5. Протопласттардың бірігуі
Жасуша қабырғасы әзірге түзілмеген оқшауланған протопласттар өзара араларында бірігіп кетуі мүмкін. Протопласттардың бірігуі –сомалы гибридизация немесе парасексуалды деп аталатын гибридизацияның өзіндік әдісі болып табылады. Жыныс жасушалары (гаметалар) бірігетін қарапайымнан ата-аналық ретіндегі парасексуалды гибридизацияның айырмашылығы мұнда өсімдіктің диплоидты жасушалары қолданылады. Жоғары сатылы өсімдіктердің ядродан тыс генетикалық детерминанттары жыныс процесінде қатаң бірядролы және аналық болып тұқым қуалайды. Парасексуалды гибридизацияның техникасы мүмкіндік береді:
Өсімдік (ағзалар) түрлерін филогенетикалық будандастыру.
Ата-анасының бірінен гендік жиынтықты алатын, бірнеше хромосомалары, органеллалары немесе басқаның цитоплазмасын алып жүруші асимметриялық гибридтер алу.
Үш және одан да көп жасушалардың бірігуі.
Ата-анасының генотиптерінің суммасын көрсететін гибридтерді алу.
Мутагенез өсімдіктің морфогенезіне дефектті әсер ететіндіктен, протопласттарды біріктіру арқылы тіршілікке қабілетті формалар алуға болатындықтан, мутацияны гетерозиготалы жағдайға ауыстыру.
Ядродан тыс гендері бар гетерозиготалы өсімдіктер алу және т.б.
Парасексуалды гибридизация ядролы гендерді немес ядродан тыс геномдарды талдауда маңызды роль атқарады. Цитоплазмалық геном бірнеше белгілерді, яғни, фотосинтез жылдамдығын, абиотикалық факторларға, патогендерге тұрақтылығын және т.б. кодтайды. Гендердің косеграциясының болуы (ядродан тыс гендерді бақылайтын белгілер) гендердің физикалық тіркесуін дәлелдейді. Бірігу спонтанды (суспензиялы өсірінді немесе жас ұлпаның протопласттарында) және индуцирленген болады. Протопласттардың бірігуін ықпалдандыру үшін физикалық, химиялық әдістер ұсынылған. 1981 жылы Г.Циммерман протопласттарды тегіс емес электртогы бар камераға орналастырып, протопласттардың бірігуінің физикалық әдісін ұсынды. Электродтарда 2-3 протопласттары бар агрегаттар немесе 5-6 протопласттардан тұратын электродтар арасындағы тізбек түзіледі. Өшетін ток біріккен протопласттардың сфералы формасына қайтуына әкеледі. Бірігудің негізінде плазмалеммаға электр тогының ауыспалы және тұрақты әсері жатыр. Тұрақты түрдегі электр тогы мембраналарды қысып, локальды түрде бұзылуына әкеледі, ауыспалы түрдегі электр тогы қарама- қарсы мембраналар байланыс түзе алатын, гликопротеидтерден бос липидтік аймақтар түзетін мембрананың ақуыздарының латеральды диффузиясына әкеледі. Протопласттардың бірігу индукциясы үшін ПЭГ әдістемесін қолданады – рН жоғары мәні - Са 2+ " жоғары концентрациясы, біріккен протопласттардың 50% (рН 9 - 11, концентрациясы Са 2+ 100 - 300 ммоль/л) береді. Полиэтиленгликоль болса, протопласттардың адгезиясы бақыланады, полиэтиленгликоль алынып тасталса және кальций қосылса олардың бірігуі жүреді. Сұйықтық-мозаикалы құрылыммен байланысқан, рН және кальций ионы мембраналардың өткізгіштігін жоғарылатады деп болжайды. Әр түрлі өсімдіктердің протопласттарының бірігуі, мысалы, А және В, бірдей деңгейде АА, ВВ и АВ комбинациялары түзілуі мүмкін. Бірігуден алынатын өнім – АВ, сондықтан жиілігі жоғарылайтын бірігудің осындай типі бар әдістер жасалады. Осындай әдістердің бірі келесідей. Протопласттың жоғарғы қабаты теріс зарядты болады. Оны оң зарядты фосфолипидпен өңдеу арқылы протопласттың жоғары қабатына оң зард беруге болады. Егер оң зардты А протопласттарды өңделмеген теріс зарядты В протопласттарымен араластырса, онда нәтижесінде АВ комбинациялы әр түрлі зарядтар түзіледі. Сондай-ақ әр түрлі флуоресцентті бояғыштардың көмегімен протопласттарды маркерлеу әдістері дайындалды. Егер бір өсімдіктің протопласттарын флуоресцеинизотиоцианатпен (FITC) және басқа өсімдіктің протопласттарын родаминизотиоцианатпен (RITC) өңдесе, жасушалардың белсенділігін өзгертпей-ақ сары-жасыл (FITC) немесе қызыл (RITC) флуоресценциямен белгіленеді. Әр түрлі типтегі жасушалар бірігу жолымен түзілген гибридтерте флюоресценцияның екі түсі де сары-жасыл және қызыл болады. Протопласттар қосарласа және көп мөлшерде де бірігуі мүмкін. Бірігудің көп ядролы өнімдері көбіне бұзылады.Соматикалық гибридтерді өсімдік деңгейінде алу алғаш рет 1972 жылы (Карлсон және қызметтестері) белгілі болды, сондай-ақ 1975 жылы Р.Г.Бутенко зертханасында жүзеге асырылды. Протопласттар біріккеннен кейін геномдардың жағдайы (ядролы және цитоплазмалық) әр түрлі болуы мүмкін:
1. Ядролы генетикалық детерминанттар екі және бір ата-аналық болып тұқым қуалайды. Бір ата-аналықта ядро бірікпейді және жасушалық бөліну кезінде сегрегацияланады.
2. Ядродан тыс генетикалық детерминанттар екі ата-аналық тұқым қуалайды. Түраралық комбинацияларда ата-анасының біреуінің цитоплазмалық геномының элиминациясы қаралады.
3. Екі ата-аналық жасушалардан бірігудің нәтижесінде гибридтті жасушалар мен өсімдіктің пайда болуы.
Осылайша, протопласттардың бірігуі гибридтің пайда болуына немесе цибридттің пайда болуына әкеледі. Сомалық гибрид – екі протопласт ядросының, цитоплазманың бірігуінің өнімі. Цибрид (цитоплазмалық гибрид) – екі ата-анасының цитоплазмасы және екеуінің біреуінің ядросы бар регенерант өсімдік. Цибридтердің біріктіру алдында протопласттардың біреуінің ядросының бұзылуы үшін γ-сәулелермен сәулелендіреді. Мұндай жасушалардың скринингі гендер бойынша - ядролы және цитоплазмалық (митохондриялық және хлоропластты) геномдардың маркерлерібойынша жүреді. Біріктіруде асимметриялық гибридтер – серіктің толық хромосомалық жиынтығы бар және екінші серіктің жартылай хромосомалық жиынтығы бар бірігу өнімі түзілуі мүмкін. Мұндай гибридтер филогенетикалық жағынан бір-бірінен алшақтанған, ағза жасушаларының бірігуі нәтижесінде жиі пайда болады. Ата-анасы жасушаларының толық гендер жиынтығы бар симметриялы гибридтерге қарағанда,асимметриялы гибридтертұрақты, өнімді, тіршілікке қабілетті болып келеді. Асимметриялы гибридизация мақсатында хромосомалардың бір бөлігін бұзу үшін ата-анасының біреуінің жасушаларын таңдамалы өңдеу қажет. Қажет хромосоманың жасушасына нысанды ауыстыру мүмкіншілігі бар. Гибридтерді үш немесе одан да көп ата-аналық жасушаларды біріктіру жолымен алуға болады. Мұндай гибридті жасушалардан регенерант өсімдіктер өсіріледі.
Әдебиеттер:
1. Вечканов Е.М., Сорокина И.А. Основы клеточной инженерии: уч. пос. Ростов-на-Дону, 2012. – 136 с.
2. Тұрашева С.Қ. Клеткалық биотехнология: оқулық. Алматы: ЖШС РПБК «Дәуір», 2011 – 260 б.
3. Р.Адамс. Методы культуры клеток для биохимиков. Москва: Мир, 1983.
4. Уәлиханова Г.Ж. Өсімдік биотехнологиясы: оқулық. Алматы: ЖШС «Дәуір», 2009 – 336 б.
ДӘРІС 14. КРИОБИОЛОГИЯНЫҢ НЕГІЗГІ ПРИНЦИПТЕРІ. ВИТРИФИКАЦИЯ
Жоспар:
1. Криобиология принциптері
2. Криопротекторлар
3. Жануарлар мен өсімдіктер жасушаларының дақылдарын криоконсервациялау
4. Витрификация
Достарыңызбен бөлісу: |
