Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Соматический эмбриогенез в культуре тканей амаранта

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Соматический эмбриогенез в культуре тканей амаранта"

КМЛЛСКИЙО-рСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ п и им ИМЕНИ АЛЬ-ФАРАБИ

г о т

На правах рукописи УДК 581.1.035

ЖЕКСЕМБЕКОВА МАНШУК АБЫХАНОВНА

СОМАТИЧЕСКИЙ ЭМБРИОГЕНЕЗ В КУЛЬТУРЕ ТКАНЕЙ АМАРАНТА

03.00.12- физиология растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

V

АЛМАТЫ-1996

Работа выполнена на кафедре физиологии и биохимии растений биологического факультета КазГУ имени Аль-Фараби

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Рахимбаев И.Р.

Официальные оппоненты: академик АН Республики Таджикистан, доктор биологических наук, профессор Насыров Ю.С. кандидат биологических наук, доцент Тажин О.Т.

Ведущая организация: Институт молекулярной биологии и биохимии

им. МААйтхожина Защита состоится " <3') * 1996г. ъ/У чгсР^ мин,

на заседании специализированного Ученого совета К 14/А.01.13 при биологическом факультете Казахского государственного национального университета им.Апь-Фараби, гАпматы, 480121, пр.Аль-Фараби, 71

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета. Автореферат разослан " ¿2 ¿/3996г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

.¿(¿^¿^л—О Шалахметова Т.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Открытий уникальной способности 1ститолького организма восстанавливать целостную структуру из отдельной ¡етки (являение тотнпотентности) - интенсифицировало развитие методов льтуры клеток и способствовало разработка приемов клеточной и нетической инженерии растений. Клетки растений, культивируемые in vitro, эгут служить объектами для изучения биологических особенностей и быть эделями для изучения различных прояолзний роста и рззмно5кения клеток эи определенных воздействиях.

Изменяя условия культивирования, в ряде случаев можно заставить золированные клетки образовывать зародышеподобные структуры, почки и эбеги, и на их - основе растения-регенерангы. Создание новых форм астений на основе генетически иэмененнных клеток in vitro зависит, прежде сего, от подбора условий для формирования соматических зародышей, мпирический подбор условий при этом малоэффективен. Необходимы нания механизмов управления процессом индукции соматического мбриогэнеза на клеточном и тканевом уровнях.

В расширении областей применения метода культуры тканей для ешения теоретических и прикладных задач в физиологии растений ервостепенное значение имеет разработка приемов выращивания из тдельной соматической клетки целого растения. Соматический эмбриогенез южет быть использован как практический способ размножения.

Критическим этапом в культуре соматических тканей является инициация аллуса из экспланта, связанная , с глубокими, сложными процессами ^дифференциации его клеток (Бутенко, 1964). Получение эффективных нстем роста каллуса, индукции процессов морфогенеза зависит от многих 1заимосвязанных факторов: генотипа экспланта, состава питательных сред, 'словий культивирования.

В настоящее время известно ограниченное число видов растений, ;оторые в условиях in vitro способны к соматическому эмбриогенезу. Одним из • -аких видов является амарант. На сегодняшний день амарант характеризуется :ок перспективная кормовая культура, с ценными народнохозяйственным« признаками. Число работ с культурой тканей амаранта весьма ограничено (

Кузьмвнко, Соболи, 1991; Hectors et el., 1932) До сих пор но изучены процесс каллусогонеза, органогенеза и соматического эмбриогенеза Разработк именно этих актуальных проблем и посвящена диссертационная работа

Цель и задачи исследования. Основной целью исследования я в и л ос выясмэниа физиологических особенностей каллусогемоза и соматическог эмбриогенеза в культура тканей вадаранта.

Для достижения указанной цели необходимо было решить следующи задачи: 1) Определить факторы, влияющие на интенсивное! каллусообразования ( роль генотипа, эпигенетических особенностей экслланг и условий культивирования); 2) Изучить морфологические и гистологически особенности культивируемых каллусных тканей; 3) Получить экбриогенны каллусныо ткани и выявить основные этапы развития змбркоидов.

Научная нозьззнэ w пратячоская ццннссть. В результате проведении игследооаиип удалось выяснить условия, позволяющую повысить каллусогене м формирование эмбриогонных структур в процассо культивирования тксне амаранта. Исследованы ростооыо и морфогеногическио процессы в культура i vitro.

На основе морфологического анализа и изучения гистологическо структуры выпалено А типа каллусов с различным «.-.орфегонныгл потенциалом Показаны зависимость калусообразующей способности и соматическог эмбриогенеза от видовой принадлежности исходного экеллент. происхождения зкепланто и действия фитогорадоноа.

Впервые и культура in vitro вчаранта изучен процесс соматичосхог эмбриогенеза и основные этапы развития оь'.бриоидоо. Разработан спосо получения эмбрногенной активно пролиферпрующой культуры клзте амаранта.

Таким образом, созданы клеточные системы, которыо могут бы1 использованы о биотехнологиях для гмарантв, в частности, для получен»« сомаклональных вариантов и в дальнейшем использоваться о селекцу амаранта.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и конференциях молодых ученых КазГУ (1993-1995), !Г Международно

нференции "Биология культивируемы)! клеток растений м биотехнология" лматы. 1993). Материалы работы опубликованы в 0 работах.

Объем к структуре работы. Диссертационная работа состоит 1« трех ав и включает введение, обзор литературы, материалы к методы ¡следования, основные результаты и ия обсуждение, заключение, выводы , тсок использованной литературы, содержащий 197 названий источников, иссертация изложена на 106 страница* машинописного текста, содержит 15 «блкц. иллюстрирована 23 рисунками

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДООАНИЙ

Объектами исследований служили два вида амаранта из семейства ттаЫЬспав: амзрэкт метельчатый (АтвгаШЬиз рап1си1а!и5) и амарант ?рмооой (Атагап(Ии5 ЬуросЬогиЗпаси«).

0 экспериментах использоаали экспланты листьев и гмпокотилой септических проростков. Стерииэацию семян прозодили следующим образом: пторилл погружай в 70% этиловый спирт на 3-5 минут. Простерилизеоамкый 1зтрризл высаживали о стерильные пробирки с дистиллированной подой на умажныв мое тки Растения оыращиоал* до 10 -днэаного возраста для гриояического взятия эксплантоа.

О экспериментах по культивированию эксплантоа из различных оргзноз 1ыли использопзны общие матодичоскио приемы, описанные а монографиях '.Г.Бутенко (1964), Ф.Л.Калинина е сотр. (1030).

Зхспланты культивировали на »роде Мураскгв и С куга (МС) (МигвгМдо, ;ксод, 1962) с добавлением сгарз (Зг./л) и различных концентраций 2,4-Д и инетина (таблица 1).

Таблица 1

Матрица для состаслониа ргзлччных модификаций питательной среды Мурасига й Скуга (МС)

Модификация Концентрация фитогормоног, иг/л 2,4-Д кммотин Модификация Концентрация фитогормоноЕ М|7л 2,4-Д кинетин

МС-1 А 0,1 0 МС-4 А 2 0,05

МС-1 Б 1 0 МС-4Б 2 0.1

МС-1 В 2 0 МС-4 В 2 0,2

МС-1 Г 5 0 МС-4 Г 2 0,4

МС-1 Д 10 0 МС-4 Д 2 0,5 '

МС-2 Л 0.1 0,05 МС-5 А 5 0,05

Г;,С-2 Б 0,1 0,1 МС-5 Б 5 0,1

МС-2 В 0,1 0,2 МС-5 В 5 0,2

МС-2 Г 0,1 . 0,4 МС-5 Г ^ 5 0,4

МС-2 Д 0.1 0.5 МС-5 Д 5 0,5

МС-3 А 1 0,05 МС-6 А 10 0,05

МС-3 Б 1 0.1 МС-6 Б 10 0,1

• МС-3 В 1 0,2 МС-6 В 10 0,2

МС-3 Г 1 0,4 МС-6 Г 10 0,4

МС-3 Д 1 0,5 МС-6 Д 10 0,5

Каллусы культиоироаали при 28 С, каждые 4 подели пересаживали их свежую срь„у. Интенсионость роста пероичных каллусоа проводили через суток.

Изучение морфологии каллусмых культур проводили при помо! бинокулярного стереоскопического микроскопа МБИ-10.

Для изучения гистологического строения тканевых культур готог.:.: постоянный препараты по общепринятым методика?^ (Батыгина,1074; Паушс: 1988; Фурст. 1979).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И МХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Кзл/г/сооЗразующая способность у амарант я о лг.сигихюсти г,1 ои-Зоаой г.р(.'!Злснхнасти, происхотОочип ?!:спл~нг.'я и дзйстаип

ш«!Сго,омоно'д.

Каллусы индуцировали на с::сплзнтпх гипс;;отнлей и листьев дсух сидоа маранта 0 качостоо основной среды для каллуссс-Сразования «спользовали реду Мурзсиго и Скуга с модификациями (тг.Зл. 1). Показано, чго ясо спользопснныо гксплаиты легко образуют кяллуеы. Частот пллусообразязания рассчигь'пзлзсь хлк кстпсстоо образуемых кгллуеод от бщого числа оысз:::еных на питательную среду эксплантсс (400 шт. о каждом арианто) Наилучшей каллусвобразугащсй способностью обладали ссгманты нпокотилп ¿гаранта матольчатсго, хотя каллус из гипокоталя образовывался озжа, чс:.! из листъса. на насколько диой .

Прсдуч.тмг.^ость калгуссгеяоэа со !.;на гсм зг.ггсчт от подбора штатэльиой срзды. Поэтому с цолыо создания оптимальных условий для аллусообрлгспсн'.ш бЬ!Л лостазлсн ряд экспериментов по изучению влияния юзличных КОНЦОМТрт^Й 2,4-Д и КИНЭТИНЭ.

Зксптнты г?.1лр?ита зернового показали бояоа разную частоту алусогенсза. Наблюдающиеся вариации о частоте каллусогоноза были 8 :родн5м для зксплантоа гипокотила до 05% и листовых - до 63,6%. И о случае »маранта зернвого наблюдалась разная чувствительность эксплвнтоа ждуцирсг.ать каллусогспсэ. У сегмснтоз гипокотилл этот показатель был оь:шо данных для сегментов листового происхождения при всох вариациях урозмай '.А-Д.

Прспсденныэ эксперименты по изучзиню влияния различных ¡«отношений 2,4-Д и кинотина показали, что наиболее оптимальным ¡оотношенизм фитогор:.«омоо о питатольно£ срадо МС-4 является 2 г;г/л 2,4-Д 1 0.1 т/п юютДанные эксперимента приведены о тлблицо 2.

Таблица 2

Влияние питательной среды МС-4 ка частоту каллусогенеэа у двух видов амаранта

вид типы экспланта чсстота каллусоганаза, V»

А Б В Г Д

амарант метельчатый листья 39,0*3,0 92.0+1.7 81.4+1,7 61,0+0.9 30.2+1,3

амарант метельчатый гипокотиль 48.0+1,0 96.3+2,3 86.0+0.5 61.0+1.2

амарант зерновой листья 30 0+3.3 ео.5+2.2 66,6+1.2 51.0+2 3 24.0+0 8

амарант герноеой ГИПОКОТИЛЬ 40.7+2.0 84,8+2,1 72 2+3 1 56 0+J 3 29.0+1,7

В наших экспериментах среда, содержащая 0,1 мг/л 2,4-Д была наилучшей средой для ризогенеэа, а концентрация 2 мг/л 2,4-Д и 0,1 мг/л кинетика приводила к образованию эмбриоидов.

Следовательно, сочетание гормонов, их' концентрации определяют суммарный характер физиологических процессов ризогенеза и эмбриоидогенеза.

Одним из факторов, определяющим каллусогеноз и эмбриоидогенез и культуре in vitro, является генотип. Сравнение каллусообразующеу способности эксплантов листьев и гипокотиля показало различие межд> видами амаранта по частоте каллусогенеза. Так, например, у амарантг метельчатого частота каллусогенеэа выше, чем амаранта зернового дл> любых эксплантов.

Тип использованного экспланта также оказывал влияние на индукцик калпусных тканей. Раличия между эксплантами наблюдались в срока) появления и росте каллусных тканей. Каллусообразование с наибольше» частотой происходит при культивировании сегментов гипокотиля.

Таким образом, частота каллусогенеза у амаранта зависит от действии нескольких факторов: концентрации фитогормоноо. генотипа, происхожденш окспланта. Среди этих факторов клиболео значимым является дейстти

штогормомов. Удалось установить оптимальные концентрации фитогормоноз пя индукции каллусогенеза' 2 мг/л 2,4-Д и 0,1 мг/ л кинетина.

¡.Закономерности роста каллусных тканой амаранта

Наибольший прирост каллусной массы был характерен для амаранта ¡етольчагого Следует отмстить, что по мере увеличения количества пассажей аэпичия по данному показателю становятся менее выраженными. По этой |(>«чине генетические особенности недифференцированного роста клеток мы 1зучаля на перомчных каллусных тканях.

Из таблицы 3 видно, что каллусные ткани амаранта метельчатого жлэапись наиболон отзывчивым к культивированию in vitro. Масса каллуса у истовых эксплантоп амаранта была выше на всех испытанных средах гупьтивярования по сравнению с амарантом зерновым и составила 170 мг на ;реде МС-18 Гмлокотильмые сегменты амаранта метельчатого из этой среде юклзапи также преимущество по накоплению биомассы по сравнению с нелогичными эксплантом амаранта зернового (151 мг).

Надо отметить, что на рост каллусной массы оказывает влияние также 'ормональный состав питательной среды. Результаты сравнения накопления <аллусной массы даже на оптимальной среде культивирования, т.о на среде ГИС-4, показали разброс среди эксплантов. Так, среда, дополненная 2 мг\л 2,4Ц и 0,1 мг\л кинетина, способствовала накоплению каллусной массы. Снижение или увеличение концентрации гормонов в питательной среде приводило к заметным изменениям роста тканей. На среде МС-1В прирост каллусной массы превышает прирост на среде МС-56 для всех испытанных эксплантоп.

Большинство каллусных тканей, сформировавшихся на зксплантах оказались гомогенными. Количество же эмбрмогеныя каллусов, индуцированных из листовых и гипокотильных эксплантов было сравнительно небольшим: около 14% у гипокотиля и 12% у листовых эксплантов амаранта петельчатого. для эксплантов амаранта зернового эти данные соответствуют. 12% и 10%.

Таблица 3

Рост каллуспой массы (мг) на средах с различными соотношениями фитогормонов

типы МС-1 в ГИС-ЗБ МС-4Б МС-5Б

ахеллантл

амарант листья 170,2+2,6 84+3,5 08,0+1,4 57.0+2,5

метельчатый

амарант гигюкотиль 151,1+2,1 60+1,2 73.4+1 4 49.1 + 1.2

метельчатый

емарент листья 105,3+0,7 55+4,0 С0.0+1.6 СО,0+2,8

зорновой

амарант гипокотиль 148,2+1,3 50.3+2,1 60.0»2.6 40,6+0.9

зерновой

Из общего числа морфогонных каллусов лишь половина оказалась способной к стсблзвоыу органогенезу, на большей части остальных из н^х формировались корни. Иными словами, полученные каллусныэ структуры характеризовались по только морфологической разнородностью, но тангко различной йюрфогенотпчсской способностью.

По частото образования эмбриогонных каллусоз между генотипами существенных различий не наблюдается. Различии обнаруживаются между зкеплантами - наибольшей частотой формирования эмбриогинных каллусов обладали гипокотильныо сегмонгы.

З.Морфологичосьио особенности наллусных ткан ой о иорзнпиг

Каллусныс ткани с различной способностью к морфогенезу имеют отличия по мофологии, что позволяет визуально отбирать морфогенмыа участки каллуса для их дальнейшего субкультиоирооания или для переноса на среду для органогенеза. Морфсгенныз и меморфогемныо каллусы имеют структурные различия по своему гистологическому строению (рис 1)

Рис.1 Гистологическое строение каллусных тканей амаранта. А - каллус неморфогенный Б - каллус морфогенный

Рис.2. Морфологические особенности различных типов каллусных тканей маранта

Изучение иэменоний о структура каллусной ткани ампранта при переходе ео к формрованпю мсрмстематичксксго очага п процессе соматического эмбриогенеза листовых и гипохотильных эксплантоп било одной из наших задач Однахо из все клетки каллусной ткани, помещенные на тиатсльную среду, вызывающую эмбриоидогеназ, превращаются п меристематические, и трудно предугадать, какая из них даст начало меристематическому очагу.

В результате многочисленных экспериментов по изучению процоссоо каллусогенезл и роста тканей удалось получить большое разнообразие калпусоп. отличающихся между собой по различным морфологическим параметрам (консистенция, цпот, структура, морфогонотичоскиЯ потенциал). Для дальнейших исследований сроди них отобрано чогыро типа кпллусных тканей с различными проявлениями г.юрфогоноза.

На 20 25 день культивирования наблюдалось глассосоо образование каллусов и глобул как у гипокотильных экспламтсо, так и у пистопых. Каллусы морфологически были неоднородными рыхлые, сильно ооодненнио, легко распадающиеся и зернистые плотные. Гистологическое изучение полученных каллусных тканей показало различна между ятими ткпнп\ги на только смешно, но и по внутреннему строению

I тип каллуса представляет собой сильно обводненную , прозрачную, бесцветную желэообразную массу, в которой не происходят кзкие-л'/бо внешние новообразования. Этот тип способен с постоянному росту при перлсадках, набирал значительную биомассу. Однако, этот тип из облзд"от морфогснотически'л потенциалом.

II тгп каллуса ьшеэт плотную консистенцию, состоит из крупных вали'юобрззмы* выпуклостей, и?.1с«т соотло-телтую окраску. При пырпщ'.'ппмни на свету каллусная ткань зелонсет. На 30 день культипироаания происходи* фср!.;:«ровгмио почек и отрзстаниа первичных листьев. По типу морфогонозз этот тип является гемчоганным. то есть способен х побегосбразозгюто

( Ш тип каллуса состоит из мелких бисеровидных структур, которые прилагает к Друг другу ссоими основаниями и напоминают гроздь При пассировании на жидкую среду они легко распадаются, даная начало глобулам v" далео - соматическим эмбриоидам. Этот эмбриогенный тип являемся оесьма удобной модельной системой для изучения процесса соматического эмбриогенеза в культура тканой амаранта. Даже в том случае, когда продолжается культивирование тканей этого типа на исходной агаризованной срсде, происходит эмбриогенез, Уже после 30 суток культивирования можно обнаружить различные этапы формирования соматических эмбриоидов.

IV тип каллуса характеризуется образованием на поверхности ткани множества тонких нитчатых структур. Через 15 суток культивировании некоторые из этих структур превращаются в зачатки корней.

Морфологические особенности полученных нами типов каллусных тканой с различными морфогенетическими потенциями представлены нэ рисунке 2.

Обобщая результаты этой серии экспериментов, следует указать, что получены каллусы амаранта с разным типом морфогенеза гоммог^нез, ризогснез, эмбриоидогенез. Эти экспериментально созданные каллусные типы представляют ценность в качестве моделей для изучения физиологических механизмов клеточной дифференцировки ¡п уКго.

Изучена воэмохшость сохранения каллусными типами своих морфологических характеристик ч. -.орфогенетического потенциала. Для этого фрагменты каллусов различных типов пассировали на свежие питательны* среды, имеющие те же составы компонентов, которые способствовали образованию именно этих типов каллусов.

Установлено, что на протяжении трох последовательных пассажей тип каллусов но претерпевает изменений Пра этом стабильно сохраняются основные характеристики каллусоа к, что особенно важно, не меняется присущая казкдоыу из них ыорфогенетичоская способность.

4. Формирований соматических змбриоидоо a кулыпурэ тканой амаранта

Эпидврмальные клетки эмбриогенного каллуса претерпепают деления, образуя мерис тематические очаги. Меристематическио очаги состоят из мелких клоток с крупными ядрами и густой цитоплазмой. Как правило, на их пооерхности закладывается четкий эпидермальный слой клеток, образуется меристемоид. Клетки в базальной части крупнео по размеру, более вакуолиэировзны и со слабо окрашенными ядрами.

Таким образом. меристемоиды приобретают автономность по отношению к основной массе каллусной ткани, и бпзальныо, сильно нпкуолиэированные клетки можно сравнить с клетками суспензора зиготического зародыша Меристемоиды обычно появляются на поверхности каллуса . но также они могут формироваться и внутри него .

Полученные нами результаты согласуются с данными Rao и Rangaswamy (1972), где они утверждают, что тип соматического эмбриогенеза о каллусных культурах зависит от положения эмбриогенной клотки в каллусной пгренхиг.^е.

В тех случаях, когда эта клетка находится в толще каллусной массы, па первые деления напоминают начальные стадии развития зиготичосксго зародыша Если же эмбриоидогенез идет в наружных слоях каллуса, как правило, он начинается с нерегулярных делений. Проэмбрио, который находится внутри каллуса, состоит из одинаковых, упорядочение платно расположенных, без межклетников, с хорошо видимыми ядрами, клетох . В то же время в меристемоидах, которые находятся на поверхности каллуса, клетки неодинаковы Центральные клотки крупные, а по периферии клетям мелкие, беспорядочно расположенные со слабо выраженными ядрами.Оба типа меристемоидов, приобретая шарообразную форму, постепенно отделяются от основной каллусной массы и превращаются в глобулу. Можно предположить, что кдллусная паренхима, окружающая со осей сторон эмбрэтегонную клетку, как бы имитирует физические условия, о которых находится счгота, заключенная внутри семяпочки.

О хода далыюйшого культивирования монно ответить разрастш«;о одной из сторон глобул, что аналогично развито семядоли С противоположной стороны глобула, г.о аналогии с зглбриогенозом. ь дальнейшем залладыааотся гоч;са роста. Активно делящиеся клотки располагаются в апикальной сторона глобулы, иными с лозами это «¿охаю сравнить с слексогл побеге. Деления клеток постапснно центру глобулы (леное оь,ро;;;сны и прадстеаяс.ны клетками вытянутой форг.ы .

0.7.Ср1',ояды прадстааляли собой плотные, млтоаыо образования белого цзста. Дифферонцирозанныо змбриоиды обычно появлялись [;а пооерхности каллуса. Оки часто развивались О тссной связи друг с другом, образу;: о я ¡ocnTGiii.no обособленны» группы . Таско наблюдали рагаитко омбриоэда. расположенного отдельно в толще каллусной ткакя, но надо сказать, что зтот С-'лЗрко'.у! находится на стадия Торпедо. Возможно, отот змбриомд ука отдилияем от осноаной группы ь:/.брио-едог> .

В наших экспериментах полученные змбриоиды находились на разных стадиях развития (р.;с,3). На зтоу рисунке видны зг.:бряомды на стадии глобулы, горлодэ и сердцеоздной стадии.

В наших гкелер^конта;; процесс соматического эмбриогенеза ¡гаализуется подсуй путяги разоктил: I • прямой эабриоздогепаз; I! - косвенный змбриое^'сгепоз. При прайсы ам2рыоэдо:оназа происходит ектявмоэ деление парс:лоаодоСны;; г.ийциальных клеток, находящихся в опыдерглальноа слое гипокоти.чиисго вхсллсигга. Клоточныо долиния приводят к формированию проомбрг.о с последующим прохождением стадии торподо, сердечкозидной стадии и шисигц. к оОразооанм» ссуатачаского зародыша. По-видимому, паренкикоподобныо к»1:циальиыа клзш!. дг:ощг.о начало соматический зародышам, являются эмбрг.огонмэ дзтерг.ижироозхныг.1;^ клетками. При косвенном сглбркоидйгенсмо происходят делания ?.:сристех:гтичаских клеток калусной тж.мй, приаодъщ'.ге к образоаанию мсристомоздои и далез глобул Дальнейшая дыффереицкрошм глзбул приводит к формирозанию соматичзгхгс; зародышей тсюто чзрез стадии торпедо, сердечкозидную стадно.

Рис.3 Соматический эмбриогенез в культуре тканей амаранта А- стадии развития эмбриоидов:- 1-глобулярная стадия; 2- стадия Торпедо; 3- сердечковидная стадия ; 4 - соматический зародыш. Б- гистологическое строение змбриоида на стадии торпед о

Кроме собственно соматических гмбркодоч, формирующихся кгк обособленные структуры, обнаружены также явлении полют.Сризнкч и вторичного эмбриоидогенеза. Полиэмбрионы представляют собой множество зародышеподобных образований, сросшихся базальной частью и физиологически связанных между собой трахсгльными элементами. Возникновение полиэбрионоа непосредственно связано с захлздкой в толще клллусной ткани мнокественныхмсристсматичоскнх очпгоз, из которых образуются глобулы и далее соматические зародыши.

Вторичные эмбриоиды формируются на поверхности соматически;; зародышей. Как правило, вторичный эмбриогенез наблюдается я тех случаях, кода зрелые соматические эмбриоиды дштсльнао прс^л ('0-50 суто:г) культивируются без пассирования.

Тяким образом, впервые изучены закономерности соматического эмбриогенеза в культуре кпллускых ткснсГ) г.мгрпитз. Разработаны прг.еглы массового получения соматических »мбрнондез, которые могут исг.ольоосзться п научных исследованиях в качества модельных систем при изучении закономерностей клеточной дифференцирозхи и гистсгопзза 1п ч'Чго, а тг.к-кэ для разработки метсдсз клеточкой ин;:<енер;:н.

БЫПОДЫ

1. Показано, что каплусообрззующпя способность у амаранта зависит от концентрации фитогормоноо в питательной среде, видовой принадлежности и типз зкепланта. С помощью трехфскторнсго дисперсионного онапи" установлено, что среди этих факторов по сило влияния на каллуссгеиоэ наиболее значимым является действие фитогормонов. Оптимальной для каллуссебразоозния является среда ГЛурасиге и С куга, дег.олманнзя 2 г.т/л 2,-1-Д и 0,1 кг/л кинетина.

2. Влерсыз получено четыре типа кзллусних Т;;знс:1 сысрзнта, характеризующихся различным иорфогенатичоеккгл п'о7снцкзло?,7. ! тип каллуса состоит из активно пролифорирующих хлзтох л нэ способен1;; морфогенезу. II тип каллуса - геммогенный- отличается способностью к

формированию стеблевых зачатков. Ill тип каллуса - эмбриогенный-детерминирооан на развитие соматических зародышей. IV тип - ризогенный-отличается высокой способностью к корноообраэованию Эти типы каллусов стабильно сохраняют способность к развитию по определенному пути и могут служить удобными модельными системами для экспериментов по управляемому морфогенезу.

3. Установлено, что соматический эмбриогенез в культуре тканей амаранта протекает по двум путям развития: 1) прямой эмбриоидогенез - из паренхимоподобных инициальных клеток; 2) косвенный эмбриоидогенез - из меристематичесих клеток. При прямом эмбриоидогенезе деление паренхимолодобныя клеток приводит к формированию проэмбрио с последующим прохождением стадии Торпедо, сердечковидной стадии вплоть до соматического зародыша, что аналогично процессу зиготического эмбриогенеза. Косвенный эмбриоидогенез характеризуется делением меристоматических клоток, приводящим к образованию меристомоидоз и глобул, при дифференциация которых возникают соматические зародыши также чераэ стадии Торпедо м сердечкоаидмую стадию. В случае косвенного змбриоядогсжеза лишь последние стадии развития напоминают зиготический ембриогенез.

4-, Обнаружены явления полиэмбриснии и вторичного эмбриоидогенеза в культуре змбриогонных тканей амаранта. Полиэмбрионня наблюдается в случао возникновения соматических зародышей из множественных меристоматичоских очагов, локализованных в толще каллусной ткани. Вторичные эубриоиды возникают га отдельных участков соматического зародыша, образовавшегося на поверхности каллусной массы при длительном культивировании (40-50 с утек).

5. Разработаны Сиотехмолоочсскчэ приемы получения соматических зародышей С культур.) тканой амараита, вхгаочагащиэ следующие процедуры: 1) получение эибрисгонпого lumr.yco путем культкзироаания гипокотилой амаранта котольчатого на средо ¡'Дурасмгз и С куга с 2 мг/л 2,4-Д и 0.1 мг/л кинотине; 2) поддержание, э.г:Зрксгси:гаго потенциала путем пассировзния

первичного каллуса на безгормональную сроду Мурзсиго и Скуга; 3) гистологический контроль и отбор соматических эмбриоидов.

Список работ, опубликовакнык по материалам дисзергацгш

t. Фодосеенко A.A., Жексембакова М.А.. Магомедов U.M. Влияние температурных и светозых условий на рост и фотосинтез амаранта// Тез. докл. раб . соващ, "Итоги научно-исслодогательских и прикладных работ с культурой амаранта" Л . 1909 - с 27

2 Жексомбокова М.А. Влияние различных тг.глпоратурны/. и спзтогш режимов культиарроозиип на рост и фотосинтез амарант.-// Тез. сонф. 1'азГУ, Алма-Ате. 1990 - с 12

3 Жексембакоаа М А. Морфогомэтичсс:з!3 occCchücstk культуры т:сг.ясй гаранта// Тез конф КазГУ, Алма-Ата. 1003.-с.23

4 Рахимбаео И Р.. Жвхее\*.бокоза МЛ Культура соматических ткеиай шгранхЫ/ Тез. II Могэдунврод. конф. "Биология культипирус-глы;; ггптск растений и биотехнологий", Алмл-Ата.1093. - с.СЗ

5. Жпксег.*бе*оза М.А. Соматически! эг.;бриогс1!йз п гультуро т«з::оЛ омаргмта'/Сборних "Дспонироипииы?; нпучныо рпОоти" Лл;:а-Лта, 1005, Г! 5, с 55

6. Жексембекоза М.А. Культура клэте;: еиаромта I I Оссншк КагГУ , Алматы. 1005.-е. 115-122

7. Жехсе^бсксез М.А. Индукция каплусогониза у доух екдео гмпрлит-з // Оастник с/ х naytai Казахстана. 199S. N 4 . с. 03-07

0. Rakhimbaev I.R., Zheksombokovn М. Cuiture cf anisrnnUt sematie tEssno (Amcranthus spp ), 7-th European Congress on Biotechnclcjy, Paria. "035. P. 10-i.

Жшсомбскооа Мзншук Абыханк,ызы

AMAPAI-!TTb!K IN VITRO ЖАРДАЙЫНДАГЫ СОМАЛЫК, ЭМБРИОГЕНЕ31 03.00.12 - бсаздктер физиологиясы

Дг,сссртациялы;<, :ку.\;ысы 10G ботто басылган, онда 15 таблица, 23 сурст бар. Диссартациялык х<у».ыста амаранттын eKi туртщ жапырык, пен гипокотилдсн алыигйи каллустарын ecipy epeKLumiKTepi жэне морфогенез процестер! зорттелд!. Жапырл;; жзно гипокотил KeciHflinepi гормонадардыц ортурл! концэнтрациялары цосылгсн Мурасиге мен Скугтыц kgpiktik ортасында ocipinfli.

Каллустардын пайда болуына ганотип-пн, экспланттьщ жэно гормондардым ooepsTOTiHfliri керсотшд!. Каллустардын терт тур! алынды. Оле.рдыц морфология ;;:оно морфогенез тургысынан айырмашылыгы болатындыгы байк,апды.

Туйрштпггонгон тыгыз каллустыц морфогенезге к,абылел жогары _ болга.чнан соц онда сомалык, эмбриогенез бен органогенез npotiecTepi норурлым жоц1л erefli.

Сонымэн, жумысггьщ нэтижэсЫде, амаранттын клеткаларын ocipy жуйеа жач-:.:ак,ть: зерттал1'п, in vitro жагдайда сома эмбриондарын алудым биотехнологиялык, макызы бар окснд1п долелденд

Zheksembekova Manshuk Abychanovna

SOMATIC EMBRYOGENESIS OF AMARANTH TISSUE CULTURE 03.00.12 - plant physiology

The thesis was typewritten in 106 pages and contains 15 tables and 23pictures. It consists of Introduction, 3 chapters, conclusion, proposals and list of 197 references.

It was studied peculiarities of the growth and morphogenetic processes of explants from the leaves and hypocotyls of two amaranth species. Leaf discs and hypocotyl segments of aseptic seedlings were cultivated on Murashige and Skoog medium with different concentrations of growth regulators. The influence of genotypes, explant and hormones on callusogenesis were obtained.

Four types of callus tissues have been obtained, they differ on morphological features and morphogenic potentional.

Processes of the embryoido-and organogenesis have been observed in granular, dense callus. It shows high morphogenic capacity of this callus type if compared with moist, friable one. Thus were created the cell systems which might be used in amaranth biotechnology.