Жасанды коректік ортада өсірілетін клеткаларды өсімдіктер биологиясынын теориялык мәселелерін зерттеу үшін пайдалану

Клетка - организмнін негізгі күрылымдык және кызметтік бөлшегі болғандыктан, тіршілікке тән процестер мен кұбылыстардын кандайын болмасын клетка деңгейінде зерттеуге болады. Сондыктан, іп уііго жағдайында өсетін клеткалар мен ұлпалар биологиянын түрлі салаларында теориялык мәселелерді аныктау үшін пайдаланылады. Олар өсімдіктер метаболизмінін және оның реттелуін, өсу және даму процестерін зерттеу үшін тені жок модель болып есептеледі. Іп уііго жағдайында өсірілетін клеткалар баска үлпалардын, тіпті мүшелер мен бүтін организмнін ыкпалынан тыс болады. Сол себептен мүндай клеткаларды пайдаланып барлык процестерді «таза» түрінде зерттеуге болады.

Бүл әдістін кұндылығы - өсу жағдайларын катал бакылауға болады және әр түрлі химиялык, физикалык сырткы факторлардың әсерінін тиімділігін арттыруға мүмкіншілік береді. Тәжірибелік объектілерді жыл бойы үздіксіз өсіруге болады. Клеткаларды асептикалык жағдайда өсіргендіктен, оларға микроорганизмдер тарапынан ешбір әсер (артефакт) болмайды.

Осы атап өткен артыкшылыктар, іп уііго жағдайында өсетін клеткаларды табиғи күйге жакын биологиялык модель ретінде колданып, өсімдіктер физиологиясы, биохимиясы және генетикасынын біркатар мәселелерін зерттеуге мұмкіншілік береді. Клеткаларды эксперименттік модель ретінде пайдалану үшін, олардын жаксы өсуіне колайлы жағдай туғызу кажет. Сонда ғана клеткалардың іп уіуо күйіне тән геңдер экспрессиясы іп уііго жағдайында да өтеді, яғни олардын бүтін организмдегі клеткалардан айырмашылығы жоктың касы деуге де болады.Өсімдіктен бөлініп алынған клеткалар бүтін организмге тән механикалык және физико-химиялык корғаныштык жүйелерінен және клеткааралык әрекеттесуліктен айырылады. Сондыктан олар кез келген әсерге өзінін «жауап реакциясын» тікелей көрсетеді. Сөйтіп, клеткалар күйін ең алғашкы карапайым процестердің деңгейінде зерттеуге болады.

Сонымен катар, ғылыми зерттеулер жүргізу үшін бастапкы өсімдіктерден анағүрлым айырмашылыктары бар, жасанды түрде өзгертілген клеткалар, яғни мутанттар өте бағалы. Мутагенез бен клеткалык селекция әр түрлі белгілері бар мутант клеткалар линияларын шығаруға мүмкіншілік береді. Мысалы, метаболизмі немесе морфогенезі өзгерген мутанттар. Қазір іп уігго жағдайында шығарған метаболиттік мутанттардын саны көбеюде. Негізгі және косымша метаболизмдерді зерттеуге, жеке ферменттердің кызметін арттыру немесе тежеу аркьглы зат алмасу процесінін реттелуін және әр түрлі факторлардын метаболизмге әсерін аныктауға өсірілетін клеткалар колданылады.

Өсу, дифференциялану және морфогенез процестерінің мәнін ұғу физиологиянын ең бір манызды мәселесі. Оларды молекулалык биология мен генетика әдістерін колданып іп уііхо жағдайында өсірген клеткаларда зерттеуге өте ынғайлы. Сол модель-клеткаларында әр түрлі сырткы (температура, жарык, гравитапия) және ішкі факторлардын, әсіресе фитогормондардын клеткалардын бөлінуіне, созылып өсуіне, дифференциялануына және морфогенезге ыкпалы зерттеледі. Мысалы, гормондардың әсерін және онын механизмін зерттеу үшін әр түрлі модельдер пайдаланыладың протопластар, жеке клеткалар, үлпалар, мүшелер, регенерант өсімдіктер. Гормондардын кызметін және ыкпал ету механизмін зерттеуге өте колайлысы - гормонсыз өсетін клеткалар, яғни гормондарға тәуелсіз (прототрофты) клеткалар. Мүндай клеткалар мутагенез бен клеткалык селекция аркылы пайда болады, немесе ұзак өсірген каллустан шығады. Сонымен катар, ісік клеткалары да өсу ұшін гормондарды кажет етпейді.

Іп уіуо немесе іп уііго жағдайында болсын, дифференциация мен морфогенезді зерттеудегі негізгі әдістемелік тәсіл ол физиологиялык эксперимент. Онын барысында бакылау және тәжірибе варианттары жан-жакты зерттеліп, морфогенездік өзгерістерге түрткі боларлык факторлар және сол морфогенездік реакциялардын өту мезгілі аныкталады. Организмнін даму процесіндегі генетикалык информациянын іске асу мерзімін іц уііхо жағдайьшда әр түрлі сырткы факторлардың әсерімен пайда болған морфогенетикалык мутанттарды колданып аныктауға болады. Морфогенетикалык мутанттарда нормалы морфогенездің кейбір кезендерінін өтуіне бөгет ететін кемістіктері (дефекттері) болады. Мысалы, сабак, не жапырак, немесе тамыр түзе алмайтын темекі каллустары бар. Сондай-ак каллустан шыккан кейбір регенерант өсімдіктердін гүлдеуге кабілеті болмайды. Осындай кемістігі бар клетка клондарын биохимиялык түрғыдан зерттеу -морфогенез процесінің түп мәнісін ашудың бірде бір жолы.

Ісік клеткаларынын өсу заңдылыктарын зерттеу үшін ыңғайлы биологиялык модель кажет. Ісік клеткаларды өсіру әдісі сондай модель жасауға мүмкіндік береді. Ісік үлпанын күрылымдык және метаболиттік ерекшеліктерін білу үшін оны сау үлпалармен салыстыру керек.

Өсімдік клеткаларыньщ физиологиясын зерттеу үшін протопластар өте колайлы. Протопластарды өсіре отырып, клетка кабығынын күрамы мен күрылымын, бүрынғы калыпына келуі мен өсуінін механизмдерін және оған гормондар мен баска факторлардың әсерін аныктайды. Сонымен катар, протопластар плазмалемманың күрамы мен қүрылысын және ол аркылы заттардын тасымалдануын зерттеуге колданылады. Протопластар клеткааралык әрекеттесуді нормада және онын гормондар, патотоксиндер, ингибиторлар ыкпалымен өзгеруін зерттеу үшін де колайлы модель. Протопластарды суға салса олар жарылады, сонын аркасында клетка ішіндегі органоидтарды бөліп алуға болады. Мысалы, осы әдіспен ғана бүзылмаған тонопласты (вакуольді коршаған мембранасын) таза түрінде бөліп алуға мүмкіншілік туды. Бүрын клетканың органоидтарын бөліп алу үшін дағдылы әдістерді колданғанда вакуоль мен онын мембранасы ылғи бүлінуші еді.

Клеткалар және регенерант өсімдіктер фотосинтез процесінін өнімділігін және оның генетикалык реттелуін аныктауға өте колайлы модель. Клеткалар іп ұііго жағдайында үйымдаспай өскен кезде фотосинтез процесіне байланысты бірталай генетикалык өзгерістерге үшырайды. Аяғында бүл өзгерістер сондай клеткадан шыккан регенерант өсімдікке де даруы мүмкін. Сондыктан, өсірілетін клеткалар фотосинтездік әрекет және онын өсімдік өнімділігіне, жалпы түсімге косатын үлесін зерттеуге өте колайлы.

Іп уігго жағдайында өсірілетін клеткалар сомалык клеткалардың генетикасын зерттеуге де өте ынғайлы. Бүнда интакт өсімдіктерден алынған клеткалармен катар клеткалык және гендік инженериянын әдістерімен шығарылған, табиғатта бүрын болмаған клеткалар модель ретінде колданылады. Сол әдістермен ядролар, хлоропластар және митохондриялар әр килы гоптастырылып, әр түрлі генетикалык информация иеленген сомалык будан клеткалар жасалады.

Өсімдіктердін түрлі колайсыз факторларға (жоғары және төмен температура, топырактын түздануы, иондайтын рентген сәулелері т.б.) төзімділігін іп уііго жағдайында өсірілген клеткаларды модель ретінде пайдаланып зерттейді. Фитопатологияның түрлі кубылыстары, ауру өсімдіктін физиологиясы мен биохимиясы, онын патогенмен әрекеттесуі де сондай модельдерде зерттеледі. Бүл тәсілмен клетканын патогеннін әсеріне төтеп берерлік реакциясын байкауға болады.

Сонғы жылдары іп ұііго жағдайында өсіретін клеткаларды колданатын тағы бір ғылым саласы калыптасуда, ол космостык биология. Осы кезге дейін өсімдіктерді космос станциясында өсіру үшін колданылатын әдістер мен аспаптар олардын табиғи ерекшеліктеріне сай келмейді. Космоста жеке клеткаларды өсіру, олардың өсу мен даму процестерін реттеу және бакылау бутін өсімдіктерді өсіруге карағанда едәуір ыңғайлы. Жоғары сатылы өсімдік клеткаларын космостык тәжірибелерде объект ретінде колданғанда, олардын мынадай артыкшылыктары бар: 1) өсіру онай; 2) клеткаларды даму процесінін кандай да болмасын кезеңінде пайдалануға болады мысалы, сомалык немесе жыныс клеткалары, клетка топтары, дифференцияланған клеткалар, органогенез, эмбриоидогенез жолымен дамитын клеткалар т.с.с.

Казак ғарышкерлері Токтар Әубәкіров пен Талғат Мүсабаев космоска үшкан кезде бидай, жүгері, картоп клеткаларымен тәжірибе өткізген. Космостык станцияда клеткаларды өсірген кезде, оларда барлык негізгі тіршілік процестері өтеді екен. Атап айтканда: протопластар кабығын түзіп бөліне бастайды, суспензиядағы клеткалар бөлініп көбейеді, каллус клеткалары

Өсімдік клеткаларын өнеркәсіпті технологияларда колданудың әр түрлі жолдары бар (11-сурет). Маңызды заттарды синтездеумен катар оларды тағы биотрансформацияға, яғни арзан заттарды баска бағалы заттарға айналдыру үшін пайдаланады. Тотипотенттік касиет деген жеке өсімдік клеткаларынан бүтін организмнін дамуы. Осы тотипотенттік касиеттің бірегей ерек-шелігін пайдаланып селекция процесі мен өсімдіктерді көбейту жолдарын женілдетіп және тездетіп ауыл шаруашылығында колданылатын жаңа технологияларды жасауға мүмкіншілік туды. Мысалы, жеке клетканын бастапкы өсімдіктің барлык белгілері сакталған бүтін өсімдікті кайтадан шығаруға кабілеттілігі бар деп айтып кеттік. Ол клондык микрокөбейту әдісінін негізі болды.

Бүл технология сирек кездесетін немесе жоғалып бара жаткан өсімдіктердін түрлерін, бағалы селекциялык объектілерді және вирустан таза залалсыздандырылған өсімдіктерді көбейту үшін нәтижелі колданылады. Апикальдык меристема клеткаларыньщ клондары (бір клетканың үрпактары) вирустан таза болады. Сонын аркасында казір бағалы картоп сорттарының, жүзімнін, көкөністердін, жеміс-жидек, әсемдік өсімдіктердін, ағаш түкымдастарынын көшеттерін мол шығаратын рентабельді технологиялар жасалды. Бүл технологиялар сауыктырылған өсімдік шаруашылығының негізін калады. Жана сорттарды шығару мына төрт эволюциялык принцип-терге пегізделген: 1) будандастыру; 2) рекомбинация; 3) мутация; 4) сүрыптау. Бүл принциптердін барлығын да іп уііго жағдайында табыспен жүзеге асыруға болады. Клеткаларды іп ұііго жағдайында өсіру әдісі генетикалык базисты кенейтуге, селекция процесін жеиілдегуге және тездетуге, генетикалык алуан түрлілікті байытуға жопе тіпті габиғатта бүрынды-сонды болмаған жана формаларды жасауға керемет мүмкіншіліктерді ашады (12-сурет). Ерекше атап отетін мәселе, клетка өсіру әдісі аркылы генетика түрғысынан оиертілген өсімдіктерді дағдылы селекциянын әдістеріне карағанда едәуір тезірек алуға болады. Клеткаларды өсіру әдісі селекциянын тиімділігін ен алдымен іепегикалыкбазисті кеңейту жолымен арттырады. Оғанселекция мроиссіне мәденй өсімдіктердіңжабайытүкымдастарын кенінен

Ікатыстыру аркылы жетеді. Пробиркада өткізген үрыктану және үрыкты осіру әдістері аркасында тектері алыс өсімдіктерді будандастыру (әріден будандастыру) кезіндегі сыйымсыздықты женіп өміршен түраралык және туысаралык будандарды алуға болады. Жасанды ортада үрык өсіру әдісі (эмбриокультура) будандаспаушылыкты жеңетін таптырмайтын әдіске айналып барады.Жыныс жолымен будандаспайтын өсімдіктерден сомалык будандастыру аркылы будан алуға болады. Протоплас-тар - кабығы жок клеткалар. Олар белгілі жағдайда бірімен бірі күйылысып косылып будан клеткасын түзеді. Сол клеткадан кейін будан өсімдік пайда болады. Бүл жана формаларды шығаратын толык жасаңды әдісті клеткалык инженерия деп атайды. Оны колданып түпкі тектері алыс жаткан өсімдіктерді будандастырып асимметриялык будандарды және цитоплазмалык гендері жағынан гетерозиготаларды алуға болады.Тікелей ДНК-ның деңгейінде өткізетін жасанды өзгерістер аркылы нәсілдік касиеті өзгерген өсімдіктерді, тіпті мүлде жаңа формаларды шығаруға болады. Бүндай тәжірибелерді ген инженериясы аткарады.Өсірген клеткаларда мутацияларды коздырып, оларды сүрыптап алып, кейін регенерант өсімдіктерін шығару, генетикалык базисті кеңейтудің тағы бір жолы. Ол клетка денгейінде өткізілетін селекция. Практика үшін ен маңыздысы, осы әдіспен жоғары және төмен температураға, түздарға, гербицидтерге, патотоксиндерге төзімді мутант клеткаларын сұрьштап алу.

Сондай-ак, көңіл аударарлык бағыт, белок пен ауыстыруға болмайтын амин кышкылдарды өте мол синтездейтін биохимиялык мутанттарды алу. Мысалы, ауыстыруға болмайтын амин кышкылдардын аналогтарына төзімді клеткаларды өсіру аркылы темекінің лизинді 10 есе артык синтездейтін, сасық мендуананын триптофанды 44 есе жоғары синтездейтін клетка линиялары алынған. Дәнді астык түкымдастыларда ауыстыруға болмайтын амин кышкылдарды (лизин, триптофан, треонин) артык синтездейтін мутанттарды алудын мәселесі әлі шешілмей жатыр.Мутагенез және клеткалык селекция жолымен алынған алғашкы нәтижелер практиға пайдалы формаларды шығару мүмкіншілігін дәлелдейді. Әр түрлі мутацияларды бөліп алу үшін өте тиімді - протопластар, әсіресе гаплоидтык өсімдіктердін протопластары.

Гаплоидтарды алу генетиканың іс жүзінде колданылатын өте маңызды бағыты болып саналады. Гаплоидтарды диплоидтандыру аркылы барлык касиеттер бойынша гомозиготалыкка тез жетуге болады. Хромосомалардын сәтті комбинациясы нәтижесінде алынған түракты формалар жаңа сорттарға бастама бола алады. Тозанкаптарды өсіре отырып, гаплоидтык өсімдіктерді шығарып, изогендік линияларды 1-2 жылда алуға болады, ал дағдылы селекция бүл жүмыска 6-7 жыл жүмсайды. Іп уігхо жағдайында гаплоидтарды жаппай алудын әдісі дағдылы селекциянын тиімділігін арттырады.

Эндосперм клеткаларын өсіріп те олардан өсімдік шығаруға болады. Эндосперм клеткалары үшплоидтык келеді, сондыктан олардан үшплоидтыкжәне полиплоидтык өсімдіктерді шығаруға болады. Жүгері, күріш және кейбір косжарнакты өсімдіктердің эндоспермінен тузілген каллустан үшплоидтык өсімдіктер өсіп шығатындығы дәлелденген.Сонымен, селекпия процесінін тиімділігін арттыру үшін іп уііго технологиялардын мүмкіншіліктері зор. Бірак бүл технологиялар генетика мен селекциялык жүмыстардың дағдылы әдістерімен үйлестірілгенде ғана барынша тиімді бола алады. Өйткені өсімдіктердін жана сорттарын тек кана биотехнологиялык әдістерімен шығару мүмкін емес. Сонымен катар, селекция процесінде әр түрлі биотехнологиялык әдістері үйлестірілуі кажет. Мысалы, жеке бірегей бағалы белгілері бар регенерант өсімдіктерді микроклондық көбейту әдісімен тиімді көбейтуге болады (13-сурет). Генетика түрғысынан бірдей регенерант өсімдіктер, негізінде алғашкы каллус аркылы алынады. Қайта-кайта көшірген каллуста өздігінен (спонтанды) өткен мутагенездін арқасында цитогенетикалык і әртектілік байкалады. Осындай каллустан алынған регенеранттардын бастапкы материалдан елеулі айырмашылыктары болады. Бүндай өсімдіктер сомалык варианттар деп аталады. Олар селекцияда өсімдіктердін генофондын кенейтетін жана формаларын алу үшін пайдаланылады. Сирек кездесетін және жоғалып бара жаткан өсімдік түрлерінін генофондын сактап калу максатымен және селекцияға бағалы объектілері мен косымша заттарды бөліп шығаратын күнды клетка штамдарын сактау үшін гендер банкін жасау әдістері жете Өсімдік клеткаларын биосинтездік өнеркәсіпте пайдалану

2.1. Экономикалык манызы зор заттарды өндірудін клеткалык технологияларыӨсімдіктерде алуан түрлі косымша заттар синтезделеді. Косымша заттар деп аталса да олардын өсімдіктегі зат алмасудағы орны зор. Олардын көптегені медицинада, техникада, тамакжәне парфюмерия өнеркәсібінде, ауыл шаруашылығында кен пайдаланылады.

Өсірген клеткалардын косымша заттарынын арасында бірінші болып өздеріне зерттеушілердін назарын аударған алкалоидтар еді. Қызғылт кабыршөптің, жылан раувольфиянын, кара меңдуанасынын, сасык мендуанасының т.с.с. өсімдіктердің каллустарын талдағанда олардын кұрамыңда әр түрлі алкалоидтар болатыны аныкталды. Көптеген ғалымдардын зерттеулері аркасында каллустардын баска да активті заттарды синтездеуге кабілеті бар екендігі жөнінде талай бағалы деректер жиналды. Клеткалар іп уііго жағдайында әр өсімдік түріне тән косымша заттарды синтездеу кабілетін сактап калады. Атап айтқанда, алкалоидтарды, терпеноидтарды, гликозидтарды, полифенол-дарды, полисахаридтарды, эфир майларын, ерекше пептидтар мен белоктарды, таза бояғыш заттарды, стероидтарды, дәм татымдык заттарды, биоинсектицидтарды, балауыздарды, витаминдерді синтездейді.

Манызды заттарды синтездейтін клеткаларды өсіру биотехно-логияның жана саласы. Дағдылы биотехнологиялар бағалы биологиялык активті заттарды алу үшін бүтін организмдерді пайдаланса (өсімдіктерді, жануарларды), осы заманғы биотехно-логиясы ерікті немесе иммобилизденген өсімдік клеткаларын өсіруге сүйенген клеткалык технологияларға негізделген. 15-суретте өсірілетін клеткаларды биосинтездік өнеркәсіпте колданудың 3 жолы көрсетілген.Клеткалардъщ іп уііго жавдайында биотрансформация жүргізуге мүмкіншілігі болатындығы дәлелденген, яғни кейбір биологиялык активті затгар арзан карапайым бастаушы заттардан синтезделеді.Бүл карапайым бастаушы заттар химиялык немесе микробио-логиялык жолмен өзгертіле алмайды, тек кана өсірілетін клеткалардын ферменттерінін ыкпалымен акырғы бағалы өнімге айналып кетеді.

Коректік ортаның күрамы және баска өсіру жағдайлары өзгеруі аркасында синтезделетін өнімдердін мөлшері түрмак сапасы да өзгереді. Сонын нәтижесінде мүлде жаңа, негізінде баскаша әсер ететін косылыстар пайда болуы мүмкін. Мысалы, жапон ғалымдары іп уііго жағдайында ерекше пептидтарды, ісікке карсы ем болатын косылыстарды, убихинон -10 сиякты жана биологиялык активті заттарды алуда мол табыска жеткен. Келешекте клеткалық биотехнология иммобильденген өсімдік клеткаларын пайдаланатын болады.Өнеркәсіпте өсіруге жарайтын клеткалар жабайы мен екпе дәрілік және техникалык өсімдіктердің, микробиологиялык өндірістін және химиялык синтездін бәсекесінен озьш шығуы кажет. Дағдылы өсімдіктер шикі затымен салыстырғанда өсірілетін клеткалардың мынадай артықшылыктары болады: 1) коршаған ортанын әр түрлі факторларынын (климат, маусым, ауа райы, топырак жағдайы, зиянкестер) ыкпалынан тәуелсіздік; 2) өсіру жағдайларын өте жаксы деңгейде үзбей камтамасыз ету аркасында өнімнін мөлшері мен сапасы жоғары; 3) егіс көлемі үнемделеді.Өсімдіктер көптеген манызды заттардын бірден-бір кайнар көзі болып келеді. Бірак өсімдік шикі затынын коры табиғатта таусылып бара жатыр. Осыны еске алғанда, клеткалык технологиялардын орны болашакта ерекше зор екенін түсінуге болады. Клеткалык технологиялардың ғылыми лабораториялык зерттеулерден сон өнеркәсіпте колданылуы казір ғана басталып келе жатыр. Тиімділігі жоғары технологиялардың жасалуы өсімдіктерде косымша зат алмасу процестерінін генетикалык, биохимиялык, физиологиялык реттелуі жөніндегі теориялык білімнің жетіспеушілігімен шектеліп түр. Себебі бүтін өсімдіктегі зат алмасуында косымша заттардың кызметі толык зерттеліп бітпеген. Көпшілігінің негізгі функциясы өсімдікті әр түрлі стресс факторларынан корғау, яғни олар реттеушілер ретінде организмнін тіршілік әрекетін камтамасыз етуі мүмкін.Іп уііго жағдайында өсетін клеткалар - жана жасанды жүйе, оның ерекшеліктері әлі аз зерттелген. Кейде өсірген клеткалардың зат алмасуында филогенез түрғысынан бүрын дамыған өсімдіктер тобына тән немесе өсімдіктін ювенильді кезеңіне тән ерекшеліктері байкалады.Іп уііго жағдайында өскенде де клеткалар белгілі бір онтогенезден өтеді: көбею, яғни бөліну - созылып есу -дифференциялану - картаю - өлу. Осындай әр түрлі кезендегі клеткалардын сан жағынан ара катысы популяцияда өзгеріп түрады. Мысалы, өсіру жағдайлары озгергенде. Бөлінуі токтаған каллус клетканын дифференциялануы осімдік түріне тән косымша заттарды синтездеуге мамандануы деп түсінуге болады.

Косымша заттардын биосинтезін клетканын дифференция-лануымен бакылау жоніндегі деректер әр килы. Біркатар тәжірибелерде косымша заттардың синтезі морфогендік күрылымдар пайда болғанда ғана басталса, баскаларында кажетті заттардын жоғары өнімі дифференцияланбаған каллус үлпаларында байкалған. Сондай-ак кайшылыктар косымша заттар синтезі мен клетканың осуі арасындағы озара байланыстары туралы деректерде де кездеседі. Коптеген клеткалар корландырып (мерзімді) өсіргенде өсу карқындылығы бәсендегенде немесе тіпті токтағанда ғана косымша метаболиттерді айтарлыктай молшерде жинайды. Дегенмен кейбір тәжірибелерде кажетті өнімнін синтезі клеткалардын бөлінуіне ыкпалын тигізген. Мумкін клеткалардың бөліну мен белсенді өсуін токтататын механизмдер мен себептер сонымен катар косымша метаболизмнін ферменттерінің синтезін камтамасыз етеді.

Қалай да, зерттеушілер ен алдымен клеткалардын жаксы өсуіне жағдай туғызады, яғни биомассаны жинактауға, ал одан кейін сол жағдайлардың косымша метаболиттердін синтезіне әсерін зерттейді. Ал биомасса түзілуі косымша заттын синтезімен байланысты болып шыкласа, онда биомасса мен заттың онімі арасында балансты табуға тырысады.

Бірак У. Роллер осы өсімдікпен откізген өзінің тәжірибелерінде мүндай байланыстылыкты таба алмады. Жапон ғалымдары да маралотының бүтін өсімдіктері мен каллустарында берберин деген алкалоидтын молшерінде корреляциясын байкамады. Бәлки нәтижелердін мүндай кайшы болуы алғашқы генотиптін тек фенотип аркылы бағалауына

байланысты. З.Б. Шамина кызметтестерімен әпиын көкнар клеткаларын изогендік өсімдіктер линиясынан шығаръш алған. Сабак үшындағы меристема клеткаларын бір мезгілде әр түрлі, бірак жасы бірдей осімдіктерден бөліп алып, бірдей ортада осірді. Сондағы шыккан каллустардын осу және аляалоидтарды синтездеу жағынан айырмашылыктары

айтарлыктай болған.А. Киннесли мен Д. Дугэлл екі темекі өсімдігінен (№соІіапа іаЬасшп) шығарған каллустарда никотин синтезін зерттеді. Сол екі осімдік бір-бірінен тек никотин молшерінен айырмашылығы болған, баска локустары изогендік еді. Никотинді кобірек синтездейтін осімдіктен шыккан каллус сол кабілетін сактап қалған. Келтірілген деректер біршама кайшы болсада, коптеген зерггеушілер әдеттегідей үлпанын генетикалык сипаттамасына коніл кояды. Бірак кей кезде өсіруге алынған үлпада кажетті заттын молшері жоғары болуы оның осы үлпада синтезделмей, тек баска үлпалардан тасымалданып жеткізілгенін көрсетуі мүмкін. Сондыктан осіруге алынған экспланттын тегіне де назар аударылады. Мысалы, диоскореянын түйінінен алынған клеткаларын есіргенде, оларда диосгениннін мөлшері оркеннен алынған клеткалармен салыстырғанда он есе артык болған. Алайда, кобінесе, клеткалар осірген кезде косымша заттарды синтездеуге тотипотентті келеді, яғни көрінген клетка лайыкты жағдай жасалса өзі бөлініп алынған есімдікке тән запарды синтездей алады. Себебі косымша метаболиттердің сиитезін реттейтін гендер әдетте оларды синтездемейтін клеткаларында да бар. Кей кезде клеткалардын биосинтездік кабілеті регенерант өсімдіктерде бурынғы калыпына келеді. Мысалы, оймакгүлдін Ші^ііаііз Іапаіа) клеткалары үзак мерзім осіргенде гликозидтерді синтездеу кабілетін жоғалткан, ал рсгснерант өсімдіктерінде биосинтезі бүрынғы калыпына түскен. Соіітіп. жасанды коректік ортада өсірілген клеткаларда іепетикалык информация сакталады, бірак онынжузеге асуы ушін ерекшс жағдайлар кажет. Шамамен, жоғары өнімді өсімдіктер меп үлпалардан бөлініп алынған клеткаларда сол метаболиттердін биоеиитезіне кажет генетикалык информациясы болады.

Өсірген клеткалардын косымша метаболизмінде бүтін осімдікпеи салыстырғанда едәуір өзгерістер пайда болуы мүмкін. Регсіз бөлініп, өсіп жаткан каллус клеткаларында кажетті заттын молшері шамалы болады. Тек кейбір ғана каллустар алкалоидтарды жоғары мөлшерде спіііс{дейді. Сондай-акжень-шень(Рапах§ішеп§) клеткаларында акгпнп запардың мөлшері бүтін өсімдіктегіден кем болмайды.

Кейбір өсімдіктердін өсірген клеткаларында бүтін өсімдікте ке ілеспейтін заттар аныкталған, мысалы, рутада (КШа вгауеоіеш), эдулинин мен рутакультин, стефанияда (Зіерһапіа серһагапга) ароморин. Тегеурінгүлдін (Оеірһіпіит өсірген клсгкаларында стериндер күрамындағы компоненттердін саны бүтін өсімдіктен артык болған. Апс1го§гарһі8 рапісиіаіа клеткаларында бүтін өсімдіктен өзге сесквитерпендер габылған. Диоскореянын (Біозсогеа йеҺоШеа) тамырсабак клеткаларында іп уііго жағдайында стероид сапониндер мен стериндер күрамыныН алғашкы үлпадан әжептәуір айырмашылығы болған.Ііул ле|)ектер бойынша, өсімдік клеткаларындағы косымша меіаболизм даму процестерімен, яғни дифференцияланумен тыгыз байланысты. Каллустағы косымша метаболизмнін өзгеруі, сіра оила лифференциация өтпегендіктен шығар. Дифференция-лаінан клеткалар көбінесе косымша заттарды каллус клеткаларына

карағанда көбірек синтездейді. Бірак бүл мүлдем бірынғай зандылык емес. Сонғы көп деректер бойынша, клеткалардағы косымша заттардын биосинтезіне оларда органогенездің өтуі кажет емес. Мысалы, кейде органогенез өткенде косымша заттардын мөлшері тіпті төмендеп кеткен. Клеткалар автотроф-тык коректенуден гетеротрофтык коректенуге көшу салдарынан өзінін генетикалык мүмкіншіліктерін толык жүзеге асыра алмайды.

Біркатар өсімдіктердін (Рапах ёіпзеіщ, Біозсогеа деііоідеа, Каи-\үоШа аегрепііпа, Саіһагапіиз гозеиз, Зоіапиш ІапісаШт, КШа ёгауеоіепз) каллустары өздеріне тән биосинтездерге кабілетін көп жылдар бойынша сактай алады.

Өсімдік клеткалары іп уігто жағдайында генетикалык жағынан әр текті болады және сонын себебінен олардын косымша метаболизмі өзгеруі мүмкін. Сонымен катар, клеткалардын популяцияда әртектілігінін жағымды манызы да бар. Олардын арасында касиеттері күрт өзгерген, яғни мутант клеткалар кездеседі. Сондай-ак, кажетті затты артык синтездейтін немесе тіпті жана заттарды шығаратын клеткалар болады.

Геномдары өзгерген клеткаларды мутагенез аркылы алуға да болады. Клеткаларды әр түрлі мутагендермен немесе кейбір антиметаболиттермен өндегенде биохимиялык мутанттар алынады. К.А. Тимирязев атындағы өсімдіктер физиологиясы институтында өсірген клеткаларды химиялык заттармен өндеп мутагенезді коздырды. Одан кейін клетка денгейінде селекцияны өткізіп раувольфия (КаидүоШа зегрепііпа) мен диоскореянын (Біозсогеа деһоісіеа) мутант клеткалары алынды. Раувольфия клеткалары аймалин деген аритмияға карсы алкалоидты 10 есе артык шығарған, ал диоскореянын клеткалары өте бағалы затты - диосгенинді бүтін өсімдіктін тамырсабағынан альшатын мөлшерде синтездей алды. Мүнан былай, диоскорея клеткаларын тәжірибелі мутагенез бен клондау аркылы одан да өнімді клетка линиялары алынды. Клеткаларды антиметаболиттермен өндегенде (мысалы, ароматикалык амин кышкылдардың аналогтарымен) олардын көбі күриды. Ал бірлі-жарым тірі калған клеткалар сол амин кышкылын өте мол синтездейді. Осы жолмен триптофанды мол синтездейтін сәбіз бен картоп клеткаларынын клондары алынды, фенилаланин мен тирозинді артык синтездейтін ак үйенкі клеткаларынын клондары шығарылды.

Клеткаларды өсіруге әсер ететін химиялык және физикалык факторлары