Vævskulturmetoden er et af de vigtigste værktøjer i moderne bioteknologi, der gør det muligt at løse praktiske problemer inden for plantefysiologi, biokemi og genetik. Kunstig dyrkning af materialet udføres under visse betingelser: sterilisering, temperaturkontrol og eksponering for et særligt næringsmedium.
Essence
Vævskulturmetoden er deres langtidskonservering og/eller kunstige dyrkning under laboratorieforhold på et næringsmedium. Denne teknologi giver dig mulighed for at skabe en biologisk model til at studere forskellige processer i celler, der eksisterer uden for kroppen af planter, mennesker og dyr.
Reproduktionen af plantevævskultur er baseret på egenskaben totipotens - cellers evne til at udvikle sig til en hel organisme. Hos dyr er dette kun realiseret i befrugtede æg (med undtagelse af nogle typer coelenterater).
Udviklingshistorik
De første forsøg på at dyrke plantevæv blev lavet af tyske videnskabsmænd i begyndelsen af det 19.-20. århundrede. På trods af at de ikke lykkedes, blev der formuleret en række ideer, som senere blev bekræftet.
I 1922 var W. Robbins og W. Kotte, uafhængigt af hinanden, i stand til at dyrke spidserne af majs- og tomatrødder på et kunstigt næringsmedium. En detaljeret undersøgelse af celle- og vævskulturteknikker begyndte i 1930'erne. 20. århundrede R. Gautre og F. White beviste, at med periodisk transplantation af vævskulturer til et frisk næringsmedium, kan de vokse i det uendelige.
I 1959 blev 142 plantearter dyrket under laboratorieforhold. I anden halvdel af det XX århundrede. brugen af spredte (separerede) celler er også begyndt.
Typer af testmateriale
Der er 2 hovedtyper af plantevævskulturer:
- Produceret uden ødelæggelse og bevarelse af de karakteristiske træk, der er iboende i en levende organisme.
- Udvindes ved nedbrydning (kemisk, enzymatisk eller mekanisk) fra primært væv. Kan dannes ud fra en eller flere cellekulturer.
De følgende metoder er kendetegnet ved dyrkningsmetoden:
- på "fødelaget", hvor et stof, der stimulerer vævsvækst, udskilles ved at dele celler af samme planteart;
- ved at bruge sygeplejerskevævet ved siden af de dyrkede celler;
- brug af næringsmedium fra en isoleret delende cellegruppe;
- dyrkning af individuelle enkeltceller i en mikrodråbe mættet i sammensætning.
Dyrkning fra enkeltceller er fyldt med visse vanskeligheder. For kunstigt at "tvinge" dem til at dele sig, skal de modtage et signal fra naboceller, aktivt fungerende.
En af hovedtyperne af væv til fysiologisk forskning er callus, som opstår under ugunstige eksterne faktorer (norm alt mekanisk skade). De har evnen til at miste de specifikke egenskaber, der ligger i det oprindelige væv. Som et resultat begynder callusceller aktivt at dele sig, og dele af planten dannes.
Nødvendige betingelser
Vævs- og cellekulturmetodens succes afhænger af følgende faktorer:
- Overholdelse af sterilitet. Til transplantation anvendes specielle kasser med tilført renset luft, udstyret med ultraviolette lamper. Værktøj og materialer, tøj og hænder på personale bør udsættes for aseptisk behandling.
- Brugen af særligt udvalgte næringsmedier, der indeholder kulstof- og energikilder (sædvanligvis saccharose og glukose), mikro- og makronæringsstoffer, vækstregulatorer (auxiner, cytokininer), vitaminer (thiamin, riboflavin, ascorbinsyre og pantothensyre og andre)).
- Overholdelse af temperatur (18-30 ° C), lysforhold og luftfugtighed (60-70%). De fleste kallusvævskulturer dyrkes under omgivende lys, da de ikke indeholder kloroplaster, men nogle planter kræver baggrundsbelysning.
I øjeblikket færdiglavetkommercielle opstillinger (Murasige og Skoog, Gamborg og Eveleg, White, Kao og Mikhailyuk og andre).
Fordele og ulemper
Fordelene ved celle- og vævskulturmetoden er:
- god reproducerbarhed af de opnåede resultater;
- regulering af intercellulære interaktioner;
- lavt forbrug af reagenser;
- genetisk homogenitet af cellelinjer;
- mulighed for mekanisering af vækstprocessen;
- kontrol over burforhold;
- lagring af levende kulturer ved lav temperatur.
Ulempen ved denne bioteknologi er:
- behov for at overholde strenge aseptiske betingelser;
- ustabilitet af celleegenskaber og muligheden for deres uønskede blanding;
- høje omkostninger til kemikalier;
- ufuldstændig ækvivalens af dyrkede væv og celler i en levende organisme.
Application
Vævskulturmetode brugt til forskning:
- processer inde i celler (syntese af DNA, RNA og proteiner, metabolisme og indflydelse på det ved hjælp af lægemidler);
- intercellulære reaktioner (passage af stoffer gennem cellemembraner, hormon-receptorkompleksets arbejde, cellernes evne til at klæbe til hinanden, dannelsen af histologiske strukturer);
- interaktioner med miljøet (absorption af næringsstoffer, overførsel af infektioner, oprindelses- og udviklingsprocessertumorer og andre);
- resultater af genetiske manipulationer med celler.
Lytende områder inden for biologi og farmakologi, som denne teknologi bruges i udviklingen af, er:
- indhentning af effektive herbicider, vækstregulatorer til agronomiske afgrøder, biologisk aktive forbindelser til brug ved fremstilling af medicin (alkaloider, steroider og andre);
- dirigeret mutagenese, avl af nye hybrider, overvindelse af postgam inkompatibilitet;
- klonal formering, som giver dig mulighed for at få et stort antal genetisk identiske planter;
- avl af virusresistente og virusfrie planter;
- kryokonservering af genpuljen;
- vævsrekonstruktion, oprettelse af stamcellekilder (vævsteknik).
