Toxuma kulturası üsulu bitki fiziologiyası, biokimyası və genetikasının praktiki məsələlərini həll etməyə imkan verən müasir biotexnologiyanın əsas vasitələrindən biridir. Materialın süni şəkildə becərilməsi müəyyən şərtlərə uyğun olaraq həyata keçirilir: sterilizasiya, temperaturun tənzimlənməsi və xüsusi qida mühitinə məruz qalma.
Essensiya
Toxuma kulturası üsulu onların uzun müddət saxlanılması və/və ya qida mühitində laboratoriya şəraitində süni şəkildə becərilməsidir. Bu texnologiya bitkilərin, insanların və heyvanların orqanizmindən kənarda mövcud olan hüceyrələrdə müxtəlif prosesləri öyrənmək üçün bioloji model yaratmağa imkan verir.
Bitki toxuma kulturunun reproduksiyası totipotentlik xassəsinə - hüceyrələrin bütöv orqanizmə çevrilmə qabiliyyətinə əsaslanır. Heyvanlarda bu, yalnız mayalanmış yumurtalarda həyata keçirilir (bəzi növ coelenteratlar istisna olmaqla).
İnkişaf tarixçəsi
Bitki toxumalarının becərilməsi üçün ilk cəhdlər 19-20-ci əsrlərin sonlarında alman alimləri tərəfindən edilib. Uğursuz olmasına baxmayaraq, bir sıra fikirlər formalaşdırıldı və sonradan təsdiqləndi.
1922-ci ildə W. Robbins və W. Kotte bir-birindən asılı olmayaraq qarğıdalı və pomidor köklərinin uclarını süni qida mühitində yetişdirə bildilər. Hüceyrə və toxuma mədəniyyəti üsullarının ətraflı öyrənilməsi 1930-cu illərdə başlamışdır. 20-ci əsr R. Gautre və F. White sübut etdilər ki, toxuma kulturalarının təzə qida mühitinə dövri transplantasiyası ilə onlar qeyri-müəyyən müddətə böyüyə bilər.
1959-cu ilə qədər laboratoriya şəraitində 142 bitki növü yetişdirilirdi. XX əsrin ikinci yarısında. dağınıq (ayrılmış) hüceyrələrin istifadəsi də başlanmışdır.
Test materialının növləri
Bitki toxumasının kulturalarının 2 əsas növü var:
- Məhv edilmədən və canlı orqanizmə xas olan xarakterik xüsusiyyətləri qoruyaraq istehsal olunur.
- İlkin toxumadan parçalanma (kimyəvi, enzimatik və ya mexaniki) ilə çıxarılır. Bir və ya bir neçə hüceyrə mədəniyyətindən əmələ gələ bilər.
Becərmə üsuluna görə aşağıdakı üsullar fərqlənir:
- eyni bitki növünün hüceyrələrini bölmək yolu ilə toxuma böyüməsini stimullaşdıran maddənin ifraz olunduğu "qidalanma qatında";
- kulturalı hüceyrələrin yanında tibb bacısı toxumasından istifadə etməklə;
- təcrid olunmuş bölünən hüceyrə qrupundan qida mühitinin istifadəsi;
- tərkiblə doymuş mikrodamcıda fərdi tək hüceyrələrin böyüməsi.
Tək hüceyrələrdən becərmə müəyyən çətinliklərlə doludur. Onları süni şəkildə bölünməyə "məcbur etmək" üçün qonşu, aktiv fəaliyyət göstərən hüceyrələrdən siqnal almalıdırlar.
Fizioloji tədqiqat üçün əsas toxuma növlərindən biri mənfi xarici amillər (adətən mexaniki zədə) altında baş verən kallusdur. Onlar orijinal toxumaya xas olan spesifik xüsusiyyətləri itirmək qabiliyyətinə malikdirlər. Nəticədə kallus hüceyrələri aktiv şəkildə bölünməyə başlayır və bitkinin hissələri əmələ gəlir.
Lazımi şərtlər
Toxuma və hüceyrə mədəniyyəti metodunun müvəffəqiyyəti aşağıdakı amillərdən asılıdır:
- Sterilliyə uyğunluq. Transplantasiya üçün ultrabənövşəyi lampalarla təchiz edilmiş təmizlənmiş hava ilə təchiz olunmuş xüsusi qutular istifadə olunur. Alətlər və materiallar, p altarlar və personalın əlləri aseptik emaldan keçməlidir.
- Tərkibində karbon və enerji mənbələri (adətən saxaroza və qlükoza), mikro və makroelementlər, böyümə tənzimləyiciləri (auksinlər, sitokininlər), vitaminlər (tiamin, riboflavin, askorbin və pantotenik turşu və s.) olan xüsusi seçilmiş qida mühitlərinin istifadəsi.).
- Temperatur (18-30 ° C), işıq şəraiti və rütubət (60-70%) ilə uyğunluq. Kallus toxumasının kulturalarının əksəriyyətində xloroplastlar olmadığı üçün ətraf mühitin işığı altında yetişdirilir, lakin bəzi bitkilər arxa işıqlandırma tələb edir.
Hazırda hazırdırkommersiya qrupları (Murasige və Skoog, Gamborg və Eveleg, White, Kao və Mixailyuk və başqaları).
Müsbət və mənfi cəhətlər
Hüceyrə və toxuma mədəniyyəti metodunun üstünlükləri bunlardır:
- əldə edilən nəticələrin yaxşı təkrar istehsalı;
- hüceyrələrarası qarşılıqlı əlaqənin tənzimlənməsi;
- reagentlərin aşağı istehlakı;
- hüceyrə xətlərinin genetik homojenliyi;
- böyüyən prosesin mexanikləşdirilməsi imkanı;
- qəfəs şəraitinə nəzarət;
- canlı mədəniyyətlərin aşağı temperaturda saxlanması.
Bu biotexnologiyanın dezavantajı:
- ciddi asepsiya şərtlərinə əməl etmək lazımdır;
- hüceyrə xüsusiyyətlərinin qeyri-sabitliyi və onların arzuolunmaz qarışdırılma ehtimalı;
- kimyəvi maddələrin yüksək qiyməti;
- canlı orqanizmdə mədəni toxuma və hüceyrələrin natamam ekvivalenti.
Tətbiq
Tədqiqat üçün istifadə olunan toxuma mədəniyyəti üsulu:
- hüceyrələrdəki proseslər (DNT, RNT və zülalların sintezi, maddələr mübadiləsi və dərman vasitəsi ilə ona təsiri);
- hüceyrələrarası reaksiyalar (maddələrin hüceyrə membranlarından keçməsi, hormon-reseptor kompleksinin işi, hüceyrələrin bir-birinə yapışma qabiliyyəti, histoloji strukturların formalaşması);
- ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqə (qida maddələrinin udulması, infeksiyaların ötürülməsi, mənşə və inkişaf proseslərişişlər və başqaları);
- hüceyrələrlə genetik manipulyasiyaların nəticələri.
İnkişafında bu texnologiyanın istifadə olunduğu biologiya və farmakologiyanın perspektivli sahələri bunlardır:
- effektiv herbisidlərin, aqronomik bitkilər üçün böyümə tənzimləyicilərinin, dərman preparatlarının (alkaloidlər, steroidlər və s.) istehsalında istifadə üçün bioloji aktiv birləşmələrin əldə edilməsi;
- istiqamətləndirilmiş mutagenez, yeni hibridlərin yetişdirilməsi, postgamous uyğunsuzluğun aradan qaldırılması;
- çoxlu sayda genetik cəhətdən eyni bitki əldə etməyə imkan verən klonal yayılma;
- virusa davamlı və virussuz bitkilərin yetişdirilməsi;
- genofondun kriyomühafizəsi;
- toxumaların rekonstruksiyası, kök hüceyrə mənbələrinin yaradılması (toxuma mühəndisliyi).
