Перегляд вихідного коду сторінки Публікація:Сидоров В.А. (1990) Биотехнология растений. Клеточная селекция

[[Image:Sidorov 1990 Biotehnologiya rastenii.jpg|border|150px|right]]

[[Сідоров Володимир Анатолійович|Сидоров В.А.]] Биотехнология растений. Клеточная селекция / АН УССР. Отделение клеточной биологии и генетической инженерии Ин-та ботаники им.&nbsp;Н.&nbsp;Г.&nbsp;Холодного. - Киев: - Наук. думка, 1990. - 280 с. - ISBN 5-12-001807-6<br>
УДК 575.1+575.2+576.5

Монография, посвященная различным вопросам клеточной селекции высших растений, является первой книгой цикла по биотехнологии растений. В ней изложены особенности мутагенеза и селекции мутантов <i>in&nbsp;vitro</i>, их характеристика и использование. Обобщены результаты исследований клеточных линий и растений, устойчивых к гербицидам, стрессовым факторам, лекарственным препаратам, аминокислотам и их аналогам, болезням, аналогам оснований. Определены перспективные направления развития клеточной селекции.<br>
Для генетиков, селекционеров, молекулярных биологов, преподавателей и студентов вузов. Ил. 67. Табл. 35. Библиогр.: с. 230—273.

== Предисловие ==
Необходимость внедрения в сельское хозяйство нетрадиционных технологий, которые позволили бы поднять на новый уровень производство необходимых для человека продуктов питания, в последние годы ощущается все с большей остротой. Для селекционного процесса технологии клеточной и генной инженерии растений имеют огромные перспективы. Одно из важных направлений в биотехнологии растений занимает клеточная селекция, при которой отбор клеточных линий и растений с новыми наследственными признаками производится на уровне культивируемых <i>in&nbsp;vitro</i> клеток. Получение растений из отобранных в селективных условиях мутантных клеток возможно благодаря уникальному свойству растительной клетки — ее тотипотентности. Приемы культивирования растительных клеток и регенерации из них растений, разработанные для многих важных сельскохозяйственных культур, уже сейчас позволяют экспериментально реализовать возможности клеточной селекции, т.&nbsp;е. применять ее для создания новых сортов растений. Перечень мутантов с важными сельскохозяйственными признаками, селекция которых осуществима на клеточном уровне, довольно большой. К ним относятся мутанты устойчивости к стрессовым факторам, гербицидам, различным заболеваниям, сверхпродуценты незаменимых аминокислот. Мощным источником генетического разнообразия растений является сомаклональная изменчивость, возникающая при прохождении растениями стадии неорганизованного роста, которая позволяет вести ненаправленную селекцию <i>in&nbsp;vitro</i>. Вместе с тем в селекции растений следует реально учитывать и ограничения клеточной технологии. Несмотря на огромные перспективы целенаправленного улучшения ряда признаков растений <i>in&nbsp;vitro</i>, технология клеточной селекции все же остается хотя и важным, но лишь дополнением к традиционным методам селекции.

Прикладные направления исследований, которые решаются с помощью клеточной селекции, не ограничиваются созданием ценного исходного материала. Методы клеточной селекции лежат в основе ряда технологий промышленного выращивания клеточных культур, продуцентов экономически значимых веществ. Они также являются важными элементами экспериментов по соматической гибридизации и трансформации растений.

Наряду с биотехнологическими аспектами применения новых подходов селекции неоценимо значение этих работ для развития фундаментальных вопросов мутагенеза, генетики, молекулярной биологии, физиологии и биохимии растений. Благодаря новой технологии селекции получены многочисленные генетически маркированные клеточные линии и растения, которые широко используются в качестве исходного материала для различных прикладных и в первую очередь теоретических исследований. С их применением были выделены мутанты, ранее не известные у растений. Используя простые приемы селекции на уровне каллусных тканей, уже в середине 70-х годов XX ст. получены первые мутанты, устойчивые к антибиотикам. Это способствовало дальнейшему развитию цитоплазматической генетики растений. Значительный прогресс в области клеточной селекции достигнут благодаря разработке техники культивирования голых растительных клеток&nbsp;— изолированных протопластов. Методы выделения и культивирования <i>in&nbsp;vitro</i> больших количеств индивидуальных растительных клеток позволили использовать эффективные микробиологические приемы селекции мутантов в отношении растений. В результате их применения у высших растений было идентифицировано большое разнообразие ауксотрофных и других редких мутантов.

Большинство работ в данной области исследований проведено в 80-х годах. Арсенал новых методов селекции становится все более мощным, и спектр различных мутантов, получаемых <i>in&nbsp;vitro</i>, с каждым годом расширяется. Несмотря на довольно совершенную методологию клеточной селекции и актуальность вопросов, решаемых при помощи новых технологий, это направление исследований все же не находит должного внимания. При огромном количестве методических работ, посвященных выделению и анализу клеточных мутантов, многие важные проблемы клеточной селекции рассматривались лишь разрозненно, в отдельных обзорах и сборниках. В данной монографии сделана попытка обобщить накопленные к настоящему времени сведения о клеточной селекции мутантов, их детальном изучении и использовании. В нее также включены результаты собственных исследований.

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам лаборатории клеточной селекции Института ботаники им.&nbsp;Н.&nbsp;Г.&nbsp;Холодного АН&nbsp;УССР за помощь в подготовке издания, Института физиологии растений Центра биологических исследований ВАН (г.&nbsp;Сегед) П.&nbsp;Малиге, Л.&nbsp;Менцелю, Л.&nbsp;Мартону, П.&nbsp;Медяши и А.&nbsp;Чепло, а также лаборатории генетики растений Свободного Брюссельского университета М.&nbsp;Жакобсу, И.&nbsp;Негруцу и С.&nbsp;Хеннисдаелсу за представленные материалы совместных работ и ряд оригинальных фотографий; А.&nbsp;А.&nbsp;Кучко, сотруднику УкрНИИ картофельного хозяйства ЮО&nbsp;ВАСХНИЛ.

== Оглавление ==
Предисловие&nbsp;…&nbsp;5

Список сокращений&nbsp;…&nbsp;7

Глава 1. Особенности мутагенеза и селекции мутантов <i>in&nbsp;vitro</i>&nbsp;…&nbsp;9<br>
1.1. Исходный материал для мутагенеза и селекции&nbsp;…&nbsp;10<br>
1.1.1. Каллусные и суспензионные культуры&nbsp;…&nbsp;10<br>
1.1.2. Изолированные протопласты&nbsp;…&nbsp;11<br>
1.1.3. Другие объекты&nbsp;…&nbsp;12<br>
1.2. Влияние мутагенов на выживаемость культивируемых <i>in&nbsp;vitro</i> клеток&nbsp;…&nbsp;13<br>
1.2.1. Мутагены и их применение на клеточных культурах&nbsp;…&nbsp;13<br>
1.2.2. Выживаемость клеток после обработки мутагеном&nbsp;…&nbsp;15<br>
1.2.3. Спонтанная и индуцируемая частота возникновения новых вариантов&nbsp;…&nbsp;18<br>
1.3. Селекция клеточных вариантов и регенерация растений&nbsp;…&nbsp;21<br>
1.3.1. Методы селекции&nbsp;…&nbsp;21<br>
1.3.2. Экспрессия мутационных изменений на уровне растений&nbsp;…&nbsp;25

Глава 2. Сомаклональная изменчивость&nbsp;…&nbsp;29<br>
2.1. Терминология и номенклатура&nbsp;…&nbsp;30<br>
2.2. Природа и механизмы возникновения сомаклональной изменчивости&nbsp;…&nbsp;31<br>
2.2.1. Естественное генетическое разнообразие клеток растений&nbsp;…&nbsp;31<br>
2.2.2. Изменчивость генома в процессе культивирования <i>in&nbsp;vitro</i>&nbsp;…&nbsp;32<br>
2.2.3. Изменчивость цитоплазмона у сомаклональных вариантов&nbsp;…&nbsp;34<br>
2.3. Зависимость сомаклональной изменчивости от исходного материала и приемов культивирования <i>in&nbsp;vitro</i>&nbsp;…&nbsp;35<br>
2.3.1. Значение генотипа и исходного эксплантата&nbsp;…&nbsp;35<br>
2.3.2. Влияние условий культивирования и регенерации растений&nbsp;…&nbsp;37<br>
2.4. Разнообразие сомаклональных вариантов и их практическое использование&nbsp;…&nbsp;39<br>
2.4.1. Спектр изменчивости среди растений‑регенерантов&nbsp;…&nbsp;39<br>
2.4.2. Генетический анализ сомаклонов&nbsp;…&nbsp;44<br>
2.4.3. Практическое использование и перспективы применения сомаклональной изменчивости&nbsp;…&nbsp;46

Глава 3. Хлорофиллдефектные мутанты&nbsp;…&nbsp;49<br>
3.1. Генетические основы пигментдефектности&nbsp;…&nbsp;50<br>
3.1.1. Цитоплазматические мутанты&nbsp;…&nbsp;50<br>
3.1.2. Ядерные мутанты&nbsp;…&nbsp;51<br>
3.1.3. Другие причины пигментдефектности&nbsp;…&nbsp;52<br>
3.2. Получение хлорофиллдефектных мутантов с использованием клеточных технологий&nbsp;…&nbsp;53<br>
3.2.1. Эксплантаты растений с соматическими мутациями&nbsp;…&nbsp;53<br>
3.2.2. Культура пыльников и микроспор&nbsp;…&nbsp;57<br>
3.2.3. Культура клеток и тканей&nbsp;…&nbsp;58<br>
3.3. Анализ мутаций хлорофиллдефектности с помощью слияния протопластов&nbsp;…&nbsp;60<br>
3.3.1. Комплементационный анализ&nbsp;…&nbsp;60<br>
3.3.2. Половая гибридизация&nbsp;…&nbsp;63<br>
3.4. Применение пигментдефектных мутантов в клеточной инженерии&nbsp;…&nbsp;64<br>
3.4.1. Получение соматических гибридов&nbsp;…&nbsp;64<br>
3.4.2. Реконструкция цитоплазмона при соматической гибридизации&nbsp;…&nbsp;68

Глава 4. Устойчивость к лекарственным препаратам&nbsp;…&nbsp;72<br>
4.1. Избирательное действие антибиотиков и механизмы устойчивости к лекарственным препаратам&nbsp;…&nbsp;73<br>
4.2. Приемы выделения мутантов, устойчивых к антибиотикам&nbsp;…&nbsp;75<br>
4.2.1. Селекция мутантов на уровне клеточных колоний&nbsp;…&nbsp;76<br>
4.2.2. Сочетание нескольких методов селекции&nbsp;…&nbsp;77<br>
4.2.3. Селекция на уровне вторичных побегов, возникающих из пазушных почек, культивируемых <i>in&nbsp;vitro</i> растений&nbsp;…&nbsp;78<br>
4.3. Клеточные линии и растения, устойчивые к антибиотикам&nbsp;…&nbsp;79<br>
4.3.1. Устойчивость к аминогликозидным антибиотикам&nbsp;— специфическим ингибиторам 70S рибосом&nbsp;…&nbsp;79<br>
4.3.2. Устойчивость к другим антибиотикам&nbsp;— ингибиторам рибосом «бактериального типа»&nbsp;…&nbsp;83<br>
4.3.3. Устойчивость к антибиотикам, блокирующим синтез на 80S рибосомах&nbsp;…&nbsp;84<br>
4.3.4. Некоторые аспекты использования антибиотикоустойчивых мутантов в генетических исследованиях&nbsp;…&nbsp;85<br>
4.3.5. Чужеродные гены устойчивости к антибиотикам как доминантные селективные маркеры&nbsp;…&nbsp;87

Глава 5. Устойчивость к аминокислотам и их аналогам&nbsp;…&nbsp;90<br>
5.1. Механизмы устойчивости&nbsp;…&nbsp;90<br>
5.2. Выделение и характеристика линий, устойчивых к аминокислотам&nbsp;…&nbsp;95<br>
5.2.1. Устойчивость к лизину и треонину&nbsp;…&nbsp;95<br>
5.2.2. Устойчивость к валину&nbsp;…&nbsp;98<br>
5.3. Выделение и характеристика линий, устойчивых к аналогам аминокислот&nbsp;…&nbsp;99<br>
5.3.1. Устойчивость к аналогам триптофана&nbsp;…&nbsp;99<br>
5.3.2. Устойчивость к аналогам метионина&nbsp;…&nbsp;100<br>
5.3.3. Устойчивость к аналогам пролина&nbsp;…&nbsp;102<br>
5.3.4. Устойчивость к аналогам лизина&nbsp;…&nbsp;104<br>
5.3.5. Устойчивость к аналогам фенилаланина и других аминокислот&nbsp;…&nbsp;108<br>
5.4. Перспективы использования вариантов устойчивости к аминокислотам и их аналогам&nbsp;…&nbsp;109

Глава 6. Устойчивость к антиметаболитам синтеза и утилизации нуклеиновых кислот&nbsp;…&nbsp;111<br>
6.1. Биохимические основы действия антиметаболитов и механизмы устойчивости к ним&nbsp;…&nbsp;111<br>
6.2. Выделение и характеристика устойчивых вариантов&nbsp;…&nbsp;115<br>
6.2.1. Устойчивость к аналогам пиримидиновых оснований&nbsp;…&nbsp;115<br>
6.2.2. Устойчивость к аналогам пуриновых оснований&nbsp;…&nbsp;117<br>
6.2.3. Устойчивость к другим аналогам&nbsp;…&nbsp;118<br>
6.3. Значение маркерных линий для реконструкции клетки (организма)&nbsp;…&nbsp;120

Глава 7. Устойчивость к ингибиторам других метаболических путей&nbsp;…&nbsp;122<br>
7.1. Ингибиторы фотодыхания&nbsp;…&nbsp;122<br>
7.2. Ингибиторы синтеза полиаминов&nbsp;…&nbsp;125

Глава 8. Устойчивость к гербицидам&nbsp;…&nbsp;127<br>
8.1. Механизмы действия гербицидов&nbsp;…&nbsp;128<br>
8.1.1. Гербициды, блокирующие фотосинтетические процессы&nbsp;…&nbsp;128<br>
8.1.2. Гербициды&nbsp;— ингибиторы биосинтеза аминокислот&nbsp;…&nbsp;130<br>
8.2. Природа и механизмы устойчивости к отдельным гербицидам&nbsp;…&nbsp;132<br>
8.3. Выделение и характеристика клеточных линий и растений‑регенерантов, устойчивых к гербицидам&nbsp;…&nbsp;136<br>
8.3.1. Устойчивость к карбаматам&nbsp;…&nbsp;136<br>
8.3.2. Устойчивость к бипиридилиевым гербицидам&nbsp;…&nbsp;137<br>
8.3.3. Устойчивость к глифосату и L‑фосфинотрицину&nbsp;…&nbsp;138<br>
8.3.4. Устойчивость к пиклораму&nbsp;…&nbsp;138<br>
8.3.5. Устойчивость к амитролу&nbsp;…&nbsp;139<br>
8.3.6. Устойчивость к феноксисоединениям&nbsp;…&nbsp;140<br>
8.3.7. Устойчивость к триазиновым гербицидам&nbsp;…&nbsp;141<br>
8.3.8. Устойчивость к сульфонилмочевинам&nbsp;…&nbsp;142<br>
8.4. Возможные области использования гербицидов и мутантов&nbsp;…&nbsp;143

Глава 9. Устойчивость к стрессовым факторам&nbsp;…&nbsp;146<br>
9.1. Засоление&nbsp;…&nbsp;146<br>
9.1.1. Влияние соли на растения и механизмы устойчивости&nbsp;…&nbsp;147<br>
9.1.2. Выделение солевыносливых вариантов <i>in&nbsp;vitro</i> и их характеристика&nbsp;…&nbsp;150<br>
9.2. Металлы&nbsp;…&nbsp;153<br>
9.2.1. Основы устойчивости растений к ионному стрессу&nbsp;…&nbsp;153<br>
9.2.2. Выделение и характеристика вариантов, устойчивых к ионному стрессу&nbsp;…&nbsp;155

9.3. Засуха&nbsp;…&nbsp;156<br>
9.3.1. Использование клеточных культур в селекции на засухоустойчивость&nbsp;…&nbsp;158<br>
9.4. Экстремальные температуры&nbsp;…&nbsp;158<br>
9.5. Радиационный стресс&nbsp;…&nbsp;160

Глава 10. Устойчивость к болезням&nbsp;…&nbsp;163<br>
10.1. Основные понятия и терминология&nbsp;…&nbsp;163<br>
10.2. Использование патогенов в селекции на устойчивость к болезням&nbsp;…&nbsp;166<br>
10.3. Селекция к патотоксинам&nbsp;…&nbsp;168<br>
10.4. Применение для селекции культуральных фильтратов&nbsp;…&nbsp;174<br>
10.5. Использование других приемов и технологий для получения <i>in&nbsp;vitro</i> устойчивых к болезням растений&nbsp;…&nbsp;176

Глава 11. Ауксотрофные и температурочувствительные мутанты&nbsp;…&nbsp;179<br>
11.1. Приемы селекции ауксотрофных и ts‑мутантов&nbsp;…&nbsp;180<br>
11.1.1. Метод реплики&nbsp;…&nbsp;181<br>
11.1.2. Тотальная селекция&nbsp;…&nbsp;182<br>
11.1.3. Приемы преселекции&nbsp;…&nbsp;183<br>
11.1.4. Негативная селекция&nbsp;…&nbsp;185<br>
11.1.5. Прямая селекция&nbsp;…&nbsp;187<br>
11.2. Характеристика ауксотрофов, полученных путем клеточной селекции&nbsp;…&nbsp;188<br>
11.2.1. <i>Nicotiana plumbaginifolia</i>&nbsp;…&nbsp;188<br>
11.2.2. <i>Hyoscyamus muticus</i>&nbsp;…&nbsp;191<br>
11.2.3. Другие объекты&nbsp;…&nbsp;192<br>
11.3. Температурочувствительные мутанты и их характеристика&nbsp;…&nbsp;193<br>
11.4. Практическое использование ауксотрофов&nbsp;…&nbsp;195

Глава 12. Мутанты с дефектностью по нитратредуктазе&nbsp;…&nbsp;196<br>
12.1. Общие представления о структурно-функциональной организации NR&nbsp;…&nbsp;197<br>
12.2. Методы выделения NR‑мутантов&nbsp;…&nbsp;200<br>
12.2.1. Тотальная селекция&nbsp;…&nbsp;200<br>
12.2.2. Селекция на устойчивость к хлорату&nbsp;…&nbsp;201<br>
12.3. NR‑мутанты и их характеристика&nbsp;…&nbsp;203<br>
12.3.1. Мутанты с дефектностью апопротеинового гена&nbsp;…&nbsp;204<br>
12.3.2. Мутанты по молибденсодержащему кофактору&nbsp;…&nbsp;209<br>
12.4. Значение мутантов с дефектной ассимиляцией нитрата и возможные аспекты их использования&nbsp;…&nbsp;211

Глава 13. Гормоннезависимость и устойчивость к регуляторам роста&nbsp;…&nbsp;213

Глава 14. Способность клеточных культур расти на средах с неутилизируемыми сахарами&nbsp;…&nbsp;216

Глава 15. Получение генетически маркированных растений путем переноса чужеродных селективных признаков&nbsp;…&nbsp;219<br>
15.1. Слияние протопластов и перенос цитоплазматических мутаций&nbsp;…&nbsp;219<br>
15.2. Перенос ядерных генетических маркеров путем слияния протопластов&nbsp;…&nbsp;223<br>
15.2.1. <i>N.&nbsp;plumbaginifolia</i> + <i>N.&nbsp;sylvestris</i>, <i>A.&nbsp;belladonna</i>&nbsp;…&nbsp;223<br>
15.2.2. <i>S.&nbsp;tuberosum</i> + <i>S.&nbsp;pinnatisectum</i>&nbsp;…&nbsp;225<br>
15.2.3. <i>N.&nbsp;plumbaginifolia</i> + <i>Petunia hybrida</i>, <i>Lycopersicon esculentum</i>&nbsp;…&nbsp;226

Заключение&nbsp;…&nbsp;228

Список литературы&nbsp;…&nbsp;230

Предметный указатель&nbsp;…&nbsp;274

<br>

[[Категорія:Публікації|1990]]
[[Категорія:Публікації 1990]]
[[Категорія:Книги|1990]]
[[Категорія:Сідоров ВА Публікації|1990]]
[[Категорія:Сідоров ВА Книги|1990]]
[[Категорія:Монографії|1990]]