Клеточная селекция

Растениям нередко приходится преодолевать различные экстремальные условия в период вегетации. На них влияют засуха и холод, недостаток и избыток влаги, засоленность почвы. Эти и другие неблагоприятные факторы среды приводят к снижению урожая. Селекционеры проводят отборы устойчивых к экстремальным условиям растений и используют их как исходный материал для получения новых сортов.

Важный метод расширения генетической изменчивости растений и получения новых ценных форм — метагенез. Однако применение даже самых совершенных мутагенов дает возможность получать одно наследственное изменение на тысячу растений. Еще реже возникают хозяйственно ценные мутации. Ученым приходится высевать десятки и даже сотни тысяч растений на больших площадях и среди них отыскивать полезные мутации.

Эффективность создания и поиск ценных форм растений может значительно повысить клеточная селекция. Разработаны условия, при которых взятые из растений клетки начинают жить и размножаться на специальных питательных средах как независимые одноклеточные организмы. Такой неорганизованный рост и размножение клеток в искусственных условиях может практически поддерживаться десятки лет. Изменение содержания фитогормонов в питательной среде приводит к организованному росту клеток и получению из них заново целых растений. Есть возможность перейти с организменного уровня на клеточный и работать с миллионами клеток в колбе — вместо миллионов растений в поле.

Применение клеточной технологии растений было основано на опыте работы с микроорганизмами. Преимущество такой работы по сравнению с выращиванием целых растений состоит еще и в возможности легко подвергнуть однородной и контролируемой обработке мутагенами. Обработанные клетки помещают на селективные среды, подобно тому как это делают с микробами, и отбирают появившиеся мутанты. Из измененных клеток во многих случаях удается получить растения.

В процессе культивирования клеток возникают значительные генетические изменения. Прежде всего это касается цитогенетических факторов. Многие исследователи выявили изменение числа хромосом в клетках. Встречались полиплоидные и анеуплоидные формы. В ряде случаев наблюдалось появление хромосомных перестроек и генных мутаций. Это явилось причиной появления из клеток растений с полезными признаками. Так, в одном из опытов встречалось 2% растений картофеля, устойчивых к заболеванию альтернариозом и фитофторозом. Другие исследователи нашли среди образовавшихся из клеток табака 13% растений, устойчивых к токсину фитофторы, и 22% — к токсину альтернарии.

В случаях, когда из обычных культивируемых клеток не удалось вырастить растения с желаемыми признаками, клетки обрабатывали мутагенами и из них старались получить как можно больше растений. Так были выделены пигментные и ауксотрофные (не способные синтезировать из более простых веществ ростовые вещества) мутации, растения с измененными морфологическими признаками, с повышенным содержанием убихинона.

Для создания растений, устойчивых к различным стрессовым факторам, клетки после мутагенной обработки переносят на питательные среды, содержащие тот или иной антиметаболит, и переводят их в провокационные к определенному фактору условия. Так были получены регенеранты различных видов растений, устойчивые к антибиотикам, гербицидам, пониженным температурам и др.