Контрольная работа по «Культура тканей»

1

Федеральное агентство по образованию                                         

ГОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНЕВЕРСИТЕТ »

Контрольная работа

по дисциплине:

«Культура тканей»

Выполнил: студент гр. 2605-С

Токмакова Е.В.

                                                 шифр:  0705047                    

_______________

(подпись)

_____________________

(дата)

Проверил:

                                                                            Братилова Н.П.                                               

_______________

(оценка, подпись)

_____________________

(дата)

Красноярск, 2010

Содержание

1.      Модели микроклонального размножения растений………………….3

2.      Специальные методы выращивания ткани in vitro………………...…5

3.      Требования к выбору стерилизующего раствора для растительного материала…………………………………………………………….….8

4.      Задача…………………………………………………………………..11

Вариант 7

1.      Модели микроклонального размножения растений

Важно выявить, каким путем сформировались добавочные меристем ткани, поскольку в некоторых случаях в растениях-регенерантах может быть нарушено генетическое единообразие.

Существует несколько основных моделей микроклонального размножения растений, характеризующихся различной степенью надежности в отношении сохранения генетической стабильности размножаемых форм, универсальности для определенного круга растений, коэффициента размножения, повторяемости результатов. К таким моделям относятся:

- получение каллусной ткани с последующей индукцией органогенеза или соматического эмбриогенеза;

- индукция развития побегов непосредственно из ткани экспланта;

- пролиферация пазушных побегов.

При размножении через каллусную и суспензионную культуру процессы индукции органогенеза и эмбриогенеза контролируются соотношениями ауксина и цитокинина, вводимых в питательную среду.

Поскольку в единице объема каллусной ткани или в суспензионной культуре содержится до миллиона клеток, каждая из которых потенциально может развиваться в растение, эти методы теоретически наиболее перспективны с точки зрения коэффициента размножения. Однако при дедифференциации клеток может происходить полиплоидизация и анеуплоидизация числа хромосом, что создает риск получить вегетативное потомство с уклоняющимися формами.

Формирование адвентивных почек и побегов. Способность к индукции адвентивных почек в обычных условиях встречается у некоторых видов растений (бегония), что используется для их размножения. Несомненно, что условия in vitro могут в сильной степени стимулировать этот процесс. К сожалению, на данный момент не определена до конца степень получения генетически отклоненных растений.

В основе микроклонального размножения с использованием метода культуры изолированных тканей и органов лежит способность изолированной части растения к формированию полноценного растительного организма, то есть тотипотентность, которая определяется как свойство соматических клеток растения полностью реализовывать свой потенциал развития.

2. Специальные методы выращивания ткани in vitro

Одно из направлений клеточных технологий - это использование их в селекции, которое облегчает и ускоряет традиционный селекционный процесс в создании новых форм и сортов растений. Существующие методы культивирования изолированных клеток и тканей in vitro условно можно разделить на две группы.

Первая группа - это вспомогательные технологии, которые не подменяют обычную селекцию, а служат ей. К ним можно отнести: оплодотворение in vitro (преодоление программной несовместимости), культивирование семяпочек и незрелых гибридных зародышей (преодоление постгамной несовместимости), получение гаплоидов путем культивирования пыльников и микроспор, криосохранение изолированных клеток, тканей и органов, клональное микроразмножение отдаленных гибридов.

Вторая группа методов ведет к самостоятельному, независимому от традиционных методов селекции, получению новых форм и сортов растений: клеточная селекция с использованием каллусной ткани, соматическая гибридизация (слияние изолированных протопластов и получение неполовых гибридов), применение методов генной инженерии.

Оплодотворение  in vitro (преодоление прогамной несовместимости) проводится в том случае, когда невозможно осуществить оплодотворение между выбранными парами в естественных условиях. Это вызвано несколькими причинами: 1) физиологические (несоответствие во времени созревания пыльцы и т. д.); 2) морфологические (короткая пыльцевая трубка или блокирование роста ее на раз­ных этапах развития и т. д.).

Оплодотворение in vitro можно осуществить двумя способами: а) культивирование на искусственной агаризованной питательной среде завязи с нанесенной на нее готовой пыльцой; б) завязь вскрывается и на питатель­ную среду переносятся кусочки плаценты с семяпочками, вблизи которых или непосредственно на ткани плаценты культивируется готовая пыльца. Визуально определить, прошло оплодотворение in vitro или нет, можно по быстро увеличивающимся в размерах семяпочкам. Сформировавшийся зародыш, как правило, не переходит в состояние покоя, а сразу прорастает и дает начало гибридному поколению. Плацентарное оплодотворение in vitro позволило преодолеть несовместимость в скре­щивании сортов культурного табака N. tabacum с дикими видами N. rosulata и N. debneyi и сделало возможным получение межвидовых гибридов табака в опытах М.Ф. Терновского и др. (1976), Шинкаревой (1986).

Постгамная несовместимость при отдаленной гибридизации возникает после оплодотворения. Часто при этом образуются щуплые невсхожие семена. Причиной может быть расхождение во времени развития зародыша и эндосперма. Из-за слабого развития эндосперма зародыш бывает неспособен к нормальному прорастанию. В таких случаях из зрелой щуплой зерновки изолируют зародыш и выращивают его в питательной среде.

Выращивание зародышей в искусственной питательной среде называется эмбриокультурой. Среда для выращивания зрелого зародыша может быть простой, без добавок физиологически активных веществ (например, среда Уайта) или любая другая, содержащая минеральные соли и сахарозу. При более отдаленных скрещиваниях нарушения в развитии зародыша могут наблюдаться уже на ранних этапах, что выражается в отсутствии дифференцировки, замедленном росте. В этом случае культура зародыша состоит из двух этапов — эмбрионального роста зародыша, во время которого продолжается его дифференцировка, и прорастания подросшего зародыша. Для первого этапа требуется более сложная по составу среда с повышенным содержанием сахарозы, с добавками различных аминокислот, витаминов и гормонов.

Применение эмбриокультуры в селекции приобретает в последнее время большое значение для получения отдаленных гибридов зерновых, злаковых и других сельскохозяйственных культур. Показана возможность увеличения выхода пшенично-ржаных гибридов путем доращивания незрелых зародышей, а также использования эмбриокультуры для преодоления постгамной несовместимости при гибридизации пшеницы с колосняком.

Метод эмбриокультуры находит все более широкое применение в межвидовой гибридизации овощных растений. Для лука разработаны приемы выращивания in vitro абортивных зародышей от гибридных семян с разных этапов эмбриогенеза, выращивание зародышей от частично фертильных межвидовых гибридов. Культура изолированных зародышей используется в селекции томатов и других овощных растений.

Исследована гормональная регуляция роста и развития зародышей томата in vitro . Обсуждается возможность применения эмбриокультуры для получения отдаленных гибридов подсолнечника, изучаются факторы, контролирующие рост и развитие in vitro зародышей подсолнечника, выделенных в разные сроки после опыления.

Культура изолированных зародышей как вспомогательный метод при отдаленной гибридизации применяется не только для преодоления постгамной несовместимости, но также с целью микроразмножения ценных гибридов. В этом случае микроразмножение идет путем каллусогенеза, индукции морфогенеза и получения растений-регенерантов из каллусной ткани. Техника клонирования незрелых зародышей позволяет размножать ценные генотипы растений на ранних стадиях жизненного цикла. Еще одна возможность применения культуры зародышей — использование ее в клеточной селекции.

3. Требования к выбору стерилизующего раствора для растительного материала.

Стерильная культура - культура, свободная от эпифитных и ризосферных микроорганизмов.

Вид стерилизующего агента, его концентрация и время действия, зависящие от особенностей тканей исходных растений, необходимо подобрать таким образом, чтобы убить микроорганизмы и не повредить ткани экспланта. Для поверхностной стерилизации растительных объектов применяют следующие средства стерилизации: сулему (двуххлористая ртуть) (0.1%), хлорамин (2-10%), гипохлорит кальция (7-10% Ca(ClO)2) или натрия (NaOCl), перекись водорода (13-18%) и др. Хлорамин можно купить в аптеке. Для стерилизации можно использовать также хлорсодержащие растворы отбеливателей из хозяйственных магазинов, например, средство "Белизна". Свежие растворы отбеливателей при стерилизации нежных эксплантов, таких как молодые листочки, нужно разводить в 2 или даже в 3 раза. Эффективность стерилизации возрастает при добавлении нескольких капель твина-80 и твина-20 на литр стерилизующего раствора.

Продолжительность стерилизации меристем сулемой - 5 минут, семян - 15-20 минут, пергидролем соответственно 15 и 30 минут.

Подготовка растительного материала к введению в культуру in virto является важным этапом работы. Особое внимание следует уделять стерилизации объектов, т.к. поверхностные ткани растения могут быть заражены бактериями, грибами и их спорами.

Выбор стерилизующего агента должен удовлетворять основным требованиям: нейтрализация микрофлоры и сохранение тканей от повреждений. Исходя из этого, стерилизующее вещество должно не проникать в растительные ткани или обладать способностью легко разрушаться и выводиться из них, иметь достаточную экспозицию. Выбор стерилизующего вещества и времени стерилизации также зависит от чувствительности тканей.

В практике микроклонального размножения косточковых культур используют следующие стерилизаторы, систематизированные по эффективности:

1. Гипохлорид кальция (9-10% раствор, 5-30 мин, эффективность хорошая, удаляется легко);

2. Гипохлорид натрия (2% раствор, 5-30 мин, эффективность хорошая, удаляется легко);

3. Перекись водорода (10-12% раствор, 5-15 мин, эффективность хорошая, удаляется легко);

4. Бромная вода (1-2% раствор, 2-10 мин, эффективность хорошая удаляется легко);

5. Нитрат серебра (0,8-1%, 5-30 мин, эффективность хорошая, удаляется трудно);

6. Сулема (0,1% раствор, 2-10 мин, эффективность хорошая, удаляется плохо);

7. 70% этанол (1-2 мин, удаляется хорошо, используется как предварительный стерилизатор);

8. Диацит (этанолмеркурихлорид и борная кислота с цетилпиридинбромидом в качестве детергента – 0,1% раствор, 2-10 мин, эффективность хорошая, удаляется хорошо);

4. Задача.