Vevskulturmetoden er et av hovedverktøyene i moderne bioteknologi, som gjør det mulig å løse praktiske problemer innen plantefysiologi, biokjemi og genetikk. Kunstig dyrking av materialet utføres under visse betingelser: sterilisering, temperaturkontroll og eksponering for et spesielt næringsmedium.
Essence
Vevskulturmetoden er langtidskonservering og/eller kunstig dyrking under laboratorieforhold på et næringsmedium. Denne teknologien lar deg lage en biologisk modell for å studere ulike prosesser i celler som eksisterer utenfor kroppen til planter, mennesker og dyr.
Reproduksjonen av plantevevskultur er basert på egenskapen totipotens - cellenes evne til å utvikle seg til en hel organisme. Hos dyr er dette bare realisert i befruktede egg (med unntak av noen typer coelenterater).
Utviklingshistorikk
De første forsøkene på å dyrke plantevev ble gjort av tyske forskere på begynnelsen av 1800- og 1900-tallet. Til tross for at de ikke lyktes, ble det formulert en rekke ideer, som ble bekreftet senere.
I 1922 kunne W. Robbins og W. Kotte, uavhengig av hverandre, dyrke tuppene av mais- og tomatrøtter på et kunstig næringsmedium. En detaljert studie av celle- og vevskulturteknikker begynte på 1930-tallet. Det 20. århundre R. Gautre og F. White beviste at med periodisk transplantasjon av vevskulturer til et friskt næringsmedium, kan de vokse i det uendelige.
I 1959 ble 142 plantearter dyrket under laboratorieforhold. I andre halvdel av XX århundre. bruken av spredte (separerte) celler har også begynt.
Typer testmateriale
Det er 2 hovedtyper plantevevskulturer:
- Produsert uten ødeleggelse og bevaring av de karakteristiske egenskapene som er iboende i en levende organisme.
- Ekstrahert ved nedbrytning (kjemisk, enzymatisk eller mekanisk) fra primærvev. Kan dannes fra én eller flere cellekulturer.
Følgende metoder utmerker seg ved dyrkingsmetoden:
- på "næringslaget", der et stoff som stimulerer vevsvekst skilles ut ved å dele celler av samme planteart;
- bruke sykepleiervevet ved siden av de dyrkede cellene;
- bruk av næringsmedium fra en isolert delende cellegruppe;
- dyrking av individuelle enkeltceller i en mikrodråpe mettet i sammensetning.
Dyrking fra enkeltceller er beheftet med visse vanskeligheter. For å kunstig "tvinge" dem til å dele seg, må de motta et signal fra naboceller, aktivt fungerende.
En av hovedtypene vev for fysiologisk forskning er callus, som oppstår under uheldige eksterne faktorer (vanligvis mekanisk skade). De har evnen til å miste de spesifikke egenskapene som ligger i det opprinnelige vevet. Som et resultat begynner kallusceller å dele seg aktivt og deler av planten dannes.
Nødvendige betingelser
Suksessen til vev- og cellekulturmetoden avhenger av følgende faktorer:
- Overholdelse av sterilitet. For transplantasjon brukes spesielle bokser med tilført renset luft, utstyrt med ultrafiolette lamper. Verktøy og materialer, klær og hender til personell bør utsettes for aseptisk behandling.
- Bruk av spesielt utvalgte næringsmedier som inneholder kilder til karbon og energi (vanligvis sukrose og glukose), mikro- og makronæringsstoffer, vekstregulatorer (auxiner, cytokininer), vitaminer (tiamin, riboflavin, askorbinsyre og pantotensyre og andre)).
- Overholdelse av temperatur (18-30 °C), lysforhold og fuktighet (60-70%). De fleste kallusvevskulturer dyrkes under omgivelseslys, da de ikke inneholder kloroplaster, men noen planter krever bakgrunnsbelysning.
Foreløpig ferdiglagetkommersielle lagoppstillinger (Murasige og Skoog, Gamborg og Eveleg, White, Kao og Mikhailyuk og andre).
Fordeler og ulemper
Fordelene med celle- og vevskulturmetoden er:
- god reproduserbarhet av de oppnådde resultatene;
- regulering av intercellulære interaksjoner;
- lavt forbruk av reagenser;
- genetisk homogenitet av cellelinjer;
- mulighet for mekanisering av vekstprosessen;
- kontroll over merdforholdene;
- lagring av levende kulturer ved lav temperatur.
Ulempen med denne bioteknologien er:
- need to comply with strenge asepsis conditions;
- ustabilitet av celleegenskaper og muligheten for uønsket blanding av dem;
- høy kostnad på kjemikalier;
- ufullstendig ekvivalens av dyrkede vev og celler i en levende organisme.
Application
Vevskulturmetode brukt til forskning:
- prosesser inne i celler (syntese av DNA, RNA og proteiner, metabolisme og påvirkning på det ved hjelp av medikamenter);
- intercellulære reaksjoner (passasje av stoffer gjennom cellemembraner, arbeidet til hormonreseptorkomplekset, cellenes evne til å feste seg til hverandre, dannelsen av histologiske strukturer);
- interaksjoner med miljøet (absorpsjon av næringsstoffer, overføring av infeksjoner, opprinnelses- og utviklingsprosessersvulster og andre);
- resultater av genetiske manipulasjoner med celler.
Loftende områder innen biologi og farmakologi, i utviklingen av denne teknologien, er:
- å skaffe effektive herbicider, vekstregulatorer for agronomiske avlinger, biologisk aktive forbindelser for bruk i produksjon av medisiner (alkaloider, steroider og andre);
- rettet mutagenese, avl av nye hybrider, overvinne postgamous inkompatibilitet;
- klonal formering, som lar deg få et stort antall genetisk identiske planter;
- avl av virusresistente og virusfrie planter;
- kryokonservering av genpoolen;
- vevsrekonstruksjon, opprettelse av stamcellekilder (vevsteknikk).
