4 Бөлім. In vitro жағдайында кездесетін сомаклоналдық өзгергіштік кұбылысы және оны өсімдік селекциясында пайдалану

4.1 Сомаклоналдық өзгергіштік

 

а) Сомаклоналдық өзгергіштіктің маңызы.  Сомаклоналдық өзгергіштіктің ерекшелігі, артықшылығы және кемшіліктері. Эпигенетикалық өзгергіштік.

б) Сомаклоналдық өзгергіштікті туғызатын факторлар. Сомаклоналдық өзгергіштікті пайдаланудың екі жолы.

в) Сомаклоналдық өзгергіштіктің пайда болуын түсіндіретін механизмдердің  зерттелуі: әдістері мен бағыттары.

    Өсімдік селекциясында химиялық және физикалық агенттердің көмегімен индукцияланған, яғни қоздырылған мутагенез әдісі көптен бері пайдаланып келеді. Бұл жолмен әлемде ауылшаруашылық дақылдарын мыңға жуық сорты алынды. Дегенмен, мутациялық селекцияның жетістіктері зиянды мутациялардың жоғары жиілігімен, хромосомалардың қайта құрылуымен, мутанттарда мозаицизмнің пайда болуымен шектеледі, сондықтан тұрақты селекциялық линияларды алу ұзақ және қиын жұмысқа айналады.In vitro жағдайында өсімдіктің қалпына келтіру әдістерін дамыту және сомаклоналдық өзгергіштік құбылысының ашылуы қоздырылған мутанттарды алуға мүмкіндік берді.

Сомаклоналдық өзгергіштік ұлпаны қолдан өсіргенде пайда болатын өзгергіштіктің бірі. In vitro өсіндісінде алынған ұлпаның бірқалыпты болмауы туралы алғашқы мәліметтер 1961 жылы жарияланған. Кейбір жағдайда қалпына келтірілген өсімдіктің жеке қасиеттері жағынан бастапқы өсімдіктен 15-20% айырмашылығы болады.

 Сомаклоналдық өзгергіштік кариотиптік, морфологиялық, биохимиялық және молекулалық деңгейлерде байқалады. In vitro жасушаларында полиплоидтық және анеуплоидтық өзгерістер, хромосомалық аберрациялар, митоздың бұзылуы белгілі болған. Жеке диплоидтық жасушалардан алынған каллус ұлпасында диплоидты, тетраплоидты және анеуплоидты хромосомалар жиынтығы анықталған. Генетикалық өзгерістер деңгейін көтеру және жаңа гендердің пайда болу мүмкіндігінің биологиялық  маңызы   зор,  өйткені бұл өсімдік селекциясында жаңа зерттеулерді жүргізуге жол ашады. Сомаклоналдық өзергіштік арқылы генқорды байытуға мүмкіндік туады. Сонымен бірге сомаклоналдық өзгергіштіктің көмегімен, селекциялық жолмен бір генотипте қосылмайтын белгілерді алуға болады, мысалы күріштің тез піскіштігі мен ұзын дәнділігін немесе күріштің тез піскіштігі мен төмен температураға төзімділігін біріктіретін түрді алуға болады.

Қоздырылған мутагенез сияқты сомаклоналдық өзгергіштік те белгілі бір бағытта болмайды. Дегенмен, қалпына келтіру кезінде зиянды өзгерістердің біразы жойылып кетеді. Сомаклоналдық өзгергіштіктің  арасында күрделі де, қарапайым генетикалық өзгерістер кездеседі. Мәселен, картоп бұтағының пішінін, түйнек бояуын және оның түйін байлау мерзімін, ауруға  төзімділігін, фотокезеңге сұранысын  өзгертетін темекі мен қызанақтың пішінін, гүл, жеміс және жапырақ бояуын, пісу мерзімін, аталықтың ұрықсыздығын өзгертетін сомаклондар алынды. Жұмсақ бидай регенеранттары арасында тұқым қуалайтын мынадай белгілерінде өзгерістер байқалған: масақ биіктігі, масақтағы дәндер саны, ақуыз бен ферменттердің қаңықпасы. Гендік талдау көрсеткендей, сомаклоналдық өзгергіштіктің генетикалық негізі көптеген жағдайда ядро, пластид немесе митохондрия геномындағы бірлі-жарым гендердің немесе олардың шағын тобының доминант, жартылай доминант немесе рецессивті мутациялары болып табылады.

Сомаклоналдық өзгергіштікті туғызатын факторлар.

Жасушаны өсірген кезде оның өзгергіштік ауқымына өсімдіктің генотипі қатты әсер етеді. Сомаклоналдық өзгергіштік көптеген жағдайда генетикалық конституцияға байланысты екені белгілі.

Мутагенезді қоздыруда жасанды қоректік ортаның, әсіресе фитогормондардың маңызы зор. Фитогормондар жасушаның өсу айналымына ықпал жасап, митоз үрдісін өзгертеді. Тұтас өсімдіктің өсу жағдайлары мен бағдарламасын бұзып, оның бір мүшесін жасанды коректік ортаға отырғызу сомаклоналдық  өзгергіштікті туғызады. Ұлпа мен жасушаны іn vitro жағдайында көп уақыт өсіру де сомаклоналдық өзгергіштік деңгейіне әсер етеді. Мысалы сұлы регенеранттары арасында өсіндінің мерзімінің ұзаруы әсер еткен өзгерістер кездеседі.

Сомаклоналдық өзгергіштікті пайдаланудың артықшылығы мынадай:

1)    Селекция үшін өте бағалы генетикалық материалдың көзі болып табылады

2)    Сомаклоналдық өзгергіштік нәтижесінде пайда болатын белгілерді дәстүрлі селекция арқылы сұрыптау мүмкін емес;

3)    Жасуша селекциясының әдістері гендік инженерия технологияларымен салыстырғанда өте қарапайым /жеңіл/

4)    Көптеген теориялық мәселелерді шешу үшін, әсіресе генетикалық өзгергіштікті туғызатын механизмдерді зерттеуге мүмкіндік береді;

5)    Гендік инженерия әдістерімен  алынған өсімдіктерді қолдану аясына қарағанда сомаклондарды пайдалану заңнамалық нормалармен шектелінбейді.

Бұл әдістің негізгі кемшілігі жасуша селекциясына сұрыптаушы жағдай жасаумен байланысты, яғни өсімдік жасушасының стреске төзімділігін арттыратын механизмдері  туралы және бейімделуге негіз болатын реакциялар жөнінде мәліметтердің жеткіліксіздігінде. Өкінішке орай, сомаклоналдық өзгергіштік арқылы пайда болған белгілер жойылып кетуі мүмкін. Сомаклоналдық өзгергіштіктің тағы бір кемшілігі – оны реттеу өте қиын.

Эпигенетикалық өзгергіштік – цитоплазма геномымен байланысты құбылыс. Қазіргі заманғы ғылыми зерттеулер бойынша эпигенетикалық өзгергіштік мутациясыз құбылыс  болғанымен, тұқым қуалауы мүмкін. Бірақ тұқым қуалауы тұрақсыз болады, яғни белгілер пайда болып, қайта жоғалады. Эпигенетикалық өзгергіштік ген белсенділігінің реттелуіне байланысты. Өкінішке орай, эпигенетикалық өзгергіштік туралы деректер  өте аз.