микроспоралардан және эндополиплоидия өтуі салдарынан түзіледі.
Микроспоралардың даму бағытына әр түрлі факторлар әсер етеді.
1) микроспораларға тән табиғи полиморфизм;
2) микроспоралардың дамуындағы ауытқу;
3)микроспоралардың бөліну шүйкесінін орналасуы. Микроспоралардың гаметофиттік даму жолынан спорофиттік жолына ауысуы генетикалық денгейінде анықталады, бірақ оның жүзеге асуы нақтылы физиологиялық жағдайлар мен түрлі индукциялау факторларға байланысты.
Микроспораның даму бағыты ең алдымен оның даму кезенімен белгіленеді, және өсіретін қоректік ортаның гормондық құрамына байланысты болады. Микроспорадан түзілген көпжасушалық құрылым дами келе эмбриоидқа айналса, одан шыққан регенерант өсімдік тікелей андрогенездің нәтижесінде пайда болады. Ал егерде көпжасушалық құрылым каллуска айналса, одан шыққан регенерант өсімдік жанама андрогенез нәтижесінде пайда болады.
Тозанқаптағы мыңдаған микроспоралардың ішінде тек қана кейбіреулері ғана эмбриоидты түзеді. Бұл құбылыс генетикалық деңгейде белгіленуі ықтимал. Эмбриогендік микроспоралардың саны түрлі стресс ықпалдарынан арта түседі. Мысалы, төмен және жоғары температура, ионизация туғызатын сәулелер. Тікелей андрогенез үшін донорлық өсімдіктін физиологиялық күйі, тозанның даму кезені, қоректік ортаның құрамы және өсіру жағдайларынын маңызы зор. Көптеген өсімдіктерде микроспоранын спорофиттік жолмен дамуы үшін бір ядролық кезеңі ең қолайлы болады. Каллустан шыққан өсімдіктердің бәрі гаплоидтық бола бермейді, сондықтан гаплоидтарды жаппай алу үшін ең жақсысы эмбриоидогенез арқылы өтетін тікелей андрогенез.
В. Ананд қызметтестерімен темекінің (Nісоtіаnа tаbасиm) тозаң қаптарын өсіргенде, эмбриоидтардың үш түрі пайда болғанын байқаған. Олар вегетативтік клетканың, генеративтік клетканың және ол екеуінің де бірге бөлінуінен түзілген. Осы эмбриоидтардан гаплоидтык өсімдіктер алып, оларды топыраққа көшіріп, гүлденуге дейін өсірген. Олардың жапырақтары мен гүлдерінің морфологиялық құрылысын зерттегенде, бұл өсімдіктер де бір-бірінен айырмашылықтары бар үш типке бөлінген.
Тозаңқаптар мен микроспораларды өсіргенде, каллустың екі типі пайда болатыны көрсетілген: біріншісі - әр түрлі гетерогендік клеткаларынан түрған, екіншісінін құрамында меристемалық клеткалар ошағы болған. Регенерация процесі екінші каллуста өте жеңіл өткен, себебі меристемалык аймақтардан (ошактардан) өркендер тез өсіп шыққан.
Гүл тозаңының іп vitro өсіру. Тозаңқаптарды іn vitroөсіргенде, каллус тек микроспоралардан ғана емес, олардың спорогендік ұлпаларының диплоидтық клеткаларынан да түзілуі мүмкін. Сондай каллустардан шыққан регенерант өсімдіктер диплоидтық немесе полиплоидтық болады. Тозаңқаптарды өсіргендегі тағы бір кемшілік мынау: тозаңқап қабығынан бөлініп қоректік ортаға шығатын заттар жеке тозаңдағы эмбриогенез процесін тежеуі мүмкін. Бұдан басқа, андрогенезге қабілеті жоғары генотиптердің тозаңқаптарын қолайлы жағдайда өсіргенде, олар микроспоралардан жаппай каллустар мен эмбриоидтарды бір мезгілде алуға бөгет болады. Сондықтан жеке бөліп алынған тозаңдарды өсіру тиімді болады. Бірақ, тозаңқапты жарып жіберіп, тозанды шығарып алу әдісін тек кейбір тозанкаптары ірі және тозанкап ішінде тозандары бос жататын өсімдік түрлеріне қолдануға болады (мысалы Datura,Petunia, Nicotiana, Brassica. ).
Бірінші рет 1973 жылы сасықмеңдуананың тозаңын өсіріп, оларда эмбриоидогенез процесі жүруін байқаған К. Нич пен Б. Норел болды. Көбінесе тозаңқапты өсіріп, регенерант өсімдіктерін алу тиімді. Бірақ астық тұқымдастарында тозанды тозаңқаптан бөліп алу өте қиын. Ол үшін тозаңқаптарды сұйық ортада қалқытып, шайкап өсіру әдісі қолайлы. Тозаңқаптар жарылып ашылады да, тозаң өздігінен шашылып, қалқып ортанын бетіне шығады. Сұйық ортада қалқып жүрген тозаңқаптарды алып тастайды, ал олардан шыққан микроспораларды одан әрі өсіре береді. Тозаңқаптардан биологиялык активтігі бар заттар шайылып шығып, қоректік ортаның құнарлығы артады, яғни тозанның өсуіне барынша қолайлы фиозиологиялық жағдай туады.
Кейбір өсімдіктердің (соның ішінде астық тұқымдастары) тозаңқаптарын сұйық ортаға саларда оларды өткір скальпелдің ұшымен екіге бөліп жібереді. Щ.Тивари арпамен өткізген тәжірибесінде бүтін тозаңқаптарды сұйық ортада үш тәулік бойы өсіргенде, олардың 60-70 % микроспоралары өз бетімен ортаға шыққан. Ал кесілген тозанқаптарды сұйық ортаға 4 сағат бойы шайқап өсіргенде, олардың 90 % микроспоралары сыртқа шыққан. Алдын ала тозаңқаптарды кесіп тіліп сұйық ортада өсірген соң, ортаны сүзіп жіберіп, центрифугадан өткізіп, микроспоралары көп фракцияны алған.
Іn vitro жағдайында эксперименттік жолмен гаплоидтарды шығару әдісінің кең таралуына екі ірі кемшілік тегеурін болады:
1) гаплоидтық өсімдіктерінін аз алынуы;
2) олардың арасында (әсіресе астық тұқымдастарында) альбиностардың көп кездесуі. Айта кететін жай, тозаңды өсіргенде альбинос регенеранттардың саны арта түседі, мүмкін ол тозаңның дамуының дұрыс өтпеуіне байланысты болар. Жалпы алғанда альбинизм себебі белгісіз.
In vitro өтетін андрогенезге әсер ететін факторлар. Іn vitroжағдайында андрогендік гаплоидтарды алу әдістері және осы құбылыстың теориялық негіздері жете зерттелмеген. Сондықтан гаплоидтық биотехнология жүйесін қалыптастыру талай қиыншылықтарға кездесіп жүр. Микроспораның түрлі даму кезеңдерінде өтетін морфофизиологиялық процестерінің ішкі және сырткы факторларымен қалай реттелетіні, микроспораның тотипотенттігін жүзеге асыру үшін қандай жағдайлар қажет екені т.с.с. мәселелер әзірше белгісіз болып отыр. Бұл жағдай зерттеушілерді осы маңызды істі эмпирикалық жолмен шешуге мәжбүр етеді, яғни әрбір өсімдіктің түріне, сортына лайық жағдайды тәжірибе арқылы іріктеп алу керек болады.
Андрогенездің тиімділігі (көп гаплоид алу) бірімен бірі өзара байланысты көп факторларға тәуелді: донорлық өсімдіктердің генотипі, олардың өскен жағдайлары, микроспоралардын даму кезеңі, эксплантты алдын ала өндеу, қоректік ортаның құрамы, гүл тозаңдарын өсіру әдістері т.б.
Іn vitroжағдайындағы андрогенезді шектейтін негізгі фактор - донорлық өсімдіктің генотипі. Туыстар ішіндегі түрлер тұрмақ тіпті бір түрге жататын сорттардың регенерацияға қабілеті бірдей болмайды. Мысалы, күріштің жапон түртармағының сорттары тозаңқаптан регенерант өсімдіктерін үнді тұртармағымен салыстырғанда артық шығарады. Арпа мен бидайдың көптеген генотиптерінің андрогенездік қабілеті сыналған. Мұндай қабілет арпада 0 мен 31,6 % арасында, бидайда - 0 мен 14,7 % дейін байқалған.
Көптеген зерттеулердің нәтижелері көрсеткендей, генотип пен іn vitroжағдайында өтетін морфогенездің өзара байланысы өте күрделі, әсіресе бұл даражарнақты өсімдіктерде байқалады. И. Василдін пікірінше экспланттың морфогенезге қабілеті донорлық өсімдіктің генотипіне қарағанда көбінесе оның физиологиялық күйіне байланысты. Тіпті физиологиялық күйіне сәйкес өсіру жағдайын жақсартып, генотиптің андрогенезге көрсететін ықпалын төмендетуге болады. Донорлық өсімдіктерді өсіру жағдайы андрогенездін тиімділігіне әсері бар екендігі айқын анықталған. Мысалы, егістік жерде өскен өсімдіктердің тозаңқаптары теплицада өскен өсімдіктермен салыстырғанда регенерант өсімдіктерін артық шығара алады. Шамасы, бұл сыртқы факторлардың комплекстік әсерінің нәтижесі болар.
Микроспоралардан каллустар мен эмбриоидтар түзілу жиілігіне донорлық өсімдіктерге ықпал еткен әр түрлі физикалық және химиялық факторлардың (төмен және жоғары температура, топырақта азоттың жетіспеушілігі т.б.) әсері көрсетілген. Осы факторлардың ішінде ең маңыздысы - температура. Донор өсімдіктерді алдын ала суықпен өндеу арқасында эмбриоидтардың түзілу жиілігі артады. Бірақ температура және оның ықпалының ұзақтығы өсімдік түріне, тозанның даму кезеңіне, оның бөлініп алынған уақытына сәйкес болуы қажет.
Салқын температурамен әсер етуді түрлі тәсілдермен өткізуге болады. Мысалы, арпа мен бидайдың тозаңқаптары мен тозаңын өсіру үшін 3 тәсіл қолданылады:
1. Тиісті кезеңде донорлық өсімдіктің басты сабағы кесіліп алынып, суға салынып, суықта ұсталады. Бидайды 3-5 тәулік бойынша 5-7°С температурада ұстайды, арпаны - 6-10 тәулік 7°С ұстайды. Одан кейін масақты кесіп алып, залалсыздандырады да гүлдері мен тозаңқаптарды бөліп алады.
2. Асептикалық жағдайда гүлдер мен тозаңқаптарды бөліп алып, стерильденген орташа Петри табақшаларына бөлек салады. Басқа залалсыздандырылған Петри табақшасына стерильді су құйылады. Барлық табақшаларды қақпақсыз үлкен Петри табақшасына қойып, қақпағын жауып, лентамен жабыстырып, суыққа қояды. Арпаны 28 тәулік бойынша 4°С немесе 14 тәулік 7°С ұстайды.
3. Масақтарды Мурасиге-Скугтыңқоректік ортасының минералдық бөлігі құйылған көлемі 50-100 мл колбаларға отырғызады. Масақтар мен колбаның мойның полиэтиленпленкасымен орап, 12°С температурада жарыққа (20 мың лк) қояды. Осылай қажет даму кезеніне жеткенше ұстайды, одан кейін колбаны қараңғыда 4°С температурада 14-21 тәулік ұстайды.
Андрогенездің индукциясында микроспоралардын даму кезеңі маңызды роль аткарады. Ең қолайлы - мейоздың аяқталар тұсындағы екі ядролық кезең. Тозаңқаптарды лайыңты даму кезенінде өсіре бастаса, олардың ішіндегі тозаңдарда көбінесе эмбриоидогенез басталып, кейін регенеранттар шығады.
Әр түрлі өсімдіктерде микроспоралардың эмбриоидогенезге қабілетті тобы бар екендігі анықталған. Оларды Р-тозаңшалар деп атайды. Олардың басқа микроспораларға карағанда көлемі кішірек, цитоплазмасы ақшыл, экзинасы жұқа, крахмалы болмайды, кейде косымша митоздардың аркасында көп ядролык болады. Бұл құбылысты тозаң диморфизмі деп атайды. Іn vivoжағдайында Р-тозаншалардың пайда болу жиілігі мен іn vitroжағдайында эмбриоидогенез өтудін жиілігі арасында корреляция, яғни өзара байланыстылық болады. Эмбриогендік микроспоралардың іп vivoпайда болуы өсімдік түрінің генетикалық ерекшеліктерімен белгіленеді. Бірақ ол қабілет өсімдікті өсіру жағдайына байланысты өзгеруі мүмкін.
Андрогенездің тиімділігіне қоректік орта мен өсіру жағдайлары үлкен әсер етеді. Көбінесе пайдаланылатын Мурасиге-Скуг ортасы, Гамборгтың ортасы. Сұйық ортада микроспоралар тез каллус түзеді, бірақ регенерацияның тиімділігі төмен болады, сондықтан көбінесе ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті
БАӨЖ №3
Тақырыбы: " Гаплоидтық технология "
Орындаған: Бейбітбек Н.Б. Группа:БТ-307
Тексерген: Жилкыбаева С.Д.
Семей,2015
Жоспар :
Кіріспе
1. Гаплоидтарды дағдылы селекция әдістерімен шығару.
2. Микроспоралардын эмбриоидтарды түзіп немесе каллусты түзіп іп vitro жағдайында спорофиттік жолмен дамуы.
3. Каллус ұлпасынан эмбриоид түзілуі.
4. Өсімдік тозаңқаптары мен микроспораларында іn vitro өтетін морфогенез процестері мен өсімдік регенерациясы.
5. Гиногенезге түрлі факторлардын әсері.
Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Гаплоидтық организмнің сомалық клеткаларында сыңар хромосомалар жиынтығы (п) болады, яғни толық жиынтықтың (2п) тең жартысы. Гаплоидтарды дағдылы селекция әдістерімен шығару (түрішілік және түраралық тозаңдану, рентген сәулесін түсіру және басқа стресс факторлармен ықпал ету) оңай емес және көп уақытты талап етеді. Ал аталық және аналық гаметофиттерді іn vitro жағдайында өсіріп гаплоидтарды тез шығарып, селекция процесін женілдетуге болады. Бұл әдістер апомиксис процесіне негізделген. Апомиксис - организмдердің жыныссыз жолмен көбеюі. Аталық гаметофитті (тозаңкаптар мен тозаң) іn vitroжағдайында өсіріп, гаплоидтық өсімдіктерді алу андрогенез деп аталады. Аналық гаметофитті (ұрық бүршіктер) өсіру арқылы гаплоидтық өсімдік алу гиногенез деп аталады. Сонымен қатар гаплоидтарды, аталық немесе аналық хромосомалары жойылып кететін будан ұрықты іn vitro жағдайында өсіріп алуға болады. Кейде гаплоидтық өсімдік псевдогамия арқасында пайда болады, яғни ұрықтанбаған жұмыртқа клеткасынан ұрық дамиды.
1. Бірінші рет сасықмендуананың тозаңқаптарын іn vitro жағдайында өсіріп, Индияда С. Гуха мен С. Махешвари 1964 жылы гаплоидтық өсімдіктерді алды. Содан кейін осы тәжірибені француз ғалымы К. Нич 1967 жылы темекінің тозанқаптарын өсіріп қайталады. Содан бері осы әдіспен гаплоидтар 200-ден астам өсімдік түрлерінен алынды, соның ішінде: бидай, арпа, қара бидай, күріш, картоп, рапс т.б. ауыл шаруашылық дақылдары. In vitro жағдайында аталық гаметофиттен гаплоидтық спорофиттің шығуы өте күрделі, әлі егжей-тегжейі анықталмаған процесс. Микроспоралардан каллус немесе эмбриоидтар қалыптасып, кейін олардан гаплоидтық регенерант өсімдіктері шығады. Ол үшін микроспоралар іn vitro жағдайында дамудың өте күрделі процесінен өтеді. Ал бұл процестің түрткі болар себепкерлері мен реттеушілері әлі белгісіз. Табиғи жағдайда іn vivoмикроспоралар (гаметофиттік) жолмен дамиды;
1) мейоздың нәтижесінде тозаңның бастапқы клеткасынан төрт (тетрада) микроспора пайда болады;
2) тетраданың қалың қабығынан микроспоралар босап шығады;
3) микроспора одан әрі даму жолында екі рет митоздан өтіп, соңында жетілген тозаң түйіріне айналады. Ал іn vitro жағдайында микроспора әдеттегі гаметофиттік даму жүйесінің кез келген фазасынан ауытқып кетіп, спорофиттік даму жолына түсуі мүмкін.
Микроспоралардың іn vitro жағдайында дамуы және гаплоидтық регенерант өсімдіктердің пайда болуы. Микроспоралардың іn vitro жағдайында дамуы бірнеше жолмен қамтамасыз етілуі мүмкін. Бірлі-жарымы гаметофиттік даму жолынан ауысып эмбриоидты түзеді. Басқалары дедифференцияланып, каллусқа айналады. Тағы біреуілері микроспорогенез бен гаметогенез жолын жалғастырады, яғни пісіп жетілген тозаңға айналады. Ал тағы бір тобы біртіндеп ыдырап құриды.
Б жолы - іn vitro жағдайында микроспора тепе-тең бірдей екі жасушаға бөлінуі мүмкін. Ал іn vivo дағдылы жолмен бөлінгенде пайда болатын екі жасушаның бірі генеративтік, бірі вегетативтік жасушалар. Ол екеуінің көлемі жағынан айырмашылығы бар. Бұндай гаметофиттік жолдан спорофиттік жолына ауысу Datura innoxia, Nicotiana tabacum түрлеріне тән.
А жолы - микроспора көлемі бірдей емес екі жасушаға бөлініп, вегетативтік және генеративтік жасушаларды түзеді. Бұл табиғи жолға ұқсас. Генеративтік клетка бірінші митоздан кейін кері кетеді. Вегетативтік жасуша көп бөлініп одан әрі зиготалық даму жолына түседі (А-В жолы). Бұндай даму жолы Nicotiana tabacum, Datura metel, Hordeum vulgfre, Triticum aestivum т.б. өсімдіктерде байқалған. Кей кезде тек қана генеративтік клетка бөліне бастайды (А-Г жолы), немесе екеуі де (вегетативтік пен генеративтік жасушалары) бірдей бөлініп, спорофитті түзеді (А-ГВ жолы). Микроспораның атап өткен бөліну бағыттары көпклеткалық гаплоидтық құрылымдардың (глобула, эмбриоид) пайда болуына себеп болады. Олардан гаплоидтық регенерант өсімдіктері шығады.
Егерде вегетативтік клетканың ядросы генеративтік жасушаның ядросымен қосылып кетсе (Д жолы), пайда болған диплоидтық жасушадан түзілген өсімдікте әрине диплоидтық болады. Сонымен қатар, диплоидтық өсімдіктер мейоз кезінде кейбір кемістіктері пайда болған микроспоралардан және эндополиплоидия өтуі салдарынан түзіледі.
Микроспоралардың даму бағытына әр түрлі факторлар әсер етеді.
1) микроспораларға тән табиғи полиморфизм;
2) микроспоралардың дамуындағы ауытқу;
3)микроспоралардың бөліну шүйкесінін орналасуы. Микроспоралардың гаметофиттік даму жолынан спорофиттік жолына ауысуы генетикалық денгейінде анықталады, бірақ оның жүзеге асуы нақтылы физиологиялық жағдайлар мен түрлі индукциялау факторларға байланысты.
Микроспораның даму бағыты ең алдымен оның даму кезенімен белгіленеді, және өсіретін қоректік ортаның гормондық құрамына байланысты болады. Микроспорадан түзілген көпжасушалық құрылым дами келе эмбриоидқа айналса, одан шыққан регенерант өсімдік тікелей андрогенездің нәтижесінде пайда болады. Ал егерде көпжасушалық құрылым каллуска айналса, одан шыққан регенерант өсімдік жанама андрогенез нәтижесінде пайда болады.
Тозанқаптағы мыңдаған микроспоралардың ішінде тек қана кейбіреулері ғана эмбриоидты түзеді. Бұл құбылыс генетикалық деңгейде белгіленуі ықтимал. Эмбриогендік микроспоралардың саны түрлі стресс ықпалдарынан арта түседі. Мысалы, төмен және жоғары температура, ионизация туғызатын сәулелер. Тікелей андрогенез үшін донорлық өсімдіктін физиологиялық күйі, тозанның даму кезені, қоректік ортаның құрамы және өсіру жағдайларынын маңызы зор. Көптеген өсімдіктерде микроспоранын спорофиттік жолмен дамуы үшін бір ядролық кезеңі ең қолайлы болады. Каллустан шыққан өсімдіктердің бәрі гаплоидтық бола бермейді, сондықтан гаплоидтарды жаппай алу үшін ең жақсысы эмбриоидогенез арқылы өтетін тікелей андрогенез.
В. Ананд қызметтестерімен темекінің (Nісоtіаnа tаbасиm) тозаң қаптарын өсіргенде, эмбриоидтардың үш түрі пайда болғанын байқаған. Олар вегетативтік клетканың, генеративтік клетканың және ол екеуінің де бірге бөлінуінен түзілген. Осы эмбриоидтардан гаплоидтык өсімдіктер алып, оларды топыраққа көшіріп, гүлденуге дейін өсірген. Олардың жапырақтары мен гүлдерінің морфологиялық құрылысын зерттегенде, бұл өсімдіктер де бір-бірінен айырмашылықтары бар үш типке бөлінген.
Тозаңқаптар мен микроспораларды өсіргенде, каллустың екі типі пайда болатыны көрсетілген: біріншісі - әр түрлі гетерогендік клеткаларынан түрған, екіншісінін құрамында меристемалық клеткалар ошағы болған. Регенерация процесі екінші каллуста өте жеңіл өткен, себебі меристемалык аймақтардан (ошактардан) өркендер тез өсіп шыққан.
Гүл тозаңының іп vitro өсіру. Тозаңқаптарды іn vitroөсіргенде, каллус тек микроспоралардан ғана емес, олардың спорогендік ұлпаларының диплоидтық клеткаларынан да түзілуі мүмкін. Сондай каллустардан шыққан регенерант өсімдіктер диплоидтық немесе полиплоидтық болады. Тозаңқаптарды өсіргендегі тағы бір кемшілік мынау: тозаңқап қабығынан бөлініп қоректік ортаға шығатын заттар жеке тозаңдағы эмбриогенез процесін тежеуі мүмкін. Бұдан басқа, андрогенезге қабілеті жоғары генотиптердің тозаңқаптарын қолайлы жағдайда өсіргенде, олар микроспоралардан жаппай каллустар мен эмбриоидтарды бір мезгілде алуға бөгет болады. Сондықтан жеке бөліп алынған тозаңдарды өсіру тиімді болады. Бірақ, тозаңқапты жарып жіберіп, тозанды шығарып алу әдісін тек кейбір тозанкаптары ірі және тозанкап ішінде тозандары бос жататын өсімдік түрлеріне қолдануға болады (мысалы Datura,Petunia, Nicotiana, Brassica. ).
Бірінші рет 1973 жылы сасықмеңдуананың тозаңын өсіріп, оларда эмбриоидогенез процесі жүруін байқаған К. Нич пен Б. Норел болды. Көбінесе тозаңқапты өсіріп, регенерант өсімдіктерін алу тиімді. Бірақ астық тұқымдастарында тозанды тозаңқаптан бөліп алу өте қиын. Ол үшін тозаңқаптарды сұйық ортада қалқытып, шайкап өсіру әдісі қолайлы. Тозаңқаптар жарылып ашылады да, тозаң өздігінен шашылып, қалқып ортанын бетіне шығады. Сұйық ортада қалқып жүрген тозаңқаптарды алып тастайды, ал олардан шыққан микроспораларды одан әрі өсіре береді. Тозаңқаптардан биологиялык активтігі бар заттар шайылып шығып, қоректік ортаның құнарлығы артады, яғни тозанның өсуіне барынша қолайлы фиозиологиялық жағдай туады.
Кейбір өсімдіктердің (соның ішінде астық тұқымдастары) тозаңқаптарын сұйық ортаға саларда оларды өткір скальпелдің ұшымен екіге бөліп жібереді. Щ.Тивари арпамен өткізген тәжірибесінде бүтін тозаңқаптарды сұйық ортада үш тәулік бойы өсіргенде, олардың 60-70 % микроспоралары өз бетімен ортаға шыққан. Ал кесілген тозанқаптарды сұйық ортаға 4 сағат бойы шайқап өсіргенде, олардың 90 % микроспоралары сыртқа шыққан. Алдын ала тозаңқаптарды кесіп тіліп сұйық ортада өсірген соң, ортаны сүзіп жіберіп, центрифугадан өткізіп, микроспоралары көп фракцияны алған.
Іn vitro жағдайында эксперименттік жолмен гаплоидтарды шығару әдісінің кең таралуына екі ірі кемшілік тегеурін болады:
1) гаплоидтық өсімдіктерінін аз алынуы;
2) олардың арасында (әсіресе астық тұқымдастарында) альбиностардың көп кездесуі. Айта кететін жай, тозаңды өсіргенде альбинос регенеранттардың саны арта түседі, мүмкін ол тозаңның дамуының дұрыс өтпеуіне байланысты болар. Жалпы алғанда альбинизм себебі белгісіз.
In vitro өтетін андрогенезге әсер ететін факторлар. Іn vitroжағдайында андрогендік гаплоидтарды алу әдістері және осы құбылыстың теориялық негіздері жете зерттелмеген. Сондықтан гаплоидтық биотехнология жүйесін қалыптастыру талай қиыншылықтарға кездесіп жүр. Микроспораның түрлі даму кезеңдерінде өтетін морфофизиологиялық процестерінің ішкі және сырткы факторларымен қалай реттелетіні, микроспораның тотипотенттігін жүзеге асыру үшін қандай жағдайлар қажет екені т.с.с. мәселелер әзірше белгісіз болып отыр. Бұл жағдай зерттеушілерді осы маңызды істі эмпирикалық жолмен шешуге мәжбүр етеді, яғни әрбір өсімдіктің түріне, сортына лайық жағдайды тәжірибе арқылы іріктеп алу керек болады.
Андрогенездің тиімділігі (көп гаплоид алу) бірімен бірі өзара байланысты көп факторларға тәуелді: донорлық өсімдіктердің генотипі, олардың өскен жағдайлары, микроспоралардын даму кезеңі, эксплантты алдын ала өндеу, қоректік ортаның құрамы, гүл тозаңдарын өсіру әдістері т.б.
Іn vitroжағдайындағы андрогенезді шектейтін негізгі фактор - донорлық өсімдіктің генотипі. Туыстар ішіндегі түрлер тұрмақ тіпті бір түрге жататын сорттардың регенерацияға қабілеті бірдей болмайды. Мысалы, күріштің жапон түртармағының сорттары тозаңқаптан регенерант өсімдіктерін үнді тұртармағымен салыстырғанда артық шығарады. Арпа мен бидайдың көптеген генотиптерінің андрогенездік қабілеті сыналған. Мұндай қабілет арпада 0 мен 31,6 % арасында, бидайда - 0 мен 14,7 % дейін байқалған.
Көптеген зерттеулердің нәтижелері көрсеткендей, генотип пен іn vitroжағдайында өтетін морфогенездің өзара байланысы өте күрделі, әсіресе бұл даражарнақты өсімдіктерде байқалады. И. Василдін пікірінше экспланттың морфогенезге қабілеті донорлық өсімдіктің генотипіне қарағанда көбінесе оның физиологиялық күйіне байланысты. Тіпті физиологиялық күйіне сәйкес өсіру жағдайын жақсартып, генотиптің андрогенезге көрсететін ықпалын төмендетуге болады. Донорлық өсімдіктерді өсіру жағдайы андрогенездін тиімділігіне әсері бар екендігі айқын анықталған. Мысалы, егістік жерде өскен өсімдіктердің тозаңқаптары теплицада өскен өсімдіктермен салыстырғанда регенерант өсімдіктерін артық шығара алады. Шамасы, бұл сыртқы факторлардың комплекстік әсерінің нәтижесі болар.
Микроспоралардан каллустар мен эмбриоидтар түзілу жиілігіне донорлық өсімдіктерге ықпал еткен әр түрлі физикалық және химиялық факторлардың (төмен және жоғары температура, топырақта азоттың жетіспеушілігі т.б.) әсері көрсетілген. Осы факторлардың ішінде ең маңыздысы - температура. Донор өсімдіктерді алдын ала суықпен өндеу арқасында эмбриоидтардың түзілу жиілігі артады. Бірақ температура және оның ықпалының ұзақтығы өсімдік түріне, тозанның даму кезеңіне, оның бөлініп алынған уақытына сәйкес болуы қажет.
Салқын температурамен әсер етуді түрлі тәсілдермен өткізуге болады. Мысалы, арпа мен бидайдың тозаңқаптары мен тозаңын өсіру үшін 3 тәсіл қолданылады:
1. Тиісті кезеңде донорлық өсімдіктің басты сабағы кесіліп алынып, суға салынып, суықта ұсталады. Бидайды 3-5 тәулік бойынша 5-7°С температурада ұстайды, арпаны - 6-10 тәулік 7°С ұстайды. Одан кейін масақты кесіп алып, залалсыздандырады да гүлдері мен тозаңқаптарды бөліп алады.
2. Асептикалық жағдайда гүлдер мен тозаңқаптарды бөліп алып, стерильденген орташа Петри табақшаларына бөлек салады. Басқа залалсыздандырылған Петри табақшасына стерильді су құйылады. Барлық табақшаларды қақпақсыз үлкен Петри табақшасына қойып, қақпағын жауып, лентамен жабыстырып, суыққа қояды. Арпаны 28 тәулік бойынша 4°С немесе 14 тәулік 7°С ұстайды.
3. Масақтарды Мурасиге-Скугтыңқоректік ортасының минералдық бөлігі құйылған көлемі 50-100 мл колбаларға отырғызады. Масақтар мен колбаның мойның полиэтиленпленкасымен орап, 12°С температурада жарыққа (20 мың лк) қояды. Осылай қажет даму кезеніне жеткенше ұстайды, одан кейін колбаны қараңғыда 4°С температурада 14-21 тәулік ұстайды.
Андрогенездің индукциясында микроспоралардын даму кезеңі маңызды роль аткарады. Ең қолайлы - мейоздың аяқталар тұсындағы екі ядролық кезең. Тозаңқаптарды лайыңты даму кезенінде өсіре бастаса, олардың ішіндегі тозаңдарда көбінесе эмбриоидогенез басталып, кейін регенеранттар шығады.
Әр түрлі өсімдіктерде микроспоралардың эмбриоидогенезге қабілетті тобы бар екендігі анықталған. Оларды Р-тозаңшалар деп атайды. Олардың басқа микроспораларға карағанда көлемі кішірек, цитоплазмасы ақшыл, экзинасы жұқа, крахмалы болмайды, кейде косымша митоздардың аркасында көп ядролык болады. Бұл құбылысты тозаң диморфизмі деп атайды. Іn vivoжағдайында Р-тозаншалардың пайда болу жиілігі мен іn vitroжағдайында эмбриоидогенез өтудін жиілігі арасында корреляция, яғни өзара байланыстылық болады. Эмбриогендік микроспоралардың іп vivoпайда болуы өсімдік түрінің генетикалық ерекшеліктерімен белгіленеді. Бірақ ол қабілет өсімдікті өсіру жағдайына байланысты өзгеруі мүмкін.
Андрогенездің тиімділігіне қоректік орта мен өсіру жағдайлары үлкен әсер етеді. Көбінесе пайдаланылатын Мурасиге-Скуг ортасы, Гамборгтың ортасы. Сұйық ортада микроспоралар тез каллус түзеді, бірақ регенерацияның тиімділігі төмен болады, сондықтан көбінесе ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz