Өсімдіктердің клондық микрокөбеюі

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Жоспары:

І. Кіріспе

ІІ. Негізгі бөлім

2. 1 Өсімдіктердің клондық микрокөбеюі

2. 2 Өсімдіктердің клондық микрокөбейуіне әсер ететін факторлар

ІІІ. Қорытынды

VІ. Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Биотехнология дегеніміз - биологиялық организмдердің қатысуымен жүретін процестерді, адамның мақсатына сай өзгерту арқылы өндірісте пайдалану. "Биотехнология" деген терминді алғаш рет 1919 жылы венгр ғалымы К. Эреки енгізді. Биотехнологияның пайда болуы мен даму тарихында ғылыми пән ретінде голланд ғалымы Е. Хаувинк 5 кезеңді ажыратты:

Пастер ғасырына дейінгі кезең (1865 жылы) . Сыра, шарап, нан өнімдері және сыра ашытқыларын, ірімшік алғандағы спирттік және сүт қышқылды ашытуды қолдану. Сірке қышқылын және ферментативті өнімдерді алу.
Пастер ғасырлық кезеңі (1866-1940 жж) - этанол, бутанол, ацетон, глицерин, органикалық қышқылдарды, вакциналарды өндіру. Канализациялық суды аэробты тазалау. Көмірсулардан азықтық ашытқыларды өндіру.
Антибиотиктер кезеңі (1940-1960жж) - тереңдетілген ферментация жолымен пенициллин және басқа антибиотиктерді алу. Өсімдік жасушаларын дақылдау және вирустық вакциналарды алу. Стероидтардың микробиологиялық биотрансформациясы.
Меңгерілетін биосинтез кезеңі (1961-1975) - микробты мутанттар көмегімен амин қышқылдарын өндіру. Тазартылған ферменттік препараттар алу. Иммобилизацияланған ферменттерді және жасушаларды өндірістік қолдану. Канализациялық суларды анаэробты тазалау және биогаз алу. Бактериалды полисахаридтерді өндіру.
Жаңа биотехнология кезеңі (1973 жылдан бастап) - биосинтез агенттерін алу мақсатында жасушалық және генетикалық инженерияны қолдану. Моноклоналды антиденелерді өндіретін будандарды, протопласттарды және меристемді дақылдарды будандастырып алу. Эмбриондарды трансплантациялау.

Қазіргі биотехнологияның басты мақсаты - өсімдіктердің жаңа сорттарын, жануарлардың асыл тұкымын, микроорганизмдердің штаммаларын шығару. Оны адам өміріне қажетті заттар өндіру үшін биологиялық нысандар мен процестерге негізделген жаңа ғылымның және өндірістің сапасы деп қарауға болады. Қазіргі биотехнологияның мынадай негізгі бағыттары бар: микробиологиялық өндіріс, жасушалық инженерия жөне гендік инженерия.

Соңғы жылдары молекулалық биология мен генетика ғылымдарының жетістіктеріне байланысты гендік инжерения ғылымы пайда болды. Гендік инженерия организмдердің жаксы қасиеттерін сақтап қалумен қатар оған сапалы қасиет бере алады. "Инженерия" термині құрастыру деген мағынаны білдіреді. Гендік инженерияның мақсаты - алдын ала белгіленген үлгіге сәйкес генотипі жағынан жақсарған организмдер алу. Жасушалық инженерия жоғары сатыдағы организмдердің, өсімдіктер мен жануарлардың жеке жасушаларын және ұлпаларын жасанды көректік орта жағдайында өсіру. Жасушалық инженерия әдісі арқылы бір жасушаның ядросын екінші жасушаға көшіру және ядросыз жасушаларды өсіріп алуға болады.

Қазір өсімдіктер биотехнологиясының ауыл шаруашылығында маңызды бағыттары коп-ақ. Біріншіден, есімдіктердің кез келген органдарынан жасушасын алып, коректік орта жағдайында өсіріп, тұтас өсімдік алуға болады. Екіншіден, осы әдіспен бір жылда 1 млн есімдік алуға болар еді. Үшіншіден, жасушалық биотехнологияға негізделген жасанды коректік ортада синтезделетін экономикалық маңызды косымша заттарды (алка-лоидтер, гликозидтер, хош иісті майлар, дәмді заттар, табиғи бояулар, т. б. ) алуға болады. Төртіншіден, өсімдіктерді клондық көбейтуге және сауықтыруға болады. Мысал ретінде, Қазақстанда алғаш рет өсімдіктер биотехнологиясының негізін калаған профессор Ізбасар Рахымбаевтың басшылығымен, микрокөбейту әдісін пайдаланып, өсімдіктердің 2400-ден астам түрлерін шығарды. Осындай жұмыстардың нөтижесінде сирек кездесетін және жойылып бара жатқан өсімдіктердің генофондысын сақтауға және көбейтуге, сәндік өсімдіктердің бірегей сорттарын тез арада көбейтін алуға мүмкіндік туды. "In vitro" жағдайында сауықтыру әдісін қолдану арқылы шаруашылықта пайдаланатын картоптың барлық бағалы сорттарын шығаруға болады. Қазақ мемлекеттік ұлттық университетінің өсімдіктер физиологиясы және биохимия кафедрасында бидай мен арпа тозаңқаптарын өсіру жұмыстары табысты жүргізілді. Гаплоидтік регенерант өсімдіктер алынды. Қытай ғалымдары андрогендік гаплоидтер негізінде күріштің, бидайдың, жүгерінің, қара бидайдың, арпаның, т. б. дақылдардың сорттарын шығарды. Бір жасушадан алынған тұтас есімдік және оның ұрпақтары белгілі антибиотикке төзімді болады. Осында көрсетілген әдіс бойынша есімдіктердің температураға, тұзды топырақ және зиянды жөндіктерге төзімді касиеттерін арттыруға болады.

Биотехнологияда биохимия, микробиология, молекулалық биология, генетика ғылымдарының жетістіктерінің нәтижесінде өте бағалы биологиялық белсенді заттар - гормондар, ферменттер, витаминдер, антибиотиктер, органикалық қышқылдар - сірке, лимон, сүт және кейбір дәрі-дәрмектер алынады. Қазір ең жоғары өнімді микроорганизмдер штаммаларының көмегімен 150-ден астам биологиялық заттардың түрлері синтезделді.

2. 1 Өсімдіктердің клондық микрокөбеюі

Маманданған ұлпаның кез келген тірі клеткалары лайықты қоректік ортада өсіргенде, өздерінің тотипотенттік қасиетін жүзеге асырып, регенерация арқылы бүтін өсімдікке айнала алады. Жеке клеткалардан сол өсімдік түріне тән барлық белгілері мен қасиеттері сақталған бүтін өсімдіктің түзілуі клондық көбейту технологиясының негізін қалайды. Клондық микрокөбейту деген өсімдіктердің оқшауланған мүшелерін, ұлпаларын және клеткаларын пайдаланып, өсімдік организмдерінің жаппай жыныссыз жолмен көбеюі. Соның нәтижесінде пайда болған өсімдіктер бастапқы өсімдікпен және өзара бір бірімен генетикалық тұрғыдан айнымастай бірдей болады. Дағдылы тәсілдермен салыстырғанда клонды микрокөбейтудің бірталай артықшылықтары бар: 1) генетикалық біртекті отырғызылатын материалдар алу; 2) көбею коэфициентінің өте жоғарылығы; 3) микрокөбейту вирустар мен патогендік микроорганизмдермен сауықтырылған көшеттер алуға мүмкіндік береді. ; 4) селекция процесінің жылдамдығы; 5) вегетативті жолмен көбейе алмайтын өсімдіктерді көбейтуге болады; 6) жұмысты жыл бойы жүргізу мүмкіншілігі; 7) отырғызылатын материалдарды өсіретін егіс алқабын үнемдеуге болады.

Клондық микрокөбейту процесі төрт кезеңнен өтеді:

І ЭТАП . Эксплантты ин витро жағдайында өсіру. Бұл кезде толығымен залалсызданған эксплантты алып, лайықты қоректік ортаға отырғызып, оның жақсы өсуіне қолайлы жағдай туғызу керек.

ІІ ЭТАП . Микрокөбейту.

бастапқы және жаңадан пайда болған өркендердің апикальдық басымдылығы жойылу арқасында экспланттың барлық қолтық бүршіктерінің дамуы;
апикальдық басымдылықты көрсететін өркенді микроқалемшелеу;
жапырақ, сабақ, пиязшық ұлпаларынан адвентивтік бүршіктердің пайда болуын индукциялау.

ІІІ ЭТАП . Өркендерді тамырландыру және оларды сақтау. Жақсы тамыр жүйесі пайда болуына және дамуына жағдай туғызу. Ол үшін қоректік ортаға ризогендік факторы, яғни ауксин қосылады.

ІV ЭТАП . Өсімдіктерді топыраққа отырғызу. Өсімдіктерді топыраққа отырғызу алдында оларды арнайы дайындайды. Сол үшін ауаның ылғалдылығын және жарықтың қарқындылығын арттырады.

2. 2 Өсімдіктердің клондық микрокөбеюіне әсер ететін факторлар

In vitro жағдайларында регенерацияның жылдамдығы өсімдіктер түріне байла-нысты болады, яғни генотиптің әсері күшті. Мысалы, қос жарнақты шөп текті өсім-діктер дара жарнақты және ағаш өсімдіктерге қарағанда регенерацияға қабілеті едәуір жоғары. Өсімдіктің әртүріне ең тиімді регенерация әдісі іріктеліп алынады. Экспланттан бөлініп алынатын өсімдіктер аурудан сау болуы керек. Теплицада өсірілетін болса, жапырақтарына су шашыратпай өлшеулі суару керек, ауаның ылғалдылығы төмен болуы қажет. Ең қолайлысы асептикалық ыдыстарда өсіріл-ген залалсыздандырылған өскіндер. Іс жүзінде жалпы алғанда өсімдіктің кез-келген бөлігінен регенерант алуға болады, егерде эксплант жарамды даму кезеңінде алынса.

Эксплантты таңдап алудың маңызы өте зор. Ең жақсысы, егер эксплантта меристемалық ұлпаларымен мүшелері пайдаланса, атап айтқанда: өркеннің ұшы, қолтық бүршігі, меристема. Олар In vitro жағдайларында жақсы өседі және тотипотенттілігі жоғары болады. Негізінде кез-келген өсімдіктің түрі белгілі тәсілдерді қолданса, каллустанда регенерант бере алады. Эксплант алынатын өсімдік неғұрлым жас болса соғұрлым одан шыққан каллустың регенерацияға қабілеті жоғары болады. Ювенильдік кезеңдегі өсімдіктерден, яғни өскіндерден алынған каллутың морфогендік потенциялы ең жоғары болады. Экспланттың физиологиялық жасы каллуста өтетін морфогенез жолынада әсер етеді.

Микрокөбейту үшін эксплант алынатын мүшенің де маңызы зор. Сонымен қатар, экспланттың морфогендік қабілетіне оның көлемі ықпал етеді. Неғұрлым эксплант кішкене болса, соғұрлым оның оргоногенезге қабылеті төмендейд. Ірі экспланттардың тұрақтылығы артады, бірақ бұл кезде олардың клеткаларында вирустар сақталып қалуы мүмкін. Сондықтан практикада экспланттың орташа көлемін іріктеп алады.

Микрокөбейту технологиясында қоректік ортаның орны ерекше, әрбір өсімдік түрі үшін оның құрамы тәжірибеге сүйеніп іріктеледі. Егерде микрокөбейту қолтық бүршіктерін өсіру арқылы өсірілсе, каллустың пайда болуы ұнамсыз құбылыс болар еді. Сондықтан бұл әдіске каллус түзілуін тежейтін басқа да қоректік орталары қолайлы келеді. Микрокөбейтудің бірінші этапында қоректік ортаға антиоксиданттар жиі қосылады, олар гидролиз өткізетін ферменттердің активтелуін теэжейді, демек эксплантты сақтап қалады. Антиоксидант ретінде цистеин, глутатион, меркаптоэтанол, аскарбин қышқылы қолданылады. Тіпті эксплант отырғызу алдында оларда осы заттардың ерітіндісімен жуады. Көптеген өсімдіктер айтарлықтай мөлшерде фенолдық заттарды синтездейді, олардың тотығуы салдарынан қарайып өсуі тежеледі. Бұл заттардан құтылу жолдары, ол каллустарды жиі-жиі жаңа ортаға көшіріп отыру немесе қоректік ортаға оларды өздеріне адсорбцияланатын активтелген көмірлі заттарды қосуға болады. Эксплантты өсіре бастағанда және көбейтуді өткізгенде қоректік ортаның құрамы күрделі болады, ал тамырландыру үшін қоректік ортадағы заттардың саны да, мөлшері де азайтылады. Кей кезде тамырландыруға ынталандыру үшін ауксинді ортаға қоспай өркендердің өздерін онымен өңдейді. Бұл тәсіл ағаштармен бұталарды микрокөбейткенде жақсы нәтиже береді. Бұл жағдайда каллус аз түзіліп, тамырлар тезірек шығады. Ең жауапты кезең, ол 4-этап өсімдіктерді топыраққа отырғызу. Кейде тамыр түтіктері жақсырақ өскендіктен, өсімдіктерді сұйық ортаға отырғызады. Бірақ бұдан кейін оларды автоклавтан өткізілген топырақ қоспасына көшіріледі. Ылғалдылықты жоғары деңгейде сақтау үшін, үстінен шыны ыдыстармен жабады. Ылғалдылығы жоғары арнайы камераларда да өсіреді. Бірақ күрделі процедураның барлық өсімдіктерге қажеті жоқ. Мысалы, картоп, бүлдірген, таңқурай, қарақат, алма, шие, мамыргүл (сирен) т. б. өсімдіктерді пробиркадан стерильденген (тіпті стерильденбегенде) топырақ, шымтезек және құмнан жасалған субстратқа көшіруге болады, кейін олар теплицада өсіріледі.

Физикалық факторлардың ішінде ең маңыздылары жарық пен температура . Морфогенез процестеріне өте жарық жағдайлардың керегі жоқ. Өсімдіктерді топыраққа көшіруге дайындағанда оларға 1 лк жарық түсіріп баулиды. Көптеген өсімдіктерге ең жақсы температура шамамен 25°С. Бірақ әрбір түрдің табиғатта температураға талабын еске алу керек. Мысалы, пиязшықты өсімдіктер үшін табиғатта ең жақсы температура 18°С болса, мақта үшін 30° С.

In vitro жағдайларында құнды өсімдіктерді алу үшін су алмасудың маңызы зор. Өсімдіктерде су алмасуы бұзылғанда витрификация деген жағымсыз құбылыс орын алады. Витрификация (витра-әйнек) кезінде өсімдік клеткалары ісінеді, сабақтары жуандайды, жапырақтары ұзарып, майысып, суланып, әйнек тәрізді болып кетеді. Бұл морфологиялық өзгерістерге қоса жарырақтардың құрғақ массасы төмендейді, белок, хлорофилл, глюкоза мөлшері азаяды, ал калии мөлшері артады. Жапырақтардың су кеңістігі үлкейеді, ал бос газ кеңістігі кемиді. Біртіндеп мұндай өсімдіктер әлсіреп, кейін келе жойылады. Витрификация құбылысы көбінесе сұйық ортада өсірген өсімдіктерде байқалады. Өркендер мен қалемшаларды сұйық ортада өсіргенле, су кесілген жер арқылы оңай кіріп, бос газ кеңістікке енеді. In vitro жағдайларында өсімдіктерде транспирация болмағандықтан артық су жиналып, олар суға аса қанық болады. Сонымен бірге су алмасу процесінің бұзылуы қоректік заттардың сіңуіне теріс әсер етеді. Х. Геринг қызметтестерімен көрсеткеніндей, егер өсімдіктер өсетін ыдыстарында салыстырмалы ылғалдылықты төмендетсе, өсімдіктерде транс-пирация қалпына келіп, нитрификация айтарлықтай азаяды. Басқа зерттеушілер пікірінше нитрификация себебі, ортаның жоғары су потенциялы емес, дұрысында қоректік ортада аммонии иондары мен цитокинин молдығы, сонымен бірге ұлпаларда этиленнің биосинтезі бролады. Бірақ Х. Геринг дәлелдегеніндей, ортадағы цитокингиндердің жоғарғы концентрациясы арқасында өсімдіктерде пайда болатын морфологиялық өзгерістер мен қоса хлорофильдің мөлшерінің артуы, витрификацияда өтетін өзгерістермен бірдей емес. Ал этиленнің артық түзілуіне салсақ, ол сірә витрификацияланған өсімдіктерге тән қасиет, ал витрификацияның басты себебі емес. К. Кеверстің пікірінше ыдыстарда газ алмасуын жақсартып, аммонии иондарымен цитокинин мөлшері бақылауға алынып, қоректік орта жақсы алмасып тұрса, витрификациядан құтылуға болады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.