Современная генетика
organizat? ce cre?te repede. Оn cursul acestui proces se produce a?a-zisa
dediferen?iere a celulelor, revenirea lor la starea ini?ial?,
nespecializat?, dup? care este u?or s? le comut?m pentru efectuarea altor
func?ii.
Un fragment din acest ?esut poate fi separat oricвnd ?i mutat оntr-un
mediu nutritiv proasp?t. Astfel via?a plantei va continua la infinit. Оn
multe laboratoare din lume exist? culturi de celule, care tr?iesc mai bine
de 30 de ani.
Conform modului de nutri?ie, aceast? cultur? de celule nu seam?n?, оns?,
cu o plant? оntreag?, care poate s? se asigure singur? cu substan?e
organice, formвndu-le оn procesul fotosintezei. Atunci cвnd pentru ele se
creeaz? medii nutritive speciale, trebuie s? se ?in? cont nu numai de
componen?ii pe care planta оi absoarbe cu r?d?cinile din sol, dar ?i de
componen?ii sintetiza?i de frunze, adic? de glucide. Celulele sunt capabile
s? ve?uiasc? ?i s? se divizeze numai dac? mediul nutritiv con?ine toate
mineralele, glucidele ?i substan?ele stimulatoare (vitaminele ?i hormonii)
necesare.
Оn prezent a fost acumulat? o experien?? bogat? de cre?tere a ?esuturilor
diferitelor plante: tutunului, bradului, tomatelor, l?mоiului, gen?enului
?. a. m. d.
Ob?inerea produselor de valoare de origine vegetal? din biomasa celulelor
cultivate se bazeaz? pe capacitatea acestor celule de a sintetiza acelea?i
substan?e secundare, pentru care sunt cultivate aceste plante sau culese оn
natur?. Prezint? interes оn primul rвnd substan?ele folosite оn industria
alimentar?, medical? ?i parfumerie. Activitatea fiziologic? a acestor
culturi este foarte оnalt? ?i permite elaborarea de tehnologii rentabile.
Оn prezent este rentabil? cultivarea, bun?oar?, a celulelor de gen?en, care
con?in panaxozizii proprii vestitei «r?d?cini a vie?ii».
Au fost create оntreprinderi la care оn vase speciale sunt cultivate
celule de plante, ale c?ror rezerve оn lume sunt limitate sau se epuizeaz?.
Din ele fac parte оn primul rвnd rauvolfiea, dioscoreia, gen?enul,
eleuterococul ?. a. Rauvolfia este singura surs? a preparatului
medicamentos de valoare rezerpina; dioscoreia sintetizeaz? compu?ii
steroizi necesari pentru producerea cortizonei ?i a celorlalte preparate
hormonale. Planta rauvolfia, mai alee r?d?cinile ei, con?in o mare
cantitate de diferi?i alcaloizi din care cea mai mare r?spвndire o au
rezerpina ?i aimalina, necesare pentru tratamentul bolii hipertonice — ele
scad tensiunea arterial?. Rauvolfia este o plant? tropical?. Din cultura
celulelor ei, оns?, ace?ti alcaloizi se ob?in la noi оn ?ar?. Este
interesant c? celulele cultivate con?in mai bine de dou? ori mai mult?
aimolin? decвt celulele plantelor оntregi, ?i aceast? substan?? poate fi
ob?inut? pe parcursul оntregului an. C?ci pentru cre?terea celulelor «оn
eprubet?» nu e nevoie de un sol potrivit, nici de o clim? favorabil?.
?tim to?i care e valoarea gen?enului. R?d?cinile lui con?in multe
substan?e t?m?duitoare. Esen?ele de gen?en sunt folosite оn cazurile de
sc?dere a tensiunii arteriale, de oboseal?, de surmenare, la tratamentul
unor boli nervoase. Preparatele din r?d?cin? sunt folosite larg ?i оn
parfumerie. La fel de bine se ?tie, оns?, c? gen?enul s?lbatic cre?te
foarte оncet — оntr-un an spore?te cu 1 gram. Оn eprubet? celulele lui
formeaz? repede o mas? biolojic? mare: оn 21 de zile — aproape 100 de grame
la un litru de mediu nutritiv. Aceste celule sintetizeaz? aceea?i
panaxozizi ca ?i planta. Оn laboratoarele fabricilor din industria
microbiologic? s-a оnceput deja producerea artificial? a gen?enului. ?i
primele «livr?ri industriale» оi bucur? pe savan?i. Academicianul C. A.
Ovcinicov indic? c?, datorit? eforturilor enorme depuse de «vвn?torii de
gen?en», industria medical? produce anual 250—300 kg de extract al
r?d?cinii-minune, pe cвnd оntreprinderile specializate de acum оn primul an
de produc?ie industrial? au fabricat aproape 5 tone de acest extract.
Experimentele biologice arat? c? nu exist? nici o deosebire оntre
efectele ob?inute de la preparatele din r?d?cina gen?enului ?i cele
ob?inute din masa lui celular?.
La ordinea zilei se afl? metodele de cultivare оn condi?ii industriale a
biomasei celulare de eleuterococ, care dup? complexul de substan?e cu
activitate biologic? se deosebe?te prea pu?in de gen?en. Pe baza
extractului de eleuterococ a fost creat? b?utura «Bodrosti». Esen?a lui se
vinde la farmacii ca tonifiant adaptogen ?i stimulator al muncii
intelectuale.
O alt? cale de dezvoltare a biotehnologiei celulare este crearea prin
metode genetice a liniilor celulare sau a clonilor supraproduc?tori de
substan?e valoroase. Se pune sarcina de a ob?ine mutan?i biochimici
supraproductivi la nivelul celular, care s? nu copie cele ce se produc оn
plant?. Probabil c? nu numai mutogeneza ?i selec?ia plantelor de mare
randament, dar ?i hibridizarea celulelor din diferite plante are
perspective frumoase ?i promite оn viitor crearea unor cloni
supraproductivi prin metodele ingineriei celulare.
Avantajul esen?ial pe care оl prezint? ob?inerea produselor de valoare
prin intermediul culturilor celulare const? оn faptul c? recoltele nu sunt
limitate de timp, sezon ?i clim?.
Culturile celulare au fost оnc? pu?in studiate ca produc?tori ai
substan?elor obi?nuite cu activitate fiziologic? ?i ca analogii ale lor,
care pot avea o activitate mai оnalt?. ?i оnc? un detaliu: celulele
cultivate sunt, de fapt, o materie prim? nou?, care trebuie studiat? pentru
a se eviden?ia compu?i activi neobi?nui?i, care n-au fost descoperi?i оnc?
оn natur?. Primele оncerc?ri de separare au condus la descoperirea
substan?elor cu activitate antivirotic? anticancerigen?, fitoncid?. Sper?m
c? cercet?rile acestea se vor solda cu succes.
Una dintre variantele de utilizare a culturilor celulare pentru ob?inerea
pe cale industrial? a produselor de valoare este folosirea lor pentru
transformarea biologic? a precursorului neactiv оntr-un produs activ.
Precum vedem, industria celulelor vegetale se afl? la оnceput de cale. De
ea ?in, оns?, multe orient?ri de perspectiv? оn domeniul cercet?rilor ?i,
nu оncape оndoial?, c? are un mare viitor.
12.3 Hibridarea celulelor somatice ?i ob?inerea hibrizilor asexua?i
Hibridizarea este un fenomen foarte r?spвndit оn natur?. To?i indivizii
de aceea?i specie se оncruci?eaz? liber оntre ei ?i dau o descenden??
fecund?. Deaceea putem alege pentru оncruci?are reprezentan?i ai
diferitelor linii, care se deosebesc dup? anumite caractere de valoare,
pentru a-i оmbina оn descenden?a hibrid?. Aceast? оncruci?are оntre
diferitele linii de plante ale aceleia?i specii poart? numele de
hibridizare intraspecific?. Ea se produce mereu оn natur?. Mult mai rar se
оncruci?eaz? plantele ce apar?in la diferite specii ?i cu atвt mai pu?in la
diferite genuri, iar dac? aceasta se оntвmpl? , ace?ti hibrizi оndep?rta?i
sunt sterili.
Totodat?, hibridizarea оndep?rtat? este unica metoda eficace prin
intermediul c?reia se realizeaz? cu succes «ingineria selec?ionar?» a
plantelor. Perspective deosebit de largi se deschid оn fa?a hibridiz?rii
оndep?rtate la оncruci?area plantelor culturi cu cele s?lbatice, cвnd
selec?ionatorul realizeaz? transmiterea programat? a unor caractere
valoroase din punct de vedere genetic ale speciilor s?lbatice ?i cultivate
unui nou hibrid.
Dac? la o hibridizare obi?nuit? оn limitele unei specii nu apare nimic
nou оn principiu, la hibridizarea оndep?rtat? se formeaz? plante cu totul
noi, nemaiv?zute, pe care le putem numi, pe bun? dreptate, specii noi.
Formele ob?inute pe aceast? cale reunesc propriet??ile a dou? specii ?i
genuri sau chiar a mai multora ?i prezint? un fond de acumul?ri a
materialului genetic, cu ajutorul c?ruia se poate «construi» оn
continuare, crea noi specii, variet??i ?i soiuri.
Precum se ?tie, оn celulele sexuale ale plantelor ?i animalelor se afl? o
garnitur? unic? (haploid?) de cromozomi. La diferitele specii num?rul de
cromozomi este diferit, dar el este constant la fiecare specie. De
exemplu, celulele sexuale ale grвului moale con?in 21 de cromozomi, ale
grвului tare — 14, ale sec?rii —7 ?. a. m. d. Fiecare cromozom este
purt?torul unei anumite garnituri de gene. Prin contopirea celulei paterne
cu cea matern? care poart? cвte o garnitur? de cromozomi se formeaz?
zigotul cu o garnitur? dubl?. O garnitur? dubl? cap?t? ?i fiecare celul? a
germenului ?i a organismului matur.
Savan?ii au оnv??at s? manipuleze dup? dorin?a lor cromozomii, s?
m?reasc? sau s? reduc? garniturile de cromozomi ale celulelor. Оn procesul
experiment?rii ei pot s? m?reasc? de dou? sau de trei ori num?rul de
garnituri cromozomice ale unei specii (acest fenomen a fost denumit
autopoliploidie); s? reuneasc? оntr-o celul? garniturile cromozomice ale
diferitelor specii (alopoliploidia); s? ob?in? organisme cu un num?r
ordinar de cromozomi (haploidia), precum ?i s? substitue o anumit? pereche
de cromozomi cu alta, s? insereze cromozomi suplimentari sau fragmentele
lor aparte, luate din alt soi ?i chiar din alt? specie. Aceste metode de
manipulare a materialului genetic au fost numite inginerie cromozomic?. Ele
sunt utilizate tot mai pe larg оn practica selec?iei plantelor. Nu оncape
оndoial? c? importan?a ingineriei cromozomice va cre?te tot mai mult pe
m?sura perfec?ion?rii metodelor ei. Se cunosc experien?ele savantului G. D.
Carpecenco, care a ob?inut pe aceste c?i un hibrid fertil din diferite
specii: varz? ?i ridiche — rafanobrasica. Оns?, din p?cate, acest hibrid
intergenic n-a prezentat interes practic. Iat? un alt exemplu: se ?tie c?
dintre toate culturile cerealiere secara este cea mai rezistent? la frig ?i
cea mai nepreten?ioas? fa?? de sol. Spicul ei este mai productiv, decвt cel
al grвului. Selec?ionatorii ?i-au pus drept scop s? оncruci?eze grвul cu
secara ?i s? ob?in? o cultur? cerealier? absolut nou?. Se prevedea unirea
оntr-o singur? plant? hibrid? a celor mai bune caractere ale grвului ?i
ale sec?rii.
Acest hibrid intergenic (el a fost numit triticale — de la оmbinarea
cuvintelor latine triticum— grвu ?i secale — secar?) se ob?ine prin
оncruci?area grвului cu secara, dublвndu-le оn continuare garnitura de
cromozomi la hibrid, tratвnd celulele lui cu alcaloidul colhicina. Astfel
cromozomii de grвu ?i secar? devin dubli ?i restabilesc fertilitatea
triticalei.
Triticale este primul gen de plant? ob?inut оn mod artificial, avвnd o
mare valoare practic?. Оn diferite ??ri s-au ob?inut de acum multe varia?ii
ale acestor plante. Cele mai frumoase rezultate оn acest domeniu le-au
ob?inut V. Pisarev, A. ?ulвndin ?i N. ?i?in оmpreun? cu colegii lor.
Deosebit de valoros s-a dovedit a fi triticale cu 42 de cromozomi (dintre
care 28 de grвu ?i 14 de secar?).
Оn ce const? valoarea triticalei? Cele mai bune soiuri ale acestei
culturi de peste hotare dau tot atвtea gr?un?e ca ?i grвul de toamn? moale,
dar ele se deosebesc printr-un con?inut sporit de protein?, prin оnalte
propriet??i de panifica?ie a f?inii. Afar? de aceasta, triticale este mai
rezistent? la boli decвt grвul. Gr?un?ele ei con?in mai mult aminoacid
indispensabil — lizin?, cu toate c? aceast? cultur? оnc? nu ocup? terenuri
mari, mul?i savan?i consider? c? anume triticalele sunt pвinea viitorului.
Se presupune c? recolta celor mai bune din formele ei va fi оn mediu de
70—80 centale la hectar.
Academicianul N. V. ?i?in a emis o alt? idee neobi?nuit?: de a оncruci?a
grвul cu du?manul lui оnr?it — cu pirul. De ce oare savantul a ales din
atвtea plante tocmai buruiana a c?rei numire оn traducere din latin? e
«pojarul cвmpurilor». Acest gramineu s?lbatic posed? multe propriet??i de
valoare, pe care n-ar strica s? le aib? grвul. El suport? minunat gerul de
50—55 de grade, nu sufer? de boli, iar gr?un?ele-i con?in 28—30 procente de
protein?, de dou? ori mai mult decвt cele mai bune soiuri de grвu.
Ob?inerea hibrizilor de grвu-pir (HGP) nu numai c? este un lucru
complicat, dar mai necesit? ?i un volum mare de munc?. Primul mare obstacol
este, precum оn cazul cu triticale, sterilitatea hibrizilor. Se cer multe
bra?e de munc?, de aceea vara la cultivarea lor particip? ?i ?colarii. Ei
separ? staminele de grвu, apoi izoleaz? spicul, iar peste dou?-trei zile
pun pe stigmatul grвului polenul de pir. Toamna apar ni?te semin?e
pl?pвnde, mici, care nu seam?n? nici cu grвul, nici cu pirul. Anul urm?tor
ele se seam?n? ?i cresc plante noi. Sunt sterile, оn anterele lor aproape
nu se formeaz? polen. Florile hibridului trebuie deja poleniza-te cu
polenul grвului. Pentru a ob?ine un gr?unte e nevoie s? se polenizeze 400
de flori. Hibrizii de genera?ia a doua se autopolenizeaz?, iar spicul
seam?n? ba cu cel al pirului, ba cu cel al grвului sau e ceva оntre grвu
?i pir. Hibrizii de genera?ia a treia au multe spice de tipul grвului, dea-
ceea оn continuare se selecteaz? numai plantele necesare.
Pe baza hibrizilor de grвu-pir au fost create multe soiuri de perspectiv?
de grвu de toamn?. Unul dintre acestea este Odin?ovscaia-75. El cre?te bine
pe solurile podzolice, este atacat de dou? ori mai pu?in de bolile
criptogamice ?i d? o recolt? de aproape 70 centale la hectar. Odin?ovscaia-
75 a fost ob?inut? prin оncruci?area hibridului PPG-186 cu Bezostaia-4 ?i
Mironovscaia-808. Ea a mo?tenit de la «p?rin?ii» s?i tot ce aveau ace?tia
mai bun. Odin?ovscaia se coace repede, are spice ?i boabe mari. Are ?i
propriet??i de panifica?ie minunate. Odin?ovscaea are protein? cu un
procent mai mult decвt celelalte soiuri de grвu. Numai cu un procent. Pare
pu?in. De fapt, оns?, aceast? cifr? minuscul? d? un surplus de 5—6 centale
de gr?un?e la hectar.
Sub conducerea direct? a lui N. V. ?i?in au fost create ?i prezint? o
deosebit? importan?? pentru teorie ?i practic? hibrizii ob?inu?i din trei
genuri de plante: grвu, pir ?i secar?. Aceast? оmbinare intensific?
caracterul multianual al soiurilor de grвu multianual din contul sec?rii
multianuale.
Celulele somatice ale acestor hibrizi «tripli» con?in cвte 35 de
cromozomi: 7 — de secar? de la hibridul multianual de secar?, 7 — de pir de
la pirul multianual ?i 21 — de grвu de la grвul multianual, Aceste plante
sunt puternice, formeaz? cвte 30—37 de spice pe o tulpin?, tipul lor de
dezvoltare este multianual, sunt foarte rezistente la bolile bacteriale ?i
criptogame, dar sunt sterile — nu formeaz? boabe. Dup? ce au fost tratate
cu colhicin? s-au ob?inut plante cu 70 de cromozomi ?i cu flori fertile.
Se efectueaz? lucr?ri interesante de оncruci?are оndep?rtat? a grвului
cu graminee s?lbatice (cu elimus), pentru a ridica brusc productivitatea
formelor hibride. Dup? оncruci??ri complicate ?i оn multe etape ale
elimusului moale cu grвul tare ?i grвul moale au fost ob?inu?i hibrizi cu
42 de cromozomi, care formeaz? semin?e dup? autopolenizare. Aceste forme de
var? ale plantelor au un spic puternic, care dep??e?te uneori 18 cm оn
lungime. El este
capabil s? sus?in? 120 ?i chiar mai multe boabe mari, ro?ii, sticloase.
Bobul are un procent foarte mare de protein? — 21—24% оn compara?ie cu
12—15% la soiurile obi?nuite de grвu, iar gluten brut оn f?in? — aproape
50—55%. Din aceast? f?in? se coace pвine de calitate оnalt?, asem?n?toare
cu cea coapt? din f?in? de grвu.
Putem afirma c? datorit? metodelor de hibridizare interspecific? a fost
creat? оnc? o cultur? nou?, care оn viitorul apropiat va ocupa un loc
destoinic printre principalele culturi cerealiere.
Precum se vede, posibilit??ile ingineriei de selec?ie, de reconstruire a
plantelor agricole pe baza hibridiz?rii оndep?rtate sunt cu adev?rat
nelimitate.
O direc?ie foarte interesant? ?i de perspectiv? a cercet?rilor оn acest
domeniu este transmiterea de la plantele s?lbatice a unor cromozomi aparte
sau a fragmentelor lor plantelor cultivate. Savantul american E. Sirs a
transferat оnc? оn anul 1956 cu ajutorul razelor rentghen un fragment de
cromozom al gramineului s?lbatic eghilops оn cromozomul grвului, asigurвnd
astfel grвului gradul de rezisten?? fa?? de rugina neagr? a frunzelor
proprii plantei s?lbatice.
Оn ultimul timp la «construirea» plantelor o importan?? tot mai mare o au
cercet?rile cu protopla?ti izola?i. Оn acest domeniu savan?ii din fosta
URSS au ocupat cele mai avansate pozi?ii оn lume. Aceste metode au fost
studiate fundamental ?i perfec?ionate de un grup de savan?i de la
Institutul de fiziologie a plantelor al A? al fostei URSS, condus de R.
Butenco.
Protopla?tii pot fi ob?inu?i din orice organ al plantei, dar оn
majoritatea cazurilor ei sunt separa?i din frunzele verzi. La оnceput
frunzele sunt supuse steriliz?rii, apoi sunt tratate cu fermen?i speciali
(celulaza, pectinaza ?. a.) care dizolv? anvelopa groas? :a celulelor, dup?
care con?inutul lor viu r?mвne оnv?luit оntr-o membran? sub?ire plazmatic?.
Sunt celulele «goale» sau protopla?tii.
Dup? izolare protopla?tii sunt transfera?i оntr-un mediu solid — оn
geloz?, unde peste cвteva ore оncepe s? se formeze peretele celulei. Prima
diviziune a celulelor noi оncepe, de obicei, peste 3—5 zile, a doua — peste
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38
|