Растения

Получение растений из отдельных клеток в пробирке казалось очень трудной, но тем более увлекательной задачей, стоящей перед генетиками, физиологами и биохимиками растений. Изолированная клетка после ряда делений способна дать начало отдельным элементам сосудистой системы растений. Если ее перенести на свет, она зеленеет, в ней образуется хлорофилл и создается фотосинтетический аппарат.

Всеми процессами деления клеток и их специализацией можно управлять, изменяя состав питательной среды. Каждая клетка содержит весь набор генов, контролирующих развитие ее в любом направлении. Было установлено, что при определенных условиях в массе однородных клеток возможно появление одной, способной превращаться в типичную клетку, зиготы — оплодотворенной яйцеклетки. У нее есть увеличенное ядро и обогащенная цитоплазма. Это явление получило название соматического эмбриогенеза в культуре ткани.

Деление зиготической клетки происходит по такому же принципу, как и развитие зародыша в цветке. Закладываются будущий корень, необходимая для роста стебля почечка и первые листья семядоли. Соматический зародыш можно выделить из окружающей ткани и поместить в специальную среду. Он начинает быстро формировать корневую систему. Затем развиваются листья и стебель. Теперь в пробирке уже миниатюрное растеньице. Если его перенести в почву, оно начинает нормально расти.

Успехи в выращивании растений из отдельных клеток имели немаловажное значение. Например, посадочный материал многих сельскохозяйственных растений (картофеля, овощных и ягодных культур), цветов (гвоздики, гладиолусы) страдает вирусными заболеваниями. Чтобы получить организм, свободный от вирусов, кусочки ткани меристемы в несколько миллиметров из верхушечной почки помещают на искусственную питательную среду. Здоровые растения пересаживают в почву и получают хорошее потомство.

Метод культуры ткани оказался очень эффективным для быстрого размножения растений. Из одного куста винограда можно получить несколько десятков черенков. Если поместить ткани на питательную среду, в пробирках можно вырастить тысячи растений, которые затем пересаживают в почву.

Велико практическое значение возможности культивирования зародышей вне организмов на искусственной питательной среде. У культурных растений неполноценные семена с недоразвитыми зародышами чаще всего получаются при гибридизации генетически отдаленных форм. Успешные эксперименты по получению межвидовых гибридов с помощью культуры зародышей впервые провел немецкий ученый Ф. Лейбах в 1925 г. Он вычленял зародыши из недоразвитых семян межвидовых гибридов льна и выращивал их в стерильных пробирках на ватке, смоченной сахарозой. Затем он помещал их на влажную фильтровальную бумагу в чашки Петри. Спустя 10—15 дней зародыши увеличивались в размерах и через несколько дней начинали прорастать. Проростки развились в гибридные растения.

В 1930 г. Мютцингу удалось прорастить на питательной среде гибридные зародыши, полученные от скрещивания различных видов пикульника. После четырехнедельного пребывания на искусственной питательной среде зародыши начали расти. Гибридные растения хорошо развились и после самоопыления дали нормальные семена.
Применение культуры зародышей оказалось удачным для создания гибридов между разными видами клевера, фасоли, лядвенца, донника, тыквы, табака, картофеля, ячменя, пшеницы, ириса, орхидей и других растений. Особого внимания заслуживает использование культуры зародышей при работе с плодовыми.

Раннеспелые сорта некоторых косточковых образуют нежизнеспособные семена из-за ранней дегенерации зародыша и эндосперма. Это препятствует их использованию в селекции при создании улучшенных рано созревающих сортов. Ученым удалось получить проростки из зародышей, извлеченных из незрелых плодов многочисленных форм вишен, слив, абрикосов, персиков, яблонь и груш. Гибриды от скрещивания вишни обыкновенной с войлочной, вишни с черемухой, груши с яблоней, яблони с грушей и боярышником, смородины с крыжовником, терна с вишней и других плодовых были созданы при выращивании недозрелых зародышей в стерильных условиях. Метод культуры зародышей оказался также перспективным при выведении новых высокоморозостойких сортов сливы. Удалось получить ряд ценных в практическом отношении гибридов между представителями диких видов и сортами домашней сливы.