биотехнология, учебник

Содержание главы:


Разделы учебника:


Реклама

Раздел "Культуры растительных клеток"

Создание искусственных ассоциаций культивируемых клеток высших растений с микроорганизмами

Цианобактерии в искусственных ассоциациях с растительными клетками

Цианобактерии как партнеры в искусственных ассоциациях имеют ряд особенностей:

  • предполагают, что древние цианобактерии сыграли роль в формировании эукариотической клетки;
  • >
  • чаще других фототрофов вступают в симбиотические отношения с другими организмами в природе;
  • в симбиозах осуществляют различные метаболические функции: с автотрофами играют роль азотфиксаторов, с гетеротрофами обеспечивают партнеров продуктами фотосинтеза;
  • способны выделять в среду углеводы, аминокислоты, пептиды, витамины, гормоны;
  • в процессе фотосинтеза выделяют кислород, которые растения в процессе дыхания потребляют;
  • находят практическое применение в улучшении обеспечения растений связанным азотом.

Препятствием могут служить различные требования к условиям культивирования: у клеток растений оптимум рН 5 - 5.5, а цианобактерий нейтрально-щелочной (7 - 10); для растительных клеток температурный оптимум 24 - 27оС, для бактерий - 30 - 40оС; концентрация минеральных солей в среде для выращивания растительных клеток выше, чем требуется для цианобактерий.

В исследованиях, проведенных на кафедре клеточной физиологии и иммунологии МГУ, проверялись различные сочетания партнеров, с использованием как каллусных, так и суспензионных культур. Был отмечен ряд физиологических реакций: от ингибирования одного партнера другим до взаимной стимуляции процессов жизнедеятельности.

В суспензионных культурах клеток табака и Anabaena nidulans отмечено следующее:

  • взаимная стимуляция роста, когда в условиях, неоптимальных для роста каждого компонента системы, происходила взаимная стимуляция;
  • двухфазность ростовых процессов: за пиком роста цианобактерий следует пик роста растительных клеток, сопровождающийся частичной деградацией цианобактерий. Предполагается, что в первой фазе роста отношения партнеров носят характер мутуализма;
  • цианобактерии адсорбируются на поверхности клеток, проникают вглубь клеточных агрегатов, но часть партнеров остается в суспензии в свободном состоянии;
  • растительные клетки потребляют продукты фотосинтеза цианобактерий;
  • между клетками растений и микроорганизмов устанавливаются метаболические взаимодействия, которые могут привести к стимуляции видоспецифических биосинтезов растительных клеток.

Ассоциации каллусных тканей с цианобактериями получали двумя способами:

  1. Использовали изолированные протопласты, выделенные из дефицитных по хлорофиллу участков мезофилла листа.
  2. Использовали каллус, выделенный из бесхлорофильного участка листа, к которому подсевали суспензию A.variablis.

При этом каллусные культуры стабильно росли не менее 2 лет. Антагонизма не было.

Добавляя в среду ауксины и цитокинины, удалось вызвать органогенез у каллуса табака, ассоциированного с цианобактерией. Сформировались белые побеги регенерантов табака с участками сине-зеленого цвета, содержащими бактерии. В регенерантах из каллуса цианобактерии имели внутритканевую локализацию и обнаруживались только в листьях. Их также находили на поверхности листа, стебля (рис. 25), в сосудистой системе, устьицах.

Результаты по получению ассоциаций цианобактерий с растениями - регенерантами представляют интерес в связи с проблемой повышения доли биологически связанного азота в азотном питании растений.

Рис 25. Цепочки Anabaena variabilis в углублениях складчатой поверхности стебля табака (по Р. Г. Бутенко и др., 1987)

Читать дальше ► методы сохранения генофонда

Другие главы раздела:


Реклама

написать письмо автору © 1995-2013 Наталья Кузьмина