Магистерская диссертация на тему: Обзор литературы. Общие сведения о культуре ткани высших растений

Введение

Пшеница является главной сельскохозяйственной культурой для большинства населения умеренной климатической зоны.

Перспективы дальнейшего роста в растениеводстве связывают с рядом новых факторов, в частности с широким использованием методов культуры ткани и органов. Для успешной пролиферации растительных тканей in vitro в большинстве случаев необходимы экзогенные регуляторы роста (фитогормоны). При культивировании клеток растений чаще всего используются вещества, принадлежащие к двум типам фитогормонов: ауксины, способствующие увеличению размеров клеток, и цитокинины, вызывающие их деление [9, 16, 17, 22, 23].

Типичная схема гормонального контроля органогенеза описана Скугом и Миллером [30] на примере каллуса табака: образование побегов стимулируется при условии преобладания концентрации цитокинина по отношению к ауксину, тогда как обратное соотношение способствует образованию корней. Эта модель приемлема для большинства видов растений; при этом концентрации гормонов широко варьируют и для каждого вида или сорта определяются эмпирически [2]. Но существуют и другие регуляторы роста, которые могут влиять на морфогенез. В настоящее время применяются различные стимуляторы роста, полученные на основе гуминовых кислот торфа. Запатентовано несколько способов использования тритерпеновых кислот для выращивания риса, томатов, картофеля и овощных культур. Известно, что гуминовые вещества торфа и тритерпеновые кислоты пихты обладают выраженной биологической активностью по отношению к растениям.

Цель исследования: Определить влияние гуминовых кислот как стимуляторов роста растений на характер белкового и углеводного обмена растений пшеницы in vitro.

Задачи:

1. Получить стерильную культуру растений пшеницы сорта Черемшанка.

. Определить содержание гуминовых кислот в экстрактах, полученных из отработанного компоста после выращивания грибов (Agaricus bisporus).

3. Изучить влияние экстрактов гуминовых кислот из отработанного компоста и коммерческого препарата на ростовые показатели растений пшеницы.

. Изучить влияние экстрактов гуминовых кислот из отработанного компоста и коммерческого препарата на содержание белков и углеводов в тканях растений пшеницы в начальный период роста.

Работа выполнена на кафедре физиологии растений и биотехнологии Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ под руководством доктора биологических наук, профессора Н.А. Гаевского.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Общие сведения о культуре ткани высших растений

Под термином "культура тканей и клеток растений" понимают выращивание in vitro изолированной клетки, ее отдельных структур, различных тканей, частей и органов растений в стерильных условиях на искусственных питательных средах. Метод культуры клеток и тканей растений основан на уникальном свойстве растительных клеток - тотипотентности. Согласно этому свойству, любая, даже высокоспециализированная клетка содержит полный объем генетической информации о структуре и функциях целого организма [11]. А потому, из одной клетки, путем дифференциации можно получить полноценное растение - регенерант. Дедифференциация составляет физиологическую основу культуры ткани высших растений, так как введение ткани в культуру означает, прежде всего, то, что произошло индуцирование клеточных делений в тканях различной степени дифференциации. Получением целого растения - регенеранта в культуре ткани цикл клеточных превращений замыкается. При выборе материала предпочтение отдают меристематическим тканям и органам, поскольку их клетки активно делятся и удобны для культивирования, легче выживают в культуре, обладают большей скоростью роста, в большей степени проявляют тотипотентность. Значительно труднее создать контролируемые условия для выращивания дифференцированных тканей, закончивших рост, а также яйцеклеток, зиготы, зародышей, ранних этапов эмбриогенеза. Регенерацию растений из культуры тканей можно достичь, используя один из трех методов: культуру зародышей, соматический эмбриогенез и органогенез. Культура зародышей - представляет собой стерильную культуру зиготических зародышей. Развитие и прорастание зародыша происходит на питательной среде так же, как это было и в семени [3].

Другой механизм образования регенерантов - через соматический эмбриогенез. Соматический или неполовой эмбриогенез представляет собой процесс формирования зародышевых структур из соматических клеток. Соматический зародыш - это независимая двухполюсная структура, физически не прикрепленная к ткани, из которой происходит. В дальнейшем такие зародыши развиваются и прорастают в регенеранты через стадии, тем, что встречаются при развитии зиготы [39].

Формирование растений in vitro путем органогенеза состоит в появлении и росте побегов, корней или других органов из культивируемых клеток растений. Для регенерации целого растения таким способом обычно вызывают формирование побегов in vitro. Полученные побеги переносят на среду для укоренения. В результате образуется растение - регенерант. Опыт экспериментальной и практической работы показывает, что генетически наиболее стабильны организованные меристемы. Поэтому, регенерация растений через развитие побегов из пазушных почек является основой для промышленного клонального размножения многих растений [3]. Для получения культивируемых in vitro тканей и регенерантных растений различными исследователями были разработаны и предложены 10 разнообразных питательных сред - Уайта [53], Готре [36], Нича [47], Мурасиге и Скуга [45], Хеллера [38], Гамборга [35] и др.

Оглавление

- Введение

- Обзор литературы 1.1 Общие сведения о культуре ткани высших растений

- Культура ткани в размножении пшеницы

- Гормональная регуляция в культуре ткани Общие сведения о влиянии гормонов

- Гуминовые кислоты

- Материалы и методы 2.1 Описание объекта

- Получение стерильных растений пшеницы in vitro

- Определение сахаров методом Дюбуа

- Выделение суммарных белков

- Спектрофотометрический метод определения содержания зеленых пигментов Глава 3. Результаты и обсуждение

- Выводы

- Список литературы

Заключение

1. Стерильная культура растений пшеницы сорта Черемшанка получена на основе среды МS с добавлением стимуляторов роста - гуминовых кислот, в частности коммерческого препарата на основе отработанного компоста после выращивания грибов (Agaricus bisporus).

. Изучено влияние экстрактов гуминовых кислот из отработанного компоста и коммерческого препарата на ростовые показатели растений пшеницы. Отмечен рост проростков на всех культурах. Темп роста не линейный.

3. Экстракты гуминовых кислот из отработанного компоста и коммерческого препарата влияют на содержание белков и углеводов в тканях растений пшеницы в начальный период роста.

На количество белка в большей степени влияет среда с добавлением водной экстракции гумата (0,1 г/л) на 45 сутки вегетации растения, и среда экстрактов гуминовых кислот из отработанного компоста с добавлением щелочной экстракции гумата (0,2 г/л) на 35 сутки вегетации. В растениях, выращенных на этих пиательных средах, содержится больше белка, чем в растениях, выращенных на других питательных средах.

Наибольшее количество сахаров содержалось в растениях как на 45 сутки вегетации, так и на 34-е. На 45 сутки вегетации наиболее велико содержание сахаров у растений, выращенных на средах с добавлением щелочной экстракции гумата (0,1 г/л и 0,2 г/л), а на 34 сутки - водной экстракции гумата (0,2 г/л), коммерческого препарата гумата (0,1 г/л и 0,2 г/л).

Содержание хлорофилла а повышается к окончанию периода вегетации (на 43 сутки эксперимента) практически у всех растений, выращенных на средах с добавлением экстрактов гуминовых кислот, а хлорофилла b в пшенице содержится больше в основном на 14 сутки вегетации растений.