ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені өсімдіктер биотехнологиясы 5В070100



жүктеу 1.94 Mb.
бет6/10
Дата17.06.2016
өлшемі1.94 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Дәріс 8. Өсімдіктерді сауықтыру. Апикальдық меристеманы өсіру. Прогамдық және постгамдық сәйкессіздікті in vitro жағдайында жеңу. Ұрықтарды in vitro өсіру

Көптеген пайдалы өсімдіктер толып жаткан вирустар, бактериялар және саныраукүлактар коздыратын ауруларға шалдығады. Соның зардабынан жыл сайын олардын өнімі төмендеп, сапасы нашарлайды. Клондык микрокөбейту кезінде стерильденген экспланттарды асептикалык жағдайда өсірудін аркасында өсімдіктер бактериялык және саныраукүлактык натогендерден сауыктырылады, бірак сырткы залалсыздандыру эксплантты вирустан тазарта алмайды.

Вирустармен әдеттегі химиялык әдістермен күресуге болмайды, себебі олардын тіршілік әрекеті өздері ішіне енген кожа өсімдік клеткаларынын метаболизмімен тығыз байланысты. Қазіргі уакытта 600-ден астам фитопатогендік вирустар белгілі. Олар адамға кауіпсіз болса да, екпе өсімдіктерді закымдап, ауыл шаруашылығына үлкен зиян келтіреді. Мысалы, вирус ауруларынын әрекетінен түсім шығыны картопта 25-88 %, жүзімде - 60 % дейін, шиеде - 35-96 %, кара өрікте - 5-95 %, алмада -66 % төмендейді де, акырында бүл өсімдік сорттарының азғындауына әкеліп соғады. Мысалы, Францияда картоптын Бель-де-Фонтанэ деген бағалы сорты вируска шалдығу себебінен мүлдем жоғалып кетті. Мүндай мысалдар баска өсімдіктерде де кездеседі.

4.1. Апикальдык меристеманы өсіру

Вирустар коздыратын аурулармен күресудін негізгі жолы, ол аурудан таза, сауыктырылған кошет алу. Соңғы кезде вирусы жок картоп және баска вегетативтік жолмен кобейетін осімдіктерді алу ушін апикальдык меристеманы өсіру әдісімен бірге термоөндеуді, хемотерапияны және вирустарды сарапка салуды (тест откізу) табысты колданылады (23-сурет).

Әдеттегі вирустан күтылу әдістерінен апикальдык меристеманы өсіру әдісінің негізгі айырмашылығы мынада. Іп уііго жағдайында регенерант өсімдіктері алынғанда, олар инфекцияға шалдык-пайды. Бүл әдістін негізін калаған француз ғалымдары П. Лимассе мен П. Корнуе. Олар 1949 жылы корсеткендей, тенбіл кеселді темекінің жапырактарында вирустьщ концентрациясы өсімдіктін

161


паидалану 23-сурет. Вируссыз көшет алу технологиясы. (47)

үщына жакындағанда төмендеген. Өркен үштарьшьщ, яғни апикпльдык мериетемалардын жартысында вирус тіпті болмаған. Апикальдык меристеманы өсіру әдісін вегетативтік жолмен кобейетіи өсімдіктерді вирус ауруларынан сауыктыру максатымен практикада бірінші пайдаланған 1952 жылы Г. Морель мен К. Маргин. Олар бүл әдісті нарғызгүлді (георгин) тенбіл вирусы-иап сауыктыру үшіи колданған.

162

Вирустардын меристема үлпасында көбеймеуінін себептері жөнінде әр турлі пікірлер бар. Бір зерттеушілер болса, меристемада вирустардын болмауын олардын бір клеткамен екінші клетка арасында баяу козғалысымен түсіндіреді. Себебі меристемада өткізгіш жүйесі жок, ал плазмодесмалар көлемі өте кішкене. Баскалары болса, бүл фактіні меристемаларға тән ерекше вирустык нуклеопротеидтьщ синтезін тежейтін метаболизммен түсіндіреді.



Жылумен өндегенде өсіп келе жаткан өркен үштарында вирустын көбейюі күшті тежеледі, сондыктан жанадан пайда болған меристема клеткаларында вирустың болмауы мүмкін. Жылумен өндеу нәтижелі болу үшін донорлык өсімдіктерді жоғары температурада (34-40°С) өсуге жаксы жағдай жасап үзағырак үстау кажет. Сол кезде жанадан өсіп шыккан өркендердін үштары вирустан алас болады. Бірак барлык өсімдіктер үзак мерзімді жылумен өндеуге шыдамайды. Олардың өсуі бәсен болады және баска да жағымсыз өзгерістер байкалады. Танаптык және жеміс-көкөніс дакылдарын сауыктыру үшін термоөндеу, меристеманы өсіру және вирустык тестер аркасында сүрыптау тәсілдері косыла аралас колданылады.4.2. Вирус жүккан өсімдіктерді айкындауЖылумен өндеп, меристеманы өсіру аркылы алынған материалда вирустың бар-жоғын міндетті түрде тексеру керек. Ол үшін түрлі әдістер колданылады: вирустык ауруды айкындаушы өсімдіктер; серологиялык әдістер; электрондык микроскоппен көріп тану және иммуноферменттік талдау.

Вирустык ауруды айкындаушы өсімдіктер. Вируспен закымдалған өсімдіктен бөлінген шырынды жапырактарына тамызғанда, кейбір өсімдіктер ауруға тез шалдығады. Олар вирустын жүкканын арнайы сезімталдык реакция аркылы корсетеді. Бүл әдіске коп уакыт және көп енбек жүмсалады. Арнайы өсімдіктерді есіретін теплица кажетжәне оларды осіретін маман керек. Бүдан баска, әдістін сезімталдығына түрлі факторлар әсер етеді, жауап реакция білінгенше бірталай уакыт кетеді. Кортындысында, бүл әдіс өндіріс масштабында көптеген өсімдіктерді жылдам және тиімді талдауға жарамайды.

Электрондык микроскоп аркылы өткізген талдау кымбатка түседі және үзак уакыт өтеді. Бүл әдіс ғылыми зерттеулер үшін, мысалы вирустарды бөліп шығарғанда, жаңа вирустарды алғашкы рет аныктаганда колданылады.

Ауыл щаруашылык практикасында көбінесе серологиялык әдістері колданылады. Олардың негізінде организмнен тыс антигендер мен антиденелердін әрекеттесу реакциясы жатады. Арнайы жасалған шыныда өсімдіктін тазартылмаған сөлінін бір тамшысы антисыворотканын бір тамшысымен косылады. Клетканын органоидтарында адсорбцияланған вирустар оларды серологиялык реакцияға катыстырады, нәтижесінде түнба (агглютинат) пайда болады. Бірак бүл әдістің аныктау сезімталдығы төмен болғандыктан, оны тек кана жапырактарда жоғары концентрацияда жинакталатын вирустарды аңықтау үшін колдануға болады.

Вирустарды аныктаудын ен жаксы, сезімталдығы жоғары әдісі, ол иммуноферменттік анализ. Жоғары сезімталдык пен жылдамдыктан баска бүл әдістін тағы бір артыкшылығы бар. Талдау үшін өсімдіктін кез келген мүшесінен альшған материал өте аз мөлшерде жүмсалады. Бірак бүл әдістің жаппай пайдалануы түрлі вирустарды аныктайтын иммунодиагностикумдардың жетіспеушілігімен шектеледі. Казіргі кезде вирустарды аныктай-тын нуклеин кышкылдардын молекулалық будандастыруына негізделген әдісі жете зерттеліп дайындалған. Шамасы, болашакта бүл әдіс иммуноферменттік әдісінін орнына колданылады.

Вирусы жок өсімдіктерді өсіру кеңінен таратылу үщін түрлі дакылдардың миллиондаған өсімдіктерін вирустарға тексеруден өткізу керек, ал ол үшін диагностиканын экспресс әдістерінен баска сол жүмыстарды автоматтандыру керек болады.



4.3. Картоптың вируссыз көшетін алу

Картоптын вирусы жок көшет материалын алу технологиясы түйнектерді жылумен өндеуден басталады. Көпшілік макүлдаған гипотеза бойынша, вирустардын 34-40°С температурасында көбеюінін тежелуі зат алмасудын өзгеруімен байланысты. Түйнектерді вирустын түріне карай 7 күннен 7 аптаға дейін жылу-мен өндейді. Сонымен бірге түйнектер вирустарды тежейтін, бірак

өсімдіктердің өсу каркынын арттыратын заттармен өнделеді. Меристемаларды бөліп алу үшін акшыл, үзындығы 3-5 см өскін-дер пайдаланылады. Өскіндерді жуып-шайып, стерильдеп, бокстын ішінде олардың апекстерін бөліп алады. Іс жүзінде 50-100 мкм көлеміндегі меристеманы бөліп алу мүмкін емес, сондыктанонымен бірге алғашкы жапырақ бастамалары алынады, сонда онын көлемі 500 мкм жетеді. Осыған бола экспланттың ішінде вирустары болуы мүмкін, бірак оның есесіне апекстын өсуге кабілеті артады.

Апекстер агарланған коректік ортада өсіп, дамиды. Үзындығы 0,3-0,5 см өркендер пайда болған соң, оларды одан да жаксы өсу және тамырлану үшін жана коректік ортаға көшіреді. 5-7 жапырағы шыккан соң, өсімдіктерді калемшелеп, әркайсысын қүрамы бүрынғыдай коректік ортаға пробиркаларға отырғызады. Бір калемшені вируска тексеру үшін алып калады. Вирусы жоқ өсімдіктер сауыктырылған линиянын негізін салады. Вирустан тазартылған өсімдіктердін көбейуін жылдамдату үшін оларды жуйелі микрокалемшелейді. Калемшелерден өсімдіктер меристемамен салыстырғанда едәуір тез дамиды, соньшен бірге тамырлары мыкты және жапырактары мол болады. Пробир-каларда микрокалемшелеу аркасыңца 2-3 айдын ішінде 2-3 мын өсімдік алуға болады.Одан кейін осы өте кішкене нәзік өсімдіктер (суперсуперэлита) үзак мерзім сақталу ушін тоназыткышка салынады немесе теплицада топыракка отырғызылады. Жүмыстың осы кезені өте манызды және оған бар ыкыласты аудару кажет. Колайлы жағдайларда бір сортты сауықтыру үшін 40 меристеманы бөліп алу жеткілікті, сонда іп уііго жағдайында 7-8 айдың ішінде 30-40 мын түйнек алуға болады. Сауыктырудын тиімділігі көбінесе сорттың ерекшеліктеріне, вируспен закымдану денгейіне, маусымньщ әсеріне байланысты. Теплица жағдайында өсіп көбейген өсімдіктер суперэлитаны күрайды, оларды бөлек үстап, кейін арнайы көбейтеді. Сонда алынған элиталык өсімдіктерді өндірістік кошеттікте кобейтіп, шыккан түйнектерді (түкым материалды) шаруашылыктарға сауыктырылған кошет материалын алуға жібереді. 5-6 жылдан кейін сорт қайта закымданады, демек жана сауыктырылған кешет материалдары ылғи кажет болып түрады.Сонғы кезде картопты сауыктыру үшін каллустарды пайдаланады. Каллусты кайта-кайта жана ортаға кошіргенде, онын клеткалары вирустардан тазарады, морфогенез процестері нәтижесінде вирустары жок регенерант осімдіктері шығады. Дәлелдегендей, кейбір сорттарды сауыктыру үшін осы әдіс апикальдык меристеманы өсіруге карағанда тиімді келеді. Өсімдіктін үшынан алынған каллустарында морфогенез процестері тез өтеді.

Вирустан таза материалдарды алу табысты болуы мына шарттарға байланысты:

1) осімдікті жылумен ондеу мүмкіншілігі;

2) меристеманы осіру мүмкіншілігі;

3) вирустарды анықтайтын жақсы игерілген сезімталдығы жоғары тестін болуы;

4) сауықтырылған материалды толык онашалау жағдайында өсіріп көбейту;

5) сауықтырылған материалдын молшері жыл сайын алғашкы материалды жанартуға жеткілікті болуы керек.

Бүл шарттар түрлі дакылдарда бірдей орындала алмайды. Казіргі кезде осы әдіспен картоптың бағалы сорттарының барлығы дерлік сауыктырылған, бірақ біздін елімізде бүл технология алғашкы түкым шаруашылығына еңгізілмеген.

Меристеманын криоконсервациясы (сүйык азотта -196°С температурада сактау) генофондтын үлкен коллекциясын вирустан таза күйінде, алғашкы материалдың генетикалык түрактылығын сактап, сонымен бірге енбек, каражат және оңціріс аланынын шығынын азайтып үстауға мүмкіншілік береді. Сауыктырылған кошет материалды колданып осімдік онімділігін арттыру - ондірістік сауықтыру биотехнологиясын жасаудың негізі.

Фитопатогендері жок көшет материалдарды алу технологиясы біркатар кеконіс, жемшоп, жеміс-жидек, әсемдік және ағаш дакылдарына дайындалған. Мысалы, Францияда меристеманы өсіру әдісі нарғызгүл, калампыр, орхидеяны сауыктыру үшін колданылады. Картоптын сауыктырылған кошет материалы Франция, Чехия, Словакия, Болгария, Италия, Дания, Нидерлаңд, АКШ, Канада т.б. елдерде пайдаланылады. Картоп түсімі сонда 20-50 % артады.

Кдзак жеміс және жүзім шаруашылығынын ғылыми-зерттеу институттын биотехнология лабораториясында (В.АДолгих) коптеген дакылдардын вирусы жок көшеттерді алудын технологиялары жете зерттеліп дайындалған. Бүлдіргенде, танкүрайда, каракатта, кара бүлдіргенде, жүзімде, алмада, шиеде, кара орікте т.б. вирустардын коптеген түрлері аныкталған. Осы жүмыстардын нәтижесінде жеміс осіретін аймактардағы бірталай шаруашылыктар үшін сауыктырылған көшеттердін алынуы жөнге койылған.Прогамдық постгамдық сәйкессіздік Бүл салада үнді ғалымдарынын коскан үлесі зор. Бірінші болып 1958 жылы атакты эмбриолог С.Махешвари көкнәрдін үрыктанған түкым бүршігін іп уііго жағдайында өсіріп, одан пісіп жетілген түкым алған. Содан кейін ол көкнәр мен темекінін бүрбүртігі (плацента) бар және бүрбүртігі жок түкым бүршіктерін іп уіхіо тозандандыру әдісін жете зерттеп дайындады.

Мойынды, түйін үшын немесе тікелей түйіннін өзін іп уігго тозандандыру әдісі нормалы түкымнын түзілуіне жеткізеді. Осылай тіршілікке икемді томат, темекі, түйебүршак, кауын, кияр, бүлдіргеннін будан түқымдары алынған. Айкас және өздігінен тозанданатын өсімдіктерінің гүл шанактарын ашылуға бір күн калғанда кесіп алып, оларды залалсыздандырып, аналыкты бөліп алады. Аналыктын мойнын кыскартып немесе толык кесіп тастап, түйінді коректік ортаға отырғызады. 2-3 кун өткен сон, мойын кесіндісіне немесе түйіннін жанына агарға стерильденген тозанды себеді, ол өсе келе микропиле аркылы үрык калтасына енеді. Үрықтын дамуы іп ұііго жағдайында іп уіуо сиякты әдеттегідей өтеді.Бүл процедураны женілдету жолы бар, ол үшін түкым бүршігін бүрбүртігімен бірге өсіріп, сонан сон тозандандыру. Бүнда түкым бүршігі мен тозан жасанды коректік ортада гинецей үлпаларынын теріс әсерін сезбейді. Өзара сыйымсыздығы бар өсімдік түрлерін тозандандыру үшін тек осы әдіс жарайды. Мысалы, шырайгүлді екі жолмен тозандандыруға болады. Тозанды аналык мойыннын үстіне себеді немесе түйінге тікелей себеді. Осы екі әдіс салыстырмалы зерттелді. Нәтиже көрсеткендей, бірінші жолы тозан түтігінің түкым бүршігіне дейін өтетін жолы үзын болса, табысты үрыктандырудын мүмкіндігі артады.Бүрбүртігі бар түйінді үрыктандыру әдісінін де өз артыкшылығы бар. Бүл кезде үрык тыныштык кезеніне душар болмайды, одан өскіндер жедел пайда болады. Демек, будан өсімдікті алу мерзімі кыскарады. Осы әдіспен темекінін түраралык будандары алынған. Іп уігго тозандандыру түйіндерінде көптеген түқым бүршіктері бар көкнәр, калампыр, алка түкымдастар (темекі, шырайгүл) өсімдіктерінде сәтті өтеді.

Іп уііго үрықтандыру әдісі генетика мен селекциянын теориялык мәселелерін шешуден баска, тозаңның және үрыктандырудын физиологиясын зерттеу үшін колданылады.5.2. Үрыктарды іп уііго өсіруБірінші рет 1925 ж. Ф. Лайбах сібір зығыры мен австриялык зығырдын әдетте үрпаксыз буданының жас үрыктарын іп уііго есіріп, тіршілік касиетіне ие өсімдік алған. Содан бастап үрыкты өсіру әдісі түраралык және туысаралык будандардың тіршілікке икемді үрыктарын сактап калу үшін колданылып келеді. Бүл тіпті постгамдык сыйымсыздыкты жеңетін таптырмайтын әдіс болып кетті. Осы әдіспен көптеген түраралык (арпа мен бидай, арпа мен кара бидай, диплоидтык және үшплоидтык күріш сорттары) будандар алынды.

Дағдыдағыдай, будан үрыктардьщ ерте мерт болуы олардын клеткаларындағы өзгерістермен ғана шектелмейді, оларға аномальдык дамып келе жаткан эндосперм мен үрык калтасын коршаған гинецей үлпаларынын теріс әсері тиеді. Сондыктан оларды мезгілінде бөліп алып, іп уііго жағдайында өсіріп аман сактап калуға болады. Пісіп жетілмеген үрыктарды іп ұііго жағдайында нәтижелі өсіру көп факторлармен, ен алдымен онын даму кезенімен, дифференцияланған деңгейімен байланысты. Дифференцияланудан өткен үрыктарды өсіру оңайға түседі.

Астык дакылдарынын үрығын табысты өсіру үшін оларда жетілген дәнжарнағы болуы керек, өйтпесе өркен мен сабак бастамаларынын калыптасуы тежеледі. Мысалы, арпа үрығы глобулалык кезеңнен дифференциялану кезеніне тозанданғаннан кейін 5 тәуліктен сон өтеді. Онын дәнжарнағы 10-шы тәулікке карай калыптасады, бүл кезде үрыктың үзындығы 0,45 мм шамасы. Будан үрыктарында даму процесі бәсең жүреді, әсіресе көзге көрінетін морфологиялык дифференциялану басталғанша. Бүл кезде олардын күрылымында аномалиялар пайда болуы мүмкін.

Үрыктарды бөліп алу мерзімін алғашкы донор өсімдіктердін генотиптеріне байланысты белгілейді. Будан үрыктардын даму денгейін және будандастыру өткізілген жағдайларды ескере отырып, астык түкымдастары үрыктарынын ең өтпелі кезені, ол тозанданудан кейінгі екінші декадасы (он күндік) екені белгілі болды.Дифференцияланбаған (өзіне тән үлпалары түзіліп аяктал-маған) үрыктарды өсіру киынға соғады. Онын басты себебі -жасанды коректік ортанын кұрамына косылатын гормондык факторлар эндоспермнің табиғи жағдайда түзетін гормондык заттарындай болмауында. Сондыктан іпуііго жағдайында ұрыктын дүрыс дамуы үшін жасанды коректік ортаның кұрамын әр өсімдіктін түріне сәйкес ылғи да толыктырып өндеу қажет болады. Үрык пен эндосперм арасындағы тығыз байланыстын болуы, әсіресе эмбриогенездің бастапкы кезеңінде, үрыктарды іп ұііго жағдайында өсіргендё айкындалады. Жана ғана түзіліп келе жаткан эндосперм мен әбден дамып жетілген эндоспермнін гормондык кұрамдарынын арасында көп айырмашылык бар. Егер жас эндосперм ұрыктың дифференциялдануына себепші болса, пісіп жетілген эндосперм бүл процесті едәуір тежейді. Солай болғандыктан, жетілмеген үрыктар коректік ортанын күрамын талғағыш, өте «сезімтал» келеді. Сондыктан коректік ортаға физнологиялык активтілігі жоғары заттар косылады. Сонымен катар, жас эндоспермдердің экстракттары да пайдаланылады, мысалы, кокос жаңғағынын, жугерінің, каштанның т.б. өсімдіктердің. Кейде коректік ортаға будан ұрыктың қасына такап немесе аналык өсімдіктердін эндосперм, нуцеллус және баска көбею жүйесінің бөліктерін отырғызу жаксы нәтиже береді.

А. Крузе астык түкымдастардын жете дифференцияланбаған үрыктарын кокос сүті косылған коректік ортада өсіп жаткан арпанын «бағушы эндоспермнің» үстіне салып өсірген. Бүл эндоспермдер үрыктардан 2-5 күн ертерек пайда болған. Осындай іп уіуо жағдайына барынша сәйкес іп уігго жағдайда өте кішкентай (шамасы 0,2 мм) түрлі туысаралык будан үрыктары (арпа х кара бидай, арпа х бидай, арпа х бидайык) дамып жетілген және де өскіндерді берген.

Әлбетте, үрыкты өсіргенде онын тек кана жалпы көлемі емес, ішіндегі клеткалардын саны мен олардың күрамындағы метаболиттердін мөлшері маңызды. Бірак соңғы көрсеткішті аныктау өте киъшға соғады, сондыктан цитоэмбриологиялык зерттеу колайлы келеді. Ол үрыктын іп ұііго жағдайында өсуі токтаған уакыты мен даму кезеңін белгілеуге мүмкіншілік береді. Т.Б. Батыгина мен В.Е. Василъева шүғыныктың әр түрлерінін табиғи және жасанды жағдайда өскен үрыктарын салыстырып зерттеді. Сонын нәтижесінде эмбриогенездің ен манызды кезеңі - автономдык кезені - аныкталды. Осы кезеңнен бастап үрык аналык организмнен тәуелсіз болады, жетіліп, дамып өскін бере алады. Әрбір өсімдіктің түрінде автономдык фазасын аныктау өте манызды, өйткені сол кезден ол күрамы карапайым гормоны жок ортада дербес өз алдына дами алады. Шүғъшыктын үрыктарынын автономдығы жүрек тәрізді кезенінде, яғни түқым жарнактары дифференцияланғанда жүзеге асады.

Сонымен бірге үрыктарды есіру үшін олардын дамуына және өнуіне лайыкты коректік орта керек. Универсалдык коректік орта болмағандыктан, әр жолы онын күрамын іріктеп алу кажет. Кейбір өсімдік түрлерінін эмбриогенезіне азоттын органикалык түздары, калийдін жоғары концентрациясы әсер етеді. Үрыктын дифференциялануы мен өсуіне әр түрлі ерекше коректік орталар кажет. Ұрыктар жиі каллус түзеді, органогенез нәтижесінде регенерант өсімдіктер шығады. Каллусогенез процесі мен каллустың морфогендік потенциалы көптеген факторларға байланысты (генотип, үрыктың дифференциялану денгейі, коректік ортанын күрамы т.б.)

Тәжірибелер көрсеткендей, көбінесе морфогендік каллус үрыктын дәнжарнағынан пайда болады. Әр түрлі өсімдіктердің үрықтары шамасы бірдей даму кезенінде каллус бере алады. Мысалы, арпаның үрыктары 0,8-2,0 мм (яғни тозанданудан 10-14 күннен кейін), жүгерінін - 1,0-1,25 мм, тритикаленін - 1,0-2,0 мм болъш дамығанда каллус береді. Одан үлкен үрыктар көбінесе өніп тікелей алғашкы өркенді шығарады, бірак олардан каллус түзілмейді.

Каллусты алу, одан кейін регенерант өсімдіктерін шығару кейбір жағдайда ерекше манызды болады. Бүл әдіс әсіресе алшак, әріден будандастырғанда туысаралык будан өсімдіктер алу үшін кажет. Мысалы, будандастырған парлар генетикалык сыйымсыздығы салдарынан будан үрык, одан будан өсімдік шығару мүмкін емес. М.Ф. Терновский дамып жетілмеген ұрык-тан шыккан каллус аркылы темекінін екпе және жабайы түрлері арасындағы туысаралык будандарды алды. Осы жолмен бидайыктын диплоидтык және тетраплоидтык формалары арасынан будандар алынды. Әдетте мүндай будандар алу тіпті мүмкін емес еді, себебі будан түкъшдардын өскіндері түкым жарнактары шыккан кезде олардын алғашкы тамырлары өспей, өсімдіктің дамуы шектеледі.


9. Гаплоидтык технология

Гаплоидтық организмнін сомалык клеткаларыңда сынар хромосомалар жиынтығы (п) болады, яғни толык жиынтыктын (2п) тен жартысы. Гаплоидтарды дағдылы селекция әдістерімен шығару (түрішілік және түраралык тозандану, рентген сәулесін түсіру және баска стресс факторлармен ыкпал ету) онай емес және көп уакытты талап етеді. Ал аталык және аналык гаметофиттерді іп уііго жағдайында өсіріп гаплоидтарды тез шығарып, селекция процесін женілдетуге болады. Бүл әдістер апомиксис процесіне негізделген. Апомиксис - организмдердін жыныссыз жолмен көбеюі.

Аталык гаметофитті (тозанкаптар мен тозан) іп уііго жағ-дайында өсіріп, гаплоидтык өсімдіктерді алу андрогенез деп аталады. Аналык гаметофитгі (үрык бүршіктер) өсіру аркылы гаплоидтык өсімдік алу гиногенез деп аталады. Сонымен катар гаплоидтарды, аталык немесе аналык хромосомалары жойылып кететін будан үрыкты іп уігго жағдайында өсіріп алуға болады. Кейде гаплоидтык өсімдік псевдогамия аркасында пайда болады, яғни үрыктанбаған жүмыртка клеткасынан үрык дамиды.Тозанкаптар мен тозандарды өсіріп гаплоидтарды алу

Бірінші рет сасыкмеңдуананың тозанкаптарын іп уііго жағдайында өсіріп, Индияда С. Гуха мен С. Махешвари 1964 жылы гаплоидтык өсімдіктерді алды. Содан кейін осы тәжірибені француз ғалымы К. Нич 1967 жылы темекінін тозанкаптарын өсіріп кайталады. Содан бері осы әдіспен гаплоидтар 200-ден

астам өсімдік түрлерінен алынды, сонын ішінде: бидай, арпа, кара бидай, күріш, картоп, рапс т.б. ауыл шаруашылык дакылдары.

Іп уііго жағдайында аталык гаметофиттен гаплоидтык спорофиттін шығуы өте күрделі, әлі егжей-тегжейі аныкталмаған процесс. Микроспоралардан каллус немесе эмбриоидтар калыптасып, кейін олардан гаплоидтык регенерант өсімдіктері шығады. Ол үшін микроспоралар іп уііго жағдайында дамудын өте күрделі процесінен өтеді. Ал бүл процестін түрткі болар себепкерлері мен реттеушілері әлі белгісіз.

Табиғи жағдайда іп уіуо микроспоралар (гаметофиттік) жолмен дамиды (25- сурет): 1) мейоздын нәтижесінде тозанның бастапкы клет-касынан төрт (тетрада) микроспора пайда болады; 2) тетраданын калың кабығынан микроспоралар босап шығады; 3) микроспора одан әрі даму жолында екі рет митоздан өтіп, соңында жетілген тозан түйіріне айналады. Ал іп уііго жағдайында микроспора әдеттегі гаметофиттік даму жүйесінін кез келген фазасынан ауыткып кетіп, спорофиттік даму жолына түсуі мүмкін.

$ Микроспоралардын іп \ііго жағдайында дамуы және гаплоидтык регенерант өсімдіктердін пайда болуы.

Микроспоралардьщ іп уігхо жағдайында дамуы бірнеше жолмен камтамасыз етілуі мүмкін. Бірлі-жарымы гаметофиттік даму жолынан ауысып эмбриоидты түзеді. Баскалары дедифференция-ланып, каллуска айналады. Тағы біреуілері микроспорогенез бен гаметогенез жолын жалғастырады, яғни пісіп жетілген тозанға айналады. Ал тағы бір тобы біртіндеп ыдырап күриды.



Н. Сандерленд сасыкмендуананын микроспораларын іп үігхо өсіріп, олардың бастапкы кездегі даму жолдарын зерттеп, табиғат-тағы іп уіуо даму жолынан айырмашылығын көрсеткен Б жолы - іп уігго жағдайында микроспора тепе-тен бірдей екі клеткаға бөлінуі мүмкін. Ал іп уіуо дағдылы жолмен бөлінгенде пайда болатын екі клетканың бірі генеративтік, бірі вегетативтік клеткалар. Ол екеуінің көлемі жағынан айырмашылығы бар. Бүндай гаметофиттік жолдан спорофиттік жолына ауысу БаШга іппохіа, №согіапа гаЪасшп түрлеріне тән.

Ажолы - микросгюра көлемі бірдей емес екі клеткаға бөлініп, вегетативтік және генеративтік клеткаларды түзеді. Бүл табиғи жолға үксас. Генеративтік клетка бірінші митоздан кейін кері кетеді. Вегетативтік клетка көп бөлініп одан әрі зиготалык даму жолына түседі (А-В жолы). Бүндай даму жолы №согіапа ГаЪасшп, ОаШга іпеіеі, Ногдеит уи1§аге, Тгігісит аезгіуит т.б. өсімдіктерде байкалған. Кей кезде тек кана генеративтік клетка бөліне бастайды (А-Г жолы), немесе екеуі де (вегетативтік пен генеративтік клеткалары) бірдей бөлініп, спорофитті түзеді (А-ГВ жолы). Микроспораның атап өткен бөліну бағыттары көпклеткалык гаплоидтык күрылымдардын (глобула, эмбриоид) пайда болуына себеп болады. Олардан гаплоидтык регенерант өсімдіктері шығады.Егерде вегетативтік клетканын ядросы генеративтік клетканын ядросымен косылып кетсе (Ц жолы), пайда болған диплоидтык клеткадан түзілген өсімдікте әрине диплоидтык болады. Сонымен катар, диплоидтык өсімдіктер мейоз кезінде кейбір кемістіктері пайда болған микроспоралардан және эндополиплоидия өтуі салдарынан түзіледі. Микроспоралардын даму бағдарламасы гаметофиттік жолынан спорофиттік жольша ауысуынын себептері белгісіз, және де бүл процеске нормалы немесе кемістіктері бар микросгюралар катыса ма деген сауалға әлі де жауап жок.[чЭлбетте, микроспоралардын даму бағытына әр турлі факторлар әсер етеді. Сонын ішінде: 1) микроспораларға тән табиғи полиморфизм; 2) микроспоралардың дамуындағы ауытку; 3) микроспоралардын бөліну шүйкесінің орналасуы. Микроспоралардың гаметофиттік даму жолынан спорофиттік жолына ауысуы генетикалык денгейінде аныкталады, біраконын жүзеге асуы нактылы физиологиялык жағдайлар мен түрлі индук-циялау факторларға байланысты. Микроспоранын даму бағыты ең алдымен онын даму кезенімен белгіленеді, және өсіретін коректік органын гормондык күрамына байланысты болады.Микроспорадан түзілген көпклеткалык күрылым дами келе эмбриоидка айналса, одан шыккан регенерант өсімдік тікелей андрогенездің нәтижесінде пайда болады. Ал егерде көпклеткалык күрылым каллуска айналса, одан шыккан регенерант өсімдік жанама андрогенез нәтижесінде пайда болады Тозанкаптағы мындаған микроспоралардын ішінде тек кана кейбіреулері ғана эмбриоидты түзеді. Бүл күбылыс генетикалык деңгейде белгіленуі ыктимал. Эмбриогендік микроспоралардын саны түрлі стресс ыкпалдарынан арта түседі. Мысалы, төмен және жоғары температура, ионизация туғызатын сәулелер. Тікелей андрогенез үшін донорлык өсімдіктін физиологиялык күйі, тозаннын даму кезені, коректік ортанын күрамы және өсіру жағдайларынын манызы зор. Көптеген өсімдіктерде микроспоранын спорофиттік жолмен дамуы ушін бір ядролык кезені ен колайлы болады. Каллустан'шыккан өсімдіктердің бәрі гаплоидтык бола бермейді, сондыктан гаплоидтарды жаппай алу ушін ен жақсысы эмбриоидогенез аркылы өтетін тікелей андрогенез.

В. Ананд кызметтестерімен темекінің (№соІіапа ІаЬасит) тозаң каптарын өсіргенде, эмбриоидтардын үш түрі пайда болғанын байкаған. Олар вегетативтік клетканың, генеративтік клетканың және ол екеуінің де бірге бөлінуінен түзілген. Осы эмбриоидтардан гаплоидтык өсімдіктер алып, оларды топыракка көшіріп, гүлденуге дейін өсірген* Олардың жапырактары мен гүлдерінің морфологиялык күрылысьш зерттегенде, бүл өсімдіктер де бір-бірінен айырмашылыктары бар үш типке бөлінген.

Тозанкаптар мен микроспораларды өсіргенде, каллустың екі типі пайда болатыны көрсетілген: біріншісі - әр түрлі гетерогеңдік клеткаларынан түрған, екіншісінін күрамында меристемалык клеткалар ошағы болған. Регенерация процесі екінші каллуста өте женіл өткен, себебі меристемалык аймактардан (ошактардан) өркендер тез өсіп шыккан.

Ш. Тивари ҚазМУ-да арпанын андрогенезін зерттеп, бағалы деректер алды. Микроспорадан жоғарыда айтып кеткен А, В, Ц жолдармен пайда болатын көпклеткалык күрылым, алдымен алғашкы каллуска айналады. Ал сонан сон андрогендік күрылымдар (эмбриоидтар мен глобулалар) калыптасады. Атғашкы каллустар беретін микроспоралар тозанкаптың ішінде әр килы орналасады: тапетумға жабысып немесе жеке, өз алдына бос жатады. Тапетумға жабысып түрған микроспоралар асимметриялык бөлініп, эмбриоидтарды түзетін каллусты берген. Тозанкапта бос жаткан микроспоралар симметриялык бөлініп, алғашкы каллусты түзген. Сонда каллустан кейін глобулалар пайда болған. Сол глобулалар дами келе кейде эмбриоидтарға айналған. Бүл деректер морфогенездін бастапкы этаптары микроспора-лардын археспорангийдағы жайғасқан орнына байланысты екенін көрсетеді. Регенерант өсімдіктері эмбриоидтардан және морфогендік каллуста өтетін органогенез аркасында алынған. Морфогендік каллустардың пайда пайда болуының бірнеше жолы бар - олар алғашкы каллустан және де глобулалар мен эмбриоидтардын дедифференциялану аркасында пайда болады.

Б.Б. Анапияев бидайдын тозанкаптары мен микроспораларын өсіріп, микроспоралардын іп уііго дамуына және көпклеткалык күрылымдардын пайда болуына цитоэмбриологиялык зерттеу жүргізген. Өсіру үшін микроспоралар вакуольденген кезеңінде алынған. 70 %-тен астам микроспоралар бөлінген, бірак калған бөлігі үзакка бармай дамуын токтаткан. Бидайдын микроспора-лары іп үііго жағдайында екі жолмен бөлінген: А (бірдей емес) және Б (бірдей). Микроспоралардың вегетативтік клеткаларынын бірдей бөлінуі (Б жолы) көпклеткалык кұрылымдардың тез пайда болуына әкеледі, олардан кейін эмбриоидтар мен каллустар түзіледі. Бидайдын тозанкаптары мен микроспоралары тікелей андрогенез жолымен дами алатындығы көрсетілген. Андрогенез жолында ауыспалы кезендері аныкталған: а) бірінші және келесі митоздар, көпклеткалык комплекстердін түзілуі; б) глобула кезеңі; в) проэмбрио кезеңі. Осы кауіпті жағдайға үшырауы мүмкін кезендерде эмбриоидтар кейде дедифференцияланып, каллуска айналуы мүмкін. Бүл жағдайда өсімдіктер каллустан органогенез аркылы немесе кайталанып келетін эмбриоидогенез аркылы шығады. Морфогенезді цитоэмбриологиялык зерттеу нәтижесінде бидайдың тозанкаптары мен микроспораларын іп ұііго жағдайында өсіргенде отетін регенерация жолдары мына схемада көрсетілген

Регенерация эмбриоидогенез (алғашкы, кайталанған) және органогенез (геммогенез, гемморизогенез) аркылы жүреді. Егер де тікелей эмбриоидогенездін нәтижесінде гаплоидтык осімдіктер шыкса, каллустан органогенез аркылы кобінесе дигаплоидтык өсімдіктер өсіп шыккан. Бүл күбылыстын манызы оте зор, ейткені бүндай өсімдіктер колхицинмен ондеуді керек кылмайды. Сонын аркасында регенерант өсімдіктерінің тіршілікке икемділігі арта түседі.

Профессор I. Ракымбаевтын ғылыми жетекшілігімен арпанын Үзак уакыт бойынша осірген андрогендік күрылымдарынан октын-октын регенерант өсімдіктерді шығару әдісі жете зерттеліп дайындалған Тозанкаптар (ТҚ) мен микроспораларды (МС) сапасы біраз озгертілген №6 ортасында өсіргенде, андрогендік күрылымдардың 3 ерекше түрі пайда болады: эмбриоидтар (Э), глобулалар (Г) және андрогендік каллустар (АК). Эмбриоидтарды баска жана коректік ортаға (өзгертілген Мурасиге-Скуг ортасы) осіргенде, олардан тікелей регенерант өсімдіктерін алуға болады. Осы жағдайда косымша шыккан эмбриоидтар аркылы (ҚЭ) да өсімдіктер шығаруға болады. Андрогендік каллустарды озгертілген Мурасиге-Скуг ортасына кошіргенде, оларда эмбриоидогенез (ЭК) немесе органогенез (ОК) өтеді. Осы андрогендік күрылымдарды тағы баска ортаға (Мурасиге-Скуг ортасынын ерекше варианттары) көшірсе, үзак уакыт морфогендік потенциалын сактайтын каллустар пайда болады. Сол морфогендік каллустарды октын-октын күрамы озгсртілгеп жаңа коректік ортаға ауыстырып отырса, олардакайта-кайта эмбриоидогенез жүре береді, демек үздіксіз, көп мерзім боііы регенерант өсімдіктерін алып отыруға болады. Бүндай үзак өсірілетін каллустар кажетті, пайдалы белгілері бар өсімдіктерді ал\- үшін колайлы жүйе.Гүл тозанын іп уііто өсіру Тозанкаптарды іп уігго өсіргенде, каллус тек микроспоралардан ғана емес, олардын спорогендік үлпаларынын диплоидтык клеткаларынан да түзілуі мүмкін. Сондай каллустардан шыккан регенерант өсімдіктер диплоидтык немесе полиплоидтык болады. Тозанкаптарды өсіргендегі тағы бір кемшілік мынау: тозанкап кабығынан бөлініп коректік ортаға шығатын заттар жеке тозандағы эмбриогенез процесін тежеуі мүмкін. Бүдан баска, андрогенезге кабілеті жоғары генотиптердін тозанкаптарын колайлы жағдайда өсіргенде, олар микроспоралардан жаппай каллустар мен эмбриоидтарды бір мезгілде алуға бөгет болады. Сондыктан жеке бөліп алынған тозаңдарды өсіру тиімді болады. Бірак, тозанкапты жарып жіберіп, тозанды шығарып алу әдісін тек кейбір тозанкаптары ірі және тозанкап ішінде тозаңдары бос жататын өсімдік түрлеріне колдануға болады (мысалы Баггіга, Реіхіпіа, №соііапа, Вгаззіса).

Бірінші рет 1973 жылы сасыкмендуананың тозанын өсіріп, оларда эмбриоидогенез процесі жүруін байкаған К. Нич пен Б. Норел болды. Көбінесе тозанкапты өсіріп, регенерант өсімдіктерін алу тиімді. Бірак астык түкымдастарында тозаңды тозаңкаптан бөліп алу өте киын. Ол үшін тозаңкаптарды сүйык ортада калкытып, шайкап өсіру әдісі колайлы. Тозанкаптар жарыльш ашылады да, тозан өздігінен шашылып, калкып ортанын бетіне шығады. Сүйык ортада калкып жүрген тозанкаптарды алып тастайды, ал олардан шыккан микроспораларды одан әрі өсіре береді. Тозанкаптардан биологиялык активтігі бар заттар шайылып шығып, коректік ортанын күнарлығы артады, яғни тозаннын өсуіне барынша колайлы фиозиологиялык жағдай туады.Кейбір өсімдіктердің (соның ішінде астык түкымдастары) тозанкаптарын суйык ортаға саларда оларды өткір скальпелдін үшымен екіге бөліп жібереді. Ш.Тивари арпамен өткізген тәжірибесінде бүтін тозаңкаптарды сүйык ортада үш тәулік бойы өсіргенде, олардың 60-70 % микроспоралары өз бетімен ортаға шыккан. Ал кесілген тозанкаптарды сүйык ортаға 4 сағат бойы шайкап өсіргенде, олардын 90 % микроспоралары сыртка шыккан. Алдын ала тозанкаптарды кесіп тіліп сүйык ортада өсірген соң, ортаны сүзіп жіберіп, центрифугадан өткізіп, микроспоралары көп фракцияны алған.Іп үііго жағдайында эксперименттік жолмен гаплоидтарды шығару әдісінін кен таралуына екі ірі кемшілік тегеурін боладьг. 1) гаплоидтык өсімдіктерінің аз алынуы; 2) олардын арасында (әсіресе астык тұкымдастарында) альбиностардын көп кездесуі. Айта кететін жай, тозаңды өсіргенде алъбинос регенеранттардын саны арта түседі, мүмкін ол тозаннын дамуынын дүрыс өтпеуіне байланысты болар. Жалпы алғанда альбинизм себебі белгісіз. Бәлкім, ол микроспораларды өсірген кезде пайда болатын мутациялардын салдары шығар.Іп үііго өтетін аңцрогвнезге әсер ететін факторлар

Іп уііго жағдайында андрогендік гаплоидтарды алу әдістері және осы күбылыстын теориялык негіздері жете зерттелмеген. Осынын себебінен гаплоидтык биотехнология жүйесін калыптастыру талай киыншылыктарға кездесіп жүр. Микроспораның түрлі даму кезендерінде өтетін морфофизиологиялык процестерінін ішкі және сырткы факторларымен калай реттелетіні, микроспоранын тотипотенттігін жүзеге асыру үшін кандай жағдайлар кажет екені т.с.с. мәселелер әзірше белгісіз болып отыр. Бүл жағдай зерттеушілерді осы манызды істі эмпирикалык жолмен шешуге мәжбүр етеді, яғни әрбір өсімдіктін түріне, сортына лайык жағдайды тәжірибе аркылы іріктеп алу керек болады.Андрогенездің тиімділігі (көп гаплоид алу) бірімен бірі өзара байланысты көп факторларға тәуелді: донорлык өсімдіктердін генотипі; олардын өскен жағдайлары; микроспоралардын даму кезені; эксплантты алдын ала өндеу; коректік ортаның күрамы; гул тозаңцарын өсіру әдістері т.б.Іп уііго жағдайындағы андрогенезді шектейтін негізгі фактор - донорлык өсімдікгін генотипі. Туыстар ішіндегі түрлер түрмак, тіпті бір түрге жататын сорттардын регенерацияға кабілеті бірдей болмайды. Мысалы, күріштін жапон түртармағынын сорттары тозаңкаптан регенерант өсімдіктерін үнді түртармағымен салыс-тырғанда артык шығарады. Арпа мен бидайдын көптеген гено-типтерінін андрогенездік кабілеті сыналғаң. Мүндай кабілет арпада 0 мен 31,6 % арасында, бидайда - 0 мен 14,7 % дейін байкалған.Көптеген зерттеулердін нәтижелері көрсеткендей, генотип пен іп уііго жағдайында өтетін морфогенездің өзара байланысы өте күрделі, әсіресе бүл даражарнакты өсімдіктерде байкалады. И. Василдің пікірінше экспланттың морфогенезге кабілеті донорлык өсімдіктін генотипіне карағанда көбінесе онын физиологиялык күйіне байланысты. Тіпті физиологиялык күйіне сәйкес өсіру жағдайын жаксартып, генотиптің андрогенезге көрсететін ыкпалын төмендетуге болады. Донорлык өсімдіктерді өсіру жағдайы андрогенездін тиімділігіне әсері бар екендігі айкын аныкталған. Мысалы, егістік жерде өскен өсімдіктердін тозанкаптары теплицада өскен өсімдіктермен салыстырғанда регенерант өсімдіктерін артык шығара алады. Шамасы, бүл сырткы факторлардың комплекстік әсерінін нәтижесі болар. Микроспоралардан каллустар мен эмбриоидтар түзілу жиілігіне донорлык өсімдіктерге ыкпал еткен әр түрлі физикалык және химиялык факторлардын (төмен және жоғары температура, топыракта азоттың жетіспеушілігі т.б.) әсері көрсетілген. Осы факторлардың ішіңде ең мәндісі - температура. Донор өсімдіктерді алдын ала суыкпен өндеу аркасында эмбриоидтардын түзілу жиілігі артады. Бірак температура және оның ықпалынын үзактығы өсімдік түріне, тозаннын даму кезеніне, онын бөлініп алынған уакытына сәйкес болуы кажет.

Салкын температурамен әсер етуді түрлі тәсілдермен өткізуге болады. Мысалы, арпа мен бидайдын тозанкаптары мен тозанын өсіру үшін 3 тәсіл колданылады:

1. Тиісті кезенде донорлык өсімдіктің басты сабағы кесіліп алынып, суға салынып, суыкта үсталады. Бидайды 3-5 тәулік бойынша 5-7°С температурада үстайды, арпаны - 6-10 тәулік 7°С үстайды. Одан кейін масакты кесіп алып, залалсыздандырады да гүлдері мен тозаңкаптарды бөліп алады.

2. Асептикалык жағдайда гүлдер мен тозанкаптарды бөліп алып, стерилъденген орташа Петри табакшаларына бөлек салады. Баска залалсыздандырылған Петри табакшасына стерильді су күйылады. Барлык табакшаларды какпаксыз үлкен Петри табакшасына койып, какпағын жауып, лентамен жабыстырып, суыкка кояды. Арпаны 28 тәулік бойынша 4°С немесе 14 тәулік 7°С үстайды.

3. Масактарды Мурасиге-Скугтын коректік ортасының минералдык бөлігі күйылған көлемі 50-100 мл колбаларға отырғызады. Масактар мен колбанын мойнын полиэтилен пленкасымен орап, 12°С температурада жарыкка (20 мың лк) коады. Осылай кажет даму кезеніне жеткенше ұстайды, одан кейін колбаны каранғыда 4°С температурада 14-21 тәулік ұстайды.

Алайда, әдебиетте төмен температураның андрогенезге теріс әсері жөнінде де деректер кездеседі. Кейде жоғары температура да жаксы әсер етеді. Мысалы, рапстың тозанкаптарын 30°С температурамен өндеу тиімді болған. Ал кыша тозанкаптарына алдымен төмен, одан кёйін жоғары температурамен өндеу жаксы ыкпал еткен. Жалпы алғанда, салкын температуранын ыкпалын былай тусінуге болады: ол микроспоралардын дамуын тежеп, тіршілікке икемділігін сактайды немесе стресс ретінде микроспораның даму бағытын өзгертеді.

Андрогенездің индукциясында микроспоралардын даму кезені манызды роль аткарады. Ен колайлы - мейоздың аякталар тұсындағы екі ядролык кезен. Тозанкаптарды лайыкты даму кезеңінде өсіре бастаса, олардын ішіндегі тозандарда көбінесе эмбриоидогенез басталып, кейін регенеранттар шығады. Мысалы, темекіде тозан бірінші митоз кезінде алынғанда ен жаксы нәтиже шыккан. Ал крестгүлділердін түрлерінде және арпа мен бидайда ең колайлысы микроспоранын бір ядролык кезеңі. Әр тұрлі өсімдіктерде микроспоралардын эмбриоидогенезге кабілетті тобы бар екендігі аныкталған. Оларды Р-тозаншалар деп атайды. Олардын баска микроспораларға карағанда көлемі кішірек, цитоплазмасы акшыл, экзинасы жүка, крахмалы болмайды, кейде косымша митоздардын аркасында көпядролык болады. Бүл күбылысты тозан диморфизмі деп атайды. Іп уіуо жағдайында Р-тозаңшалардың пайда болу жиілігі мен іп уііго жағдайында эмбриоидогенез өтудін жиілігі арасыңда корреляция, яғни өзара байланыстылык болатындығы аныкталған. Эмбриогендік микроспоралардын іп ұіуо пайда болуы өсімдік түрінің генетикалык ерекшеліктерімен белгіленеді. Бірак ол кабілет өсімдікті өсіру жағдайына байланысты өзгеруі мүмкін.

Мысалы, темекіде тозаңнын екі түрі (диморфизмі) іп уіуо төмен температура жағдайында дифференциялануы басталады, ал оның аяқталуы іп уііго жағдайында өтеді. Сондыктан төмен температуранын әсері іп уіуо да, іп уігго да манызды. Эмбриогендік тозаннын әдеттегі гаметофиттік жолымен дамитын тозаңнан айырмашылығы, онын дифференцияланбаған күйі.

Мумкін, төмен температура табиғи дифференциялану процесін тежеп, олардың эмбриогендік потенциалын арттырады. Эмбриогендік микроспораларда гаметофитті түзетін кабілеті болмағандыктан, олар спорофиттік даму жолына оңай ауысып кетеді.

Андрогенездін тиімділігіне коректік орта мен өсіру жағдайлары улкен әсер етеді. Көбінесе пайдаланылатын Мурасиге-Скуг ортасы, Гамборгтын ортасы. Сүйык ортада микроспоралар тез каллус түзеді, бірак регенерациянын тиімділігі төмен болады, сондыктан көбінесе тозанкаптарды катты, яғни агарлы ортада өсіреді. Алайда, агардын күрамында тозаңның өміршеңдігіне зиян заттар болады. Сондыктан агар орнына агарозаны, крахмалды колданады немесе ортаға активтелген көмір косылады. Олар ортадағы тозанкаптын кабығынан және пайда болған андрогендік курылымдардан бөлініп шығатын зиянды заттарды өзіне сініреді. Кейбір өсімдіктердін тозанкаптарын «кос кабат» тәсілімен өсіреді: Петри табакшаларынын түбіне агарланған активтелген көмірі бар орта салынады, ал тозанкаптар соның үстіне кұйылған сұйык ортада өседі.

Тозанкаптарды отырғызу тығыздығы коректік ортаның түріне (катты, сүйык) және оның бет көлеміне байланысты. Мысалы, арпанын тозанкаптарын Петри табакшасында сүйык ортада өсіргенде, әрбір миллилитрде 60-тан кем тозанкап болмауы керек. Ортаны алдын ала онда баска үлпаларды өсіріп жаксартуға болады мысалы, арпа үшін алдымен түкым бүршігін өсірсе орта жаксарады.

Катты ортаға пробиркада 18-20 тозанкаптарын, ал Петри табакшасына - 60-80 данасын отырғызу керек. Тозаңкапты ортанын үстіне орналастыру бағыты әдетте бакыланбайды, бірак арнайы зерттеулер көрсеткендей, темекі мен сасыкмендуананын тозанкаптарын ортаның үстіне жалпағынан жаткызғанда жакеы нәтиже алынған. Ал кырккабат ушін колайлысы, тозанкаптын сырткы жалпак жағымен ортаға отырғызу. Арпада андрогендік күрылымдарының пайда болу жиілігі тозанкаптарды ортанын бетіне кырынан салынғанда байкалған.

Ортадағы сахарозанын мөлшері өсімдік туріне байланысты 2-ден 12 %-ке дейін болады. Шамасы, бұл сахарозанын осмостык кысымына катысы бар болғандыктан шығар. Кейбір өсімдіктерүшін ортаға баска көмірсуларды косканы жаксы әсер еткен. Мысалы, ортаға мальтоза косылғанда арпада каллусогенез бен эмбриоидогенез күшейіп, жасыл өсімдіктер көбірек алынған.

Коректік ортанын гормондық күрамы өсімдіктің түріне және микроспоранын даму кезеніне байланысты өзгертіліп түрады. Көптеген өсімдіктерге түрлі амин кышкылдары (казеиннін гидролизаты, аланин, глицин) мен олардың аминдері (аспарагин, глутамин), табиғи коспалар (ашыткы экстракты, арпа солоды экстракты, «кокос сүті») жаксы әсерін тигізген. Кытай ғалымдары астык түкымдастарының тозанкаптарын өсіргенде ортаға картоп экстрактын косып, жаксы жетістіктерге ие болған. Картоп крахмалы коректік кызметінен баска гель ретінде де колданылады. Астык түкымдастарының тозанкаптарында каллустар мен эмбриоидтар түзілуіне ортада нитраттык азотты көбейту мен аммоний азотын азайту жаксы әсер етеді. Темекіге осындай әсерді темірдің иондары көрсеткен.

Жоғарыда айтылған жағдайлар тозаңкаптар мен тозанды өсіре бастағанда кажет. Ал пайда болған андрогендік күрылымдарынан өсімдік алу үшін оларды күрамы баска ортаға көшіру керек. Эмбриоидтарды сахарозасы аз (1%), гормондары аз ортаға көшіреді. Көптеген өсімдіктерде, әсіресе алка түкымдастарында, регенерация эмбриоидогенез аркылы өтеді. Ал астык түкымдастарында регенерация каллусогенез аркылы жүреді. Каллуста өркен мен тамыр өсу үшін оны сахарозасы кем (2-3%) және гормондык күрамы өзгертілген ортаға көшіреді.Астык түкымдастардың ен үлкен кемшілігі, олар андрогендік каллустардың морфогенезге кабілетін тез уакытта жоғалтады. Дегенмен, бүл мәселені шешу жолында біраз жетістіктер бар. КазМУ-де К.Іскакова арпанын үзак уакыт өсірілген андрогендік каллустарын зерттеп, мынаны көрсетті. Коректік ортаға күміс нитратын (8 мг/л), пролинді (2мг/л) және маннитті (30 мг/л) косса, каллустың морфогендік потенциалы өседі және үзак сакталады. Андрогендік каллустардың цитогенетикалык күйі мен морфогендік потенциалы арасында байланысы бар екені аныкталды. Гаплоидтык және диплоидтык хромосомалар жиынтығы бар клеткалардың регенерацияға кабілеті әжептәуір жоғары болған.

Микроспоралардын іп уііго жағдайында бүтін өсімдікке дейін дамуы және әр түрлі морфогендік бағдарламалардын жүзеге асу зандылыктары әлі аз зерттелген. Бүған карамастан Ькспериментальдык жолмен гаплоидтарды алу әдісіь селекционерлер кең колданады. Көптеген ауыл шаруашылы* дакылдарынын гаплоидтык өсімдіктерін осы әдіспен жаппай алудағы кытай ғалымдарының үлкен жетістіктерін ерекше атаг айту керек. Олар бүл әдіспен 70-ші жылдарынан бері айналысс бастады. Тез арада күріш пен бидайдын тозанкаптарынан шыккаг көптеген гаплоидтык өсімдіктерді алды. Одан кейін олар күріштіғ және бидайдын біркатар жана сорттарын шығарды^

Генотипіне, даму кезеніне сәйкес коректік ортаны тағы баскг өсіру жағдайларын іріктеу аркылы, андрогендік гаплоидтардыг негізінде жүгерінің, кара бидайдың, арпанын, темекінін мактанын, соянын, кырыккабаттың, бүрыштың, каучук беретіг өсімдіктердің көптеген бағалы сорттары шығарылды.

7.2. Будан үрыктағы хромосомалардын селективті жойылуь әдісімен гаплоидтарды алу

Кейбір өсімдіктерді әріден будандастырғанда будан үрыктьп ерте даму кезеңінде аталык немесе аналыктын хромосомаларь селективті (іріктеліп) жойылады. Бүл күбылыс арпада жет< зерттелген. Диплоидтык арпаның екпе түрін (Нопіеит уи1§аге көп жылдык диплоидтык жабайы пиязшык түріне (Ногдеші ЬиІЬозит) будандастырған сон, Ногйеит ұи1§аге түріне тәі гаплоидтык хромосомалар жиынтығы бар осімдік пайда болады Үрык пен эндосперм осе бастағанда жабайы түрдіі хромосомалары элиминацияға үшырайды, яғни жойылып кетеді Үрыктандырудан кейін 5 кун откен сон, үрык пен эндосперх клеткалары бөлінген кезде Н.ЬиІЬозит хромосомалары толыі жойылады. Әрбір бөлінуде генетикалык сыйымсыздыктыі салдарынан 3 хромосома жойылады. Тозанданудан кейін 15 тәуліі өткен соң, аналык осімдіктегі будан үрыктын осуі токтайды Дегенмен, сол үрыкты іп ұііго жағдайында өсіріп, сактап калуғ; болады, лайыкты коректік ортада одан нормалы оскін шығады.

Н.ЬиІЬозшп түрін аналык немесе аталык ретінде пайдаланғанд; да гаплоидтык осімдіктер шығады. Аталык ретінде пайдаланғанда андрогендік (микроспорадан шыккан) гаплоидтар алынады

195үшін ортаға баска көмірсуларды косканы жаксы әсер еткен. Мысалы, ортаға мальтоза косылғанда арпада каллусогенез бен эмбриоидогенез күшейіп, жасыл өсімдіктер көбірек алынған.

Коректік ортанын гормондық күрамы өсімдіктің түріне және микроспоранын даму кезеніне байланысты өзгертіліп түрады. Көптеген өсімдіктерге түрлі амин кышкылдары (казеиннін гидролизаты, аланин, глицин) мен олардың аминдері (аспарагин, глутамин), табиғи коспалар (ашыткы экстракты, арпа солоды экстракты, «кокос сүті») жаксы әсерін тигізген. Кытай ғалымдары астык түкымдастарының тозанкаптарын өсіргенде ортаға картоп экстрактын косып, жаксы жетістіктерге ие болған. Картоп крахмалы коректік кызметінен баска гель ретінде де колданылады. Астык түкымдастарының тозанкаптарында каллустар мен эмбриоидтар түзілуіне ортада нитраттык азотты көбейту мен аммоний азотын азайту жаксы әсер етеді. Темекіге осындай әсерді темірдің иондары көрсеткен.

Жоғарыда айтылған жағдайлар тозаңкаптар мен тозанды өсіре бастағанда кажет. Ал пайда болған андрогендік күрылымдарынан өсімдік алу үшін оларды күрамы баска ортаға көшіру керек. Эмбриоидтарды сахарозасы аз (1%), гормондары аз ортаға көшіреді. Көптеген өсімдіктерде, әсіресе алка түкымдастарында, регенерация эмбриоидогенез аркылы өтеді. Ал астык түкымдастарында регенерация каллусогенез аркылы жүреді. Каллуста өркен мен тамыр өсу үшін оны сахарозасы кем (2-3%) және гормондык күрамы өзгертілген ортаға көшіреді.

Астык түкымдастардың ен үлкен кемшілігі, олар андрогендік каллустардың морфогенезге кабілетін тез уакытта жоғалтады. Дегенмен, бүл мәселені шешу жолында біраз жетістіктер бар. КазМУ-де К.Іскакова арпанын үзак уакыт өсірілген андрогендік каллустарын зерттеп, мынаны көрсетті. Коректік ортаға күміс нитратын (8 мг/л), пролинді (2мг/л) және маннитті (30 мг/л) косса, каллустың морфогендік потенциалы өседі және үзак сакталады. Андрогендік каллустардың цитогенетикалык күйі мен морфогендік потенциалы арасында байланысы бар екені аныкталды. Гаплоидтык және диплоидтык хромосомалар жиынтығы бар клеткалардың регенерацияға кабілеті әжептәуір жоғары болған.

Микроспоралардын іп уііго жағдайында бүтін өсімдікке дейін дамуы және әр түрлі морфогендік бағдарламалардын жүзеге асу зандылыктары әлі аз зерттелген. Бүған карамастан Ькспериментальдык жолмен гаплоидтарды алу әдісіь селекционерлер кең колданады. Көптеген ауыл шаруашылы* дакылдарынын гаплоидтык өсімдіктерін осы әдіспен жаппай алудағы кытай ғалымдарының үлкен жетістіктерін ерекше атаг айту керек. Олар бүл әдіспен 70-ші жылдарынан бері айналысс бастады. Тез арада күріш пен бидайдын тозанкаптарынан шыккаг көптеген гаплоидтык өсімдіктерді алды. Одан кейін олар күріштіғ және бидайдын біркатар жана сорттарын шығарды^

Генотипіне, даму кезеніне сәйкес коректік ортаны тағы баскг өсіру жағдайларын іріктеу аркылы, андрогендік гаплоидтардыг негізінде жүгерінің, кара бидайдың, арпанын, темекінін мактанын, соянын, кырыккабаттың, бүрыштың, каучук беретіг өсімдіктердің көптеген бағалы сорттары шығарылды.

7.2. Будан үрыктағы хромосомалардын селективті жойылуь әдісімен гаплоидтарды алу

Кейбір өсімдіктерді әріден будандастырғанда будан үрыктьп ерте даму кезеңінде аталык немесе аналыктын хромосомаларь селективті (іріктеліп) жойылады. Бүл күбылыс арпада жет< зерттелген. Диплоидтык арпаның екпе түрін будандастырған сон, Ногйеит ұи1§аге түріне тәі гаплоидтык хромосомалар жиы

нтығы бар осімдік пайда болады Үрык пен эндосперм осе бастағанда жабайы түрдіі хромосомалары элиминацияға үшырайды, яғни жойылып кетеді Үрыктандырудан кейін 5 кун откен сон, үрык пен эндосперх клеткалары бөлінген кезде Н.ЬиІЬозит хромосомалары толыі жойылады. Әрбір бөлінуде генетикалык сыйымсыздыктыі салдарынан 3 хромосома жойылады. Тозанданудан кейін 15 тәуліі өткен соң, аналык осімдіктегі будан үрыктын осуі токтайды Дегенмен, сол үрыкты іп ұііго жағдайында өсіріп, сактап калуғ; болады, лайыкты коректік ортада одан нормалы оскін шығады.

Н.ЬиІЬозшп түрін аналык немесе аталык ретінде пайдаланғанд; да гаплоидтык осімдіктер шығады. Аталык ретінде пайдаланғанда андрогендік (микроспорадан шыккан) гаплоидтар алынады

195үшін ортаға баска көмірсуларды косканы жаксы әсер еткен. Мысалы, ортаға мальтоза косылғанда арпада каллусогенез бен эмбриоидогенез күшейіп, жасыл өсімдіктер көбірек алынған.

Коректік ортанын гормондық күрамы өсімдіктің түріне және микроспоранын даму кезеніне байланысты өзгертіліп түрады. Көптеген өсімдіктерге түрлі амин кышкылдары (казеиннін гидролизаты, аланин, глицин) мен олардың аминдері (аспарагин, глутамин), табиғи коспалар (ашыткы экстракты, арпа солоды экстракты, «кокос сүті») жаксы әсерін тигізген. Кытай ғалымдары астык түкымдастарының тозанкаптарын өсіргенде ортаға картоп экстрактын косып, жаксы жетістіктерге ие болған. Картоп крахмалы коректік кызметінен баска гель ретінде де колданылады. Астык түкымдастарының тозанкаптарында каллустар мен эмбриоидтар түзілуіне ортада нитраттык азотты көбейту мен аммоний азотын азайту жаксы әсер етеді. Темекіге осындай әсерді темірдің иондары көрсеткен.

Жоғарыда айтылған жағдайлар тозаңкаптар мен тозанды өсіре бастағанда кажет. Ал пайда болған андрогендік күрылымдарынан өсімдік алу үшін оларды күрамы баска ортаға көшіру керек. Эмбриоидтарды сахарозасы аз (1%), гормондары аз ортаға көшіреді. Көптеген өсімдіктерде, әсіресе алка түкымдастарында, регенерация эмбриоидогенез аркылы өтеді. Ал астык түкымдастарында регенерация каллусогенез аркылы жүреді. Каллуста өркен мен тамыр өсу үшін оны сахарозасы кем (2-3%) және гормондык күрамы өзгертілген ортаға көшіреді.

Астык түкымдастардың ен үлкен кемшілігі, олар андрогендік каллустардың морфогенезге кабілетін тез уакытта жоғалтады. Дегенмен, бүл мәселені шешу жолында біраз жетістіктер бар. КазМУ-де К.Іскакова арпанын үзак уакыт өсірілген андрогендік каллустарын зерттеп, мынаны көрсетті. Коректік ортаға күміс нитратын (8 мг/л), пролинді (2мг/л) және маннитті (30 мг/л) косса, каллустың морфогендік потенциалы өседі және үзак сакталады. Андрогендік каллустардың цитогенетикалык күйі мен морфогендік потенциалы арасында байланысы бар екені аныкталды. Гаплоидтык және диплоидтык хромосомалар жиынтығы бар клеткалардың регенерацияға кабілеті әжептәуір жоғары болған.

Микроспоралардын іп уііго жағдайында бүтін өсімдікке дейін дамуы және әр түрлі морфогендік бағдарламалардын жүзеге асу зандылыктары әлі аз зерттелген. Бүған карамастан Ькспериментальдык жолмен гаплоидтарды алу әдісіь селекционерлер кең колданады. Көптеген ауыл шаруашылы* дакылдарынын гаплоидтык өсімдіктерін осы әдіспен жаппай алудағы кытай ғалымдарының үлкен жетістіктерін ерекше атаг айту керек. Олар бүл әдіспен 70-ші жылдарынан бері айналысс бастады. Тез арада күріш пен бидайдын тозанкаптарынан шыккаг көптеген гаплоидтык өсімдіктерді алды. Одан кейін олар күріштіғ және бидайдын біркатар жана сорттарын шығарды^

Генотипіне, даму кезеніне сәйкес коректік ортаны тағы баскг өсіру жағдайларын іріктеу аркылы, андрогендік гаплоидтардыг негізінде жүгерінің, кара бидайдың, арпанын, темекінін мактанын, соянын, кырыккабаттың, бүрыштың, каучук беретіг өсімдіктердің көптеген бағалы сорттары шығарылды.

7.2. Будан үрыктағы хромосомалардын селективті жойылуь әдісімен гаплоидтарды алу

Кейбір өсімдіктерді әріден будандастырғанда будан үрыктьп ерте даму кезеңінде аталык немесе аналыктын хромосомаларь селективті (іріктеліп) жойылады. Бүл күбылыс арпада жет< зерттелген. Диплоидтык арпаның екпе түрін (Нопіеит уи1§аге көп жылдык диплоидтык жабайы пиязшык түріне (Ногдеші ЬиІЬозит) будандастырған сон, Ногйеит ұи1§аге түріне тәі гаплоидтык хромосомалар жиынтығы бар осімдік пайда болады Үрык пен эндосперм осе бастағанда жабайы түрдіі хромосомалары элиминацияға үшырайды, яғни жойылып кетеді Үрыктандырудан кейін 5 кун откен сон, үрык пен эндосперх клеткалары бөлінген кезде Н.ЬиІЬозит хромосомалары толыі жойылады. Әрбір бөлінуде генетикалык сыйымсыздыктыі салдарынан 3 хромосома жойылады. Тозанданудан кейін 15 тәуліі өткен соң, аналык осімдіктегі будан үрыктын осуі токтайды Дегенмен, сол үрыкты іп ұііго жағдайында өсіріп, сактап калуғ; болады, лайыкты коректік ортада одан нормалы оскін шығады.



Н.ЬиІЬозшп түрін аналык немесе аталык ретінде пайдаланғанд; да гаплоидтык осімдіктер шығады. Аталык ретінде пайдаланғанда андрогендік (микроспорадан шыккан) гаплоидтар алынадыАналық ретінде колданғанда, матроклиндік (жұмыртка клеткасынан шыккан) гаплоидтар шығады. Үрыкты жасанды ортада өсіріп, диплоидтык (2п=14) арпаның, моногаплоидтарын (п=7) алуға болады, ал тетраплоидтык (4п=28) арпадан дигаплоидтарды (2п=14) алуға болады.Гаплоидтар үрпаксыз болады, сондыктан оларды міндетгі түрде дигаплоидтык деңгейіне көшіреді. Ол үшін колхицинді колданады. Гаплоидтык организмнен алынған дигаплоид - нағыз гомозигота, таза линия болады. Сойтіп, бүл әдісті колданып, гомозигота алудын мерзімі кыскарады. Сонымен бірге организм рецессивтік гендерден айырылады. Бүл әдіспен арпанын әр түрлі сорттары мен будандары алынады, сонымен катар онын тиімділігі жоғары және альбинос осімдіктері болмайды.Осы әдісті колданып, кейін будан үрыкты іп уііго осіріп Одессада Селекциялық-генетикалык институтында жаздык арпанын Исток пен Одесский-15 деғен жана сорттары торт-ак жылдын ішінде шығарылды, ал әдеттегі селекция әдістерімен оған 10-12 жыл кетер еді. Осы жолмен Канадада арпаның Минго мен Родео сорттары шығарылды. Арпаның жабайы түрін тозандандырғыш ретінде пайдаланып, кара бидай мен бидайдын гаплоидтарын алуға болады.7.3. Гаплоидтык өсімдіктерді аналык гаметофитті өсіру аркылы алу әдісі Гаплоидтык осімдіктерді аналык үрык мүшелерін өсіру аркылы алу жүмыстары 1950-ші жылдары басталды да, соңғы жылдары бүл зерттеулер жаксы дамыды. Мүның бірнеше себептері бар. Біріншісі, цитоплазмалык аталык үрыксыздығы бар осімдіктердің гаплоидтарын алу үшін үрыктанбаған түкым бүршігін осіру кажет. Темекі мен кант кызылшасының цитоплазмалык аталык үрыксыздығы бар линияларынан осы әдіспен гаплоидтар алынған. Екіншісі, кейбір өсімдіктердін каллустарынын морфогенезге кабілеті өте төмен немесе тозаңкаптарды есіргенде тек альбинос регенеранттары алынады. Түкым бүршігінен шыккан өсімдіктер көбінесе жасыл болады, мысалы арпада, куріште.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет