Жасушалық инженерия жайлы ақпарат
1. Өсімдіктердін клеткалық инженериясы
2. Оқшауланған протопластарға негізделген клеткалық инженерия әдісі.
3. Протопластарды бөліп алу. Тіршілікке қабілетті протопластарды алу.
4.Протопластардын бір.бірімен құйылысып косылуы.
2. Оқшауланған протопластарға негізделген клеткалық инженерия әдісі.
3. Протопластарды бөліп алу. Тіршілікке қабілетті протопластарды алу.
4.Протопластардын бір.бірімен құйылысып косылуы.
1.Жасушалық инженерия - жасушаларды өсіру, оларды будандастыру және қайта құрастыру арқылы жасушаның мүлдем жаңа типін жасау әдістерінің негізінде қалыптасқан биотехнологияның саласы. Жасушаларды жасанды жолдармен будандастырғанда, сомалық (жыныстық емес) жасушаларды бір-біріне қосқанда будан геном түзіледі. Будандастырудың бұл тәсілінде аталық және аналық жасушалар ретінде жыныстық жасушалар (гаметалар) емес өсімдіктің дене (сомалық) жасушалары қосылады. Алдын ала протопластарын бөліп алады, белгілі жағдайда олар бір-бірімен құйылысады. Пайда болған сомалық будан клеткадан кейін регенерация арқылы будан өсімдіктер өсіп шығады.
Протопластарды қосу арқылы будандастыруды әр түрлі атайды: сомалық будандастыру, парасексуальды будандастыру, жыныстық емес будандастыру.
Жасушаны қайта құрастыру (реконструкция) - жасушаның құрамына кіретін ядроны, цитоплазманы, митохондрияларды, хлоропластарды, хромосомаларды бір жасушадан басқа клеткаға көшіру негізінде мүлдем жаңа жасушаны жасау. Осындай әрекеттер нәтижесінде ядролық және цитоплазмалық гендер тіркестігі әдеттегідей емес, тіпті өзгеше жасушалар пайда болуы мүмкін. Одан да артық ғалымдарды қызықтыратыны, ол жеке хромосомаларды тасымалдау арқылы анеуплоидтық линияларды алу мүмкіншілігі. Протопласт бөтен ДНК-ны қабылдай алатын өте ыңғайлы жүйе. Сол ДНК клеткаға енгізіп және оның экспрессиясын қамтамасыз ету арқылы генетикалық өзгертілген өсімдіктерді алуға болады. Протопласт деген ферменттердің әсерімен немесе механикалық әдістермен қабығы түгел жойылған өсімдік жасушасы. Ағылшын ғалымы Э. Кокинг 1960-шы жылдардың басында жасушаның ішіндегі протопласты зақымдамай тірі күйінде бөліп алу әдісін жете зерттеп дайындады. Ол томат тамырларының ұштарың зең саңырауқұлақтар өсірген ортасына бөліп шығарған гидролиздік ферменттерімен өңдеп, протопластарды ферменттік әдісімен бөліп алды.
Протопластарды қосу арқылы будандастыруды әр түрлі атайды: сомалық будандастыру, парасексуальды будандастыру, жыныстық емес будандастыру.
Жасушаны қайта құрастыру (реконструкция) - жасушаның құрамына кіретін ядроны, цитоплазманы, митохондрияларды, хлоропластарды, хромосомаларды бір жасушадан басқа клеткаға көшіру негізінде мүлдем жаңа жасушаны жасау. Осындай әрекеттер нәтижесінде ядролық және цитоплазмалық гендер тіркестігі әдеттегідей емес, тіпті өзгеше жасушалар пайда болуы мүмкін. Одан да артық ғалымдарды қызықтыратыны, ол жеке хромосомаларды тасымалдау арқылы анеуплоидтық линияларды алу мүмкіншілігі. Протопласт бөтен ДНК-ны қабылдай алатын өте ыңғайлы жүйе. Сол ДНК клеткаға енгізіп және оның экспрессиясын қамтамасыз ету арқылы генетикалық өзгертілген өсімдіктерді алуға болады. Протопласт деген ферменттердің әсерімен немесе механикалық әдістермен қабығы түгел жойылған өсімдік жасушасы. Ағылшын ғалымы Э. Кокинг 1960-шы жылдардың басында жасушаның ішіндегі протопласты зақымдамай тірі күйінде бөліп алу әдісін жете зерттеп дайындады. Ол томат тамырларының ұштарың зең саңырауқұлақтар өсірген ортасына бөліп шығарған гидролиздік ферменттерімен өңдеп, протопластарды ферменттік әдісімен бөліп алды.
1. Уәлиханова Г.Ж. Өсімдік биотехнологиясы. Алматы. Қазақ
университеті, 2009, 335 бет.
2. Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений invitroи
биотехнологии на их основе. – М..: ФБК – ПРЕСС, 1999.
3. Калашникова Е.А., Родин А.Р. Получение посадочного материала
древесных, цветочных и травянистых растений с использованием
методов биотехнологии. – М: Изд-во МГУЛ, 2004.
4. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и
применение. – М.: Мир, 2002.
5. Сүлейменова С.Е., Садуақасов С.С. Өсімдік биотехнологиясы
пәнінің оқу-әдістемелік нұсқауы. Алматы 2008. – 40 б.
университеті, 2009, 335 бет.
2. Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений invitroи
биотехнологии на их основе. – М..: ФБК – ПРЕСС, 1999.
3. Калашникова Е.А., Родин А.Р. Получение посадочного материала
древесных, цветочных и травянистых растений с использованием
методов биотехнологии. – М: Изд-во МГУЛ, 2004.
4. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и
применение. – М.: Мир, 2002.
5. Сүлейменова С.Е., Садуақасов С.С. Өсімдік биотехнологиясы
пәнінің оқу-әдістемелік нұсқауы. Алматы 2008. – 40 б.
Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым Министрлігі
Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті
СӨЖ
Тақырыбы:
Жасушалық инженерия
Орындаған:Манапова М.А
Тексерген: Жилкыбаева С. Д
Семей 2015
Жоспар:
1. Өсімдіктердін клеткалық инженериясы
2. Оқшауланған протопластарға негізделген клеткалық инженерия әдісі.
3. Протопластарды бөліп алу. Тіршілікке қабілетті протопластарды алу.
4.Протопластардын бір-бірімен құйылысып косылуы.
1.Жасушалық инженерия - жасушаларды өсіру, оларды будандастыру және қайта құрастыру арқылы жасушаның мүлдем жаңа типін жасау әдістерінің негізінде қалыптасқан биотехнологияның саласы. Жасушаларды жасанды жолдармен будандастырғанда, сомалық (жыныстық емес) жасушаларды бір-біріне қосқанда будан геном түзіледі. Будандастырудың бұл тәсілінде аталық және аналық жасушалар ретінде жыныстық жасушалар (гаметалар) емес өсімдіктің дене (сомалық) жасушалары қосылады. Алдын ала протопластарын бөліп алады, белгілі жағдайда олар бір-бірімен құйылысады. Пайда болған сомалық будан клеткадан кейін регенерация арқылы будан өсімдіктер өсіп шығады.
Протопластарды қосу арқылы будандастыруды әр түрлі атайды: сомалық будандастыру, парасексуальды будандастыру, жыныстық емес будандастыру.
Жасушаны қайта құрастыру (реконструкция) - жасушаның құрамына кіретін ядроны, цитоплазманы, митохондрияларды, хлоропластарды, хромосомаларды бір жасушадан басқа клеткаға көшіру негізінде мүлдем жаңа жасушаны жасау. Осындай әрекеттер нәтижесінде ядролық және цитоплазмалық гендер тіркестігі әдеттегідей емес, тіпті өзгеше жасушалар пайда болуы мүмкін. Одан да артық ғалымдарды қызықтыратыны, ол жеке хромосомаларды тасымалдау арқылы анеуплоидтық линияларды алу мүмкіншілігі. Протопласт бөтен ДНК-ны қабылдай алатын өте ыңғайлы жүйе. Сол ДНК клеткаға енгізіп және оның экспрессиясын қамтамасыз ету арқылы генетикалық өзгертілген өсімдіктерді алуға болады. Протопласт деген ферменттердің әсерімен немесе механикалық әдістермен қабығы түгел жойылған өсімдік жасушасы. Ағылшын ғалымы Э. Кокинг 1960-шы жылдардың басында жасушаның ішіндегі протопласты зақымдамай тірі күйінде бөліп алу әдісін жете зерттеп дайындады. Ол томат тамырларының ұштарың зең саңырауқұлақтар өсірген ортасына бөліп шығарған гидролиздік ферменттерімен өңдеп, протопластарды ферменттік әдісімен бөліп алды.
Әдетте тірі жасушада протопласт жасушаның қабырғасына орталық вакуольдің тургор, яғни кернеулік қысымымен тығыз жанасып тұрады. Жасуша қабығы арқылы плазмалеммамен қоршалған цитоплазмалық жінішке жіпшелер өтеді, солар арқылы көршілес клеткалардың протопластары біріне-бірі жалғасып жатады. Сондықтан жасуша қабығын ферментпен еріткен кезде, протопластарға зиян келтірмей клеткаларда плазмолизді жүргізеді.
Өсімдік жасушалары іn vitro өсіргенде әр түрлі өзгерістерге ұшырайды. Ол генетикалық, морфологиялық, физиологиялық өзгерістер. Тіпті жеке бір жасушадан тараған оның ұрпағы да, яғни жасушаның клоны, хромосомалық өзгергіштік салдарынан тез арада әркелкі болып кетеді.
Өсірген жасушаларда пайда болған өзгерістердің кейбірі тұқым қуалайды, кейбірі тұқым қуаламайды. Тұқым қуаламайтын өзгерістерді модификация деп атайды. Модификациялық өзгергіштік жасушалардың тіршілік жағдайына бейімделуіне көмектеседі. Тұқым қуалайтын, яғни генетикалық өзгерістердің практикада қолдануға маңызы зор. Генетикалық өзгерістердің негізінде жеке гендердің мутациялары, амплификация, делеция, ядродан тыс орналасқан гендердің өзгеруі, хромосомалар құрылымындағы ауытқулар жатады. Тұқым қуалайтын өзгерістердің негізінде генетикалық өзгерістермен қатар эпигенетикалық өзгерістер де жатады, басқа сөзбен айтқанда, жалпы геномда өзгеріс болмайды, тек организмнің дамуы кезіңде гендердің экспрессиясы ғана өзгереді.
Жасушалардың өзгергіштігін әр түрлі мутагендермен әсер ету арқылы арттыруға болады. Өздігінен өтетін (спонтандық) және әдейі әсер ету арқылы қоздырылатын (эксперименттік) мутагенез, жасушалық технологияларда және селекциялық жұмыстарда пайдалану үшін қажетті генетикалық алғашқы материалды (жасушалық штаммдар, өсімдіктің жаңа генотиптері т.б.) шығаратын әдіс. Іп vitroөсетін жасушалардың тұрақсыздығы арқасында генетикалық өзгерген регенерант өсімдіктер шығады. Мұндай өсімдіктерді сомаклондық вариантгар деп атайды.
Сомаклондық варианттарды селективтік қоректік ортада жасуша деңгейінде сұрыптап алу өте тиімді. Себебі жасуша денгейінде сұрыптау селекциялыұ жұмыстың көлемін қысқартып, оның тиімділігін арттырады. Өйткені іп vitro өскен миллион жасушаларды талдаудан өткізу, миллион генотипті талдаумен тең. Мұндай жағдайда генетикалық өзгерістері селективтік ортаға жасушалар ғана тіршілікке икемді келеді. Сондай сұрыпталып алынған жасушалар пайдалы қасиеттері тұқым қуалайтын жасушалық линияларға бастама бола алады. Ол жасушалық линиялардан регенерация процесі арқылы әр түрлі стрестік факторларға төзімді өсімдікті сынақтан өткізіп таңдап алуға мүмкіндік туады.
2. In vitro өсірілген жасушалардың арасынан нақтылы бір селективтік жағдайға сәйкес өзгеріске ұшырап, пайдалы қасиетке ие болған жасушаларды көбейтіп сұрыптап алуды жасушалық селекция дейді. Әрбір жасушадан өсімдік шыға алатын болғандықтан, жасушалық селекцияны қолданып өсімдіктердің жаңа формаларын тез алуға болады. Оларға бастама болған жасуша белгілі бір төтенше факторға төзімді келсе, одан шыққан өсімдікте көбінесе сол қасиетті сақтай алады. Жасушалық селекцияның артықшылығы мынада: жыл он екі ай маусымға тәуелсіздік және уақыт пен егіс көлемінің үнемделуі, жасушалық популяцияның әрбір жасушасын жеке организм деп теңесе, бір тәжірибенің өзінде-ақ миллиондаған дарақпен айналысуға болады. Ал дала жағдайында ең көп дегенде ғалым мыңдаған ғана өсімдіктермен жұмыс істей алады.
Жасушалық селекцияның әдістері. Селекцияны қажетті бір бағытта өткізу үшін, яғни өсіп жатқан жасушалардың арасынан белгілі мутациялары бар жеке, жасушаларды сұрыптау үшін оларды арнайы селективтік ортада өсіреді. Сондай жағдайда тек мутант жасушалар ғана өсе алады. Іn vitro жағдайында селекцияны амин қышқылдар аналогтарына, нуклеотидтер аналогтарына, патотоксиндерге, антибиотиктерге, гербицидтерге, тұздар мен ауыр металдардын жоғары концентрацияларына, төмен рН көрсеткіштері мен басқа да түрлі-түрлі факторларға төзімді клеткалық линияларды сұрыптап алу үшін жүргізеді. Сондай-ақ гормондарға, витаминдерге, амин қышқылдарына прототрофтық немесе ауксотрофтық жасушаларды сұрыптайды, яғни сол заттар ортада болмағанда немесе болғанда ғана өсе алатын жасушалар іріктеліп алынады. Егер де белгілі бір затқа төзімді жасушаларды сұрыптап алу керек болса, оларды сол зат қосылған ортаға егіп өсіреді. Ал енді нақтылы стресс факторға төзімді клеткаларды сұрыптап алу мақсаты болса, онда ішінде жасушалар өсіп жаткан ыдыстарды дәл сондай жағдай (төмен немесе жоғары температура, гипоксия т.с.с.) әсер ететін жерге орналастырады. Біраз мезгілден соң жасушалардың көбі бөліне алмай, өсе алмай құриды, тек мутация немесе эпигенетикалық өзгерістер арқасында сол факторға төзімділік көрсеткен жасушалар ғана тірі қалады. Бұндай әдісті тура селекция деп атайды. Осындай тәсілді кейбір метаболитгерді (мысалы, амин қышқылын) көп мөлшерде түзіп өндіре алатын жасушаларды алу үшін қолданады. Амин қышқылының аналогын өзіне сінірген жабайы жасушалар өледі, себебі полипептидтер дұрыс түзілмейді, белок синтезі бұзылады. Өйткені амин қышқылының орнына онын аналогі полипептидтін құрамына кіріп кетеді. Ал мутанттар сол амин қышқылың баска жасушалардан гөрі артық түзетіндіктен белок синтезі дұрыс өтеді, ондай жасушалар тірі қалады.
Кері немесе негативтік селекция. Бұл әдіс бойынша жабайы жасушалардың жедел бөлінуіне жағдай жасалады. Сонан соң қоректік ортаға әдейілеп тимидиннің аналогін қосады. Оның молекулалары тимидиннің орнына ДНК құрамына енеді. Соның салдарынан ДНК синтезі бүлінеді де, жабайы клеткалар кыска уақыт ішіниде құрып кетеді (летальдық өсу әдісі). Ал мутант жасушалар бөліне алмайды, өспейді, бірақ тірі қалады. Басқаша айтқанда, қажетті қасиеттері бар жасушалар өспеу үшін ерекше жағдай туғызылады. Содан кейін тірі қалған мутант жасушаларды қолайлы қоректік ортаға көшіріп, көбейтіп өсіріп, тұрақты линияларды алады.
Қоректік ортаға қосатын ингибитордың (селективтік агенттің) концентрациясы нақтылы жасушалар линиясының сезімталдығына байланысты. Сондықтан қоректік ортаға әрбір селективтік фактордың әр түрлі концентрациясы қосылған жеке-жеке ыдыстарға жасушаларды салып, олардың өсу қарқындығын анықтайды. Яғни концентрациялардың кең диапазонын жасап, жасушалардың өсуін тоқтататын минималдық және максималдық концентрациясын табу керек.
Жасушаларды өсіргенде қоректік ортаға кейбір амин қышқылдарының уландыратын концентрациясын немесе олардың аналогтарын қосып сұрыптау нәтижесінде сол амин қышқылдарын мол синтездейтін мутанттар алынған. Ондай мутанттар қажетті амин қышқылын асыра синтездейді, сондықтан оның аналогін өзіне онша сіңірмейді. Осылай, алғашқы жасушалармен салыстырғанда триптофанды 20-30 есе артық синтездейтін, және де 5-метилтриптофанға (триптофанның аналогі) төзімді сәбіз бен темекі клеткаларының штамдары іріктеліп алынды. Осы әдіспен картоптың, сәбіздің, күріштің, сасықмендуананың және баска өсімдіктердің лизин, метионин, пролин, фенилаланин, глицинді асыра синтездейтін бірқатар жасушалық линиялар алынды.
Коректік ортаға қосылған кейбір амин қышқылдарының жоғары концентрациясының улылығы мына екі себепке байланысты болуы мүмкін:
1) нақтылы амин қышқылының биосинтезі жүйесіндегі ңандай да бір ферментінін активтілігі тежелуі салдарынан онымен биосинтез жолы ортаң басқа амин қышқылының түзілуі тоқтап қалады;
2) амин қышқылының концентрациясы қоректік ортада мол болғандықтан нитрат немесе аммонийдің сінірілуі (ассимиляциясы) тежеледі. Сонымен қатар, амин қышқыл аналогтары белоктардың құрамына кіріп, олардың атқаратын қызметін бұзады.
Ауыстырылмайтын кейбір амин қышқылдарын жоғары мөлшерде түзе алатын жасушалардан регенерант өсімдіктерді шығаруға болады. Сөйтіп, әдіс амин қышқылдарың, әсіресе ауыстырылмайтын амин қышқылдарын мол мөлшерде түзе алатын өсімдіктерді алудың тиімді жолы. Сонымен, әр түрлі селективтік жүйелерді қолдану арқылы шаруашылыққа бағалы әр алуан белгілер бойынша селекцияның нәтижелерін енгізуге болады. Атап айтқанда: ауруларға, гербицидтерге, түрлі факторларға (топырақ тұздылығы, ауыр металдар, топырақ қышқылдығы, төмен және жоғары температура т.с.с.) төзімді сорттарды шығаруға мүмкіндік туады.
Клетка денгейінде өткізілген селекция әдісімен собық, сабақ, жапырақ гельминтоспориозына төзімді жүгері линиялары, теңбіл ауруын қоздыратын вирусқа төзімді темекі өсімдіктері алынған. Осы әдіспен гербицидтерге, топырақ тұздылығына, өнеркәсіптік ластау әсеріне (ауыр металдар) төзімділігі жоғары бидай, арпа, күріш, томат, кияр сорттары алынған. Мысалы, Жапонияда теңіз суымен (түзды су) суаруға шыдайтын күріштің сорты шығарылған.
Тұздарға, кейбір патотоксиндерге төзімді жасушалардың клондарынан шыққан регенерант өсімдіктері сол төзімділік белгісін әрқашан сақтап қалмаған. Бұл жағдай төзімділік механизмдерінің жеке жасуша мен тұтас өсімдіктер денгейінде бірдей емес екенін дәлелдейді және де әрбір факторға төзімділікті бақылау жөнінде генетикалық зерттеулерді керек етеді.
Пайда болған өзгерістердің мутациялар салдарынан болмауы да мүмкін. Олар модификациялық өзгергіштіктің нәтижесінде пайда болса, онда тұқым қуаламайды. Бұл өте күрделі жұмыс, себебі мутацияны дәлелдеу үшін мынадай белгілері болуы керек:
1) өзгерген жасушалар жиілігі өте төмен (1х106 - 107);
2) мутагендерді қолдану арқылы оарды арттыруға болады (1x104-10 5); 3) өзгерген жасушалар ұзақ мерзім өсе алады;
4) жаңа белгі селективтік қысым болмаған жағдайда да сақталады;
5) өзгерген ген негізінде түзелетін зат табылады немесе жаңа пайда болған белгі анықталады.
3. Қажет белгісі бар жасушаларды суспензиядан, каллустан, протопластардан сұрыптап алуға болады. Суспензияныпайдаланғанның негізгі артықшылығы, стандарттық микробиологиялық әдістерді қолдану мүмкіншілігі. Өсімдік жасушалар селекциясының көптеген тәсілдері микроорганизмдер мен жануарлар сомалык жасушаларының генетикасынан алынған. Жасушалар топтары көлемінің кішігірімдігі және олардың бірсыпыра физиологиялық гомогендігі, бірден көптеген жасушаларға селективтік фактордың әсерін тигізуге мүмкіндік береді. Көлемі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті
СӨЖ
Тақырыбы:
Жасушалық инженерия
Орындаған:Манапова М.А
Тексерген: Жилкыбаева С. Д
Семей 2015
Жоспар:
1. Өсімдіктердін клеткалық инженериясы
2. Оқшауланған протопластарға негізделген клеткалық инженерия әдісі.
3. Протопластарды бөліп алу. Тіршілікке қабілетті протопластарды алу.
4.Протопластардын бір-бірімен құйылысып косылуы.
1.Жасушалық инженерия - жасушаларды өсіру, оларды будандастыру және қайта құрастыру арқылы жасушаның мүлдем жаңа типін жасау әдістерінің негізінде қалыптасқан биотехнологияның саласы. Жасушаларды жасанды жолдармен будандастырғанда, сомалық (жыныстық емес) жасушаларды бір-біріне қосқанда будан геном түзіледі. Будандастырудың бұл тәсілінде аталық және аналық жасушалар ретінде жыныстық жасушалар (гаметалар) емес өсімдіктің дене (сомалық) жасушалары қосылады. Алдын ала протопластарын бөліп алады, белгілі жағдайда олар бір-бірімен құйылысады. Пайда болған сомалық будан клеткадан кейін регенерация арқылы будан өсімдіктер өсіп шығады.
Протопластарды қосу арқылы будандастыруды әр түрлі атайды: сомалық будандастыру, парасексуальды будандастыру, жыныстық емес будандастыру.
Жасушаны қайта құрастыру (реконструкция) - жасушаның құрамына кіретін ядроны, цитоплазманы, митохондрияларды, хлоропластарды, хромосомаларды бір жасушадан басқа клеткаға көшіру негізінде мүлдем жаңа жасушаны жасау. Осындай әрекеттер нәтижесінде ядролық және цитоплазмалық гендер тіркестігі әдеттегідей емес, тіпті өзгеше жасушалар пайда болуы мүмкін. Одан да артық ғалымдарды қызықтыратыны, ол жеке хромосомаларды тасымалдау арқылы анеуплоидтық линияларды алу мүмкіншілігі. Протопласт бөтен ДНК-ны қабылдай алатын өте ыңғайлы жүйе. Сол ДНК клеткаға енгізіп және оның экспрессиясын қамтамасыз ету арқылы генетикалық өзгертілген өсімдіктерді алуға болады. Протопласт деген ферменттердің әсерімен немесе механикалық әдістермен қабығы түгел жойылған өсімдік жасушасы. Ағылшын ғалымы Э. Кокинг 1960-шы жылдардың басында жасушаның ішіндегі протопласты зақымдамай тірі күйінде бөліп алу әдісін жете зерттеп дайындады. Ол томат тамырларының ұштарың зең саңырауқұлақтар өсірген ортасына бөліп шығарған гидролиздік ферменттерімен өңдеп, протопластарды ферменттік әдісімен бөліп алды.
Әдетте тірі жасушада протопласт жасушаның қабырғасына орталық вакуольдің тургор, яғни кернеулік қысымымен тығыз жанасып тұрады. Жасуша қабығы арқылы плазмалеммамен қоршалған цитоплазмалық жінішке жіпшелер өтеді, солар арқылы көршілес клеткалардың протопластары біріне-бірі жалғасып жатады. Сондықтан жасуша қабығын ферментпен еріткен кезде, протопластарға зиян келтірмей клеткаларда плазмолизді жүргізеді.
Өсімдік жасушалары іn vitro өсіргенде әр түрлі өзгерістерге ұшырайды. Ол генетикалық, морфологиялық, физиологиялық өзгерістер. Тіпті жеке бір жасушадан тараған оның ұрпағы да, яғни жасушаның клоны, хромосомалық өзгергіштік салдарынан тез арада әркелкі болып кетеді.
Өсірген жасушаларда пайда болған өзгерістердің кейбірі тұқым қуалайды, кейбірі тұқым қуаламайды. Тұқым қуаламайтын өзгерістерді модификация деп атайды. Модификациялық өзгергіштік жасушалардың тіршілік жағдайына бейімделуіне көмектеседі. Тұқым қуалайтын, яғни генетикалық өзгерістердің практикада қолдануға маңызы зор. Генетикалық өзгерістердің негізінде жеке гендердің мутациялары, амплификация, делеция, ядродан тыс орналасқан гендердің өзгеруі, хромосомалар құрылымындағы ауытқулар жатады. Тұқым қуалайтын өзгерістердің негізінде генетикалық өзгерістермен қатар эпигенетикалық өзгерістер де жатады, басқа сөзбен айтқанда, жалпы геномда өзгеріс болмайды, тек организмнің дамуы кезіңде гендердің экспрессиясы ғана өзгереді.
Жасушалардың өзгергіштігін әр түрлі мутагендермен әсер ету арқылы арттыруға болады. Өздігінен өтетін (спонтандық) және әдейі әсер ету арқылы қоздырылатын (эксперименттік) мутагенез, жасушалық технологияларда және селекциялық жұмыстарда пайдалану үшін қажетті генетикалық алғашқы материалды (жасушалық штаммдар, өсімдіктің жаңа генотиптері т.б.) шығаратын әдіс. Іп vitroөсетін жасушалардың тұрақсыздығы арқасында генетикалық өзгерген регенерант өсімдіктер шығады. Мұндай өсімдіктерді сомаклондық вариантгар деп атайды.
Сомаклондық варианттарды селективтік қоректік ортада жасуша деңгейінде сұрыптап алу өте тиімді. Себебі жасуша денгейінде сұрыптау селекциялыұ жұмыстың көлемін қысқартып, оның тиімділігін арттырады. Өйткені іп vitro өскен миллион жасушаларды талдаудан өткізу, миллион генотипті талдаумен тең. Мұндай жағдайда генетикалық өзгерістері селективтік ортаға жасушалар ғана тіршілікке икемді келеді. Сондай сұрыпталып алынған жасушалар пайдалы қасиеттері тұқым қуалайтын жасушалық линияларға бастама бола алады. Ол жасушалық линиялардан регенерация процесі арқылы әр түрлі стрестік факторларға төзімді өсімдікті сынақтан өткізіп таңдап алуға мүмкіндік туады.
2. In vitro өсірілген жасушалардың арасынан нақтылы бір селективтік жағдайға сәйкес өзгеріске ұшырап, пайдалы қасиетке ие болған жасушаларды көбейтіп сұрыптап алуды жасушалық селекция дейді. Әрбір жасушадан өсімдік шыға алатын болғандықтан, жасушалық селекцияны қолданып өсімдіктердің жаңа формаларын тез алуға болады. Оларға бастама болған жасуша белгілі бір төтенше факторға төзімді келсе, одан шыққан өсімдікте көбінесе сол қасиетті сақтай алады. Жасушалық селекцияның артықшылығы мынада: жыл он екі ай маусымға тәуелсіздік және уақыт пен егіс көлемінің үнемделуі, жасушалық популяцияның әрбір жасушасын жеке организм деп теңесе, бір тәжірибенің өзінде-ақ миллиондаған дарақпен айналысуға болады. Ал дала жағдайында ең көп дегенде ғалым мыңдаған ғана өсімдіктермен жұмыс істей алады.
Жасушалық селекцияның әдістері. Селекцияны қажетті бір бағытта өткізу үшін, яғни өсіп жатқан жасушалардың арасынан белгілі мутациялары бар жеке, жасушаларды сұрыптау үшін оларды арнайы селективтік ортада өсіреді. Сондай жағдайда тек мутант жасушалар ғана өсе алады. Іn vitro жағдайында селекцияны амин қышқылдар аналогтарына, нуклеотидтер аналогтарына, патотоксиндерге, антибиотиктерге, гербицидтерге, тұздар мен ауыр металдардын жоғары концентрацияларына, төмен рН көрсеткіштері мен басқа да түрлі-түрлі факторларға төзімді клеткалық линияларды сұрыптап алу үшін жүргізеді. Сондай-ақ гормондарға, витаминдерге, амин қышқылдарына прототрофтық немесе ауксотрофтық жасушаларды сұрыптайды, яғни сол заттар ортада болмағанда немесе болғанда ғана өсе алатын жасушалар іріктеліп алынады. Егер де белгілі бір затқа төзімді жасушаларды сұрыптап алу керек болса, оларды сол зат қосылған ортаға егіп өсіреді. Ал енді нақтылы стресс факторға төзімді клеткаларды сұрыптап алу мақсаты болса, онда ішінде жасушалар өсіп жаткан ыдыстарды дәл сондай жағдай (төмен немесе жоғары температура, гипоксия т.с.с.) әсер ететін жерге орналастырады. Біраз мезгілден соң жасушалардың көбі бөліне алмай, өсе алмай құриды, тек мутация немесе эпигенетикалық өзгерістер арқасында сол факторға төзімділік көрсеткен жасушалар ғана тірі қалады. Бұндай әдісті тура селекция деп атайды. Осындай тәсілді кейбір метаболитгерді (мысалы, амин қышқылын) көп мөлшерде түзіп өндіре алатын жасушаларды алу үшін қолданады. Амин қышқылының аналогын өзіне сінірген жабайы жасушалар өледі, себебі полипептидтер дұрыс түзілмейді, белок синтезі бұзылады. Өйткені амин қышқылының орнына онын аналогі полипептидтін құрамына кіріп кетеді. Ал мутанттар сол амин қышқылың баска жасушалардан гөрі артық түзетіндіктен белок синтезі дұрыс өтеді, ондай жасушалар тірі қалады.
Кері немесе негативтік селекция. Бұл әдіс бойынша жабайы жасушалардың жедел бөлінуіне жағдай жасалады. Сонан соң қоректік ортаға әдейілеп тимидиннің аналогін қосады. Оның молекулалары тимидиннің орнына ДНК құрамына енеді. Соның салдарынан ДНК синтезі бүлінеді де, жабайы клеткалар кыска уақыт ішіниде құрып кетеді (летальдық өсу әдісі). Ал мутант жасушалар бөліне алмайды, өспейді, бірақ тірі қалады. Басқаша айтқанда, қажетті қасиеттері бар жасушалар өспеу үшін ерекше жағдай туғызылады. Содан кейін тірі қалған мутант жасушаларды қолайлы қоректік ортаға көшіріп, көбейтіп өсіріп, тұрақты линияларды алады.
Қоректік ортаға қосатын ингибитордың (селективтік агенттің) концентрациясы нақтылы жасушалар линиясының сезімталдығына байланысты. Сондықтан қоректік ортаға әрбір селективтік фактордың әр түрлі концентрациясы қосылған жеке-жеке ыдыстарға жасушаларды салып, олардың өсу қарқындығын анықтайды. Яғни концентрациялардың кең диапазонын жасап, жасушалардың өсуін тоқтататын минималдық және максималдық концентрациясын табу керек.
Жасушаларды өсіргенде қоректік ортаға кейбір амин қышқылдарының уландыратын концентрациясын немесе олардың аналогтарын қосып сұрыптау нәтижесінде сол амин қышқылдарын мол синтездейтін мутанттар алынған. Ондай мутанттар қажетті амин қышқылын асыра синтездейді, сондықтан оның аналогін өзіне онша сіңірмейді. Осылай, алғашқы жасушалармен салыстырғанда триптофанды 20-30 есе артық синтездейтін, және де 5-метилтриптофанға (триптофанның аналогі) төзімді сәбіз бен темекі клеткаларының штамдары іріктеліп алынды. Осы әдіспен картоптың, сәбіздің, күріштің, сасықмендуананың және баска өсімдіктердің лизин, метионин, пролин, фенилаланин, глицинді асыра синтездейтін бірқатар жасушалық линиялар алынды.
Коректік ортаға қосылған кейбір амин қышқылдарының жоғары концентрациясының улылығы мына екі себепке байланысты болуы мүмкін:
1) нақтылы амин қышқылының биосинтезі жүйесіндегі ңандай да бір ферментінін активтілігі тежелуі салдарынан онымен биосинтез жолы ортаң басқа амин қышқылының түзілуі тоқтап қалады;
2) амин қышқылының концентрациясы қоректік ортада мол болғандықтан нитрат немесе аммонийдің сінірілуі (ассимиляциясы) тежеледі. Сонымен қатар, амин қышқыл аналогтары белоктардың құрамына кіріп, олардың атқаратын қызметін бұзады.
Ауыстырылмайтын кейбір амин қышқылдарын жоғары мөлшерде түзе алатын жасушалардан регенерант өсімдіктерді шығаруға болады. Сөйтіп, әдіс амин қышқылдарың, әсіресе ауыстырылмайтын амин қышқылдарын мол мөлшерде түзе алатын өсімдіктерді алудың тиімді жолы. Сонымен, әр түрлі селективтік жүйелерді қолдану арқылы шаруашылыққа бағалы әр алуан белгілер бойынша селекцияның нәтижелерін енгізуге болады. Атап айтқанда: ауруларға, гербицидтерге, түрлі факторларға (топырақ тұздылығы, ауыр металдар, топырақ қышқылдығы, төмен және жоғары температура т.с.с.) төзімді сорттарды шығаруға мүмкіндік туады.
Клетка денгейінде өткізілген селекция әдісімен собық, сабақ, жапырақ гельминтоспориозына төзімді жүгері линиялары, теңбіл ауруын қоздыратын вирусқа төзімді темекі өсімдіктері алынған. Осы әдіспен гербицидтерге, топырақ тұздылығына, өнеркәсіптік ластау әсеріне (ауыр металдар) төзімділігі жоғары бидай, арпа, күріш, томат, кияр сорттары алынған. Мысалы, Жапонияда теңіз суымен (түзды су) суаруға шыдайтын күріштің сорты шығарылған.
Тұздарға, кейбір патотоксиндерге төзімді жасушалардың клондарынан шыққан регенерант өсімдіктері сол төзімділік белгісін әрқашан сақтап қалмаған. Бұл жағдай төзімділік механизмдерінің жеке жасуша мен тұтас өсімдіктер денгейінде бірдей емес екенін дәлелдейді және де әрбір факторға төзімділікті бақылау жөнінде генетикалық зерттеулерді керек етеді.
Пайда болған өзгерістердің мутациялар салдарынан болмауы да мүмкін. Олар модификациялық өзгергіштіктің нәтижесінде пайда болса, онда тұқым қуаламайды. Бұл өте күрделі жұмыс, себебі мутацияны дәлелдеу үшін мынадай белгілері болуы керек:
1) өзгерген жасушалар жиілігі өте төмен (1х106 - 107);
2) мутагендерді қолдану арқылы оарды арттыруға болады (1x104-10 5); 3) өзгерген жасушалар ұзақ мерзім өсе алады;
4) жаңа белгі селективтік қысым болмаған жағдайда да сақталады;
5) өзгерген ген негізінде түзелетін зат табылады немесе жаңа пайда болған белгі анықталады.
3. Қажет белгісі бар жасушаларды суспензиядан, каллустан, протопластардан сұрыптап алуға болады. Суспензияныпайдаланғанның негізгі артықшылығы, стандарттық микробиологиялық әдістерді қолдану мүмкіншілігі. Өсімдік жасушалар селекциясының көптеген тәсілдері микроорганизмдер мен жануарлар сомалык жасушаларының генетикасынан алынған. Жасушалар топтары көлемінің кішігірімдігі және олардың бірсыпыра физиологиялық гомогендігі, бірден көптеген жасушаларға селективтік фактордың әсерін тигізуге мүмкіндік береді. Көлемі ... 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