Bunkový Engineering

cell strojárne

obsah

• Video: science 2.0. rohovka. bunkový engineering
• Video: genetické inžinierstvo

Hlavnou úlohou bunkového inžinierstva je návrh nových foriem rastlín s požadovanými vlastnosťami. Sľubný Spôsob získanie dalnerodstvennyh hybridy založený na nové experimentálne techniku ​​- parasexual hybridizácia, vykonaná fúzie protoplastov. Výskum na somatickou hybridizáciou pomocou fúzie protoplastov vykonané. Výskum v oblasti somatickej hybridizácie rastlín prichádzajú v troch hlavných oblastiach:

1. štúdie a rekonštrukcie plasmagenes (genetický materiál je lokalizovaný jadro);
2. Štúdia bunkovej hybridizácie fylogeneticky vzdialených druhov rastlín;
3. prijímanie fúzie protoplastov somatických hybridov praktický význam pre výber.

Veľké rozdiely somatické hybridizácia sexuálnym krížením sú nasledujúce. Po prvé, použitie sexuálne hybridizácia môže krížiť iba rastlinné formy s normálnou morfogeneze a gametogenézu. Prezigoticheskuyu nezlučiteľnosti môžu byť prekonané spôsobom podľa fúzie protoplastov. Po druhé, sexuálna proces je symetrický, to znamená, že prinesie gamét do zygoty rovnakej sady jadrového genetického materiálu z oboch rodičov. Výrobky rovnakej fúzie protoplastov sú často asymetrické hybridy predstavujúce cenné formy obsahujúce kompletnú sadu chromozómov kultúrneho druhu a pár chromozómov alebo gény divokého rodičia. Po tretie, extra-nukleárna genetický materiál vo väčšine rastlín pohlavným krížením sa dedí výhradne uniparental - cez materskej línii. Fúzie protoplastov umožňuje získať jedinečnú kombináciu mitochondriálnych a chloroplastov génov. Štvrtá Rozdiel je v tom, že sexuálna hybridizácia je možné len medzi fylogeneticky blízkych druhov rastlín. Ak je to možné somatická hybridizácia k získaniu hybridov fylogeneticky vzdialenej formy, ktoré sú obvyklým spôsobom cez nemožné.

Fúzie protoplastov začína nadviazanie kontaktu (adhézie) medzi susednými prazmalemmami protoplastov. Súčasne dôjde k zmene vo vlastnostiach membrán, čo vedie k ich zlúčeniu. Rozšírenie miestnej cytoplazmatický most vedúci k pridružení cytoplazme pre vytvorenie hybridných buniek - cybridů.

Pre vytvorenie hybridných protoplastov, protoplastov, ktoré majú byť kultivované, aby mohli deliť sa a vytvárať kalus, z ktorého potom môže regenerovať na celú rastlinu. To zvyšuje počet druhov, u ktorých to bolo možné vykonať celý cyklus "rastlín - protoplastov - Kalus - rastlín".

Jedným z najdôležitejších momentov v priebehu somatickej hybridizácie je oddelenie vzniknutých hybridných buniek z rodičov. Voľba parasexual hybridy môžu vykonávať buď na bunkovej úrovni, alebo vo fáze regenerácie rastlín. Chov pre regeneráciu rastlín fáze má rad významných nevýhod, komplikujúce tento výber: 1) neexistuje žiadna záruka, že všetky hybridné rastliny nie sú potomkami jediného hybridného kletki 2) k predĺženiu doby nevyhnutné na výber regenerantov- 3) veľké prácnosti. V tomto ohľade, vyvinuté metódy pre výber somatických hybridných na bunkovej úrovni. Najbežnejšie spôsoby sú: 1) mechanické izolyatsii- 2) genetické komplementatsii- 3) fyziologický komplementatsii- 4) fyzickej obohatenie.

Video: Science 2.0. Rohovka. bunkový Engineering

V populácii rastlinných buniek in vitro po fúzii sa môžu vyskytnúť rôzne nežiaduce genetické variácie (polyploidie, chromozomálne prešmyky, viacnásobné mutácie), vedúce k vzniku foriem, fenotypovo podobný hybridu. Okrem toho, agregácie pôvodnej rodičovskej bunke, môže mať za následok tvorbu chimérických tkanív (rastliny). V tejto súvislosti, zvolená forma somatických hybridných by mali byť podrobené dodatočným skúškam kontrolovať ich hybridnosť. Hybridologická analýza nám umožňuje posúdiť F1 potomstva po samoopelenia. Cytogenetická analýza je založená na štúdiu o počte a morfológiu chromozómov hybridné a rodičovských buniek. Zhovorčivejší metóda pre diferenciálnu farbenie chromozómov. Cytogenetická analýza najviac bremeno na dalnerodstvennyh kombinácie - mezhsemeystvennyh a mezhtribnyh.

Stanovenie enzymatickej aktivity a štúdiom isozymů spektra ukazuje, že hybridné povaha materiálu študované. Vo spektrách musí byť kombinované hybridný izoenzýmy zóny špecifické pre každý z rodičov. Veľmi dôležité je fyziologický stabilita rôznych foriem v závislosti na izoenzým diferenciáciu buniek použitých pre analýzu.

Protein Analysis "Frakcia 1". Tento proteín je lokalizovaný v chloroplastoch a predstavuje enzým ribulosa-1,5-difosfatkarboksilazu s oxygenázy aktivitou a pozostáva z veľkých a malých podjednotiek. Polypeptid zloženie oboch podjednotiek sa líši u rôznych druhov rastlín, tak tento proteín je marker pre štúdium medzhvidovyh hybridov. Malá podjednotka je kódovaná jadrového genómu a dedičné dvuroditelski. Veľká podjednotka je dedičná uniparental (materský) a je kódovaný plastomu. Proteínová analýza poskytuje dôkaz hybridného materiálu a odstránenie chimérizmus.

DNA reštrikčné analýza organely. Analýza organela DNA pomocou reštrikčného enzýmu je rýchly a presný spôsob pre určenie hybridnosti tsitoplazmonu. Reštrikčná endonukleáza spektra vyplývajúce z elektroforézou vidospetsefichny a môže byť použitý na charakterizáciu DNA organel.

Molekulárna hybridizácia nukleových kyselín. Aplikované ako DNA-DNA alebo DNA-RNA hybridizácia. Stupeň molekulárnej hybridizovat použiť na charakterizáciu systematickej a fylogenetickej príbuznosti druhov. Spôsob štúdie molekulárna hybridizácia s sľubné prírody parasexual hybridov, najmä hybridy fylogeneticky vzdialených druhov. V prípade, že chromozomálne analýza je schopný detekovať prítomnosť buniek v hybridnom chromozóme východiskového materiálu, najvhodnejší spôsob pre analýzu hybridov je to práve táto metóda molekulárna hybridizácia nukleových kyselín.

Fenotypová odchýlka pozorovaná v somatických hybridov je odrazom genetických udalostí, ktoré sa vyskytujú pred regeneráciou a 4 uvádzajú nasledujúce zdroje variability: 1) jadrové nesovmestimost- 2) intergenomic mitotické rekombinatsiya- 3) somaklonálnej izmenchivost- 4) organoidní štiepanie.

Nasledujúce obmedzenia na celkový úspech somatické hybridizačnej metódy: 1) aplikácia tejto metódy vyžaduje účinnú regeneráciu rastlín z protoplastov- 2), somatické hybridy nie sú prístupné sexuálnej reprodukcie, všetky medzidruhové somatické hybridy sterilnymi- 3) za účelom prenosu užitočné gény divoký druhy v kultúre, je kvôli intergenomic alebo chromozomálne rekombinácie medzi dvoma nahradenie vidami- 4) fúziu protoplastov odvodených rastliny s počtami chromozómov sčítanie th , Avšak rýchly pokrok v zlepšení bunečného inžinierstva nám umožňuje dúfať, že somatické hybridizácia ako nové biotechnológie stala hlavným prúdom v chove produkovať životaschopné hybridy non-kríženie druhov.

Rekonštrukcia buniek je ďalší rýchlo sa rozvíjajúce pole bunkového inžinierstva. Jedná sa o úplne novú zostavu klietku kombináciou (spájajúca) izolované fragmenty bunkovej navzájom alebo s celými bunkami. Výsledkom tejto rekonštrukcie je možné vytvoriť bunku predtým existovali v prírode. Avšak, mnoho problémov na ceste výskume v tomto smere sú spojené s obmedzeným počtom vhodných metód fragmentácie a oddelenie homogénna populácií intaktných bunkových fragmentov.

Video: Genetické inžinierstvo

Existuje celý rad techník pre zavedenie cudzích chloroplastov izolovaných protoplastov. Jedna technika zahŕňa sekvenčné odstredenia a protoplastov plastidy 0,03% roztoku lyzozýmu, ktoré má modifikačné vplyv na membráne. Rýchlosť prenikania cudzích organel do protoplastov je v tomto prípade 0,5%. Ďalšou metódou je, že izolované jednotlivé bunky boli inkubované s enzýmom celuláza. Potom, čo prvý bunka protoplastov suspenzie sa prenesie do chloroplastov 2% roztokom celuláza, a 0,2 M, pH 5.4 NaNo3pri .. Týmto spôsobom sa darí začlenenie do protoplastov funkčne aktívnych chloroplastov s následnou regeneráciou celých rastlín. Transplantácia vykonáva plastid ľuľok čierny, nesúci gény riadiace odolnosť proti atrazínu, kultúrne zemiakov. Analýza DNA chloroplastov odolné proti atrazínu zhodnotených rastlín zemiakov sa ukázalo, že chloroplasty týchto čiar prišiel z baklažán.

Prenos vysoko chloroplastov môže prispieť k aktivácii fotosyntézy a zvyšovanie produktivity rastlín. Medzi širokú škálu geneticky modifikovaných rastlinných foriem, vytvorených z kondenzovaných protoplastov, sú formy, ktoré obsahujú plastidov jedného z rodičov a mitochondriách ďalšie, a naopak.

Nový smer Rastlinná bunka inžinierstvo je poskytnúť nezvyčajné biologické systémy zavedením mikroorganizmu v populácii kultivovaných buniek. Vytvorenie takých združenia je zaujímavé pre nasledujúce úlohy: 1) Experimentálne overenie teórie endosymbiotic pôvodu eukaryotické bunky, v evolyutsii- 2) modelovanie prirodzenej symbióze rastlín mikroorganizmov- 3) zvýšenie produktivity pestované rastliny kletok- 4), k produkcii rastlín s novým svoystvami- 5) študovať rôzne aspekty interakcie hostiteľské rastliny a patogénu.

Príprava umelej medzibunkových a intracelulárnu typu združenie založené na kultivovaných buniek alebo protoplastov izolovaných z mikroorganizmov je jednou z nových metód pre modifikáciu rastlinnú bunku. Docela sľubne je získať združenie bunkových kultúr rastlín s mikroorganizmami, ktoré sú schopné upevnenie atmosféru molekulárnej dusík. Schopnosť tvoriť dusík, ktorým symbiotické systémy získané niektoré skupiny vyšších rastlín a mikroorganizmov. V tomto ohľade je otázka zvýšenie schopnosti vstúpiť do takého symbiotického združenia pre väčšinu rastlín je veľký ekonomický význam a môže byť riešený pomocou metód bunkovej inžinierstva.

Z tohto dôvodu, je možné konštruovať buniek s novými vlastnosťami. Rekonštruovaný bunky odvodené z jadru a cytoplazme rôzneho pôvodu, sú ľahko použiteľné experimentálnych modelov na riešenie týchto dôležité biologické problémy, ako je diferenciácia, starnutie bunky, cytoplazmatické dedičstvo. Hybridy rastliny s geneticky pripraveného cytoplazmy predstavujú veľmi cenný materiál pre posúdenie účinku dvoch cytoplasmatického genoforov rôznych prakticky dôležité funkcie plodín.