20. Культура клеток и тканей в селекции. Расширение генетической базы селекции. Сохранение и размножение ценных форм растений

Введение культурных клеток тканей и клеток может способствовать созданию лучших сортов, более быстрому использованию ценного материала и уникальных форм. Используют верхушки побегов, цветковые почки, завязи, семяпочки, пыльники, пыльцу, зародыш и ткань калуса.

1. Расширение генетической базы для селекции растений. Для этого используют методы самотической межвидовой гибридизации, эмбриокультуры, культурных пыльников и отдельных клеток инвитро и самоклональной инъекции.

2. Сохранение и размножение инвитро ценных элитных растений и видов. Применяется с целью получения генетически идентичных клонов.

3. Получение и сохранение безвирусного материала.

Селекция методом культуры клеточных тканей и клеток

Введение культуры клеточных тканей и клеток (метод in vitro) может способствовать созданию лучших сортов, более быстрому использованию ценного материала и уникальных форм. В стерильную культуру тканей и клеток в принципе возможен перевод всех частей растений, однако для исследований в области селекции имеет значение культура только таких органов, в которых можно индуцировать органогенез. К ним можно отнести верхушки побегов (апикальная меристема и дифференцированные ткани побега); цветковые почки, завязи, семяпочки; пыльники, пыльца; зародыш; клетки; ткань каллуса.

Применение метода охватывает следующие этапы работы: выбор подходящего для решения поставленной задачи сорта (генотипа) и нужной части растения для закладки культуры; закладка стерильной культуры; создание условий (питательная смесь, температура, освещение и др.) для стимуляции желательного процесса развития; регенерация жизнеспособных растений; перевод отобранных для селекции растений в грунтовую культуру для включения их в дальнейший селекционный процесс.

Задачи, решаемые этим методом в селекции, можно сгруппировать в три взаимно связанные группы: 1) расширение генетической базы селекции растений путем получения нового исходного материала; 2) сохранение и размножение ценных элитных растений и линий; 3) получение и сохранение безвирусного материала растений. Ниже перечислены некоторые конкретные методы, которые можно использовать для решения этих задач.

Расширение генетической базы для селекции растений. Обычные Методы селекции, основанные на внутривидовой гибридизации и отборе, как правило, ведут к обеднению генетической изменчивости и сужению генетической базы, что влечет за собой потерю устойчивости создаваемых генотипов и их популяций. Эффективность селекции в будущем можно обеспечить только путем постоянного расширения ее генетической базы, что можно осуществить методами культуры тканей и клеток. Для этого используют методы соматической межвидовой гибридизации, оплодотворения и эмбрио-культуры, культуры пыльников, пыльцы и отдельных клеток in vitro и сомаклональной селекции.

Сохранение и размножение in vitro ценных элитных растений и линий применяется с целью получения генетически идентичных клонов. При этом обеспечивается:

• сохранение и размножение отдельных генотипов как исходных форм для решения специфических селекционных задач;

• быстрое эффективное размножение новых ценных сортов;

• сохранение и эффективное размножение линий для производства гибридных семян растений;

• экономичное размножение высокопродуктивных генотипов лесных пород, декоративных древесных растений и подвоев плодовых культур;

• размножение в стерильных условиях при получении безвирусного материала;

• сохранение сортимента вегетативно размножающихся культур и важнейших перекрестноопыляющихся растений.

Для осуществления этих задач используются методы клонирования на основе меристем верхушек побегов в стерильных условиях, а также регенерации жизнеспособных растений из других органов (стеблей, кусочков листа, органов цветка, луковиц и др.).

Получение и сохранение безвирусного материала. Эти методы получили распространение в практике сельского хозяйства для освобождения от вирусов вегетативно размножаемых растений. Установлено, что концентрация вирусов в растении снижается по мере приближения к конусу нарастания. Сам конус нарастания часто бывает свободным от вирусной инфекции. Это и было использовано для оздоровления материала путем изолирования меристемы в стерильных условиях и доведения ее до дифференциации in vitro. Изоляция меристемы размером 0,05-0,1 мм очень сложна. И успех дифференциации растений из нее невелик. Поэтому вместе с ней изолируют первые листовые примордии и тогда говорят о верхушке побега, которая имеет размер 0,1-1 мм. Благодаря этому хотя и ограничивается надежность получения безвирусного материала, но зато повышается степень его дифференциации. Кроме того метод становится удобным для практического использования. Культивирование производят на питательных средах Мурасиге и Скуга (см. табл. 10.1), Байса, Уайта и Хеллера.