Embriogeneza somatyczna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Zarodek Panicum virgatum z hodowli in vitro na etapie kalusa embriogennego

Embriogeneza somatyczna – biologiczny proces formowania zarodków z komórek wegetatywnych roślin. Proces jest przeprowadzany w warunkach in vitro i jako metoda biotechnologiczna znajduje zastosowanie komercyjne[1]. Ze względu na łatwość prowadzenia obserwacji proces embriogenezy somatycznej jest też wykorzystywany w badaniach nad embriogenezą roślin[2][3].

Przebieg[edytuj | edytuj kod]

Formowanie zarodków somatycznych przebiega w sposób zbliżony do embriogenezy zygotycznej. Większość komórek roślinnych w odpowiednich warunkach ulega odróżnicowaniu i może przekształcić się w komórkę embriogenną[4]. Pierwszy etap polega na indukcji embriogeniczności. Na tym etapie komórki tkanek, takich jak tkanka miękiszowa lub tkanka przewodząca, ulegają odróżnicowaniu, czyli przeobrażeniu do komórek o charakterze merystemu. Zwykle komórki używane w procesie embriogenezy somatycznej pochodzą z młodych liści, hipokotyli lub liścieni siewek, a także nierozwiniętych pąków kwiatowych. Rzadziej używane są fragmenty korzeni przybyszowych, liści roślin iglastych oraz wycinki pędów. Odróżnicowanie przeprowadza się w pożywkach płynnych, a proces zachodzi pod wpływem auksyny. Stosowane są auksyny syntetyczne takie jak 2,4-D, Picloram lub NAA i IAA. Ten sam efekt może być osiągnięty bez stosowania auksyn na pożywce o pH 4,0 z dodatkiem chlorku amonu (1-5 mM). Proces odróżnicowania można dodatkowo stymulować poprzez dodanie kwasu salicylowego, antybiotyków lub zwiększenie potencjału osmotycznego pożywki[5]. Uzyskane komórki wykazują totipotencję, są polarne i zdolne do wykształcenia zarodków[6]. W kolejnym etapie z dzielących się komórek powstają agregaty komórkowe zdolne do rozmnażania. Agregaty embriogenne składające się z zarodka na wczesnym etapie rozwoju i towarzyszącej mu tkanki macierzystej nazywa się kalusem embriogennym[5]. Dodanie do pożywki cytokinin powoduje zwiększenie liczby podziałów komórkowych oraz uformowanie się zarodka globularnego[6]. Do powstania zarodka globularnego oraz przejścia formy sercowatej i torpedy konieczne jest usunięcie z pożywki auksyn. Zarazem dodanie cytokinin hamuje potencjał embriogeniczności komórek[5]. Powstające zarodki nie różnią się morfologicznie od zarodków zygotycznych, co zostało potwierdzone u wielu roślin, w tym lucerny, selera, rzepaku, świerku. Jedynie u ogórka w wyniku embriogenezy somatycznej powstają zarodki o zwiększonej liczbie liścieni lub bez plumuli[6]. Z powstających zarodków mogą być wytwarzane sztuczne nasiona lub mogą zostać wykorzystane do bezpośredniego uzyskiwania roślin identycznych genetycznie z rośliną, z której pochodziły komórki. Niekiedy uzyskiwane zarodki wykazują się wieloliścieniowością, brakiem epikotylu lub brakiem korzonka zarodkowego. Poprawianie procedury regeneracji prowadzone przez naukowców ma doprowadzić do wyeliminowania występujących problemów[5].

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Ze względu na znaczne koszty pracy oraz urządzeń embriogeneza somatyczna znalazła zastosowanie jedynie w rozmnażaniu roślin ozdobnych. Dla warzyw koszty są od 3 do 10 razy wyższe, niż w przypadku metod tradycyjnych. W Stanach Zjednoczonych proces embriogenezy somatycznej został także komercyjnie zastosowany do produkcji drzew leśnych[5]. Dalsze badania mają na celu zmniejszenie kosztów przeprowadzanego procesu i umożliwienie jego dalszej komercjalizacji[7]. Technika jest też wykorzystywana do uzyskiwania roślin modyfikowanych genetycznie z transformowanych komórek wegetatywnych[8].

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  1. Francisco R. Quiroz-Figueroa, Rafael Rojas-Herrera, Rosa M. Galaz-Avalos, Víctor M. Loyola-Vargas. Embryo production through somatic embryogenesis can be used to study cell differentiation in plants. „Plant Cell, Tissue and Organ Culture”. 86 (3), s. 285–301, 2006. doi:10.1007/s11240-006-9139-6. ISSN 0167-6857 (ang.). 
  2. O. Karami, B. Aghavaisi, A. Mahmoudi Pour. Molecular aspects of somatic-to-embryogenic transition in plants.. „J Chem Biol”. 2 (4), s. 177-90, Nov 2009. doi:10.1007/s12154-009-0028-4. PMID 19763658. 
  3. MD. Gaj. Somatic embryogenesis and plant regeneration in the culture of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. immature zygotic embryos.. „Methods Mol Biol”. 710, s. 257-65, 2011. doi:10.1007/978-1-61737-988-8_18. PMID 21207274. 
  4. V. Garrocho-Villegas, MT. de Jesús-Olivera, ES. Quintanar. Maize somatic embryogenesis: recent features to improve plant regeneration.. „Methods Mol Biol”. 877, s. 173-82, 2012. doi:10.1007/978-1-61779-818-4_14. PMID 22610628. 
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 Embriogeneza somatyczna. W: Anna Bach: Biotechnologia roślin. Malepszy Stefan (red.). Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2005, s. 268-272. ISBN 83-01-14195-6.
  6. 6,0 6,1 6,2 Tretyn Andrzej: Mechanizmy wzrostu i rozwoju. W: Fizjologia roślin (red. Kopcewicz Jan, Lewak Stanisław). Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002, s. 462-484. ISBN 8301137533.
  7. GS. Pullman, K. Bucalo. Pine somatic embryogenesis using zygotic embryos as explants.. „Methods Mol Biol”. 710, s. 267-91, 2011. doi:10.1007/978-1-61737-988-8_19. PMID 21207275. 
  8. KM. Pathi, S. Tula, N. Tuteja. High frequency regeneration via direct somatic embryogenesis and efficient Agrobacterium- mediated genetic transformation of tobacco.. „Plant Signal Behav”. 8 (6), s. e24354, Jun 2013. doi:10.4161/psb.24354. PMID 23518589.