scan0155

248

regulatorów wzrostu. Szybkość wzrostu korzeni transformowanych jest większa niż korzeni zwykłych i zbliżona do szybkości wzrostu w hodowlach komórek roślinnych w zawiesinie.

Korzenie transformowane mogą być wykorzystywane do biosyntezy aktywnych biologicznie metabolitów wtórnych. Wśród wytwarzanych produktów są różnego typu alkaloidy, naftochinony, saponiny, związki terpenowe. Korzenie transformowane mogą czasami wytwarzać związki nie występujące w roślinie macierzystej.

Istotną, z punktu widzenia zastosowań technicznych, cechą korzeni transformowanych jest ich stabilność genetyczna i zachowanie zdolności do biosyntezy metabolitów nawet podczas długotrwałej hodowli. Zawartość metabolitów wtórnych w kulturach korzeni włośnikowatych jest zbliżona, a czasami nawet znacznie wyższa od zawartości tych związków w komórkach hodowanych w zawiesinie. Dla przykładu - zawartość alkaloidów chinolinowych w kulturach zawiesinowych in vitro wynosi zaledwie 0,001 g/kg s.m.; w przypadku korzeni transformowanych można uzyskać stężenie tych alkaloidów dochodzące do 2 g/kg, podczas gdy zawartość alkaloidów w korze drzewa Cinchona officialis wynosi 150 g/kg s.m.

Hodowle korzeni transformowanych mogą być również użyte w procesach biotransformacji. W kulturach korzeni transformowanych najczęściej zachodzą reakcje glukozylacji.

Ograniczenia w zastosowaniu korzeni włośnikowatych wynikają z kilku przyczyn. Korzenie transformowane wytwarzają zwykle substancje charakterystyczne dla korzeni rośliny macierzystej, natomiast metabolity charakterystyczne dla naziemnych części roślin nie są zwykle wytwarzane przez korzenie włośnikowate lub syntetyzowane w nieznacznych ilościach. Nie ze wszystkich roślin jest łatwo uzyskać korzenie włośnikowate, co ogranicza możliwości wytwarzania niektórych metabolitów. Trudności napotyka także hodowla korzeni transformowanych na dużą skalę, głównie z uwagi na brak odpowiednich bioreaktorów, dostosowanych do specyfiki procesu. Hodowla w zawiesinie z mieszaniem mechanicznym związana jest z występowaniem naprężeń ścinających, mogących zniszczyć komórki.

Zdecydowana większość produktów, które można otrzymywać w wyniku hodowli komórek roślinnych to metabolity wtórne. Często zatem prowadzi się proces dwustopniowo: w stopniu pierwszym namnaża się komórki, po czym przenosi do reaktora z odpowiednim medium promującym wytwarzanie danego metabolitu. Coraz częściej prowadzi się prace nad unieruchomianiem komórek roślinnych.

Główne grupy związków, które można otrzymywać w wyniku hodowli komórek roślinnych to:

—    alkaloidy,

—    alergenty,

—    olejki aromatyczne,

-    hormony,

-    substancje bioaktywne, składniki różnych Icków (np. nasercowych),

-    insektycydy,

-    sterydy i pochodne.

Są to metabolity wtórne, czynne biologicznie. Wiele z nich otrzymywanych jest z roślin tropikalnych, które nie są dostępne w każdym klimacie, a ich synteza chemiczna jest kosztowna i wymaga często drogich półproduktów ekstrahowanych z materiału roślinnego. Hodowle komórek roślinnych mogą stanowić pewną alternatywną technologię pozyskiwania tych substancji. Poza wykorzystaniem zdolności komórek roślinnych do syntezy metabolitów wtórnych podejmuje się również próby wykorzystania ich do biotransformacji związków biologicznych. Procesy te umożliwiają w warunkach in vitro syntezę związków o nowych własnościach chemicznych oraz wyższych aktywno-ściach biologicznych.

Przez hodowlę komórek roślinnych można otrzymywać także inne metabolity, np. witaminy, ale technologie te nie mają na razie uzasadnienia ekonomicznego.

Głównie technologie hodowli komórek tkankowych mogą być rozpatrywane jako metody wytwarzania rzadkich metabolitów roślinnych, o znacznej wartości, występujących w surowcach naturalnych w niskich stężeniach. Analizy ekonomiczne wskazują, że wytwarzanie produktów metodą hodowli komórek roślinnych może być opłacalne jeżeli cena gotowego produktu wyniesie ok. 10 000 $/kg. Dalszy postęp w tej dziedzinie jest uzależniony od prac biologów nad kontrola syntezy produktów w komórkach roślinnych oraz obniżenia kosztów wydzielania i oczyszczania produktów.

Szerokie zastosowanie znalazły hodowle komórek roślinnych w badaniach fizjologii wzrostu i różnicowania się komórek oraz w doskonaleniu odmian wielu roślin hodowlanych, produkcji sadzonek, gromadzeniu i przechowywaniu roślin wolnych od patogenów i całkowicie zabezpieczonych przed wtórną infekcją. Hodowcy storczyków mogą, dla przykładu, dzięki hodowli namna-żać pojedyncze wartościowe mieszańce w praktycznie nieograniczonej liczbie kopii. Przez fuzje protoplastów roślinnych można uzyskiwać mieszańce o pożądanych cechach, np. odporności na choroby wirusowe, odporności na mrozy itp. Metoda hodowli komórkowej zdecydowanie skraca cykl prac hodowlanych. We wszystkich tych zastosowaniach hodowla komórek służy do namnożenia komórek poddanych różnorodnym manipulacjom.

Literatura uzupełniająca

!. A. Chmiel: Hodowla komórek zwierzęcych in vitro. Biotechnologia. 2 (21). 1993, 35-45.

2. W. Grajek, D. Łukasiński: Doświadczalne i przemysłowe systemy hodowli komórek zwierzęcych. 1 Hodowla komórek rosnących na nośniku. Biotechnologia. 2 (21), 1993, 8-21.