Клеткалық селекция және әдістері

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

Кіріспе

2. 1 Клеткалық селекция және әдістері

Негізгі бөлім

2. 2. 1 Қарастырылатын картоп дақылы

2. 2. 2 Клеткалық селекция әдісімен картоптың құрғақшылыққа төзімді жаңа линияларын алу

Қорытынды бөлім

Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Биотехнология - экономикалық маңызды заттар өндіру үшін, өсімдіктердің жаңа сорттарын, жануарлардың жаңа түрлерін, микроорганизмдердің штаммаларын алу үшін биологиялық процестер мен объектілерді пайдаланатын ғылым мен өндірістің жаңа саласы.

Биотехнологияның негізгі мақсаты - мәдени өсімдіктердің жаңа сорттарын шығаруға қажет селекциялық материалды аз уақыт ішінде алу үшін өсімдік жасушаларын өсіру.

Өсімдік клеткаларын қолдан өсіру дегеніміз өсімдіктің жеке жасушаларын, ұлпаларын, мүшелерін асептикалық жағдайда жасанды қоректік ортада өсіру.

Өсімдік ұлпасының стерилденген кішкене бөлшегін Петри чашкасының немесе пробиканың ішіне агаризонды қоректік ортаға орналастырады. Содан кейін ұлпада жасушалар белсенді түрде бөліне бастайды. Жасушалық түзілім тез өсіп каллус түзеді. Каллус дегеніміз дифференцияланбаған жасушалардың жинақталып ерекше ұлпа түзуі. Егер осы каллустың бөліктерін балғын қоректік ортаға отырғызса, онда олар шектеусіз өсе алады.

«Өсімдік жасушасын қолдан өсіру» термині ауқымды және ыңғайлы ұғымға айналды, ол бөлініп алынған жасушаны, ұлпаны, мүшелерді, ұрықты және тұтас өсімдік-регенерантты қолдан өсіретін in vitro - ның барлық жұмыстарын қамтиды. In vitro термині (лат. - шыныда, әйнекте) стерильді жасанды қоршаған ортада өтетін процестердің жағдайларын сипаттау үшін қолданылады. In vivo (лат. - тіршілікте) организмнің тіршілік процестерінің табиғи стерильді емес ортада өтуі. Өсімдік-регенерант дегеніміз асептикалық түрде алынған, тамыры мен өркені мәдени ортада қалыптасқан өсімдік, демек in vitro.

Теориялық түрде кез келген өсімдік жасушасы өзін бөліп алған организмге дейін дамуға потенциалды түрде қабілетті және ол белгілі бір жағдайларда қолдан өсірілген. Бұл қасиет тотипатенттілік деп аталады. Тотипатенттілік (лат. totus - барлық, тұтас, potential - күш) - тұтас организмге дейін дамуын қамтамасыз ететін өзіне тән генетикалық ақпаратты сақтап, үйлестіретін жасушаның қасиеті. Әдетте, әмбебап тотипатенттілік қасиетке өсімдіктің және жануардың ұрықтанған жұмыртқа жасушасы ие. Ал сомалық жасушалардан тотипатенттілік қасиетке тек қана өсімдік жасушалары ғана ие, әрі ол in vitro жағдайында ғана. Қолдан өсірілетін жануарлар жасушасы тотипатенттілік қасиеттен айырылған.

2. 1 Жасушалық селекция - бұл in vitro өсірілген жасушалардың арасынан нақтылы бір селективтік жағдайға сәйкес өзгеріске ұшырап, пайдалы қасиетке ие болған жасушаларды көбейтіп сұрыптап алу. 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 мынады: жыл он екі ай маусымға тәуелсіздік және уақыт пен егіс көлемінің үнемделуі. In vitro өсетін жасушалық популяцияның әрбір жасушасын жеке организм деп тенесе, бір тәжірибенің өзінде-ақ миллиондаған дарақпен айналысуға болады. ал дала жағдайында ең көп дегенде ғалым мыңдаған ғана өсімдіктермен жұмыс істей алады.

Молекулалық және хромосомалық деңгейлердегі өзгерістері мен организм деңгейінде белгілердің өзгергіштігі арасындағы байланыстар туралы мағлұматтардың жеткіліксіздігі жасушалық селекция жөніндегі зерттеулерге үлкен кедергі келтіреді, сондықтан бұл жұмыстар көбінесе эмпирикалық жолмен жүргізіледі.

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. In vitro жағдайында селекцияны амин қышқылдар аналогтарына, нуклеотидтер аналогтарына, патотоксиндерге, антибиотиктерге, гербицидтерге, тұздар мен ауыр металдардың жоғары концентрацияларына, төмен рН көрсеткіштері мен басқа да түрлі-түрлі факторларға төзімді жасушалық 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 болса, оларды сол зат қосылған ортаға егіп өсіреді. Ал енді нақтылы стресс факторға төзімді жасушаларды сұрыптап алу мақсаты болса, онда ішінде жасушалар өсіп жатқан 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 метаболиттерді (мысалы аминқышқылын) көп мөлшерде түзіп өндіре алатын жасушаларды алу үшін қолданады. Амин қышқылының аналогін өзіне сіңірген жабайы жасушалар өледі, себебі полипептидтер дұрыс түзілмейді, белок синтезі бұзылады. Өйткені амин қышқылының орнына оның аналогі полипептидтің құрамына кіріп кетеді. Ал мутанттар сол амин қышқылын басқа жасушалардан гөрі артық түзетіндіктен оларда белок синтезі дұрыс өтеді де, ондай жасушалар тірі қалады.

Кері немесе негативтік селекция әдісі бойынша жабайы жасушалардың жедел бөлінуіне жағдай жасалады. Сонан соң қоректік ортаға әдейілеп тимидиннің аналогін қосады. Оның молекулалары тимидиннің орнына ДНҚ құрамына енеді. Соның салдарынан ДНҚ синтезі бүлінеді де, жабайы жасушалар қысқа мерзім ішінде 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 өсуін тоқтататын минималдық және максималдық концентрациясын табу керек.

Жасцушаларды 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 жасушаларының штамдары іріктеліп алынды. Осы әдіспен картоптың сәбіздің, күріштің, сасық меңдуананың және басқа өсімдіктердің лизин, метионин, пролин, фенилаланин, глицинді асыра синтездейтін бірқатар жасушалық линиялар алынды. Қоректік ортаға қосылған кейбір амин қышқылдарының жоғары концентрациясының улылығы мына екі себепке байланысты болуы мүмкін: 1) нақтылы амин қышқылының биосинтезі жүйесіндегі қандай да бір ферменттің активтілігі тежелуі салдарынан онымен биосинтез жолы ортақ басқа амин қышқылының түзілуі тоқтап қалады; 2) амин қышқылының концентрациясы қоректік ортада мол болғандықтан нитрат немесе аммонийдің сіңірілуі (ассимиляциясы) тежеледі. Сонымен қатар, амин қышқыл аналогтары белоктардың құрамына кіріп, олардың атқаратын қызметін бұзады.

Қазақстанда Молекулалық биология мен биохимия институтында М. Қарабаев әріптестерімен бидайдың септориозға төзімділігін арттыру мақсатымен жасушалық селекция жүргізген. Септориоз деген бидай және басқа астық тұқымдастарының жұқпалы ауруы. Оны туғызатын Septoria nodum деген саңырауқұлақ. Осы саңырауқұлақтың екі ең активті фитотоксиндерінің концентрацияларының тигізетін әсері, бидайдың бірнеше генотиптерінің сұйық ортада өсірілген жасушаларында зерттелді. Содан кейін арнайы схема бойынша жасушалық селекцияның эксперименттері орындалып, септориоз токсиніне төзімді бидайдың жасущалық линиясы алынды. Алынған жасушалардағы өзгерістердің генетикалық табиғаты, төзімділік белгісінің келесі жасуша болмағанда да сақталуы арқылы дәлелденді. Сонымен қатар сол зерттеушілер көрсеткендей, ғарышта болып келген жасушалардың патотоксинге төзімділігі артқан. Жасушаларға токсинмен ғарышта тікелей әсер ету нәтижесінде төзімді линияны шығару процесі едәуір тездетілген. Ғарыштағы жасушалық селекция, ол ғарыштың бірегей факторларын биотехнология практикасында қолдану. Мүмкін ұл тәжірибелер биотехнологияның жаңа бағытының - космостық биотехнологияның дамуына жол ашар.

2. 2. 1 Картоп, картофель (немісше Kartoffel), түйнекті алқа, ақтүйнек - алқа тұқымдасына жататын көп жылдық дақыл.

* 150-ге жуық түрі белгілі.

* Отаны - Оңтүстік және Орталық Американың таулы аудандары.

* Бір жылдық дақылдық негізінен, 2 жақын түрге бөлінеді.

* Анд картобы (andіgenum) Колумбия, Эквадор, Перу, Боливия және Аргентинада өседі.

* Чили (Еуропа) Картобы (tuberosum) климаты қолайлы елдерде өседі.

* Қазақстанға Еуропадан әкелінген, республиканың барлық аймақтарында өсіріледі.

* Жарықсүйгіш, ылғалсүйгіш (әсіресе, гүлдеу және түйнектүзілу кезінде), суыққа төзімді дақыл.

* Биіктігі 40 - 80 см, кейде 150 см-ге дейін жетеді. Бір түпте 3 - 6 сабақ болады. Гүлі ақ, қызғылт не көкшіл күлгін түсті. Жемісі екі ұялы, көп тұқымды. Жер астындағы өркен сабағының ұшы түйнекке айналады. Топырақ темп-расы 5 - 8°С-та түйнек бүршік жара бастайды, түйнектің түзілуіне ең қолайлы темп-ра 10 - 13°С, 20°С-та түйнек түзілу процесі тоқтайды. Ал -1 - 2°С суықта жас өскіндері үсіп кетеді. Вегетациялық кезеңі 70 - 120 тәулік. Тұқымынан және түйнектен көбейеді. К. түйнегінде 23, 7% құрғақ зат болады, оның ішінде: 17, 5% крахмал, 0, 5% қант, 1 - 2% белок, 1%-ке жуық минералды тұздар, С, В1, В2, В6, РР, К витаминдері бар. Қазақстанда картоптың 20-дан астам сорттары аудандастырылған (оның ішінде 10-ы жергілікті селекциядан шыққан), 1 га-дан орта есеппен 100 - 200 ц өнім түседі. К. тағам, мал азығы және өнеркәсіпте тех. шикізат ретінде пайдаланылады.

* Зиянкестері: картоп түн көбелегі, колорадо қоңызы, тағы басқа.

Картоптың таратуы

Оңтүстік Америкадан Еуропаға 1565 жылы әкелінген. Ең алғаш Франция ханшайымы Мария-Антуанетта картопты насихаттау үшін оның гүлін шанына қыстырған екен. Бұл сәндік король сарайы қызметкерлерінің барлығына лезде мода болып, кеңінен тараған. Осыдан кейін Францияда картоп өсіру қолға алынады. Тіпті король ХVІ Людовик картопты кеңірек наихаттау мақсатында қала маңындағы өз бақшасына тек қана картоп отырғызып, оны күзетуді бұйырды. Бір қызығы: картоп ұрлаушыларды тек қана айыптап, «ұрыларды ұстамауға» міндеттейді. Бұл әрекет картоптың сол елде кең таралуына қолайлы жағдай туғызған. Картоптың отаны Чили болып саналады. 1560 жылдары Испанияға әкелінген картоп кейін Еуропа мен Азияға таралады. Ал Ресейге ол І Пертдің ұсынуы бойынша 1765 жылы әкелінген. Қазіргі заманда дүние жүзінің бырлық елдерінде егіледі.

Өсімдік туралы

Картоп - алқа (Solanum) туысына жататын көпжылдық шөптесін өсімдік. Сабағы жуан, тікенексіз. Сабағының көп бөлігі топырақ астында болады. Ұзын мұртшалар шығарады (ұзындығы 15-20, кейбір түрлерінде 40-50 см) . Жапырағы қою жасыл, сабақта кезектесіп орналасады. Гүлі ақ, күлгін түсті, сабақ басында шоғырланған болады, гүлі 5 күлтелі. Отаны - Оңтүстік Америка, күні бүгінге дейін осы аймақта табиғи жағдайда өсетін жабайы картоп түрлерін кездестіруге болады.

Күтімі

Картопты вегетативтік тәсілмен, картоптың түйіндері арқылы көбейтеді. Картопты бірнеше бөліктерге бөліп, 5-10 см тереңдікке егеді. Егілген түйіндер өну үшін, 15-20 °C температурада ұстау қажет. Ал сабағының өсуіне, жапырақтардың өсіп шығуы мен гүлдеуі үшін 16-22 °C температура жеткілікті. Картоп гүлдеу кезінде және түйін салу кезінде суды көп мөлшерде қажет етеді. Дегенмен, судың шамадан артық болуы да картопқа зиян. Картоптан көп өнім алу үшін, сабағын топыраққа көміп 2-3 рет түптеу қажет. Картоптың жер бетіне өсіп шығуы үшін және гүлдеу, түйін салу уақытында өте көп тыңайтқыш пайдаланылады. Мысалы, 1 гектар жерден өсіп шыққан 200-250 ц картопқа 100-175 кг азот, 40-50 кг фосфор және 140-230 кг калий жұмсалады. Сонымен қатар қопсыту жұмыстарын жиі жүргізу керек.

Дайындалуы

Түйнекті алқаның түйнектерін күзде қазып, жинап алады. Химиялық құрамы: Картоптың түйнегінде 10-28% крахмал, 15% май, 1, 3% белок, A, B1, B2, C, PP, K1, Д витаминдері, натрий, калий, кальций, хлор, күкірт тұздары, микроэлементтерден мыс, қобальт, йод болады.

Қолданылуы

Крахмал өндірісінде қолданылады. Бәрімізге белгілі, картопты көптеген елдерде «екінші нан» деп атайды. Өйткені, өзінің құнарлығымен және дәмімен үлкен орын алатын картоп барлық елдер дастарханындағы тағам құрамында болады. Картоптан көп мөлшерде крахмал алынады.