14. Органогенез в культуре in vitrо

Органогенез в культуре in vitro — дифференциация каллусных клеток в целые органы: превращение их в апексы побегов или корней, флоральные элементы. Способность к органогенезу определяется по-разному у растений различных семейств, видов, сортов. Перечень семейств цветковых растений, расположенных по степени снижения способности к органогенезу, выглядит следующим образом: пасленовые > крестоцветные > зонтичные > сложноцветные > бобовые > злаки.

Образование монополярных органов при органогенезе:

• стеблевой;
• листовой;
• флоральный;
• ризогенез.

Индуктором органогенеза является количественное соотношение экзогенных регуляторов роста ауксинового и цитокининового типа действия в питательной среде. Превышение концентрации цитокининов над ауксинами приводит к стеблевому морфогенезу, обратное соотношение вызывает образование корней, а примерно равное соотношение стимулирует неорганизованный рост каллусной ткани. В ходе многочисленных экспериментов было показано, что частота морфогенеза зависит от:

• генотипа исходного растения,
• эпигенетической характеристики клеток первичного экспланта,
• условий выращивания.

Поэтому соотношение ауксинов и цитокининов в питательной среде для индукции органогенеза для каждого вида подбирают эмпирически. Исследования показали, что если в среде присутствует только ауксин, то клетки, пройдя этап активации синтеза РНК и начало синтеза ДНК, не переходят к делению, а вместо этого начинают расти растяжением. Если же в среду добавлен только цигокинин, в клетках не происходит активация синтеза ДНК и РНК и также не начинается деление. Таким образом, в клетке существует двойной гормональный контроль деления: ауксин подготавливает клетку к делению, которое затем запускается цитокинином. Ауксин необходим для перехода специализированной клетки из фазы G0 в 5-фазу клеточного цикла, цитокинин - для завершения последующих фаз G2, М и цитокинеза.

Процесс органогенеза in vitro зависит также от:

• трофических факторов (азотсодержащих солей, аминокислот, особенно тирозина),
• действия стрессов (NaCl, пониженных положительных температур и др.),
• стимуляторов,
• присутствия сигнальных белков и белков-акценторов.

Очень интересно происходит образование флоральных побегов в культуре in vitro, когда каллусные клетки дифференцируются в зачатки репродуктивных органов. Показано, что каллусы из эксплантов верхних междоузлий табака сохраняют способность образовывать флоральные побеги даже после нескольких субкультивирований. У различных видов крокусов обнаружен специфический органогенез in vitro - образование рыльцеобразных структур, особенно при культивировании завязи в качестве экспланта.