A szövettenyésztés módszere a modern biotechnológia egyik fő eszköze, amely lehetővé teszi a növényélettani, biokémiai és genetikai gyakorlati problémák megoldását. Az anyag mesterséges termesztése bizonyos feltételek mellett történik: sterilizálás, hőmérséklet-szabályozás és speciális táptalajnak való kitétel.
Essence
A szövettenyésztés módszere ezek hosszú távú tartósítása és/vagy mesterséges tenyésztése laboratóriumi körülmények között táptalajon. Ez a technológia lehetővé teszi egy biológiai modell létrehozását a növények, emberek és állatok testén kívül létező sejtekben zajló különféle folyamatok tanulmányozásához.
A növényi szövettenyészet szaporodása a totipotencia tulajdonságán alapszik – a sejtek azon képességén, hogy teljes szervezetté fejlődjenek. Állatoknál ez csak a megtermékenyített petékben valósul meg (egyes típusú coelenterátumok kivételével).
Fejlesztési előzmények
Az első kísérleteket a növényi szövetek termesztésére német tudósok tették a 19-20. század fordulóján. Annak ellenére, hogy nem jártak sikerrel, számos ötlet fogalmazódott meg, amelyek később beigazolódtak.
1922-ben W. Robbins és W. Kotte egymástól függetlenül képesek voltak a kukorica és a paradicsom gyökereinek hegyét termeszteni mesterséges táptalajon. A sejt- és szövettenyésztési technikák részletes tanulmányozása az 1930-as években kezdődött. 20. század R. Gautre és F. White bebizonyította, hogy a szövettenyészetek időszakos átültetésével friss tápközegbe korlátlan ideig növekedhetnek.
1959-re 142 növényfajt termesztettek laboratóriumi körülmények között. A XX. század második felében. a szétszórt (leválasztott) sejtek használata is megkezdődött.
A vizsgálati anyag típusai
A növényi szövettenyészeteknek 2 fő típusa van:
- Rombolás nélkül gyártva és megőrizve az élő szervezetben rejlő jellegzetességeket.
- Lebontással (kémiai, enzimatikus vagy mechanikai) vonják ki az elsődleges szövetből. Egy vagy több sejttenyészetből képződhet.
A következő módszereket különböztetjük meg a termesztési mód szerint:
- a „tápláló rétegen”, amelyben ugyanazon növényfaj osztódó sejtjei választják ki a szövetnövekedést serkentő anyagot;
- a nővérszövet felhasználásával a tenyésztett sejtek mellett;
- izolált osztódó sejtcsoportból származó tápközeg használata;
- egyedi egysejtű növesztéssel telített mikrocseppekben.
Az egysejtekből történő tenyésztés bizonyos nehézségekkel jár. Ahhoz, hogy mesterségesen "kényszerítsék" őket osztódásra, jelet kell kapniuk a szomszédos, aktívan működő sejtektől.
A fiziológiai kutatások egyik fő szövettípusa a kallusz, amely kedvezőtlen külső tényezők (általában mechanikai sérülés) hatására alakul ki. Képesek elveszíteni az eredeti szövetben rejlő sajátos jellemzőket. Ennek eredményeként a kalluszsejtek elkezdenek aktívan osztódni, és a növény részei kialakulnak.
Szükséges feltételek
A szövet- és sejttenyésztési módszer sikere a következő tényezőktől függ:
- A sterilitásnak való megfelelés. Az átültetéshez speciális, tisztított levegővel ellátott, ultraibolya lámpákkal felszerelt dobozokat használnak. A szerszámokat és anyagokat, a ruhákat és a személyzet kezét aszeptikus kezelésnek kell alávetni.
- Speciálisan kiválasztott tápközegek használata, amelyek szén- és energiaforrásokat (általában szacharózt és glükózt), mikro- és makrotápanyagokat, növekedésszabályozó anyagokat (auxinok, citokininek), vitaminokat (tiamint, riboflavint, aszkorbin- és pantoténsavat és másokat) tartalmaznak.).
- Megfelelés a hőmérsékletnek (18-30 °C), a fényviszonyoknak és a páratartalomnak (60-70%). A legtöbb kalluszszövettenyészetet környezeti megvilágítás mellett termesztik, mivel nem tartalmaznak kloroplasztot, de egyes növények háttérvilágítást igényelnek.
Jelenleg készen állkereskedelmi felállások (Murasige és Skoog, Gamborg és Eveleg, White, Kao és Mikhailyuk és mások).
Érvek és hátrányok
A sejt- és szövettenyésztési módszer előnyei:
- a kapott eredmények jó reprodukálhatósága;
- sejtek közötti interakciók szabályozása;
- alacsony reagensfogyasztás;
- sejtvonalak genetikai homogenitása;
- a termesztési folyamat gépesítésének lehetősége;
- szabályozás a ketrec körülményei felett;
- élő kultúrák alacsony hőmérsékletű tárolása.
Ennek a biotechnológiának a hátránya:
- szigorú aszeptikus feltételeknek kell megfelelnie;
- a sejttulajdonságok instabilitása és nemkívánatos keveredésük lehetősége;
- magas vegyszerek költsége;
- a tenyésztett szövetek és sejtek nem teljes egyenértékűsége élő szervezetben.
Alkalmazás
A kutatáshoz használt szövettenyésztési módszer:
- sejteken belüli folyamatok (DNS, RNS és fehérjék szintézise, anyagcsere és ennek befolyásolása gyógyszerek segítségével);
- sejtközi reakciók (anyagok átjutása a sejtmembránokon, a hormon-receptor komplex működése, a sejtek egymáshoz tapadásának képessége, szövettani struktúrák kialakulása);
- kölcsönhatások a környezettel (tápanyagok felszívódása, fertőzések átvitele, keletkezési és fejlődési folyamatokdaganatok és mások);
- sejtekkel végzett genetikai manipulációk eredményei.
A biológia és farmakológia ígéretes területei, amelyek fejlesztésében ezt a technológiát használják, a következők:
- hatékony gyomirtó szerek, agronómiai növények növekedésszabályozói, biológiailag aktív vegyületek beszerzése gyógyszerek előállításához (alkaloidok, szteroidok és mások);
- irányított mutagenezis, új hibridek nemesítése, posztgám inkompatibilitás leküzdése;
- klonális szaporítás, amely lehetővé teszi nagyszámú genetikailag azonos növény előállítását;
- vírusrezisztens és vírusmentes növények nemesítése;
- a génállomány mélyhűtése;
- szövetrekonstrukció, őssejtforrások létrehozása (szövetsebészet).
