Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из наиболее впечатляющих успехов в области культивирования тканей и органов высших растений in vitro, имеющим важное общебиологическое значение и определившим основные тенденции современной биотехнологии растений, явилась возможность регуляции всех стадий эмбрионального развития растительного организма в культуре in vitro, когда эмбриональной инициалью выступает не зигота, как при половом эмбриогенезе in situ, а отдельная клетка или группа клеток культуры.
О повышенном интересе к проблеме изучения соматического эмбриогенеза (СЭ) хвойных может свидетельствовать тот Факт, что за короткий промежуток времени, - начиная с 1985 года, когда впервые.
Актуальность проблемы СЭ хвойных объясняется двумя основными причинами. Во-первых, очевидную ценность представляет любая информация об особенностях регуляции цитодиФФвренцировки и морфогенеза у хвойных, занимающих особое Филогенетическое положение - между споровыми и цветковыми растениями. Уникальность СЭ ХВОЙНЫХ проявляется в том, что доминирующим путем новообразования соматических эмбрионов г-независимо от таксономического положения растения, выступает растепление проэмбрио, как при кливажной полизмбрионии у
Вторая причина актуальности проблемы связана с возможностью разработки на основе СЭ и СТО высокоэффективных методов размножения ХВОЙНЫХ, имеющих важное хозяйственное и ценозообразующее значение, и несущих основную нагрузку в газовом балансе ноосФвры. Значительный прогресс, достигнутый за последние несколько лет в 1993/, доказывает, что этот путь является наиболее эффективным для преодоления проблемы "сильной детерминированности" ХВОЙНЫХ, с которой связано широкораспространвкное представление о трудности культивирования этих объектов.
В настоящей работе проводилось исследование особенностей Физиологической регуляции процессов СПЭ в культуре незрелых и зрелых (Picea аЫе-s L. Karst). При
этом особое внимание было уделено сравнительному анализу полученных данных с литературными сведениями по СЭ и СПЭ у других представителей, К родам Larixt Picea, Pinvs И Ps&vdot ii-u# 3.
Поль и задачи исследования. Целью исследования было изучение особенностей Физиологической регуляции на отдельных этапах СПЭ ели обыкновенной. В основные задачи исследования входило: 1) на этапах индукции СПЭ и стабилизации згйриогенных клеточных линий (линий ЭСМ) в культуре зрелых зародышей - изучить роль восстановленного у. окисленного азота, и оценить вклад генотипической принадлежности семян и состава питательной среды в общую вариацию показателей СПЭ; 2) на этапе созревания соматических эмбрионов - исследовать совместный ЗФФЄКТ абсцизовой кислоты АБК) и 6-бензиламинопурина (БАЛ); 3) на этапе прорастания соматических эмбрионов - выяснить Физиологическую роль частичного обезвоживания соматических эмбрионов; 4) на этапе адаптации соматических проростков in vivo - определить ключевые Факторы, влияющие на адаптационную способность проростков. Кроме основных задач были решены и многие частные вопросы, некоторые из которых-возникали уже в процессе экспериментальной работы.
• Новизна результатов. Впервые проведено детальное изучение особенностей Физиологической регуляции всех последовательных процессов СПЭ в культуре незрелых и зрелых (трудаокультивируемых) зародышей северных генотипов ели обыкновенной. 1988/, когда уровень змбриогенной активности in vitro в значительной степени зависит от стадии развития полового зародыша.
Впервые получены данные о ключевой роли азотного баланса питательной среды в процессе длительного поддержания пролиФвративно] активности ЭСМ (стабилизации линий ЭСМ) в культуре зрелых зародышей ели обыкновенной. Высказано предположение, что определенная модификация питательных сред по азотному балансу даст возможность получить эмбриогенныэ культуры из веге-гативных тканей взрослых особей ХВОЙНЫХ.
Впервые обнаружен уникальный " геновариакт" ЭСМ, характеризующийся гетерогенной структурой и независимым характером протекания процессов старения и пролиферации,
Открыт явно выраженный синергичный ЗФФЄКТ АБК и БАЛ на развитие соматических эмбрионов ели обыкновенной: совместное применение Фитогормонов многократно повышает выход зрелых соматических эмбрионов и индуцирует созревание в регенерационно неактивных (под действием одной АБК) линиях ЭСМ. Получены эксдариментальные данные, доказывающие что в основе повышенной способности частично обезвоженных соматических эмбрионов к прорастанию лежит снижение содержания АБК в эмбриональных тканях и/или снижение чувствительности клеток к АБК.
Проведенная работа явилась первым опытом успешной адаптации соматических проростков ели обыкновенной in vivo для северных регионов.
Научно-практическое значение работы. Основное значение результатов исследований состоит в том, что они способствуют углублению знаний о Физиологической природе онтогенеза соматических эмбрионов хвойных. Обнаружение общих закономерностей в Физиологических особенностях СПЭ in vitro и эмбриогенеза in situ является дополнительным и независимым доказательством существования единой системы генетического контроля процессов пролиферации и дифференциации при онтогенезе соматических и половых зародышей.
Трактовка полученных данных в русл»І концепции Д.Дарзена и П.Гупта об общевидовом характере проявления кливажной полиэмбрио-нии в культуре половых зародышей хвойных (концепция "соматического.
Наблюдаемое расщепление соматических проэмбрио ели обыкновенной, для которой несвойственна кливажная полиэмбриония in sttut является экспериментальным доказательством возможной реверсии к более древним в эволюционном отношении организмам - представителям рода Pinvs - под влиянием Факторов культивирования.
Практическое значение работы состоит в разработке протокола культивирования для высокоэффективного размножения зрелых семян ели обыкновенной через СПЭ.
Публикация и апробация результатов. По материалам диссертации опубликовано 6 работ, одна работа находится в печати. Материалы были представлены на Международной конференции "Биология культивируемых клеток и биотехнология" (Новосибирск,1988), на xxvi Сес 4
сии Комиссии иы. Л.А.Иванова по анатомии, ФИЗИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ лесных растений (Петрозаводск, 1991), в Докладе о наиболее важных отечественных и зарубежных достижениях в области науки, техники и производства по лесному хозяйству (Москва, 1992) и на Рабочем совещании в "Центре по применению биотехнологии в сельском хозяйстве (САБА) (Сан Франіщскоf 1893).
Диссертация изложена на 194 страницах, включая 30 таблиц и 15 рисунков, и содержит введение, три главы обзор литературы, материалы и методы, результаты и обсуждение), заключение, вывода и список литературы из 213 публикаций.
