Inginerie celulară

instalație de inginerie celulară

conținut

• Video: stiinta 2.0. cornea. inginerie celulară
• Video: inginerie genetică

Sarcina principală a ingineriei de celule este proiectarea de noi forme de plante cu trăsături dorite. O metodă promițătoare de obținere a dalnerodstvennyh hibrizi pe baza unei noi tehnici experimentale - parasexual hibridizare, realizată prin fuziunea de protoplaști. Cercetarea privind hibridare somatică prin fuziunea protoplaștilor realizată. Cercetări privind hibridizarea somatică a plantelor vin în trei domenii principale:

1. plasmagenes studiu și reconstrucție (materialul genetic este localizat nucleu);
2. studii privind hibridizarea celulei filogenetic specii de plante îndepărtate;
3. primirea prin fuziune de protoplaști hibrizilor somatici de interes practic pentru selecție.

Diferențele majore de hibridizare somatică prin încrucișarea sexuală sunt după cum urmează. In primul rand, folosind hibridizarea sexuală poate incrucisa numai forme vegetale cu morfogenezei normale și gametogeneza. Prezigoticheskuyu incompatibilitate poate fi depășită prin metoda de fuziune de protoplaști. În al doilea rând, procesul sexual este simetrică, adică, aduce gameŃii în zigotul seturi egale de material genetic nuclear de la ambii părinți. Produse din aceeași fuziune de protoplaști sunt adesea hibrizi asimetrice care reprezintă forme valoroase care conțin întregul set de cromozomi de tip cultural si cateva cromozomi sau gene ale părintelui sălbatic. În al treilea rând, materialul genetic extra-nucleare în cele mai multe plante prin încrucișare sexuală este moștenită strict uniparental - pe linie maternă. fuziunea de protoplaști permite obținerea unei combinații unice de gene mitocondriale si cloroplastici. În cele din urmă, a patra diferență este că hibridizarea sexuală este posibilă numai între specii filogenetic aproape de plante. Când hibridizare somatică este posibilă obținerea de hibrizi filogenetic forme îndepărtate, care sunt de obicei mod de a traversa imposibilul.

fuziunea protoplastelor începe cu stabilirea contactului (adeziune) între protoplaștii prazmalemmami adiacente. În același timp există o schimbare în proprietățile membranelor, ceea ce duce la fuziunea lor. Expansiune pod citoplasmatic locale conducând la citoplasmă asociere, pentru a forma celule hibride - cibrizi.

Pentru formarea protoplaștii hibride, protoplaști să fie cultivate, astfel încât acestea se pot diviza si forma calus din care se poate regenera apoi întreaga plantă. Aceasta crește numărul de specii pentru care a fost posibilă realizarea întregului ciclu de „plante - protoplaști - Călușul - plante“.

Unul dintre cele mai importante momente în timpul hibridizării somatice este separarea rezultă celulele hibride din mamă. Hibrizii Selecția parasexual poate fi efectuată fie la nivel celular, fie în etapa de regenerare a plantelor. Ameliorarea pentru etapa de regenerare a plantelor are o serie de dezavantaje semnificative, ceea ce complică această selecție: 1) nu există nici o garanție că toate plantele hibride nu sunt descendenți ai singurului kletki hibrid 2) a prelungit timpul necesar pentru selectarea regenerantov- 3) o mare forță de muncă. În acest sens, dezvoltat metode de selecție a hibrizilor somatice la nivel celular. Cele mai comune metode sunt: ​​1) izolyatsii- mecanice 2) genetice komplementatsii- 3) fiziologic komplementatsii- 4) îmbogățire fizică.

Video: Stiinta 2.0. Cornea. Inginerie celulară

Într-o populație de celule de plante in vitro după fuziune se pot produce diferite variatii genetice nedorite (poliploidie, rearanjamente cromozomiale, mutații multiple), ceea ce duce la apariția de forme, similare fenotipic la hibridul. Mai mult, agregarea celulei parentale inițiale poate duce la formarea țesuturilor himerice (plante). În acest sens, forma selectată de hibrizi somatici ar trebui să fie supuse unor teste suplimentare pentru a verifica hibriditatea lor. Analiza Hybridological ne permite să evalueze descendenților F1 după ce auto-polenizare. Analiza citogenetică se bazează pe un studiu al numărului și morfologia cromozomilor hibride si a celulelor parentale. Metoda mai informativ pentru colorare diferentiata de cromozomi. Analiza citogenetică a mai dovadă a dalnerodstvennyh combinații - mezhsemeystvennyh și mezhtribnyh.

Determinarea activității enzimatice și studiul spectrului izozime dezvăluie natura hibridă a materialului studiat. In spectrele trebuie combinate izoenzime zone hibride specifice fiecăruia dintre părinți. De mare importanță este stabilitatea fiziologică a diferitelor forme în funcție de izoenzime diferențierea celulelor utilizate pentru analiză.

Analiza Protein "Fracția 1". Această proteină este localizată în cloroplastele și reprezintă enzima ribulozo-1,5-difosfatkarboksilazu cu activitatea oxigenaza și este compusă din subunități mari și mici. Compoziția polipeptidică a două subunități este diferită în diferite specii de plante, astfel încât această proteină este un marker pentru studiul hibrizilor medzhvidovyh. Subunitatea mică este codificată de genomul nuclear și dvuroditelski moștenit. Subunitatea mare este moștenită uniparental (maternă) și este codificat de plastome. Analiza Protein ofera dovezi ale materialului hibrid si elimina chimerism.

DNA organite analiză de restricție. Analiza ADN-ului organelle prin enzima de restricție este o metodă rapidă și precisă pentru determinarea hibriditatea tsitoplazmonu. Spectrele endonuclează de restricție care rezultă din vidospetsefichny electroforeză și pot fi utilizate pentru a caracteriza ADN-ul organite.

hibridare moleculară a acizilor nucleici. Aplicată ca ADN-ADN sau hibridizare ADN-ARN. Gradul de Moleculara hibridizabil utilizat pentru a caracteriza inrudire sistematică și filogenetice a speciilor. Metoda studiilor de hibridizare moleculară cu hibrizi parasexual naturale promițătoare, hibrizi în special specii îndepărtate filogenetic. În cazul în care analiza cromozomiala este în imposibilitatea de a detecta prezența celulelor în cromozomul hibrid al unui material de bază, cea mai potrivită metodă pentru analiza hibrizilor este tocmai metoda de hibridare moleculară a acizilor nucleici.

Variabilitatea fenotipică observată la hibrizii somatici este o reflectare a evenimentelor genetice care au loc înainte de regenerare și 4 indică următoarele surse de variabilitate: 1) nucleară nesovmestimost- 2) intergenomic mitotic rekombinatsiya- 3) somaclonal izmenchivost- 4) despicarea organoide.

Următoarele constrângeri asupra succesului general al metodei de hibridizare somatică: 1) aplicarea acestei metode necesită o regenerare eficientă a plantelor din protoplastov- 2) hibrizi somatici nu pot fi supuse reproducerii sexuale, hibrizi toate interspecies somatice sunt sterilnymi- 3), în scopul de a transfera gene utile de sălbatice specii în cultură, se datorează recombinării intergenomic sau cromozomiale între doi înlocuirea vidami- 4) fuziunea de protoplaști plante derivate cu numere de cromozomi însumarea th . Cu toate acestea, progresul rapid în îmbunătățirea tehnicilor de inginerie de celule ne permite să sperăm că hibridizarea somatică ca noul biotehnologiei devenit mainstream în reproducere pentru a produce hibrizi viabile non-incrucisarii specii.

Reconstrucția celulelor este un alt domeniu în curs de dezvoltare rapidă a ingineriei celulare. Este un sistem complet nou ansamblu colivie prin combinarea (absorbit) fragmente celulare izolate una cu alta sau cu celule întregi. Rezultatul acestei reconstrucție este posibil să se creeze o celulă a existat anterior în natură. Cu toate acestea, multe probleme cu privire la modul de cercetare în această direcție sunt asociate cu un număr limitat de metode adecvate de fragmentare și separare a populațiilor omogene de fragmente de celule intacte.

Video: inginerie genetică

Există o serie de tehnici pentru introducerea cloroplastelor străin protoplaste izolate. O tehnică presupune centrifugare secvențială și protoplaști plastida 0,03 soluție lisozimă% care are un efect modificator asupra membranei. Rata de penetrare a organitelor străin în protoplaști, în acest caz, este de 0,5%. O altă metodă este aceea că celulele singure izolate au fost incubate cu celulază enzimă. După prima suspensie de protoplaști de celule este transferată în cloroplaste de soluție celulaza 2%, și 0,2 M pH 5,4 NaNo3pri .. Cu această metodă a fost încorporarea cu succes în protoplaști cloroplaste funcțional active cu regenerarea ulterioară a plantelor întregi. Transplant efectuat nightshade negru plastid care transportă control gene de rezistență la atrazin, cartofi culturale. Analiza ADN-ului din cloroplaste rezistente la atrazina regenerate plante de cartofi au arătat că cloroplastele acestor linii au venit din umbra noptii.

Transferarea extrem de cloroplaste poate contribui la activarea fotosinteză și creșterea productivității plantelor. Printre marea varietate de forme de plante modificate genetic, formate din protoplaști fuzionate, există forme care conțin plastidele un părinte și mitocondriile altul, și vice-versa.

O nouă inginerie de celule de direcție a plantelor este de a oferi o sisteme biologice neobișnuite prin introducerea microorganismului într-o populație de celule de cultura. Crearea unor astfel de asociații este de interes pentru următoarele sarcini: 1) verificarea experimentală a teoriei originii endosymbiotic a celulei eucariote în evolyutsii- 2) Modelarea relației naturale simbiotică plantelor mikroorganizmov- 3) creșterea productivității plantei cultivate kletok- 4) producerea de plante cu noul svoystvami- 5) studia diferite aspecte ale interacțiunii plantei gazdă și agentului patogen.

Prepararea tip artificial asociere intercelulare și intracelulare bazate pe celule cultivate sau izolate din microorganisme protoplaștii este una dintre cele mai noi metode de modificare a unei celule vegetale. Destul de promițătoare este de a obține culturi celulare asociații de plante cu microorganisme, capabile de a fixa atmosfera de azot molecular. Abilitatea de a forma sisteme simbiotice fixatoare de azot dobândite anumite grupe de plante superioare și microorganisme. În acest sens, problema creșterii capacității de a intra într-o astfel de asociație simbiotică pentru majoritatea plantelor este de o mare importanță economică și pot fi rezolvate prin metode de inginerie de celule.

Prin urmare, devine posibil să se construiască celule cu proprietăți noi. celule derivate din nucleu și citoplasmă diferite origini reconstruita, sunt ușor de utilizat modele experimentale pentru a aborda aceste probleme importante biologice, cum ar fi diferențierea, celulele de îmbătrânire, moștenirea citoplasmatică. plante cu Hibrizi citoplasmă reconstituite genetic reprezintă un material foarte valoros pentru a evalua efectul a două genoforov citoplasmatic pentru diferite caracteristici practic importante ale culturilor.