2.2 Каллус ұлпасындағы морфогенез және өсімдіктің қалпына келуі – регенерация үрдісі

 

а) Даму процесінде ақуыздың түзілуінің реттелуі.

б) Морфогенез түрлері. Каллус жасушасының мамандануы.

в) Гистодифференциация. Органогенез. Соматикалық эмбриогенез.

Ақуыздың түзілуі екі кезеңнен тұрады. Бірінші кезең – транскрипция кезеңі – РНҚ – полимераза ферментінің промотор тізбегіне орнығуынан басталып терминатор тізбегіне жеткенде аяқталады. Осының нәтижесінде ақпаратты рибонуклеин қышқылы (аРНҚ) түзіледі. Екінші – трансляция кезеңі. Бұл кезеңде ақуыз түзіледі. Әрбір ақуыз түзілуінің басы мен аяғын байланыстыратын генетикалық белгілер де гендердің құрылымында кездеседі.

Қазіргі кезде эукариоттық (жоғары сатыдағы ағзалар) гендердің көбінде кілемшелік (мозаика) құрылымдары бар екені дәлелденді. Мұнда экзон деп аталатын ақуыздың құрылымын белгілейтін нуклеотидтер тізбегінде және экзондардың арасында орналасып, оларды бір – бірінен айыратын белгіленбеген тізбектер – интрондар кезектеседі.

аРНҚ түзілгеннен кейін, ол эукариот гендерінде «кэп» деп аталатын (ағылш. «kup» - “құлақшын”) маңызды құрылымның 5’– ұшына қосылу жолымен өзгереді. Кэп – құрылымы аРНҚ-ны фосфатаза және нуклеазалар әсерінен бұзылудан қорғайды. Одан басқа аРНҚ – ның 3’– ұшына 150 – ден 200 – ге дейін аденил нуклеотидтік қалдықтары бар поли – А (ААААА) тізбегі қосылады. Одан әрі тек эукариот ағзаларына тән сплайсинг кезеңі жалғасады. Сплайсинг кезінде интрондарға тиісті аРНҚ учаскелері нуклеотидтердің белгілі байланысуы бойынша гуанин – урацил (ГУ) бір шетінен, ал аденин – гуанин (АГ) екінші шетінен қиылады. Қалған тізбектер алғашқы жағдайдағы транскрипция тәртібімен орналасады. Түзілген аРН қышқылы тасымалдау нәтижесінде тиісті генге сәйкес ақуыз түзіледі

       Ферментт ақуыздары. Жасушадағы барлық метаболиттік процестердің белсенділігін анықтайды.

       Реттеуші ақуыздар. Негізгі молекулалық- генетикалық процестердің қандай жерде және қай уақытта жүретінін бақылайды (репликации, транскрипции и трансляции факторлаы); жасушаның химиялық заттарының қанықпасын реттейді (мысалы, инсулинің қанықпасын).

         Құрылымдық ақуыздар. Барлық ядролық және цито(прото)плазмалық мембраналар,  ЭПС, Гольджи аппаратының мембраналары, метохондриялардың тиллакоидтары,хлоропласттар т.с.с.), яғни цитоскелеттің, негізі.

         Тасымалдаушы ақуыздар.

          Рецепторлық ақүыздар. Түрлі сигналдарды жасуша ішіне жеткізіп жасушаны қоршаған ортамен байланыстыратын ақуыздар.

          Қорғаныс ақуыздары. Иммунологиялық қорғау.

          Гормон ақуыздары. Ағзалардың мүшелерінің, ұлпаларының физиологиялық белсенділігін анықтайды.

           Барлық қозғалысты анықтайтын ақуыздар.  Қор ақуыздары.

Каллус ұлпасы мен жасуша өсіндісінде морфогенездің келесі түрлері кездеседі:

1)  Каллус жасушасының мамандануы.

а) Гистодифференциация – каллус ұлпасында флоэма немесе ксилема элементтерінің пайда болуы.

ә) Органогенез – тамыр, вегетативтік немесе генеративтік бүршіктердің пайда болуы.

б) Сомалық эмбриогенез – экспланттың үстінде немесе каллус ұлпасында зиготаға ұқсас биополярлық ұрық тәрізді эмбриоид құрылымының түзілуі.

In vitro жағдайында өсімдікті қалпына келтіру үшін морфогенездің соңғы екі түрінің маңызы зор. Біріншіден, регенерант өсімдігін тез уақытта алуға болады, ал екіншіден, қолайсыз өзгерістерден құтылуға болады. Тамыр органогенезі  арқылы тұтас өсімдікті қалпына келтіру мүмкін емес, себебі каллус жасушасынан пайда болған тамырда өркен бүршіктері түзілмейді.

Проэмбрио жасушаларының ядросы меристемалық ұлпалармен салыстырғанда  ірілеу болады.

Меристемалық ұя және глобулярлық проэмбрио пайда болғанда, тыныс алу қарқындылығы жиеленіп және түзілу үрдістері күшейеді, олардың нәтижесінде қасындағы каллус жасушаларынан өздеріне қарай қоректік заттарды тартып алатын ошаққа айналады. Ақыр аяғында басқа жасушалар өледі де, пайда болған эмбриоидтік құрылымдар олардан түсіп қалады.

Мамандану кезінде тамыр апексі пайда болса, өсімдік көп жағдайда өз қалпына келе алмайды. Органогенез өркен апексінен басталса, өсімдіктің өз қалпына келуі екі кезеңнен тұрады. Бірінші кезеңде өркен пайда болады, екіншісінде фитогормондардың өзгеруіне байланысты өркенде тамыр пайда болады.

 Сомалық эмбриогенез морфогенездің ең қолайлы түрі болғанымен, сирек кездесетін құбылыс. Қалыптасқан өркен бүршіктері немесе эмбриоидтер біртіндеп өздігінен өсуіне қажетті фитогормондарды түзе бастайды. Осыған байланысты қоректік ортада фитогормондардың мөлшерінің азаюы немесе ақырғы кезеңінде олардың болмауы өсімдіктің қалпына келу үрдісін тежемейді, керісінше, жылдамдата түседі.

Зерттеулер көрсеткендей, каллус ұлпасындағы морфогенездің бағытына эндогендік және экзогендік факторлар әсер етеді. Эндогендік факторларға - экспланттың генетикалық құрылысы, маусым, экспланттың жасы, эксплант ретінде пайдаланған  өсімдік мүшесінің түрі, каллус ұлпасын өсіру ұзақтығы жатады. Экзогендік факторлар: қоректік ортаның құрамы, температура, жарықтың сапасы мен қарқындылығы. Қоректік ортада цитокининдер молырақ болса, өркен органогенезі немесе эмбриогенез басталады, ал ауксин молырақ болса, ризогенез үрдісі басталып тамыр қалыптасады.

Морфогенез үрдісін қоздыратын факторлар әсерінен әөі аптадан кейін каллус ұлпасында көлемі 0,5-2,0 мм  жасыл бүршіктер мен эмбриоидтер дамиды.