ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені өсімдіктер биотехнологиясы 5В070100



жүктеу 1.94 Mb.
бет4/10
Дата17.06.2016
өлшемі1.94 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Дәріс 5. Өсімдік жасушаларын биосинтездік өнеркәсіпте пайдалану. Өсірілетін жасушаларда қосымша заттардың қоры жиналуына әсер ететін фактролар. Өсімдіктің генотипі. Жасушаларды өсіруге әсер ететін химиялық және физикалық факторлар

Өсімдік клеткаларын өнеркәсіпті технологияларда колданудың әр түрлі жолдары бар (11-сурет). Маңызды заттарды синтездеумен катар оларды тағы биотрансформацияға, яғни арзан заттарды баска бағалы заттарға айналдыру үшін пайдаланады. Тотипотенттік касиет деген жеке өсімдік клеткаларынан бүтін организмнін дамуы. Осы тотипотенттік касиеттің бірегей ерек-шелігін пайдаланып селекция процесі мен өсімдіктерді көбейту жолдарын женілдетіп және тездетіп ауыл шаруашылығында колданылатын жаңа технологияларды жасауға мүмкіншілік туды. Мысалы, жеке клетканын бастапкы өсімдіктің барлык белгілері сакталған бүтін өсімдікті кайтадан шығаруға кабілеттілігі бар деп айтып кеттік. Ол клондык микрокөбейту әдісінін негізі болды.

Бүл технология сирек кездесетін немесе жоғалып бара жаткан өсімдіктердін түрлерін, бағалы селекциялык объектілерді және вирустан таза залалсыздандырылған өсімдіктерді көбейту үшін нәтижелі колданылады. Апикальдык меристема клеткаларыньщ клондары (бір клетканың үрпактары) вирустан таза болады. Сонын аркасында казір бағалы картоп сорттарының, жүзімнін, көкөністердін, жеміс-жидек, әсемдік өсімдіктердін, ағаш түкымдастарынын көшеттерін мол шығаратын рентабельді технологиялар жасалды. Бүл технологиялар сауыктырылған өсімдік шаруашылығының негізін калады. Жана сорттарды шығару мына төрт эволюциялык принцип-терге пегізделген: 1) будандастыру; 2) рекомбинация; 3) мутация; 4) сүрыптау. Бүл принциптердін барлығын да іп уііго жағдайында табыспен жүзеге асыруға болады. Клеткаларды іп ұііго жағдайында өсіру әдісі генетикалык базисты кенейтуге, селекция процесін жеиілдегуге және тездетуге, генетикалык алуан түрлілікті байытуға жопе тіпті габиғатта бүрынды-сонды болмаған жана формаларды жасауға керемет мүмкіншіліктерді ашады (12-сурет). Ерекше атап отетін мәселе, клетка өсіру әдісі аркылы генетика түрғысынан оиертілген өсімдіктерді дағдылы селекциянын әдістеріне карағанда едәуір тезірек алуға болады. Клеткаларды өсіру әдісі селекциянын тиімділігін ен алдымен іепегикалыкбазисті кеңейту жолымен арттырады. Оғанселекция мроиссіне мәденй өсімдіктердіңжабайытүкымдастарын кенінен

Ікатыстыру аркылы жетеді. Пробиркада өткізген үрыктану және үрыкты осіру әдістері аркасында тектері алыс өсімдіктерді будандастыру (әріден будандастыру) кезіндегі сыйымсыздықты женіп өміршен түраралык және туысаралык будандарды алуға болады. Жасанды ортада үрык өсіру әдісі (эмбриокультура) будандаспаушылыкты жеңетін таптырмайтын әдіске айналып барады.Жыныс жолымен будандаспайтын өсімдіктерден сомалык будандастыру аркылы будан алуға болады. Протоплас-тар - кабығы жок клеткалар. Олар белгілі жағдайда бірімен бірі күйылысып косылып будан клеткасын түзеді. Сол клеткадан кейін будан өсімдік пайда болады. Бүл жана формаларды шығаратын толык жасаңды әдісті клеткалык инженерия деп атайды. Оны колданып түпкі тектері алыс жаткан өсімдіктерді будандастырып асимметриялык будандарды және цитоплазмалык гендері жағынан гетерозиготаларды алуға болады.Тікелей ДНК-ның деңгейінде өткізетін жасанды өзгерістер аркылы нәсілдік касиеті өзгерген өсімдіктерді, тіпті мүлде жаңа формаларды шығаруға болады. Бүндай тәжірибелерді ген инженериясы аткарады.Өсірген клеткаларда мутацияларды коздырып, оларды сүрыптап алып, кейін регенерант өсімдіктерін шығару, генетикалык базисті кеңейтудің тағы бір жолы. Ол клетка денгейінде өткізілетін селекция. Практика үшін ен маңыздысы, осы әдіспен жоғары және төмен температураға, түздарға, гербицидтерге, патотоксиндерге төзімді мутант клеткаларын сұрьштап алу.

Сондай-ак, көңіл аударарлык бағыт, белок пен ауыстыруға болмайтын амин кышкылдарды өте мол синтездейтін биохимиялык мутанттарды алу. Мысалы, ауыстыруға болмайтын амин кышкылдардын аналогтарына төзімді клеткаларды өсіру аркылы темекінің лизинді 10 есе артык синтездейтін, сасық мендуананын триптофанды 44 есе жоғары синтездейтін клетка линиялары алынған. Дәнді астык түкымдастыларда ауыстыруға болмайтын амин кышкылдарды (лизин, триптофан, треонин) артык синтездейтін мутанттарды алудын мәселесі әлі шешілмей жатыр.Мутагенез және клеткалык селекция жолымен алынған алғашкы нәтижелер практиға пайдалы формаларды шығару мүмкіншілігін дәлелдейді. Әр түрлі мутацияларды бөліп алу үшін өте тиімді - протопластар, әсіресе гаплоидтык өсімдіктердін протопластары.

Гаплоидтарды алу генетиканың іс жүзінде колданылатын өте маңызды бағыты болып саналады. Гаплоидтарды диплоидтандыру аркылы барлык касиеттер бойынша гомозиготалыкка тез жетуге болады. Хромосомалардын сәтті комбинациясы нәтижесінде алынған түракты формалар жаңа сорттарға бастама бола алады. Тозанкаптарды өсіре отырып, гаплоидтык өсімдіктерді шығарып, изогендік линияларды 1-2 жылда алуға болады, ал дағдылы селекция бүл жүмыска 6-7 жыл жүмсайды. Іп уігхо жағдайында гаплоидтарды жаппай алудын әдісі дағдылы селекциянын тиімділігін арттырады.

Эндосперм клеткаларын өсіріп те олардан өсімдік шығаруға болады. Эндосперм клеткалары үшплоидтык келеді, сондыктан олардан үшплоидтыкжәне полиплоидтык өсімдіктерді шығаруға болады. Жүгері, күріш және кейбір косжарнакты өсімдіктердің эндоспермінен тузілген каллустан үшплоидтык өсімдіктер өсіп шығатындығы дәлелденген.Сонымен, селекпия процесінін тиімділігін арттыру үшін іп уііго технологиялардын мүмкіншіліктері зор. Бірак бүл технологиялар генетика мен селекциялык жүмыстардың дағдылы әдістерімен үйлестірілгенде ғана барынша тиімді бола алады. Өйткені өсімдіктердін жана сорттарын тек кана биотехнологиялык әдістерімен шығару мүмкін емес. Сонымен катар, селекция процесінде әр түрлі биотехнологиялык әдістері үйлестірілуі кажет. Мысалы, жеке бірегей бағалы белгілері бар регенерант өсімдіктерді микроклондық көбейту әдісімен тиімді көбейтуге болады (13-сурет). Генетика түрғысынан бірдей регенерант өсімдіктер, негізінде алғашкы каллус аркылы алынады. Қайта-кайта көшірген каллуста өздігінен (спонтанды) өткен мутагенездін арқасында цитогенетикалык і әртектілік байкалады. Осындай каллустан алынған регенеранттардын бастапкы материалдан елеулі айырмашылыктары болады. Бүндай өсімдіктер сомалык варианттар деп аталады. Олар селекцияда өсімдіктердін генофондын кенейтетін жана формаларын алу үшін пайдаланылады. Сирек кездесетін және жоғалып бара жаткан өсімдік түрлерінін генофондын сактап калу максатымен және селекцияға бағалы объектілері мен косымша заттарды бөліп шығаратын күнды клетка штамдарын сактау үшін гендер банкін жасау әдістері жете Өсімдік клеткаларын биосинтездік өнеркәсіпте пайдалану

2.1. Экономикалык манызы зор заттарды өндірудін клеткалык технологияларыӨсімдіктерде алуан түрлі косымша заттар синтезделеді. Косымша заттар деп аталса да олардын өсімдіктегі зат алмасудағы орны зор. Олардын көптегені медицинада, техникада, тамакжәне парфюмерия өнеркәсібінде, ауыл шаруашылығында кен пайдаланылады.

Өсірген клеткалардын косымша заттарынын арасында бірінші болып өздеріне зерттеушілердін назарын аударған алкалоидтар еді. Қызғылт кабыршөптің, жылан раувольфиянын, кара меңдуанасынын, сасык мендуанасының т.с.с. өсімдіктердің каллустарын талдағанда олардын кұрамыңда әр түрлі алкалоидтар болатыны аныкталды. Көптеген ғалымдардын зерттеулері аркасында каллустардын баска да активті заттарды синтездеуге кабілеті бар екендігі жөнінде талай бағалы деректер жиналды. Клеткалар іп уііго жағдайында әр өсімдік түріне тән косымша заттарды синтездеу кабілетін сактап калады. Атап айтқанда, алкалоидтарды, терпеноидтарды, гликозидтарды, полифенол-дарды, полисахаридтарды, эфир майларын, ерекше пептидтар мен белоктарды, таза бояғыш заттарды, стероидтарды, дәм татымдык заттарды, биоинсектицидтарды, балауыздарды, витаминдерді синтездейді.

Манызды заттарды синтездейтін клеткаларды өсіру биотехно-логияның жана саласы. Дағдылы биотехнологиялар бағалы биологиялык активті заттарды алу үшін бүтін организмдерді пайдаланса (өсімдіктерді, жануарларды), осы заманғы биотехно-логиясы ерікті немесе иммобилизденген өсімдік клеткаларын өсіруге сүйенген клеткалык технологияларға негізделген. 15-суретте өсірілетін клеткаларды биосинтездік өнеркәсіпте колданудың 3 жолы көрсетілген.Клеткалардъщ іп уііго жавдайында биотрансформация жүргізуге мүмкіншілігі болатындығы дәлелденген, яғни кейбір биологиялык активті затгар арзан карапайым бастаушы заттардан синтезделеді.Бүл карапайым бастаушы заттар химиялык немесе микробио-логиялык жолмен өзгертіле алмайды, тек кана өсірілетін клеткалардын ферменттерінін ыкпалымен акырғы бағалы өнімге айналып кетеді.

Коректік ортаның күрамы және баска өсіру жағдайлары өзгеруі аркасында синтезделетін өнімдердін мөлшері түрмак сапасы да өзгереді. Сонын нәтижесінде мүлде жаңа, негізінде баскаша әсер ететін косылыстар пайда болуы мүмкін. Мысалы, жапон ғалымдары іп уііго жағдайында ерекше пептидтарды, ісікке карсы ем болатын косылыстарды, убихинон -10 сиякты жана биологиялык активті заттарды алуда мол табыска жеткен. Келешекте клеткалық биотехнология иммобильденген өсімдік клеткаларын пайдаланатын болады.Өнеркәсіпте өсіруге жарайтын клеткалар жабайы мен екпе дәрілік және техникалык өсімдіктердің, микробиологиялык өндірістін және химиялык синтездін бәсекесінен озьш шығуы кажет. Дағдылы өсімдіктер шикі затымен салыстырғанда өсірілетін клеткалардың мынадай артықшылыктары болады: 1) коршаған ортанын әр түрлі факторларынын (климат, маусым, ауа райы, топырак жағдайы, зиянкестер) ыкпалынан тәуелсіздік; 2) өсіру жағдайларын өте жаксы деңгейде үзбей камтамасыз ету аркасында өнімнін мөлшері мен сапасы жоғары; 3) егіс көлемі үнемделеді.Өсімдіктер көптеген манызды заттардын бірден-бір кайнар көзі болып келеді. Бірак өсімдік шикі затынын коры табиғатта таусылып бара жатыр. Осыны еске алғанда, клеткалык технологиялардын орны болашакта ерекше зор екенін түсінуге болады. Клеткалык технологиялардың ғылыми лабораториялык зерттеулерден сон өнеркәсіпте колданылуы казір ғана басталып келе жатыр. Тиімділігі жоғары технологиялардың жасалуы өсімдіктерде косымша зат алмасу процестерінін генетикалык, биохимиялык, физиологиялык реттелуі жөніндегі теориялык білімнің жетіспеушілігімен шектеліп түр. Себебі бүтін өсімдіктегі зат алмасуында косымша заттардың кызметі толык зерттеліп бітпеген. Көпшілігінің негізгі функциясы өсімдікті әр түрлі стресс факторларынан корғау, яғни олар реттеушілер ретінде организмнін тіршілік әрекетін камтамасыз етуі мүмкін.Іп уііго жағдайында өсетін клеткалар - жана жасанды жүйе, оның ерекшеліктері әлі аз зерттелген. Кейде өсірген клеткалардың зат алмасуында филогенез түрғысынан бүрын дамыған өсімдіктер тобына тән немесе өсімдіктін ювенильді кезеңіне тән ерекшеліктері байкалады.Іп уііго жағдайында өскенде де клеткалар белгілі бір онтогенезден өтеді: көбею, яғни бөліну - созылып есу -дифференциялану - картаю - өлу. Осындай әр түрлі кезендегі клеткалардын сан жағынан ара катысы популяцияда өзгеріп түрады. Мысалы, өсіру жағдайлары озгергенде. Бөлінуі токтаған каллус клетканын дифференциялануы осімдік түріне тән косымша заттарды синтездеуге мамандануы деп түсінуге болады.

Косымша заттардын биосинтезін клетканын дифференция-лануымен бакылау жоніндегі деректер әр килы. Біркатар тәжірибелерде косымша заттардың синтезі морфогендік күрылымдар пайда болғанда ғана басталса, баскаларында кажетті заттардын жоғары өнімі дифференцияланбаған каллус үлпаларында байкалған. Сондай-ак кайшылыктар косымша заттар синтезі мен клетканың осуі арасындағы озара байланыстары туралы деректерде де кездеседі. Коптеген клеткалар корландырып (мерзімді) өсіргенде өсу карқындылығы бәсендегенде немесе тіпті токтағанда ғана косымша метаболиттерді айтарлыктай молшерде жинайды. Дегенмен кейбір тәжірибелерде кажетті өнімнін синтезі клеткалардын бөлінуіне ыкпалын тигізген. Мумкін клеткалардың бөліну мен белсенді өсуін токтататын механизмдер мен себептер сонымен катар косымша метаболизмнін ферменттерінің синтезін камтамасыз етеді.

Қалай да, зерттеушілер ен алдымен клеткалардын жаксы өсуіне жағдай туғызады, яғни биомассаны жинактауға, ал одан кейін сол жағдайлардың косымша метаболиттердін синтезіне әсерін зерттейді. Ал биомасса түзілуі косымша заттын синтезімен байланысты болып шыкласа, онда биомасса мен заттың онімі арасында балансты табуға тырысады.



2.2. Өсірілетін клеткаларда косымша заттардын коры жиналуына әсер ететін факторлар Өсімдіктін генотипі Бастапкы осімдіктің, яғни эксплант алынатын донор өсімдіктің генотипі өсірген клеткалардын биосинтездік потенциалына елеулі ықпал етеді. М. Ценк кызметтестерімен кызғылт қабыршөптін клеткаларын өсіру үшін бірнеше географиялык аймактан 184 түкым үлгісін жинап алған. Осы түқымдардан шыкқан оскіндер арасынан серпентин мен аймалицин деген гипотензивтік индолдык алкалоидтарға оте бай (күрғак массасына 0,7 %) бірнеше оскіндер тандап алынды. Солардан шыккан каллустар кажетті алкалоидтарды баска өскіндерден алынған каллустарға карағанда 4-5 есе артык синтездеген.

Бірак У. Роллер осы өсімдікпен откізген өзінің тәжірибелерінде мүндай байланыстылыкты таба алмады. Жапон ғалымдары да маралотының бүтін өсімдіктері мен каллустарында берберин деген алкалоидтын молшерінде корреляциясын байкамады. Бәлки нәтижелердін мүндай кайшы болуы алғашқы генотиптін тек фенотип аркылы бағалауына

байланысты. З.Б. Шамина кызметтестерімен әпиын көкнар клеткаларын изогендік өсімдіктер линиясынан шығаръш алған. Сабак үшындағы меристема клеткаларын бір мезгілде әр түрлі, бірак жасы бірдей осімдіктерден бөліп алып, бірдей ортада осірді. Сондағы шыккан каллустардын осу және аляалоидтарды синтездеу жағынан айырмашылыктары

айтарлыктай болған.А. Киннесли мен Д. Дугэлл екі темекі өсімдігінен (№соІіапа іаЬасшп) шығарған каллустарда никотин синтезін зерттеді. Сол екі осімдік бір-бірінен тек никотин молшерінен айырмашылығы болған, баска локустары изогендік еді. Никотинді кобірек синтездейтін осімдіктен шыккан каллус сол кабілетін сактап қалған. Келтірілген деректер біршама кайшы болсада, коптеген зерггеушілер әдеттегідей үлпанын генетикалык сипаттамасына коніл кояды. Бірак кей кезде өсіруге алынған үлпада кажетті заттын молшері жоғары болуы оның осы үлпада синтезделмей, тек баска үлпалардан тасымалданып жеткізілгенін көрсетуі мүмкін. Сондыктан осіруге алынған экспланттын тегіне де назар аударылады. Мысалы, диоскореянын түйінінен алынған клеткаларын есіргенде, оларда диосгениннін мөлшері оркеннен алынған клеткалармен салыстырғанда он есе артык болған. Алайда, кобінесе, клеткалар осірген кезде косымша заттарды синтездеуге тотипотентті келеді, яғни көрінген клетка лайыкты жағдай жасалса өзі бөлініп алынған есімдікке тән запарды синтездей алады. Себебі косымша метаболиттердің сиитезін реттейтін гендер әдетте оларды синтездемейтін клеткаларында да бар. Кей кезде клеткалардын биосинтездік кабілеті регенерант өсімдіктерде бурынғы калыпына келеді. Мысалы, оймакгүлдін Ші^ііаііз Іапаіа) клеткалары үзак мерзім осіргенде гликозидтерді синтездеу кабілетін жоғалткан, ал рсгснерант өсімдіктерінде биосинтезі бүрынғы калыпына түскен. Соіітіп. жасанды коректік ортада өсірілген клеткаларда іепетикалык информация сакталады, бірак онынжузеге асуы ушін ерекшс жағдайлар кажет. Шамамен, жоғары өнімді өсімдіктер меп үлпалардан бөлініп алынған клеткаларда сол метаболиттердін биоеиитезіне кажет генетикалык информациясы болады.



Өсірген клвткалардын әртектілігі

Өсірген клеткалардын косымша метаболизмінде бүтін осімдікпеи салыстырғанда едәуір өзгерістер пайда болуы мүмкін. Регсіз бөлініп, өсіп жаткан каллус клеткаларында кажетті заттын молшері шамалы болады. Тек кейбір ғана каллустар алкалоидтарды жоғары мөлшерде спіііс{дейді. Сондай-акжень-шень(Рапах§ішеп§) клеткаларында акгпнп запардың мөлшері бүтін өсімдіктегіден кем болмайды.

Кейбір өсімдіктердін өсірген клеткаларында бүтін өсімдікте ке ілеспейтін заттар аныкталған, мысалы, рутада (КШа вгауеоіеш), эдулинин мен рутакультин, стефанияда (Зіерһапіа серһагапга) ароморин. Тегеурінгүлдін (Оеірһіпіит өсірген клсгкаларында стериндер күрамындағы компоненттердін саны бүтін өсімдіктен артык болған. Апс1го§гарһі8 рапісиіаіа клеткаларында бүтін өсімдіктен өзге сесквитерпендер габылған. Диоскореянын (Біозсогеа йеҺоШеа) тамырсабак клеткаларында іп уііго жағдайында стероид сапониндер мен стериндер күрамыныН алғашкы үлпадан әжептәуір айырмашылығы болған.Ііул ле|)ектер бойынша, өсімдік клеткаларындағы косымша меіаболизм даму процестерімен, яғни дифференцияланумен тыгыз байланысты. Каллустағы косымша метаболизмнін өзгеруі, сіра оила лифференциация өтпегендіктен шығар. Дифференция-лаінан клеткалар көбінесе косымша заттарды каллус клеткаларына

карағанда көбірек синтездейді. Бірак бүл мүлдем бірынғай зандылык емес. Сонғы көп деректер бойынша, клеткалардағы косымша заттардын биосинтезіне оларда органогенездің өтуі кажет емес. Мысалы, кейде органогенез өткенде косымша заттардын мөлшері тіпті төмендеп кеткен. Клеткалар автотроф-тык коректенуден гетеротрофтык коректенуге көшу салдарынан өзінін генетикалык мүмкіншіліктерін толык жүзеге асыра алмайды.

Біркатар өсімдіктердін (Рапах ёіпзеіщ, Біозсогеа деііоідеа, Каи-\үоШа аегрепііпа, Саіһагапіиз гозеиз, Зоіапиш ІапісаШт, КШа ёгауеоіепз) каллустары өздеріне тән биосинтездерге кабілетін көп жылдар бойынша сактай алады.

Өсімдік клеткалары іп уігто жағдайында генетикалык жағынан әр текті болады және сонын себебінен олардын косымша метаболизмі өзгеруі мүмкін. Сонымен катар, клеткалардын популяцияда әртектілігінін жағымды манызы да бар. Олардын арасында касиеттері күрт өзгерген, яғни мутант клеткалар кездеседі. Сондай-ак, кажетті затты артык синтездейтін немесе тіпті жана заттарды шығаратын клеткалар болады.

Геномдары өзгерген клеткаларды мутагенез аркылы алуға да болады. Клеткаларды әр түрлі мутагендермен немесе кейбір антиметаболиттермен өндегенде биохимиялык мутанттар алынады. К.А. Тимирязев атындағы өсімдіктер физиологиясы институтында өсірген клеткаларды химиялык заттармен өндеп мутагенезді коздырды. Одан кейін клетка денгейінде селекцияны өткізіп раувольфия (КаидүоШа зегрепііпа) мен диоскореянын (Біозсогеа деһоісіеа) мутант клеткалары алынды. Раувольфия клеткалары аймалин деген аритмияға карсы алкалоидты 10 есе артык шығарған, ал диоскореянын клеткалары өте бағалы затты - диосгенинді бүтін өсімдіктін тамырсабағынан альшатын мөлшерде синтездей алды. Мүнан былай, диоскорея клеткаларын тәжірибелі мутагенез бен клондау аркылы одан да өнімді клетка линиялары алынды. Клеткаларды антиметаболиттермен өндегенде (мысалы, ароматикалык амин кышкылдардың аналогтарымен) олардын көбі күриды. Ал бірлі-жарым тірі калған клеткалар сол амин кышкылын өте мол синтездейді. Осы жолмен триптофанды мол синтездейтін сәбіз бен картоп клеткаларынын клондары алынды, фенилаланин мен тирозинді артык синтездейтін ак үйенкі клеткаларынын клондары шығарылды.

Клеткаларды өсіруге әсер ететін химиялык және физикалык факторлары

Коректік ортадағы фитогормондар - клеткаларда негізгі және косымша заттардын алмасуын нәтижелі реттейтін манызды фактор. Фитогормондардын ыклалын зерттеуге арналған көп зерттеулер көрсеткендей, гормондардьщ әсері өсімдік түріне, қосымша заттьщ химиялык күрамына, клеткалар штамына т.с.с. байланысты.

М. Ценк кызметтестерімен ауксин активтілігі бар 146 химиялык коспалардын мориңца (Могіпда сіггһоііа) клеткалары-ның өсуіне және антрахинон түзілуіне әсерін зерттеген. Сол химиялык заттардың көбі клеткалардын жаксы өсуіне ыкпал еткен. Ал тек кана екеуі - а-нафтилсірке кышкылы мен 2,3,6-үшхлорбензой кышкылы - клеткалардың өсуі мен бірге оларда антрахиноннын синтезіне де жаксы ыкпал еткен.

Кен колданылатын ауксин - 2,4-Д. Ол клеткалардын бөлінуіне де, созылып өсуіне де себепші бола алады. Бірак ол косымша метаболизмнін өнімдерінің синтезін шүғьш басып тастауы мүмкін. Ауксин мен цитокининнің типі мен концентрациясын өзгерте отырып, әрбір нактылы клеткаларда кажетті заттын синтезіне жаксы ыкпал етуге болады.

Көмірсулар - биомассанын көбеюіне әсер ететін коректік ортанын манызды факторынын бірі. Клеткалар іп уігго жағдайында гетеротрофты болғандыктан, көміртегі көзі ретінде сахароза пайдаланылады. Сахароза мен бірге кейде глюкоза да пайдаланылады. Сахарозаның көтерінкі концентрациясы косымша заттардың артык шығуына ыкпал етеді. Сонымен бірге сахарозаның жоғары концентрациясы коректік ортанын осмос потенциалын арттырады. Сахарозаның ортаға көп косылуы әлбетте өндірісті кымбаттатады, сондыктан арзан көмірсулар іздеп табу биотехнологиянын өзекті міндетінің бірі.

Қосымша заттардын синтезіне коректік ортаның минераддык күрамы үлкен ыкпал етеді. Олардын арасында ен мәнділері азот, фосфор және калий. Бірак олардын әсерінін өсімдік түріне және өнімге байланысты ерекшеліктері бар. Мысалы, бір клеткаларда азоттын органикалык формалары (пептон, ашыткы экстракты, казеин гидролизаты) косымша заттардын корлануын тежейтін болса, баскаларында керісінше синтезін арттырады.

Аммоний және нитраттык азоттын ара катысы да әсер етеді. Мысалы, диоскорея клеткаларын өсіргенде ортада нитраттык азоттын мөлшерін көбейткенде, диосгениннін синтезі артатүскен. Темекі клеткаларын өсірген ортада сахароза, нитрат және фосфордың мөлшерін азайтканда, оларда никотин синтезі арта түскен. Адыраспан клеткаларын фосфоры жок ортада өсіргенде, оларда алкалоидтардын және баска косымша заттардың мөлшері өскен. Фосфордың жетіспеушілігі кейбір баска клеткаларда да косымша заттардың синтезін арттыра түскен. Бүта бүрыштын каллус клеткаларында нитраты жок ортада капсаициннің синтезі

көтерілген. Кажетгі өнімдердін кейбір алғы заттары олардын биосинтезіне дүрыс әсер етеді. Мысалы, шамалы коректік ортада үзак өсірген клеткаларға кажетті заттын алғы косылыстарын бергенде, олар керек өнімнін синтезін жаксартады. Алғы заттар ретінде амин кышкылдары (глутамат, фенилаланин, лейцин, орнитинт.б.) мен органикалык кышкылдары (ацетат, сукцинат, шикимат т.б.) алынады. Сонында олардан әр түрлі күрделі заттар түзіледі.

Бірак каллус үлпалары оларды пайдаланбауы да кездеседі. Үміт еткен эффекттін байкалмағанын әр түрлі түсінуге болады. Бәлки, ол алғы заттарды ортаға коскан уакытына байланысты. Мүмкін клеткалар оларды өздері синтездейді, сондықтан ортадан сініріп алмайды. Ыктимал ортаны стерильдеген кезде олар ыдырап кетеді немесе физиологиялык активтігі жок заттарға айналады. Алғы заттар тіпті теріс әсер етіп, клеткалардын өсуін тежеп тастауы да мүмкін. Алғы заттардын маңызын аныктау үшін танбалы косылыстарды (изотоптарды) пайдаланып үкыпты зерттеулерді өткізу керек. Ал мүндай жүмыстарды өткізуге басты кедергі болып түрған ол косымша метаболизмдегі өнімдердің биосинтез жолдары жөнінде казіргі танда білімнің жеткіліксіздігі.

Казеин гидролизаты, кокос жаңғағының сүті сияқты күрамы белгісіз органикалык үстемелер ортаға буферлык әсер көрсетеді. Коректік орталардың буферлык сыйымдылығы өте төмен, сондыктан олардын алғашкы рН көрсеткіші (5-6) клеткаларды өсіргенде тез-ак бірнеше бірлікке жылжып кетеді. Сонын аркасында клеткалардын биосинтездік кабілеттері мен өнімдердін жиналуы өзгереді. Корыта айтканда, кажетті өнімді мол шығарудын манызды жолы - үйлесімді коректік ортаны іріктеп алу. Осындай зерттеулердін нәтижесінде өнімділік орталары (продукционные среды) деген коректік орталар аныкталды. Мұндай ортада клеткалар косымша метаболиттерді мол синтездей алады.

Косымша заттардын корлануына әсер ететін физикалык факторларға жарык, температура, газдың күрамы, араластыру тәртібі және ауамен камтамасыздандыру жатады. Өсірген клеткаларда каротиндер, эфир майлары, флавоноидтар, пластохинондар, антоциандар, катехиндер, алкалоидтар, витаминдердің түзілуіне жарык дүрыс әсер еткен. Жарык фенолдар метаболизмнің ферменттерін активтеген, ал көмірсулар мен липидтардын алмасуына ол ыкпал етпеген. Косымша метаболизмге жарыктын сапасы, яғни спектрлік күрамы да әсер етеді. Мысалы, ақжелкен клеткаларына люминесцент жарығын уздіксіз тусіру косымша заттардың жинакталуына тиімді болған. Флавон іликозидтарьшын синтезі толкын үзындығы 320 нм төмен ультракүлгін сәулелеріне және келесі «кызыл-үзынтолкынды кызыл» жарыхка өте сезімтал болған. Бәлкім бүл клеткаларда энергиясы төмен фитохром жүйесі активті болған.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет