Жоспар:
1. Биотехнология әдістерін биотехнологияда пайдалану
2. Өсімдік селекциясы үшін генетикалық базисті кеңейту
3. Өсімдіктерді клондық микрокөбейту
1. Биотехнология әдістерін ауыл шаруашылығында пайдалану
Өсімдік жасушасының тотипотенттік қасиетін, яғни жасанды жағдайда жеке жасушалардан бүтін ағзаның даму гипотезасын дәлелдеу үшін бұдан 100 жыл бұрын Г. Габерлент жабық тұқымды өсімдіетердің жапырағынан паренхима жасушаларын бөліп алып, органикалық заттар қосылған минералды тұздардан тұратын Кноп ерітіндісіне отырғызады.
Қазіргі кезде бұл әдіс тек зерттеулерден ғана пайдаланып қана қоймай, өсіміктер селекциясында, оның ішінде оның ішінде өсімдік шаруашылығы, жеміс шаруашылығы, әсіресе гүл шаруашылығында кең қолданылады. Мысалы, Францияның ұлттық агрономиялық зерттеулер институтында Ж. Морель мен Н. Мартен бір жылда раушан гүлінің бір тіүбінен 200-ден 400 мыңға дейін ұрпақ алуға болатын әдісін ұсынды. Бұл әдістің тағы бі қызықты тиімділігі: қалемше, көшет немесе тұқым арқылы дағдылы әдіспен көбее алмайтын түрлерді жаппай көбейтуге болады.
Осы әдісті қолдану жұмыстары келесі кезеңдерден тұрады:
1. Алдына қойған мақсатты орындау үшін in vitro отырғызуда донорлық өсімдікті таңдау.
2. Стерильді культураны отырғызу.
3. Керекті өсу процесін стимуляциялау үшін арнайы жағдай жасау.
4. Тіршілікке қабілетті өсімдіктерді қалпына келтіру.
5. Селекция және өсімдік шаруашылығында сұрыпталған өсімдіктерді жұмыс процеіне кіргізу үшін топыраққа немесе гидропоникаға ауыстыру.
Сонымен, in vitro – жасушаларды жасанды ортада заласыздырылған жағдайда өсіру ұғымын білдіреді, ал осы діспен алынған өсімдк регенерант өсімдік деп атайды.
Селекцияда қолданылатын in vitro әдісін бір-бірімен байланысты үш топқа бөлуге болады;
1) өсімдік селекциясының гендік қорын жаңа бастапқы материалдар лу арқылы кеңейту.
2) құнды өте бағалы өсімдіктерді және линияларды сақтап қалып және тиімді көбейту.
3) ауылшаруашылық дақылдарының вирустан тза материалдарын алып,оларды сақтап қалу.
2. Өсімдік селекциясы үшін генетикалық базисті кеңейту
Селекциядағы қолданылатын сұрыптау, будандастыруға негізделген дағдылы әдістер генетикалық өзгергіштіктің азаюына немесе ген-эрозияға, осыған байланысты генетикалық осалдылыққа әкеледі.
Мәдени өсімдіктердің генетикалық базисін кеңейтуге түраралық және алшақ будандастырудың маңызы зор. Әсіресе, мәдени өсімдіктерді жабайы һсетін түрлері мен будандастырп, тек бар сорттардың кеібір белгілерін жақсартып қана қоймай, өсімдіктердің жаңа түрлерін шығаруға болады. Өкінішке орай, алшақ будандастыруда селекцилнерлер көптеген қиыншылықтарға тап болды. Негізгі қиыншылықтыр мыналар; 1) генетикалық алыс түрлер будандаспайды, яғни ұрықтану болмайдын, бұл прогамдық сәйкессіздік; 2) Ұрықтану процесі жүргенімен, ұрық пайда болмайды, ал пайда болған жағдайда жөнді дамымайды, бұл постгамдық сәйкессіздік; 3) Будандардың стерильдігі (ұрықсыздығы).
Прогандық сәйкессіздік- аталық және аналық гометалардың арасында ұрықтану процесінің жүрмеуі. Себебі, аналық мойыны мен тозаң түтігінің ұзындықтарының әр түрлілігі (гетеростиля), даму кезеңінің сәйкес келмеуі (дихогамия); спермилердің ұрық қалтасына жете алмай, жұмыртқа жасушасымен қосылмауы.
In vitro жағдайында тозаңмен бірге ұрықтанбаған тұқым бүршікті қатар өсіріп бұл сәйкессіздікті жеңуге болады. Ол үшін гүлдердің ашылуына дейін, гүл шанақтарын кесіп алып, заласыздандырып, олардың аналығын, не түйіннің немесе тұқым бүршігін бір бүршікпен бірге бөліп алып, қоректік ортаға салады.
Постгамдық сәйкессіздік – ұрықтанудан кейінгі будан ұрықпен оны қоршап тұрған ұлпалардың генетикалық сәйкессіздігі. Будан ұрықты азғындауына дейін бөліп алып, жасанды қоректік ортада өсіріп, олардан регенерант өсімдік алуға болады. Осы әдіспен көптеген тұрарлық және туыаралық будандар алынады. Жетілмеген, оқшауланған ұрықтарды in vitro жағдайында өсіру көптеген факторларға байланысты, әсіресе ұрықтың дамуы кезеңі мен дифференцияланған деңгейіне. Жетілмеген ұрықтарды жетілген ұрықтарға қарағанда физиологиялық активтігі жоғары заттар қосылған күрделі қоректік ортада өсіреді.
Аталаық немесе аналық гаметофиттерді in vitro жағдайинда өсіру арқылы құнды селекциялық бастапқы материалды жылдам алуға болады. Тозаңқапты немесе тозаңды in vitro жағдайында өсіріп, гаплойдтық өсімдіктерді алу ангдрогенез деп, тұқым бүршігін өсіру арқылы гаплойдтық өсімдік алу гиногенез деп аталады.
1964 жылы С. Гух пен С. Махашвари сасық мендуананың тозаңқаптарының in vitro жағдайында өсіргенде эмриоидқа ұқсас құрылымды байқап, 2 жылдан кейін осындай құрылымнан алды. Авторлар бұл өсімдіктің гаплоидық тозаң дәндерінен алынған атап өтті.
Өсімдіктер селекциясы үшін жаппай гаплоидтар алуда Г. Мельхерс тозаң культурасы әдісін дағдылы селекция әдісімен байаныстыруды ұсынып жаңа жол көрсетті.
In vitro жағдайына аталық гаметоффитен гаплоидтық сптрофиттің пайда болуы өте күрделі процесс.
Андрогенез екі жолмен өтеді; тікелей және жанама. Тікелей андрогенез- микроспорадан түзілген эмбриоидтардан регенетант өсімдіктің пайда болуы. Ал регенерант өсімдіктігі микроспорасындағы маманданған жасушалардың жаңадан бөлінуге көшуі нәтижесінде түзелетін каллустардың пайда болуы жанама андрогенз деп аталады.
Е. Б. Балабатырова андрогендік құрылымдардың шығуын жоғарлату үшін гаплоидық технологияда бидайдың тозаң қаптары микроспораларын 6-8 тәулік бойы “көмір суымен ашығу“ факторын ұсынады.
К. Ж. Жамбакин бидайдың иорфогендік құрылымының индукция жиілігі генотипке байланысты екенін, олардың ата-анасымен салыстырғанда будандарда жоғары болатын байқап, қатты иорфогендік құрылымының пайда болуы жиілігі, ал жұмсақ бидайда жасыл өсімдіктер регенерациясы жоғары болатыны анықталды.
Жасушалық инженерия- жасушаларды қайта құрастыру арқыла жаңа жасушаны жасау.
Жасушаларды жасанды жолмен будандастырғанда будан геномы түзеледі.
Протопласт- ферменттердің әсері арқылы немесе механикалық жолдарымен қабығынан айырылған жасуша. Жасуша қабығын еріту кезінде жасушаның ішкі құрамына зақым тигізбеу үшін, жасушада плазмолизді жүргізеді, яғни жасушаны сусыздандырады, сол кезде протопласт жиырылып кішірейеді де қабаттан ажырайды. Осмотик, ретінде сазароза, маннит, сорбит пайдаланылады.
Бөліп алынған протопласттардан пайда болған жасушалардың әрі қарай дамуы мындай негізгі факторларға байланысты; 1) өсімдіктің түр ерекшелігі, физиологиялық жайы, бастапқы ұлпаның шығу тегі; 2) протопласттарда бөліп алу жағджайы мен әдістері 3) отырғызылатын жасушалардың тығыздығы; 4) қоректік ортаның құрамы; 5) өсіру жағдайлары.
3. Өсімдіктерді клондық микро көбейту
Селекция мен өсімдік шаруашылығында құнды элиталық өсімдіктерді көбейту үшін клондық микрокөбейтудің маңызы зор. Өсімдіктердің клонды микрокөбеюі - in vitro жағдайында өсімдіктің жыныссыз жолмен көбеюі. Клондық микрокөбею әдіспен алынған өсімдіктер генетикалық тұрғыдан бастапқы өсімдікпен ұқсас болады.
Осы әдістің дағдылы вегтативтік көбею жолмен салыстырғанда көптеген артықшылықтары бар, оның ішінде ең негізгілірі:
1) жылдам көбею мүмкіншілігі, яғни көбею коэффицентінің өте жоғарлығы. Мысалы, картоп дақылының бір өсімдігінен in vitro жағдайында 7-8 айдың ішінде 30-40 мың түйнек немесе клон өсімдіктер алуға болады.
2) сұрыптау процесін жылдамдату.
3) өсімдіктерді вирустар мен патогендік микроағзалардан сауықтыру.
4) өнемділігі.
5) өсу процесін үздіксіз жүргізуге мүмкінділігі. Микро-көбейтудегі ең көп тараған әдіс қолтық бүршіктегі қолтық өркендерді пайдалану. Микрокөбейтудің процосі 4 кезеңнен өтеді.
1) эксплантты in vitro жағдайында өсіру. Жұмыстың тиімділігі эксплантты дұрыс таңдап алуға байланысты.
2) микрокөбейту.
3) өркендерді тамырландыру және сақтау. Ол үшін қоректік ортаға ауксин қосылады.
4) өсімдіктерді топыраққа отырғызу.
Мозаика ауруын қоздыратын вирустар мен күресу үшін жоғары меристема бөлшегін бөліп алып, жасанды ортада өсіреді.
Меристемаларды бөліп алу үшін көгерген өркендерден ұзындығы 0,5-0,7 см өскіндерді бөліп алып, диацидтің 0,1% ертіндісінде заласыздандырылады. Содан кейін үш қайтара стерильді сумен шаяды. Меристема көлемі 100-200 мк болу керек одан үлкен болса вирустар өтіп кетуі мүмкүн, кіші болса өнбей қалуы мүмкін.
Сонымен, құнды элита өсімдіктерін микроклональды көбейту, гүл тозаңын, аналық гамктофитті өсіру арқылы гаплоидты өсімдіктер алу сомаклонды өзгергіш негізіндегі жасушалық селекция протопласттарды сомалық будандастыру негізіндегі жасушалық инженерия және т.б әр түрлі биотехнологиялық әдістердің өсімдіктер селекциясында маңызы өте үлкен.
Бақылау сұрақтары:
1. Биотехнология әдістерін биотехнологияда пайдалану жолдарын ата.
2. Өсімдік селекциясы үшін генетикалық базисті кеңейту дегеніміз не?
3. Өсімдіктерді клондық микрокөбейту әдісінің пайдасы мен зияны?
Дәріс №8
