Клеточная биотехнология в растениеводстве - Реферат

Биотехнология - наука о генноинженерных и клеточных методах и технологиях создания и использования генетически трансформированных биологических объектов для интенсификации производства и получения новых видов продуктов различного назначения. В рамках науки биотехнологии можно выделить 3 основных части: 1. Промышленная биотехнология, где рассматриваются общие принципы осуществления промышленных биотехнологических производств, использующих микроорганизмы. Растительные клетки могут служить источником ряда соединений - атропин, никотин, алкалоиды, сапонины и др. Клеточная биотехнология обеспечила получение новых форм и линий растений и животных, используемых в селекции на устойчивость, продуктивность и качество.Получение биологически активных веществ растительного происхождения: традиционных продуктов вторичного метаболизма (токсинов, гербицидов, регуляторов роста, алкалоидов); синтез новых необычных соединений, что возможно благодаря исходной неоднородности клеточной популяции, генетической изменчивости культивируемых клеток и селективному отбору клеточных линий со стойкими модификациями, а в некоторых случаях и направленному мутагенезу; культивируемые в суспензии клетки могут применяться как мультиферментные системы, способные к широкому спектру биотрансформаций химических веществ; Ускоренное клональное микроразмножение растений, позволяющее из одного экпланта получать от 10000 до 1000000 растений в год, причем все они будут генетически идентичны. Эти опыты положили начало культивированию изолированных органов растений на питательных средах. Были разработаны составы питательных сред, изучено значение микро-и макроэлементов для поддержания нормальной ростовой активности тканей, определено влияние витаминов и стимуляторов роста. Богатая питательная среда является прекрасным субстратом для развития в ней микроорганизмов, а изолированные от растения фрагменты (экспланты), которые помещают на питательную среду, легко поражаются микроорганизмами.Культура изолированных тканей обычно бывает представлена каллусными или реже - опухолевыми тканями. В дальнейшем они специализируются как каллусные, т.е. становятся особым образом дифференцированными. Каллус, что означает «мозоль», может образовываться как на изолированных кусочках ткани (эксплантах) in vitro, так и на растении при поранении. Каллусная ткань in vitro в основном бывает белого или желтоватого, реже светло-зеленого цвета. Каллусная ткань аморфна и не имеет конкретной анатомической структуры, но в зависимости от происхождения и условий выращивания она может быть разной консистенции: 1) рыхлой, состоящей из сильно оводненных клеток, легко распадающейся на отдельные мелкие агрегаты; 2) средней плотности, с хорошо выраженными меристематическими очагами; 3) плотной, в которой дифференцируются элементы камбия и проводящей системы.Каллусная ткань, выращиваемая поверхностным способом, представляет собой аморфную массу тонкостенных паренхимных клеток, не имеющую строго определенной анатомической структуры. В зависимости от происхождения и условий выращивания каллусные ткани бывают: - рыхлые, сильно оводненные, легко распадающиеся на отдельные клетки; Как правило, в длительной культуре на средах, содержащих ауксины, каллусные ткани теряют пигментацию и становятся рыхлыми.Суспензионные культуры - отдельные клетки или группы клеток, выращиваемые во взвешенном состоянии в жидкой среде. Суспензионные культуры широко используются в качестве модельных систем для изучения путей вторичного метаболизма, индукции ферментов и экспрессии генов, деградации чужеродных соединений, цитологических исследований и др. Признаком "хорошей" линии служит способность клеток к перестройке метаболизма и и высокая скорость размножения в конкретных условиях культивирования. Гаплоиды получают: - методом отдаленной гибридизации, когда в зиготе отдаленного гибрида хромосомы одного из видов элиминируют. Гаплоиды и дигаплоиды имеют ряд преимуществ в селекционной работе: · гаплоидные растения имеют один набор хромосом, характерный для гамет, что дает возможность наблюдать мутации сразу же в ходе осмотра гаплоидных растений, поскольку все рецессивные генные мутации в гаплоидных организмах не маскируются доминантными аллелями;В природе существует два способа размножения растений: половой (семенной) и вегетативный. Достижения в области культуры клеток и тканей привели к созданию принципиально нового метода вегетативного размножения - клонального микроразмножения. Этот метод имеет ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения: · получение генетически однородного посадочного материала; На первом этапе необходимо добиться получения хорошо растущей стерильной культуры. На первом этапе, как правило, используют среду, содержащую минеральные соли по рецепту Мурасига и Скуга, а также различные биологически активные вещества и стимуляторы роста (ауксины, цитокинины) в различных сочетаниях в зависимости от объекта.Использование культур клеток и тканей во многих работах позволяет п

Содержание

Введение

1. Культура клеток и тканей высших растений

2. Культура каллусных тканей

3. Суспензионные культуры и культуры гаплоидных клеток растений

4. Клональное микроразмножение растений

Заключение

Список литературы

Биотехнология - наука о генноинженерных и клеточных методах и технологиях создания и использования генетически трансформированных биологических объектов для интенсификации производства и получения новых видов продуктов различного назначения.

В рамках науки биотехнологии можно выделить 3 основных части: 1. Промышленная биотехнология, где рассматриваются общие принципы осуществления промышленных биотехнологических производств, использующих микроорганизмы. Микробиологическая промышленность в настоящее время использует тысячи штаммов различных микроорганизмов. Некоторые белки и вторичные метаболиты могут быть получены только путем культивирования клеток эукариот. Растительные клетки могут служить источником ряда соединений - атропин, никотин, алкалоиды, сапонины и др. Клетки животных и человека также продуцируют ряд биологически активным соединений. Например, клетки гипофиза - липотропин и соматотропин.

2. Клеточная инженерия - культивирование растительных и животных клеток. Клеточная биотехнология обеспечила получение новых форм и линий растений и животных, используемых в селекции на устойчивость, продуктивность и качество. Например, созданы перевиваемые культуры клеток животных, продуцирующие моноклональные антитела, широко применяемые для диагностики заболеваний. В ветеринарии широко используются культура клеток и зародышей, овогенез in vitro, искусственное оплодотворение.

3. Генная инженерия - перенос чужеродных генов и других материальных носителей наследственности в клетки растений, животных и микроорганизмов, получение трансгенных организмов с новыми или усиленными свойствами и признаками. Позволяет решать коренные задачи селекции биологических объектов на устойчивость, высокую продуктивность и качество продукции при оздоровлении экологической обстановки во всех видах производств.

Клеточная биотехнология базируется на использовании культуры клеток, тканей и протопластов. Для того чтобы манипулировать клетками, нужно выделить их из растения и создать такие условия, при которых они могли бы жить и размножаться вне растительного организма. Метод культивирования изолированных клеток и тканей на искусственных питательных средах в стерильных условиях (in vitro) получил название культуры изолированных тканей и приобрел особое значение в связи с возможностью использования его в биотехнологии.