Клетки в культуре in vitro отличаются:
- по морфологии,
- по биохимическим свойствам,
- по физиологическому состоянию,
- генетически.
Разнообразие (вариабельность) среди клеточных линий или растений-регенерантов называют сомаклональной вариабельностью. Генетическая природа и механизм возникновения сомаклональной изменчивости пока мало изучены. Однако четко можно выделить зависимость возникновения сомаклональных вариантов, прежде всего, от:
- генетической гетерогенности соматических клеток исходного экспланта,
- генетической и эпигенетической изменчивости, индуцируемой условиями культивирования in vitro,
- генотипа и исходного экспланта.
Сомаклональные вариации культивируемых растительных клеток могут реализовываться в появлении генетически измененных растений-регенерантов, получивших название сомаклоналъных вариантов(СКВ). В нашей стране Н. Загорской и 3. Б. Шаминой в 1970 г. впервые были получены СКВ табака. Из пересадочной каллусной ткани табака сорта Трапезонд созданы растения (часть их оказалась стерильной), которые по морфофизиологическим признакам отличались от исходного сорта и друг от друга.
Далее было показано, что сомаклональная изменчивость является источником генетического разнообразия в создании новых форм растений. Многие из таких изменений не могут быть получены другим путем, причем генетические изменения, присущие сомаклональным вариациям, очень сложны и комплексны. Это не простые спонтанные мутации, так как частота таких изменений в популяции клеток на 3 порядка превосходит частоту спонтанных мутаций.
Растения СКВ отличаются от исходного образца не только качественными, одиночными (монотонными), но и количественными (полигонными) при-знаками, такими, как:
- интенсивность роста,
- продуктивность,
- устойчивость к неблагоприятным факторам среды.
Л. А. Кучеренко (1986) выделила из СКВ (полученных из каллусной культуры риса) растения, сочетавшие скороспелость и длиннозерность, и на их основе за короткий период был создан новый сорт риса. В Китае на основе сомаклонов выведен сорт риса, сочетающий скороспелость и устойчивость к пониженным температурам. Показано, что использование СКВ в два раза ускоряет процесс создания нового сорта даже для размножаемых семенами растений.
Схема селекционного процесса с использованием СКВ: растения- регенеранты R0 - самоопыление - получение семян, оценка и селекция - высаживание R1 в поле - оценка R2 - получение семян - оценка RЗ - оценка R4. В результате процесс создания сорта осуществляется за 4 года, тогда как обычными методами требуется не менее 7-8 лет.
У томатов получены СКВ с такими важными хозяйственными признаками, как:
- цвет и форма плодов,
- форма кустов,
- легко обламывающаяся плодоножка.
Сейчас получены СКВ риса, пшеницы, люцерны, кукурузы, картофеля, льна, табака и др. В НИИ картофельного хозяйства на базе 11 сортов картофеля создано много сомаклонов, разнообразных по морфофизиологическим признакам. Например, после трехлетних полевых испытаний сорта Любимец выделены линии, превосходящие сорт по урожайности, устойчивости к фитофторе. В настоящее время испытывают также протоклоны (полученные из протопластов) картофеля.
СКВ наиболее подходят для селекции зерновых злаков, так как традиционными методами сорта создаются на узкой наследственной основе. Из каллусов Triticum aestivum (озимой и яровой форм) получено множество СКВ с большой изменчивостью, различающихся по:
- высоте,
- интенсивности кущения и числу побегов,
- отношению длины колоса к длине соломины,
- остистости колоса, его форме,
- окраске ссмян,
- физиологическим признакам - длине вегетационного периода, устойчивости к болезням, низким температурам.