Культура клеток растений

Как и животные клетки, растительные можно выращивать изолированно от самого растения, на специальных питательных средах. Но, в отличие от животных, растительные клетки могут расти бесконечно. Конечно, если рассмотреть животный мир, можно вспомнить раковые клетки, также бесконечно делящиеся, но у растений это свойство присуще любой нормальной клетке. Помимо этого растительные клетки обладают поистине уникальной особенностью – тотипотентностью.

Влияя составом питательной среды на клетки, можно «попросить» их развиваться в определенном направлении или регулировать синтез полезных веществ. Но на «вкусной» и богатой питательной среде захотят поселиться многие непрошенные гости – в основном грибы и бактерии, чьи споры в огромном количестве витают в воздухе, лежат на предметах. Поэтому все процедуры по выращиванию культур клеток растений необходимо проводить в строго стерильных условиях. Изолированные клетки сильнее подвержены влиянию неблагоприятных факторов, поэтому им устраивают «курортный» режим – практически все они растут лишь при 24-28°С. Культуры клеток растений бывают 2-х типов: каллусные и суспензионные.

Культура клеток растений, во-первых, интересна тем, что это уникальная биологическая система (в природе такой нет), это клетки, «вырвавшиеся» из-под организменного контроля. Во-вторых, на изолированных клетках проще, чем на целом растении, изучать физиологические и молекулярные процессы, проходящие в них. И, наконец, в-третьих, из них можно извлечь немалую пользу для человека.

Например, сохранение генофонда. Чтобы сохранить вид какого-нибудь растения, надо создавать порой довольно сложные условия его произрастания, необходимо как минимум поле таких растений. Получив культуру клеток, можно выращивать ее, в лабораторных условиях, а можно заморозить в жидком азоте (клетки заморозить гораздо проще, чем целое растение), и в любой момент при необходимости из этого криобанка их извлечь.

Также на культуре клеток можно проводить селекцию (то есть отбор определенных клеток, по какому-нибудь признаку, а затем выращивание из них растений). Можно проводить эксперименты по генной инженерии – создавать трансгенные растения, помещая нужный ген в клетку, отбирая клетки с правильно встроившимся геном и выращивая из них растения с соответствующим нужным признаком.

Но одним из самых важных и распространенных способов применения культур клеток является получение ценных веществ растительного происхождения – вторичных метаболитов.

Дело в том, что изолированные растительные клетки сохраняют способность синтезировать те же вещества, что и само исходное растение. Но часто количество и порой даже спектр соединений в культуре клеток и в исходном растении отличается. При этом составом питательной среды можно влиять на количество и состав синтезируемых соединений.

У этого способа получения растительных веществ есть ряд преимуществ. Во-первых, экономия территории и времени – не надо разводить плантации того же женьшеня и ждать много лет, пока вырастет достаточного размера корень. В одной лабораторной комнате можно гораздо быстрее, не зависимо от погоды и сезона, получить гораздо больше ценной биомассы. За 2 недели суспензионная культура клеток может нарастать в 4, 5, а то и в 10, 20, 30 раз! При выращивании культуры клеток нет необходимости добавлять пестициды, гербициды и прочие вредные вещества. Ну, и плюс, как уже было выше сказано, есть возможность вариации химического состава «продукта».

Литература:

1. Физиология растений: учебник для студ. Вузов/ Алехина Н.Д., Балнокин Ю.В., Гавриленко В.Ф. и др.; под ред И.П. Ермакова. – 2-е изд., испр. -М.: Издательский центр  «Академия», 2007. – 640 с