uabooks.top » Biológia » 58. Növényi biotechnológia és génsebészet
Інформація про новину
  • Переглядів: 74
  • Дата: 4-06-2020, 19:43
4-06-2020, 19:43

58. Növényi biotechnológia és génsebészet

Категорія: Biológia




Emlékezzetek a növénynemesítés sajátosságaira! Mi a klón, a távoli hibridizáció, a „génbankok”? Mik a fitohormonok? Minek köszönhetően keletkeznek különböző típusú sejtek a zigótából?

A modern növényi biotechnológia fő irányzatai: növényi biotechnológia és a nővények mikroszaporítása; növényi sejt- és szövettenyésztés; sejtsebészet; sejttenyészet bankok és azok kriokonzervációja a növényi génkészlet megőrzése céljából. Ezek mindegyike a sejt biológiájának általános tulajdonságán alapszik - a szomatikus (nem ivarsejt) sejtek totipotensségén, amelynek köszönhetően egy szomatikus sejtből regenerálni lehet az egész növényt.

Jegyezzétek meg!.

A totipotencia (lat.: totus - teljes, összes és potentia - képesség, lehetőség) - a soksejtű organizmus egy sejtjének olyan képessége, hogy osztódása révén létrehozhatja a teljes organizmust. Az állatoknál a zigóta totipotens, egyes fajoknál a zigótából keletkező sejtek is (például a morula sejtjei). A növényeknél a szomatikus sejtek totipo-tenssé válhatnak bizonyos fitohormonok hatására (például auxinok).

Mikroszaporítás — növények „kémcsőben” való vegetatív szaporításmódja. 0,1 mm méretű növényi szövetdarabokat fitohormonokat tartalmazó táptalajokra helyeznek, ami stimulálja a sejtosztódást és a hajtások vagy más, a csírából kifejlődő struktúrák képződését. A továbbiakban az így létrejött nővények fejlődnek és növekednek a mesterséges táptalajon, majd talajba ültetik azokat (58. 1. ábra).

Növényi sejt- és szövettenyészetek. Növényi növekedést szabályozók, amelyek a talajban vannak, stimulálják a sejtek végtelen szaporodását és differenciálatlan sejtek - kallusz - képződését. Ha később külön sejtekre szedik és folytatják az izolált sejtek tenyésztését a táptalajon, akkor a különálló sejtekből létre lehet hozni a teljes növényt (58. 2. ábra).

A növényi sejt- és szövettenyészeteket felhasználják értékes anyagok előállítására. Például, az indiai vérnyomáscserje sejttenyészeteivel aktívan szintetizálnak alkaloidokat, amelyeket fel lehet használni a magas vérnyomás kezelésére. A ginzeng sejttenyészetekből biológiailag aktív anyagokat állítanak elő. Ez lehetőséget nyújt növényi gyógyszerek előállítására anélkül, hogy elpusztítanánk e ritka növényeket.

Teljes növény tenyészetből való előállítását véghez lehet vinni a sejtek előzetes szelekciója révén.

Kiválogatják azokat a sejteket, amelyek reziszten-sek a herbicidek, a szikesedés, az extrém hőmérséklet, a patogének hatása ellen, illetve azokat, amelyekre jellemző az ember számára hasznos anyagok megnövekedett szintézise.

58. 3. ábra. Jurij Jurijovics Hleba (1949-) — ismert ukrán biológus, növény-fiziológus, genetikus, az Ukrán Nemzeti Tudományos Akadémia rendes tagja; az Ukrán Nemzeti Tudományos Akadémia Sejtbiológiai és Génsebészeti Intézetének alapítója (1990)

A sejtsebészet - módszerek és eljárások összessége, amelyeket új típusú sejtek létrehozására alkalmaznak. A sejtsebészet módszereivel hozzák létre a nem rokon és evolúciósán távoli fajok szomatikus sejtjeinek hibridjeit, vagy az egyes sejtorganellumok szomatikus sejtek sejtmagjába, citoplazmájába való juttatását.

Ukrajnában a növényi sejt- és génsebészeti alapkutatásokat J. J. Hleba (58. 3. ábra) akadémikus kezdte.

A hibridizáció vagy a rekonstrukció kezdete előtt először speciális enzimek segítségével megfosztják a növényi sejteket a sejtfaltól - protoplasztokat hoznak létre. Ezeket táptalajra helyezik további felhasználás céljából. Hibridizációkor a különböző növényektől nyert sejtek protoplasztjait teljesen összeolvasztják. így jön létre a két sejtmagú sejt, amelyben a sejtmagok később összeolvadnak és létrejön az egy sejtmagos hibrid sejt.

A génsebészetet arra használják, hogy transzgenikus növényeket hozzanak létre, amelyek összes sejtje idegen gént hordoz. Gyakran ehhez az Agrobacterium nembe tartozó talajbaktériumokat használnak fel. Ezek a magzóna (nukleoid) DNS-én kívül nagy plazmidokat ún. T-DNS-szakaszokat tartalmaznak, amelyek beépülhetnek a növényi sejt genomjába. A transzgénikus növények előállításához megváltoztatott T-DNS-molekulájú plazmidokat használnak, amelyekben a saját géneket lecserélték bármely más a növénybe bevinni kívánt génre. Ilyen plazmidokat génsebészeti módszerekkel szerkesztenek, majd bejuttatják az agrobacteri-umba, ezután megfertőzik vele a növényt (58. 4. ábra).

58. 4. ábra. A növényi sejt baktériumok segítségével történő transzformációjának sémája: 1-а speciális plazmidok izolálása és génsebészeti szerkesztése (2); 3 - A növényi sejtek agrobaktériumok általi megfertőzése; 4 — transzgenikus növények nyerése

A transzgenikus növényeket a mikroinjekciós és a „génágyú” módszerrel is előállítják (58. 5. ábra). A mikroinjektálást mikroszkóppal és üvegtűvel végzik a sejt-

magba juttatva a DNS-t. A génágyúzáskor 0,4-1,2 jim átmérőjű arany golyókat használnak, amelyeket DNS-sel vonnak be majd „lőnek be” a sejt szuszpenzióba, speciális „génágyúk” segítségével. Ez a módszer lehetőséget nyújt gének beültetésére nemcsak a növények kromoszómájába, de a plasztiszaiba is, például a klo-roplasztiszaikba.

A növények genetikai transzformációját a következőkre használják: a növény élelmezési értékének, a környezeti tényezők szembeni ellenálló-képesség javítására, a farmakológiában használt fehérjeszintézisére stb.

Feladat: a tanár segítségével, felhasználva a felhő technológiát, gyűjtsetek Információkat a genetikailag módosított növények előnyeiről és előállításának problémáiról! Folytassatok vitát ebben a témában!

1. A növényi biotechnológia milyen irányzatait ismeritek? 2. Milyen lényeges előnyei vannak a növények mikroszaporításának a hagyományos vegetatív szaporítással szemben? 3. Minek köszönhetően gyorsítja meg a növényi biotechnológia a nemesítést?

4. Hogyan hozzák létre a transzgenikus növényeket? 5. Mire alkalmazzák a növények genetikai transzformációját?

Hogyan alkalmazhatjuk a transzformált növényeket kereskedelmi biogyárakként?

 

Ez a tankönyv anyaga Biológia 11. osztály Osztapcsenko, Bálán

 




^