Основные направления клеточной инженерии растений

Культуры изолированных клеток и тканей применяют в биотехнологических работах по трем направлениям.

Первое направление — использование изолированных клеток в селекции растений in vitro на устойчивость к различным неблагоприятным факторам среды: засухе, засолению, низким и высоким температурам, фитопатогенам, тяжелым металлам и др. Также в рамках этого направления предусматриваются создание новых растений путем слияния изолированных протопластов и получение неполовых (соматических) гибридов; перенос в изолированные протопласты чужеродных генов методами генетической инженерии; культивирование изолированных пыльников и семяпочек на искусственных питательных средах (создание гаплоидных растений); культивирование изолированных зародышей и оплодотворение в условиях in vitro (преодоление прогамной и постгамной несовместимости растений).

Второе направление — использование культуры изолированных тканей для размножения и оздоровления посадочного материала. Этот метод, названный клональным микроразмножением растений, позволяет получать от одной меристемы сотни тысяч растений в год. За последнее десятилетие данная технология становится уже коммерческим производством.

Наибольшее распространение метод клонального микроразмножения получил при культивировании декоративных, тропических и цветочных растений (табл. 2). Для картофеля, аспарагуса, земляники, некоторых подвоев яблони и персика он начинает заменять традиционные способы размножения и селекции.

Таблица 2.

Промышленные культуры, выращенные in vitro в США, странах Азии и Европы в 2000 г. (млн шт.).

Третье направление — получение денных для медицины, парфюмерии, косметики и других отраслей промышленности веществ вторичного синтеза (алкалоиды, стероиды, гликозиды, гормоны, эфирные масла и др.) на основе клеточных культур растений. Как правило, вторичные вещества получают из каллусной ткани, культивируемой на твердой (агаризованной) или жидкой (суспензионная культура) питательной среде.

На основе клеточных технологий получают такие медицинские препараты, как диосгенин — из клеток диоскореи, аймалин — из клеток раувольфии змеиной, тонизирующие вещества — из клеток женьшеня. Продуктивность культивируемых клеток в результате их селекции in vitro может значительно превышать продуктивность целых растений. Преимущества данного способа заключаются также в возможности использовать для этой цели растения, не произрастающие в наших природных условиях, и получать продукцию круглый год.