Каллусная клетка — один из типов клеточной дифференцировки, присущей высшему растению. Каллус - ткань, возникающая на растении in vivo в исключительных обстоятельствах (обычно при травмах) и функционирующая непродолжительное время; она защищает место поранения, накапливает питательные вещества для регенерации анатомических структур. Каллусную ткань in vitro возможно получить практически из любой живой ткани высшего растения: специализированные клетки путем дедифференциации превратить в каллусные клетки и ткани, а затем опять вернуть их в дифференцированное состояние.
Каллусные клетки в культуре могут спонтанно приобретать гормоно независимость, природа которой может быть следствием мутации или результатом экспрессии генов, определяющих независимость клетки от гормонов. Каллусная клетка, при делении которой возникает каллусная ткань или каллус, представляет один из типов клеточной дифференциации, свойственной высшему растению.
Для получения культивируемых каллусных клеток кусочки (фрагменты) тканей различных органов высших растений (экспланты) помещают на искусственную питательную среду в пробирках, колбах или чашках Петри, строго соблюдая правила стерильности. Особенности дедифференцирования (т. е. раздифференцировки) клеток экспланта и процесса каллусогенеза (т. е. образования каллуса) зависят от особенностей взятых для этого тканей. Клетки специализированных тканей растения (запасающей паренхимы, корня и стебля, мезофила листа и т. п.) на питательной среде, содержащей источники углерода, минеральные соли, витамины и вещества гормонального типа, должны дедифференцироваться, т. е. потерять структуры, характерные для их специфических функций, которые они выполняют в растении, и вернуться к состоянию активно делящихся клеток.
Во всех случаях образование каллуса связано с травматическим воздействием, хотя каллусовые клетки могут возникать и в результате пролиферации внутренних тканей экспланта без связи с поверхностью среза. В настоящее время техника культивирования растительных тканей настолько совершенна, что позволяет получить длительно перевиваемую каллусную культуру из любых живых тканей интактного растения.
Химический состав каллусной ткани и ткани органа, из которого она получена, как правило, различается. Каллусные ткани, выращиваемые поверхностным способом, часто применяются для поддержания в растущем состоянии коллекций различных штаммов, линий, мутантов; из них получают суспензии клеток для культивирования в жидкой питательной среде, а также для регенерации растений.
Культура опухолевых тканей — выращивание в длительной культуре сегментов, изолированных из растительных опухолей разного происхождения и освобожденных от патогенов, индуцировавших развитие опухоли.
In vivo опухолевая ткань формируется на растении при поранении либо при действии индуцирующего фактора, внесенного чужеродным организмом. Образовавшуюся на растении опухолевую ткань можно выделить, освободить от инфекции путем стерилизации (теплообработка) и перенести в условия in vitro. Впервые это сделали Ф. Уайт и А. Браун в 1942 г.
Опухолевые клетки в культуре in vitro внешне и морфологически мало отличаются от каллусных клеток, однако физиологически они различны:
- во-первых, опухолевые клетки - гормононезависимы, т. с. могут делиться и расти на питательных средах без добавок фитогормонов;
- во-вторых, они не образуют нормально организованные структуры - корни и побеги в процессе органогенеза и эмбриоиды в процессе соматического эмбриогенеза;
- в-третьих, они часто формируют тератомы (уродливые органоподобные структуры), которые в дальнейшем развиваются аномально.
Обнаружено, что при возникновении опухолей вследствие повреждения тканей растения почвенной бактерией Agrobacterium tuniefaciens изменяется метаболизм опухолевой клетки. В ее геном вносятся гены Ti-плазмиды бактерии, в том числе - регулирующие синтез цитокининов и ауксинов (Rol-гсны). Образуемые под их контролем гормоны вынуждают клетку постоянно делиться, и опухоль разрастается в другие ткани. Работа других генов Ti-плазмиды, встроенных в геном, приводит к тому, что клетки опухоли начинают синтезировать особые вещества - опины, которые служат пищей для бактерий. В реультате эти клетки несопоставимы с каллусными.