Buněčný Engineering

Cell strojírny

Obsah

• Video: science 2.0. rohovka. buněčný engineering
• Video: genetické inženýrství

Hlavním úkolem buněčného inženýrství je návrh nových forem rostlin s požadovanými vlastnostmi. Slibný Způsob získání dalnerodstvennyh hybridy založený na nové experimentální techniku ​​- parasexual hybridizace, provedena fúze protoplastů. Výzkum na somatickou hybridizací pomocí fúze protoplastů provedeny. Výzkum v oblasti somatické hybridizace rostlin přicházejí ve třech hlavních oblastech:

1. studie a rekonstrukce plasmagenes (genetický materiál je lokalizován jádro);
2. Studie buněčné hybridizace fylogeneticky vzdálených druhů rostlin;
3. přijímání fúze protoplastů somatických hybridů praktický význam pro výběr.

Velké rozdíly somatické hybridizace sexuálním křížením jsou následující. Za prvé, použití sexuální hybridizace může křížit pouze rostlinné formy s normální morfogeneze a gametogeneze. Prezigoticheskuyu neslučitelnosti mohou být překonány způsobem podle fúze protoplastů. Za druhé, sexuální proces je symetrický, to znamená, že přinese mlíčí do zygoty stejné sady jaderného genetického materiálu z obou rodičů. Výrobky téže fúze protoplastů jsou často asymetrické hybridy představující cenné formy obsahující kompletní sadu chromozomů kulturního druhu a pár chromozomů nebo geny divokého rodiče. Za třetí, extra-nukleární genetický materiál ve většině rostlin pohlavním křížením se dědí výhradně uniparental - přes mateřské linii. Fúze protoplastů umožňuje získat jedinečnou kombinaci mitochondriálních a chloroplastů genů. Čtvrtá Rozdíl je v tom, že sexuální hybridizace je možné pouze mezi fylogeneticky blízkých druhů rostlin. Je-li to možné somatická hybridizace k získání hybridů fylogeneticky vzdálené formy, které jsou obvyklým způsobem přes nemožné.

Fúze protoplastů začíná navázání kontaktu (adheze) mezi sousedními prazmalemmami protoplastů. Současně dojde ke změně ve vlastnostech membrán, což vede k jejich sloučení. Rozšíření místní cytoplazmatický most vedoucí k přidružení cytoplazem pro vytvoření hybridních buněk - cybridů.

Pro vytvoření hybridních protoplastů, protoplasty, které mají být kultivovány, aby mohly dělit se a vytvářet kalus, z něhož pak může regenerovat na celou rostlinu. To zvyšuje počet druhů, u nichž to bylo možné provést celý cyklus „rostlin - protoplastů - kalusu - rostlin“.

Jedním z nejdůležitějších momentů v průběhu somatické hybridizace je oddělení vzniklých hybridních buněk z rodiče. Volba parasexual hybridy mohou být prováděny buď na buněčné úrovni, nebo ve fázi regenerace rostlin. Chov pro regeneraci rostlin fázi má řadu významných nevýhod, komplikující tento výběr: 1) neexistuje žádná záruka, že všechny hybridní rostliny nejsou potomky jediného hybridního kletki 2) k prodloužení doby nutné pro výběr regenerantov- 3) velké pracnosti. V tomto ohledu, vyvinuté metody pro výběr somatických hybridních na buněčné úrovni. Nejběžnější způsoby jsou: 1) mechanické izolyatsii- 2) genetické komplementatsii- 3) fyziologický komplementatsii- 4) fyzické obohacení.

Video: Science 2.0. Rohovka. buněčný Engineering

V populaci rostlinných buněk in vitro po fúzi se mohou vyskytnout různé nežádoucí genetické variace (polyploidie, chromozomální přesmyky, vícenásobné mutace), vedoucí ke vzniku forem, fenotypově podobný hybridu. Kromě toho, agregace původní rodičovské buňce, může mít za následek tvorbu chimérických tkání (rostliny). V této souvislosti, zvolená forma somatických hybridních by měly být podrobeny dodatečným zkouškám kontrolovat jejich hybridnost. Hybridologická analýza nám umožňuje posoudit F1 potomstva po samoopylení. Cytogenetická analýza je založena na studii o počtu a morfologii chromozomů hybridní a rodičovských buněk. Sdílnější metoda pro diferenciální barvení chromozomů. Cytogenetická analýza nejvíce břemeno na dalnerodstvennyh kombinace - mezhsemeystvennyh a mezhtribnyh.

Stanovení enzymatické aktivity a studiem isozymů spektra ukazuje, že hybridní povaha materiálu studovány. Ve spektrech musí být kombinovány hybridní izoenzymy zóny specifické pro každý z rodičů. Velmi důležité je fyziologický stabilita různých forem v závislosti na izoenzym diferenciaci buněk použitých pro analýzu.

Protein Analysis "Frakce 1". Tento protein je lokalizován v chloroplastech a představuje enzym ribulosa-1,5-difosfatkarboksilazu s oxygenázy aktivitou a se skládá z velkých a malých podjednotek. Polypeptid složení obou podjednotek se liší u různých druhů rostlin, tak tento protein je marker pro studium medzhvidovyh hybridů. Malá podjednotka je kódována jaderného genomu a dědičné dvuroditelski. Velká podjednotka je dědičná uniparental (mateřský) a je kódován plastomu. Proteinová analýza poskytuje důkaz hybridního materiálu a odstranění chimerismus.

DNA restrikční analýza organely. Analýza organela DNA pomocí restrikčního enzymu je rychlý a přesný způsob pro určení hybridity tsitoplazmonu. Restrikční endonukleáza spektra vyplývající z elektroforézou vidospetsefichny a může být použit pro charakterizaci DNA organel.

Molekulární hybridizace nukleových kyselin. Aplikovány jako DNA-DNA nebo DNA-RNA hybridizace. Stupeň molekulární hybridizovat použít k charakterizaci systematické a fylogenetické příbuznosti druhů. Způsob studie molekulární hybridizace s slibné přírody parasexual hybridů, zejména hybridy fylogeneticky vzdálených druhů. V případě, že chromozomální analýza je schopen detekovat přítomnost buněk v hybridním chromosomu výchozího materiálu, nejvhodnější způsob pro analýzu hybridů je to právě tato metoda molekulární hybridizace nukleových kyselin.

Fenotypová odchylka pozorovaná v somatických hybridů je odrazem genetických událostí, které se vyskytují před regenerací a 4 uvádějí následující zdroje variability: 1) jaderné nesovmestimost- 2) intergenomic mitotické rekombinatsiya- 3) somaklonální izmenchivost- 4) organoidní štípání.

Následující omezení na celkový úspěch somatické hybridizační metody: 1) aplikace této metody vyžaduje účinnou regeneraci rostlin z protoplastov- 2), somatické hybridy nejsou přístupné sexuální reprodukce, všechny mezidruhové somatické hybridy sterilnymi- 3) za účelem přenosu užitečné geny divoký druhy v kultuře, je kvůli intergenomic nebo chromozomální rekombinace mezi dvěma nahrazení vidami- 4) fúzi protoplastů odvozených rostliny s počty chromozomů sčítání th , Avšak rychlý pokrok ve zlepšení buněčného inženýrství nám umožňuje doufat, že somatické hybridizace jako nové biotechnologie stala hlavním proudem v chovu produkovat životaschopné hybridy non-křížení druhů.

Rekonstrukce buněk je další rychle se rozvíjející pole buněčného inženýrství. Jedná se o zcela novou sestavu klec kombinací (spojující) izolované fragmenty buněčné navzájem nebo s celými buňkami. Výsledkem této rekonstrukce je možné vytvořit buňku dříve existovaly v přírodě. Nicméně, mnoho problémů na cestě výzkumu v tomto směru jsou spojeny s omezeným počtem vhodných metod fragmentace a oddělení homogenní populací intaktních buněčných fragmentů.

Video: Genetické inženýrství

Existuje celá řada technik pro zavedení cizích chloroplastů izolovaných protoplastů. Jedna technika zahrnuje sekvenční odstředění a protoplasty plastidu 0,03% roztoku lysozymu, které má modifikační vliv na membráně. Rychlost pronikání cizích organel do protoplastů je v tomto případě 0,5%. Další metodou je, že izolované jednotlivé buňky byly inkubovány s enzymem celulázou. Poté, co první buňka protoplastů suspenze se přenese do chloroplastů 2% roztokem celuláz, a 0,2 M, pH 5.4 NaNo3pri .. Tímto způsobem se daří začlenění do protoplastů funkčně aktivních chloroplastů s následnou regenerací celých rostlin. Transplantace provádí plastid lilek černý, nesoucí geny řídící odolnost proti atrazinu, kulturní brambor. Analýza DNA chloroplastů odolné proti atrazinu regenerovaných rostlin brambor se ukázalo, že chloroplasty těchto čar přišel z lilek.

Přenos vysoce chloroplastů může přispět k aktivaci fotosyntézy a zvyšování produktivity rostlin. Mezi širokou škálu geneticky modifikovaných rostlinných forem, vytvořených z kondenzovaných protoplastů, jsou formy, které obsahují plastidů jednoho z rodičů a mitochondriích další, a naopak.

Nový směr Rostlinná buňka inženýrství je poskytnout neobvyklé biologické systémy zavedením mikroorganismu v populaci kultivovaných buněk. Vytvoření takových sdružení je zajímavé pro následující úkoly: 1) Experimentální ověření teorie endosymbiotic původu eukaryotické buňky, ve evolyutsii- 2) modelování přirozené symbióze rostlin mikroorganizmov- 3) zvýšení produktivity pěstované rostliny kletok- 4), k produkci rostlin s novým svoystvami- 5) studovat různé aspekty interakce hostitelské rostliny a patogenu.

Příprava umělé mezibuněčných a intracelulární typu sdružení založené na kultivovaných buněk nebo protoplastů izolovaných z mikroorganizmů je jednou z nových metod pro modifikaci rostlinnou buňku. Docela slibně je získat sdružení buněčných kultur rostlin s mikroorganismy, které jsou schopné upevnění atmosféru molekulární dusík. Schopnost tvořit dusík, kterým symbiotické systémy získány některé skupiny vyšších rostlin a mikroorganismů. V tomto ohledu je otázka zvýšení schopnosti vstoupit do takového symbiotického sdružení pro většinu rostlin je velký ekonomický význam a může být řešen pomocí metod buněčné inženýrství.

Z tohoto důvodu, je možné konstruovat buněk s novými vlastnostmi. Rekonstruovaný buňky odvozené z jádru a cytoplazmě různého původu, jsou snadno použitelné experimentálních modelů k řešení těchto důležité biologické problémy, jako je diferenciace, stárnutí buňky, cytoplazmatické dědictví. Hybridy rostliny s geneticky rekonstituovaného cytoplazmy představují velmi cenný materiál pro posouzení účinku dvou cytoplasmatického genoforov různých prakticky důležité funkce plodin.