Metoden för vävnadsodling är ett av de viktigaste verktygen för modern bioteknik, som gör det möjligt att lösa praktiska problem med växtfysiologi, biokemi och genetik. Artificiell odling av materialet utförs under vissa villkor: sterilisering, temperaturkontroll och exponering för ett speciellt näringsmedium.
Essence
Metoden för vävnadsodling är deras långsiktiga konservering och/eller konstgjorda odling i laboratorieförhållanden på ett näringsmedium. Denna teknik låter dig skapa en biologisk modell för att studera olika processer i celler som existerar utanför kroppen hos växter, människor och djur.
Reproduktionen av växtvävnadskultur bygger på egenskapen totipotens - cellers förmåga att utvecklas till en hel organism. Hos djur förverkligas detta endast i befruktade ägg (med undantag för vissa typer av coelenterater).
Utvecklingshistorik
De första försöken att odla växtvävnader gjordes av tyska forskare vid 1800- och 1900-talens skiftning. Trots att de misslyckades formulerades ett antal idéer som bekräftades senare.
År 1922 kunde W. Robbins och W. Kotte, oberoende av varandra, odla spetsarna av majs- och tomatrötter på ett konstgjort näringsmedium. En detaljerad studie av cell- och vävnadsodlingstekniker började på 1930-talet. 1900-talet R. Gautre och F. White bevisade att med periodisk transplantation av vävnadskulturer till ett färskt näringsmedium kan de växa i det oändliga.
1959 odlades 142 växtarter under laboratorieförhållanden. Under andra hälften av XX-talet. användningen av dispergerade (separerade) celler har också börjat.
Typer av testmaterial
Det finns två huvudtyper av växtvävnadskulturer:
- Producerad utan förstörelse och bevarar de karakteristiska egenskaper som är inneboende i en levande organism.
- Extraheras genom nedbrytning (kemisk, enzymatisk eller mekanisk) från primär vävnad. Kan bildas från en eller flera cellkulturer.
Följande metoder kännetecknas av odlingsmetoden:
- på "matningsskiktet", där ett ämne som stimulerar vävnadstillväxt utsöndras genom att celler av samma växtart delar sig;
- använda sjuksköterskevävnaden bredvid de odlade cellerna;
- användning av näringsmedium från en isolerad delande cellgrupp;
- odla enskilda enstaka celler i en mikrodroppe mättad i sammansättning.
Odling från enstaka celler är kantad av vissa svårigheter. För att på konstgjord väg "tvinga" dem att dela sig måste de få en signal från närliggande, aktivt fungerande celler.
En av huvudtyperna av vävnad för fysiologisk forskning är kallus, som uppstår under negativa yttre faktorer (vanligtvis mekanisk skada). De har förmågan att förlora de specifika egenskaper som är inneboende i den ursprungliga vävnaden. Som ett resultat börjar kallusceller aktivt dela sig och delar av växten bildas.
Nödvändiga villkor
Framgången för vävnads- och cellodlingsmetoden beror på följande faktorer:
- Överensstämmelse med sterilitet. För transplantation används speciella lådor med tillförd renad luft, utrustade med ultravioletta lampor. Verktyg och material, kläder och händer på personal bör utsättas för aseptisk behandling.
- Användningen av speciellt utvalda näringsmedier som innehåller kol- och energikällor (vanligtvis sackaros och glukos), mikro- och makronäringsämnen, tillväxtregulatorer (auxiner, cytokininer), vitaminer (tiamin, riboflavin, askorbinsyra och pantotensyra och andra)).
- Överensstämmelse med temperatur (18-30 ° C), ljusförhållanden och luftfuktighet (60-70%). De flesta callusvävnadskulturer odlas under omgivande ljus eftersom de inte innehåller kloroplaster, men vissa växter kräver bakgrundsbelysning.
Färdiggjord för närvarandekommersiella laguppställningar (Murasige och Skoog, Gamborg och Eveleg, White, Kao och Mikhailyuk och andra).
För- och nackdelar
Fördelarna med cell- och vävnadsodlingsmetoden är:
- bra reproducerbarhet av de erhållna resultaten;
- reglering av intercellulära interaktioner;
- låg förbrukning av reagens;
- genetisk homogenitet hos cellinjer;
- möjlighet till mekanisering av odlingsprocessen;
- kontroll över burens förhållanden;
- lågtemperaturlagring av levande kulturer.
Nackdelen med denna bioteknik är:
- behov av att följa strikta asepsisvillkor;
- instabilitet hos cellegenskaper och möjligheten av deras oönskade blandning;
- höga kemikaliekostnader;
- ofullständig ekvivalens av odlade vävnader och celler i en levande organism.
Application
Vävnadskulturmetod som används för forskning:
- processer inuti celler (syntes av DNA, RNA och proteiner, metabolism och påverkan på den med hjälp av läkemedel);
- intercellulära reaktioner (passage av ämnen genom cellmembran, hormonreceptorkomplexets arbete, cellers förmåga att vidhäfta varandra, bildandet av histologiska strukturer);
- interaktioner med miljön (absorption av näringsämnen, överföring av infektioner, ursprungs- och utvecklingsprocessertumörer och andra);
- resultat av genetiska manipulationer med celler.
Löfande områden inom biologi och farmakologi, i vars utveckling denna teknologi används, är:
- skaffa effektiva herbicider, tillväxtreglerande medel för agronomiska grödor, biologiskt aktiva föreningar för användning vid tillverkning av läkemedel (alkaloider, steroider och andra);
- riktad mutagenes, uppfödning av nya hybrider, övervinna postgam inkompatibilitet;
- klonal förökning, vilket gör att du kan få ett stort antal genetiskt identiska växter;
- uppfödning av virusresistenta och virusfria växter;
- kryokonservering av genpoolen;
- vävnadsrekonstruktion, skapande av stamcellskällor (vävnadsteknik).
