Plantele mai mari constau din mai multe celule, dintre care există o diviziune strictă a muncii. Celulele de țesut cu frunze verzi, de exemplu, produc substanțe organice, folosind dioxid de carbon, apă și energie lumina solară, celulele rădăcină absorb din mineralele din sol și le-a hrănit în toate celelalte părți ale plantei.
În ciuda faptului că toate celulele specializate a apărut ca urmare a divizării unei singure celule - un ovul fecundat de planta-mamă, acestea diferă în mod semnificativ în structura lor și compoziția chimică. Activitatea coordonată a celulelor individuale este controlată de întregul organism al plantei. Fiecare organ, fiecare țesut și celulă sunt conectate unul la celălalt într-un singur sistem prin diverse conexiuni: curentul nutrienților, hormonilor, transferul de impulsuri electrice.
Și cum se vor comporta celulele și țesuturile dacă le vom separa de plante și le vom transfera într-un mediu artificial nutritiv care oferă tot ceea ce este necesar pentru activitatea lor vitală? Aceste celule vor continua munca obișnuită sau se va schimba semnificativ forma și funcția lor?
Astfel de întrebări au fost adresate de oamenii de știință de la începutul acestui secol. Pentru a le rezolva, a fost necesar să se găsească o modalitate de a asigura viața plantelor și a celulelor izolate din plante. Primele încercări au fost nereușite. Doar în 1932, doi cercetători - R. Gotre în Franța și F. White în SUA - au reușit să salveze viața țesuturilor izolate ale unor plante. Ei au reușit să aleagă mediile nutritive și alte condiții în care celulele care formează o bucată izolată de țesut se pot multiplica. Sa dovedit că țesuturile izolate de la uzină încetează să-și îndeplinească activitatea obișnuită, structura lor este simplificată, sunt "întinate" și încep să se înmulțească și să crească. Ca urmare a diviziunii celulare, apare un țesut foarte special, numit calus. Țesutul de calus poate fi izolat din țesutul luat inițial din plantă, împărțit în bucăți și transferat într-un mediu nutritiv proaspăt. Aici celulele sale continuă să se împartă și să se înmulțească de mai multe ori.
În prezent, tehnica țesuturilor în creștere de la orice organ dintr-o varietate de plante este bine dezvoltată. Țesuturile izolate din rădăcina plantelor medicinale rare și valoroase de ginseng și rauwolfia au fost cultivate de mai bine de zece ani la Institutul de Fiziologie a Plantelor numit după KA Timiryazev de la Moscova.
Oamenii de știință care investighează țesuturile izolate și celulele de plante lucrează în cutii sterile speciale, sterilizează cu atenție mâinile, uneltele, mediul nutritiv. La urma urmei, celulele de plante nu rezistă luptei cu multiplicarea rapidă a microorganismelor pentru substanțele nutritive din mediul înconjurător și mor. Dacă țesutul izolat este la timp (după 4-6 săptămâni) și cu atenție, fără a le infecta, transplantat la un mediu nutritiv proaspăt, acestea pot fi cultivate mult timp. În 1938, R. Gotre a izolat o bucată de țesut din rădăcinile morcovilor. De obicei, o plantă de morcov trăiește 2 ani, iar descendenții celulelor izolate din țesut sunt menținute în cultură timp de mai mult de 30 de ani și pot fi cultivate astfel în mod nedefinit (Figura 1).
Fig. 1. Cultura țesutului de rădăcină de morcov izolat de R. Gotre în 1938. 30 de zile de cultivare pe un mediu nutritiv.
Țesuturile pot fi cultivate nu numai pe suprafața mediului nutritiv semi-solid, ci și în lichid. S-au creat dispozitive speciale în care lichidul nutritiv este amestecat, făcând țesuturile și celulele primind oxigenul de aer necesar respirației (Figura 2).
Fig. 2. În acest aparat, suspensiile de țesuturi și celule sunt cultivate într-un mediu nutritiv lichid.
Într-un mediu lichid, țesuturile formează de obicei o suspensie constând din celule individuale libere, grupuri mici de celule și bucăți de țesut. (Suspensiile sau suspensie -. Lichidele care conțin fin divizate, sunt extrem de lent decantare particule solide) Celulele individuale pot fi prinse printr-un capilar de sticlă subțire și se transferă din nou într-un mediu nutritiv semi-solid. În cazul în care o singură celulă pentru a crea condițiile necesare de hrănire, și chiar mai bine - a pus aproape de ea o bucată de pânză, care va furniza o celulă necesară pentru divizia sa de substanțe (această bucată de material textil se numește pânză-asistentă medicală), celula incepe sa se diviza rapid și în curând formează o colonie de celule, și apoi țesătura. Pentru un astfel de țesut este mai omogen.
Fig. 3. Formarea rădăcinilor țesutului de ginseng.
Fig. 4. Formarea mugurilor stem cu țesut de tutun.
Să ne amintim că țesutul specializat care a fost izolat de plante și a dat naștere culturii. Lucrarea ei a fost sub control strict și a făcut munca necesară pentru întreaga plantă. Celulele și țesuturile eliberate dintr-un astfel de control nu numai că sunt capabile să se înmulțească și să crească - ele pot da naștere unei întregi plante (Figura 5). Întinirea acestor celule a ajuns atât de departe încât pot repeta pe deplin întreaga cale de dezvoltare, adică devenind asemănătoare cu acea singură celulă din care a evoluat planta. În acest caz, celulele își "rețin" cu fermitate originea și, indiferent cât timp țesutul este cultivat în cultură, celulele de tutun formează rinichiul de tutun, celulele de morcovi sunt embrionul unei noi plante de morcovi.
Fig. 5. Planta de tutun cu flori, obținută dintr-o singură celulă.
Deci, dintr-o celulă individuală liberă, este posibil să se obțină o cultură de țesut într-un laborator și o plantă dintr-un țesut. Este ușor de imaginat ce oportunități uimitoare sunt deschise oamenilor de știință - pentru a vedea cu ochii lor secretul procesului de a transforma o celulă într-o plantă! La urma urmei, acest proces are loc într-o eprubetă și într-un balon, în care toate condițiile sunt strict controlate și este ușor de observat toate etapele.
Cultura țesuturilor izolate și a celulelor de plante a devenit recunoscută nu numai ca o metodă de studiu a problemelor complexe de dezvoltare a plantelor - ea găsește o aplicație practică. Se pare că țesuturile și celulele plantelor medicinale într-o cultură izolată continuă să sintetizeze substanțe importante pentru medicină. Ginsengul de țesut, de exemplu, conține aceleași substanțe care ridică forța unei persoane obosite, cum ar fi faimoasa "rădăcină a vieții". În viitorul apropiat, în fabricile care produc medicamente, vor apărea magazine speciale, unde sinteza medicamentelor va fi încredințată țesuturilor plantelor.
Și ce oportunități ample sunt deschise pentru geneticieni și crescători, reproducând noi soiuri de plante! Țesuturile și celulele izolate pot fi ușor tratate cu substanțe chimice sau radiații care provoacă modificări ale mutațiilor în aparatul ereditar al celulei. Din astfel de țesuturi și celule, se formează plante cu proprietăți noi, uneori foarte valoroase.
Mai recent, cercetătorii, folosind enzime speciale, au învățat să elibereze celulele de plante din membrana durabilă a celulozei care le înconjoară. Protoplastele "goale" (celule fără plic) pot fi făcute pentru a fuziona, a restabili membrana, a începe să se împartă, să formeze un țesut și apoi întreaga plantă. Studiem posibilitatea de a "traversa" în acest fel celulele unor specii de plante foarte îndepărtate. Și puteți deja să visezi să combinați într-o singură plantă proprietăți utile de grâu și cereale sălbatice stabile sau nepretențioase sau roșii și cartofi.
Cultura țesuturilor îi ajută pe crescători să depășească, de asemenea, dificultățile care apar la trecerea formelor izolate de plante. Din floarea unei plante a uneia dintre formele încrucișate, o semințe este izolată, plasată pe un mediu nutritiv și aici este fertilizat polenul plantelor de altă formă. De la un ovul fertilizat într-o eprubetă, se cultivă un germen, care poate fi apoi transplantat în sol.
În cele din urmă, cultura țesuturilor izolate poate fi utilizată pentru a "îmbunătăți" soiurile de soiuri. Mulți dintre ei sunt infectați cu boli virale, care amenință să distrugă această varietate valoroasă. Din germenul unei astfel de plante se poate distinge un grup de celule sănătoase și se poate crește o plantă care nu este afectată de virus și apoi se înmulțesc cu straturi, butași sau tuberculi.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: