DSCN2141 (2)

różnicować pędopodobne gamctofory. Jeżeli jednak do pożywki dodać cylokininy, to już po ok. 10 dniach masowo pojawiają się w spłat ku pąki gametoforowe. Cyto-kinina jawi się tu jako czynnik wyzwalający ekspresję genów odpowiedzialnych za rozwój gametoforów.

Znajomość wielu czynników kontrolujących ekspresję genów pozwala w pewnych przypadkach regulować rozwój roślin w pożądanym kierunku (przerywanie stanu spoczynku nasion, bulw, i innych przetrwalników, przyspieszanie kwitnienia i dojrzewania owoców, indukcja owoców partenokarpicznych, hamowanie procesów starzenia się kwiatów i warzyw, hamowanie rozwoju chwastów itp.). Znalazło to również zastosowanie w rozwoju metod kultury organów, tkanek i komórek na syntetycznych pożywkach poza ustrojem rośliny i pozwala coraz skuteczniej kierować procesami ich wzrostu i różnicowania.

5.7. MORFOGENEZA W KULTURACH IN VITRO

Totipotencjalność komórek, łatwość rozmnażania wegetatywnego i regeneracji oraz znaczna plastyczność rozwojowa u roślin ujawnia się szczególnie wyraźnie i mo-że zostać wykorzystana do celów praktycznych za pomocą techniki kultury organów. tkanek i komórek, a także protoplastów na syntetycznych pożywkach w szklą- | nych (najczęściej) naczynkach, czyli in vitro (w szkle). Z liści na przykład tytoniu można wyciąć (aseptycznie) fragment mezofilu (miękiszu asymilacyjnego) i przenieść na pożywkę zawierającą m.in. hormonalne regulatory wzrostu roślin — auksynę i cytokininę (rys. 5.72). Komórki mezofilu zostają w tych warunkach pobudzone do podziałów, które prowadzą do powstania niezorganizowanęj tkanki miękiszowej — kalusa. Przez wytrząsanie kalusa w odpowiednim roztworze pożywkowym można spowodować jego rozpad na fragmenty i pojedyncze komórki. Pojedynczą komórkę w specjalnej „mikrokulturze” można znów pobudzić do podziałów i wytworzenia kalusa. Można następnie doprowadzić do wyróżnicowania się w kalusie pąków i rozwoju pędów przez zmianę równowagi hormonalnej w pożywce (wzrost stężenia cytokininy w stosunku do stężenia auksyny). Z kolei kalusy z pędami przenosi się na pożywkę z podwyższonym stężeniem auksyny, co prowadzi do inicjacji korzeni. W ten sposób rozwijają się kompletne siewki, które w końcu można przenieść do gleby, gdzie wyrastają w normalne rośliny (w opisanym przypadku — tytoniu). W ten sposób z pojedynczej somatycznej komórki pochodzącej z tkanki liścia udaje się zregenerować nową kompletną roślinę.

Metoda kultury in vitro znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach, m.in. w mikropropagacji — rozmnażaniu na dużą skalę cennych odmian roślin, które w warunkach naturalnych wegetatywnie mnożą się trudno.

Komórki roślinne można także pozbawiać ściany przez potraktowanie ich roztworami odpowiednich enzymów (pektynaz, celulaz). Nagie protoplasty w specjalnie dobranym środowisku (ważne są zwłaszcza warunki osmotyczne) mogą przeżywać bez szkody. Po pewnym czasie odtwarzają ścianę komórkową, ale nim to nastąpi

Rys. S.72. Regeneracja rośliny w kulturze in vitro z pojedynczej komórki pochodzącej z miękiszu asymila-cyjnego liścia tytoniu. A — dojrzała roślina, B, C — wyizolowanie z liścia fragmentu miękiszu asymilacyj-nego i przeniesienie go na pożywkę, D — rozwój kalusa, E — zawiesina komórek, F — pojedyncza komórka i jej podziały w mikrokulturze, G — odtworzenie kalusa, H — indukcja pędów w kalusie,

I—ukorzenienie pędów, J — przeniesienie młodej rośliny do doniczki z glebą

stanowią dogodny obiekt do rozmaitych manipulacji (łączenia protoplastów i jąder pochodzących od różnych roślin, wprowadzania obcego materiału genetycznego itp.). Techniki kultury tkanek, komórek i protoplastów w warunkach ściśle kontrolowanych mają duże znaczenie dla współczesnych kierunków badawczych, takich jak molekularne mechanizmy różnicowania się roślin (molekularna embriologa i i morfogeneza) oraz biotechnologia i inżynieria genetyczna.

5.8. BIOTECHNOLOGIA ROŚLIN

Coraz większe możliwości manipulowania rozwojem komórek roślinnych stwa-¹ rzają szerokie perspektywy wykorzystania tego do celów hodowli roślin (tj. otrzymywania i rozmnażania roślin o pożądanych cechach). Stosowane tu metody określane l są dziś mianem biotechnologii. Pozwalają one m.in. na wspomnianą już w poprze-j dnim rozdziale mikropropagację cennych odmian roślin poprzez kulturę komórek ' tkanek in vitro. Metoda kultur in vitro umożliwia też na dużą skalę szybką selekcję ulepszonych linii komórkowych, np. odpornych na jakiś czynnik (np. zasolenie).

▲

316