Лекции по "Биотехнология"

   С₃ -өсімдіктерінің өнімділігін көтеру барысында тағы бір ой туады, ол хлоропласт геномына леггемоглобин генін енгізу арқылы СО₂/О₂ қатынасын өзгерту. Бұл белок оттегін өзіне қосып алып, сөйтіп молекулалық азотты сіңіретін ризобактерияларды оттегінен қорғайды. Бұл белоктың гені бірқатар бұршақ тұқымдастарында бар.

2. Өсімдіктер гендік инженериясының  жетістіктері.

   Өсімдіктердің  гендік инженериясы саласында бірінші жұмыстар ин витро өсірілетін клеткалармен 1980 жылы жүргізілген. 1983 жылы алдымен күнбағыстың трансгендік каллусы, кейін сол каллустан табиғатта мүлдем болмаған санбин өсімдігі алынды. Санбин (ағ. Күнбағыс пен бұршақ ) деген ол геномында бұршақтың белогы фазеолинді кодтайтын гендерді бар күнбағыс өсімдігі еді.

   Гендік  инженерия гендерді тасымалдау  тәсілі ретінде болашақта екпе  өсімдіктердің селекциясының тиімді  аспабы бола алады. Гендік инженерия  әдістемелік негізі жапырақтың  мезофилл клеткаларының немесе каллус ұлпасының протопластары болады. Жаңа генетикалық информацияға ие болған протопласты өсіріп, одан регенерант өсімдігін алуға болады. Генетикалық трансформация үшін сомалық клеткалардан басқа тозаң клеткалары, жұмыртқа клеткасы қолданылады. Сонымен, ин витро өсірілетін клеткаларға гендік инженерияның әдістерін қолданып, өсімдіктердің бағалы белгілері бар негізінде жаңа формаларын құруға болады.

   Гендік  инженерияның жұмысы мынадай  кезеңдерден тұрады:  1. басқа организмге  көшірілетін құрылымдық генді алу; 2. оны вектордың құрамына енгізу, яғни рекомбинаттық ДНҚ жасау; 3. рекомбинаттық ДНҚ-ын өсімдік клеткасына тасымалдау; 4. өсімдік клеткаларында бөтен ДНҚ-ның эксперссиясын талдау; 5. геномы өзгерген жеке клеткалардан регенерант өсімдігін алу.

3.Клеткалардың  өсуін бәсеңдету.

   Бұл  тәсілдің міндеті, клеткалардың  өсу кинетикасын өзгерту, жаңа  қоректік ортаға көшіру уақыт  аралығын барынша созу, мысалы 3-4 айға, тіпті бір жылға дейін.  Қазір белгілі факторлардың әсерімен  өсуді бәсеңдету өркендермен регенеранттарға қолданылады.

   Өсуді  бәсеңдету үшін ең әрекетті  жол, ол температура мен жарықты  төмендету. Температура өсімдіктің  суыққа төзімділігіне қарап іріктеліп  алынады. Мысалы, картоп клеткаларының  коллекциясын сақтағанда температура 10⁰С, ал алма үшін 1⁰ С болады. Әдетте 20⁰-25⁰С температурада өсетін клеткаларға 4⁰-10⁰С, ал 30⁰С өсетін клеткаларға 15⁰-20⁰С температура қолайлы. 

   Өсімдіктердің  өсуін сонымен қатар қоректік  ортаға қосылған кейбір заттар  тежейді. Мысалы, маннит пен сорбит осмотиктер ретінде, сахароза жоғарғы концентрацияда және өсуді тежейтін арнайы заттар . Өсуді тежеу үшін гипоксияны да қолданады, яғни оттегі азайтады.

   Көптеген  клеткалардың өсуі осы тәсілдермен  қаншама бәсеңдетілсе де, өсуді  мүлем тоқтату мүмкін емес. Сондықтан өсуді толығымен тоқтату жолы, ол клеткаларды мұздату.

Билет № 25

1.Клеткаларды  мұздатуға дайындау.

   Өте  төмен температура жағдайында клеткаларды, меристемаларды, өркен апекстерін, ұрықты, тозаңды сақтауға болады. Бірақ осындай әр түрлі объектілерді криосақтау үшін бірнеше тәсілдер мен жағдайлар қажет.

   Осы  әдіс клеткалар суспензиясы үшін  жете зерттеліп дайындалған. Ірі,  вакуольденген клеткаларға қарағанда  мұздатуға майда, меристема тәрізді  клеткалар төзімді келеді. Құрылымдары  күрделі меристемалар, ұрықтар, эмбриоидтарға мұздату кездегі әрбір этаптың жағдайларын ерекше бақылау қажет.

   Клеткалар  суспензиясын мұздатуға дайындағанда  меристема тәрізді клеткаларды  неғұрлым көбейту керек. Оған  жету үшін клеткаларды осмотик  қосып ұзақ өсіру, клеткалардың бөлінуін барынша синхрондау және жаңа қоректік ортаға жиі көшіріп отыру креек. Сонда клеткалардың көлемі кішірейіп, олардың көбі тірі қалады. Клеткалардың тіршілікке икемділігі кейбір амин қышқылдарды қосып өсіргенде, ішінде қант мөлшері өсу нәтижесінде арта түседі. Клеткалар суспензиясын дайындағанда өте бір маңызды жәйт, оның концентрациясын көтеру, яғни оны қойылту. 

2.Клеткаларды қайтадан өсіру және оларды талдау.

   Клеткалар  мұздатып сақталған кезде олардың  қандай күйде екенін білу мүмкін емес. Ал, ерітіп алған соң, оларды одан әрі пайдалану үшін міндетті түрде сапалық жағдайын білу керек. Ол үшін тіршілікке икемділікті анықтайтын әдістер пайдаланылады. Бұл әдістерді клеткаларды өсіргенде де мерзімділікпен қолданып, пайда болған клеткаларды, ұлпаларды анықтауға болады.

   Микроскоп  арқылы көрінетін құрылымдарды  флуоресцеиндиацетатпен, Эванстың  көк бояуымен, ферносафранинбен  бояйды.

   Клеткалардың  өсуін кез келген стандарттық  әдістерді қолданып бақылауға  болады.

   Мұздатылған  клеткалар популяциясында әр түрлі клеткалар болғандықтан, олардың арасында кейбіреулері еріткен соң басым өсіп көбеюлері мүмкін. Соның арқасында жаңа бір субпопуляция пайда бола алады. Сондықтан оларды генетикалық, физиологиялық және биохимиялық тұрғыдан талдау керек.

   Мұздатып, ерітіп, қайта өсіргенде клеткалар  арасында суыққа төзімді мутанттар  пайда болмау үшін, белгілі тәсілдерді  қолданады. Мұзы еріген клеткалар  кейін бұрынғыдай өседі және  де олардың морфогендік, биосинтездік, биотрансформациялық потенциалдары өзгермейді. Басқаша айтқанда, олар бастапқы клеткаларға ұқсас және биотезнологиялық мақсаттарға жарамды болады.

   Сонымен,  клеткалар, меристемалар, тозаңдар  криобанкі генофондтың сақталуын  қамтамасыз етеді. Сонда ин  витро өсірілетін штаммдар мен  қатар сирек және жойылып бара жатқан өсімдіктер, әсіресе вегетативтік жолмен көбейетін өсімдіктердің де генофонды сақталады.

3.Генофондты in vitro сақтау әдістері.

   Өсімдік шаруашылығында  сорттар жиі алмастырылып тұруы  қажет. Ол жағдай бірнеше себептерге  байланысты: 1. біраз мерзімнен соң сорттардың кейбір құнды белгілері біртіндеп жоғала бастайды; 2. ауру қоздырушы микроорганизмдер мен зиянкестер жәндіктердің өте қауіпті жаңа популяциялары пайда болады ды, оларға төтеп беру қиынға соғады; 3. климат өзгереді; 4. топырақтың құнарлылығы төмендейдіжәне тағы да көптеген жағдайлар. Мысалы, бидай және басқа астық дақылдары сорттарының шаруашылықта пайдаланылатын орташа мерзімді әдетте 5-10 жыл болады. Жаңа сорттарды шығару үшін және ескі сорттарды жақсарту үшін әр алуан бағалы генетикалық материалдар қажет. Сирек кездесетін және жоғалып бара жатқан түрлердің генофондың және селекция үшін бағалы объектілер мен штаммдарды сақтау үшін ин витро жағдайында гендер қорын жасау жөнінде зерттеулер өткізілуде.

   Гендердің негізгі көзі ұрық, бірақ соңғы кезде биотезнология әдістері дамып селекцияда қолданыла бастаған соң, генетикалық ин витро өсірілетін клеткалар мен ұлпалар түрінде қажет болып жатыр.

   Көптеген жылдар  бойы бастапқы клеткаларды сақтау  мақсатымен оларды үзіліссіз ең қолайлы жағдайда өсіруді қолданды. Бірақ бұнда клеткаларды генетикалық өзгерістер өрістеуі ықтимал.