Doku kültürü yöntemi, modern biyoteknolojinin ana araçlarından biridir ve bitki fizyolojisi, biyokimya ve genetiğin pratik problemlerini çözmeye olanak tanır. Malzemenin yapay ekimi belirli koşullara tabi olarak gerçekleştirilir: sterilizasyon, sıcaklık kontrolü ve özel bir besin ortamına maruz bırakma.
Öz
Doku kültürü yöntemi, bunların bir besin ortamında laboratuvar koşullarında uzun süreli korunması ve/veya yapay olarak yetiştirilmesidir. Bu teknoloji, bitkilerin, insanların ve hayvanların vücudunun dışında bulunan hücrelerdeki çeşitli süreçleri incelemek için biyolojik bir model oluşturmanıza olanak tanır.
Bitki doku kültürünün çoğ altılması, hücrelerin bütün bir organizmaya dönüşme yeteneği olan totipotens özelliğine dayanır. Hayvanlarda bu sadece döllenmiş yumurtalarda gerçekleşir (bazı koelenterat türleri hariç).
Geliştirme geçmişi
Bitki dokularını yetiştirmeye yönelik ilk girişimler, 19.-20. yüzyılların başında Alman bilim adamları tarafından yapıldı. Başarısız olmalarına rağmen, daha sonra doğrulanan bir takım fikirler formüle edildi.
1922'de W. Robbins ve W. Kotte, birbirinden bağımsız olarak, yapay bir besin ortamında mısır ve domates köklerinin uçlarını büyütebildiler. 1930'larda hücre ve doku kültürü teknikleriyle ilgili ayrıntılı bir çalışma başladı. 20. yüzyıl R. Gautre ve F. White, doku kültürlerinin taze bir besin ortamına periyodik olarak nakledilmesiyle süresiz olarak büyüyebileceklerini kanıtladılar.
1959 yılına kadar, laboratuvar koşullarında 142 bitki türü yetiştiriliyordu. XX yüzyılın ikinci yarısında. dağılmış (ayrık) hücrelerin kullanımı da başlamıştır.
Test materyali türleri
2 ana bitki doku kültürü türü vardır:
- Tahribatsız ve canlı bir organizmanın doğasında bulunan karakteristik özellikleri koruyarak üretilir.
- Birincil dokudan bozunma (kimyasal, enzimatik veya mekanik) ile ekstrakte edilir. Bir veya daha fazla hücre kültüründen oluşturulabilir.
Aşağıdaki yöntemler yetiştirme yöntemiyle ayırt edilir:
- Aynı bitki türünün bölünen hücreleri tarafından doku büyümesini uyaran bir maddenin salgılandığı "besleme tabakası" üzerinde;
- kültürlenmiş hücrelerin yanındaki hemşire dokusunu kullanma;
- izole bir bölünen hücre grubundan besin ortamının kullanılması;
- bileşimde doymuş bir mikrodamlacıkta tek tek hücrelerin büyütülmesi.
Tek hücrelerden yetiştirme belirli zorluklarla doludur. Yapay olarak onları bölünmeye "zorlamak" için komşu, aktif olarak çalışan hücrelerden bir sinyal almaları gerekir.
Fizyolojik araştırmalar için ana doku türlerinden biri, olumsuz dış etkenler (genellikle mekanik yaralanma) altında oluşan nasırdır. Orijinal dokuda bulunan belirli özellikleri kaybetme yeteneğine sahiptirler. Sonuç olarak kallus hücreleri aktif olarak bölünmeye başlar ve bitkinin parçaları oluşur.
Gerekli koşullar
Doku ve hücre kültürü yönteminin başarısı aşağıdaki faktörlere bağlıdır:
- Kısırlığa uygunluk. Transplantasyon için, ultraviyole lambalarla donatılmış, arıtılmış hava sağlanan özel kutular kullanılır. Personelin alet ve malzemeleri, kıyafetleri ve elleri aseptik işleme tabi tutulmalıdır.
- Karbon ve enerji kaynakları (genellikle sakaroz ve glikoz), mikro ve makro besinler, büyüme düzenleyiciler (oksinler, sitokininler), vitaminler (tiamin, riboflavin, askorbik ve pantotenik asit ve diğerleri) içeren özel olarak seçilmiş besin ortamlarının kullanımı).
- Sıcaklık (18-30 °C), ışık koşulları ve nem (%60-70) ile uyumluluk. Çoğu kallus doku kültürü, kloroplast içermediğinden ortam ışığı altında büyütülür, ancak bazı bitkiler arkadan aydınlatma gerektirir.
Şu anda hazırticari diziler (Murasige ve Skoog, Gamborg ve Eveleg, White, Kao ve Mikhailyuk ve diğerleri).
Artıları ve eksileri
Hücre ve doku kültürü yönteminin avantajları şunlardır:
- elde edilen sonuçların iyi tekrarlanabilirliği;
- hücreler arası etkileşimlerin düzenlenmesi;
- düşük reaktif tüketimi;
- hücre hatlarının genetik homojenliği;
- büyüme sürecinin mekanizasyon olasılığı;
- kafes koşulları üzerinde kontrol;
- canlı kültürlerin düşük sıcaklıkta saklanması.
Bu biyoteknolojinin dezavantajı:
- katı asepsi koşullarına uymanız gerekir;
- hücre özelliklerinin kararsızlığı ve istenmeyen karışma olasılığı;
- kimyasalların yüksek maliyeti;
- canlı bir organizmada kültürlenmiş doku ve hücrelerin eksik eşdeğerliği.
Uygulama
Araştırma için kullanılan doku kültürü yöntemi:
- hücre içindeki işlemler (DNA, RNA ve proteinlerin sentezi, metabolizma ve ilaçların yardımıyla hücreye etkisi);
- hücreler arası reaksiyonlar (hücre zarlarından maddelerin geçişi, hormon-reseptör kompleksinin çalışması, hücrelerin birbirine yapışma yeteneği, histolojik yapıların oluşumu);
- çevre ile etkileşimler (besinlerin emilimi, enfeksiyonların bulaşması, köken ve gelişim süreçleritümörler ve diğerleri);
- hücrelerle yapılan genetik manipülasyonların sonuçları.
Bu teknolojinin geliştirilmesinde kullanılan biyoloji ve farmakolojinin umut verici alanları şunlardır:
- etkili herbisitler, tarımsal ürünler için büyüme düzenleyiciler, ilaç üretiminde kullanım için biyolojik olarak aktif bileşikler (alkaloidler, steroidler ve diğerleri);
- yönlendirilmiş mutajenez, yeni melezlerin üremesi, eşler arası uyumsuzluğun üstesinden gelmek;
- çok sayıda genetik olarak özdeş bitki elde etmenizi sağlayan klonal çoğ altma;
- Virüse dayanıklı ve virüssüz bitki yetiştirme;
- gen havuzunun dondurularak saklanması;
- doku rekonstrüksiyonu, kök hücre kaynaklarının oluşturulması (doku mühendisliği).
