Если мой сайт помог вам в подготовке к экзаменам вы можете отправить ссылку своим друзьям биологам.  Это сделает ресурс лучше!

Vinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.x

Криосохранение – один из наиболее перспективных способов сохранения генофонда высших растений и животных. Оно позволяет хранить органы, ткани и клетки в замороженном состоянии при температуре жидкого азота (-196°С). Хранимый в этих условиях материал остается генетически стабильным и не подвержен изменениям, которые происходят с организмами при хранении обычными способами.

Развитие криобиологии (науки о действии низких температур на живые организмы) началось в 1900 году, когда К. Линде и Дж. Дьюар получили в значительных количествах жидкий воздух, состоящий из азота и водорода. Выдерживаемые в нём бактерии в дальнейшем не только оживали, но и сохраняли свои свойства.

Основными критическими моментами криосохранения являются образование льда внутри и вне клеток организма и их дегидратация (обезвоживание).

Образование внеклеточного и внутриклеточного льда заключается в том, что снижение температуры окружающей среды ниже точки замерзания раствора приводит к его переохлаждению, образованию льда вокруг клеток и возникновению центров кристаллизации. Вода выходит из клеток и замерзает на поверхности внешнего льда.

Образование внутриклеточного льда обычно повреждает клетки, и только в случае формирования очень мелких (стеклообразных) кристаллов льда они могут дальше развиваться.

Клетки растений являются более трудным объектом для криоконсервации, чем клетки животных. Это связано с их более крупными размерами: размер растительной клетки 15-1000 мкм, а размер клеток животных 7-25 мкм. Кроме того, растительные клетки содержат специальные органоиды – прочную целлюлозную стенку. Особенно осложняет обезвоживание наличие системы вакуолей. Центральная вакуоль в клетках растений может занимать до 90% от их общего объёма, что затрудняет их обезвоживание.

Технология криосохранения базируется на закономерности, что при криосохранении (криоконсервации) клетки переходят в состояние глубокого анабиоза и после длительного пребывания в нем возвращаются в обычное (нормальное) состояние.

Основные этапы криосохранения.

  1. Предварительное культивирование клеток или организмов. При этом учитывают устойчивость их к воздействию состава среды культивирования, а также соответствие возраста, стадии роста и количества клеток перед извлечением.
  2. Расфасовка подготовленного материала в контейнеры. При этом для замораживания и хранения подготовленных клеток или организмов используют разнообразные типы контейнеров. Расфасовку проводят в стерильных условиях.

Более совершенным методом хранения генофонда является криосохранение (в жидком азоте), где полностью прекращаются все метаболические процессы. Он гарантирует стабильное сохранение генетических характеристик объектов в течение практически любого срока. Его можно применять для сохранения генофонда широкого диапазона объектов - от изолированных протопластов до зародышей и семян.

В настоящее время метод замораживания и хранения разработан не более чем для 60 видов растений. Так, в криобанке Института физиологии растений РАИ хранятся в жидком азоте культивируемые клетки ряда линий и мутантов различных растений, в том числе уже более 20 лет культура моркови. Сотрудниками этого института совместно с ПИИ картофельного хозяйства разработаны методы криосохранения меристем многих сортов картофеля. В среднем из 20 % хранящихся меристем регенерируют растения, которые при высадке в поле по всем признакам не отличаются от обычных пробирочных растений.

Наиболее проста техника криосохранения пыльцы. Подсушенную пыльцу помещают в полиэтиленовые ампулы и прямо переносят в пеналы, находящиеся в сосуде Дьюара с жидким азотом. У 5 сортов картофеля пыльца, размороженная после 1, 2 и 3 лет хранения, имела высокую жизнеспособность, фертильность и была эффективно использована при скрещивании.

Более сложной является технология криосохранения культивируемых клеток, меристем, кончиков побегов, зародышей, так как необходимо защитить замораживаемые клетки и ткани от осмотического стресса и механического разрушения структур кристаллами льда, а также обеспечить жизнеспособность при опаивании и рекультивации. Глубокое замораживание - хранение - оттаивание являются экстремальным воздействием.

Технология включает следующие этапы:

  • подготовка культуры (специальное предварительное культивирование),
  • добавление криопротектора,
  • программное замораживание,
  • хранение в жидком азоте,
  • быстрое оттаивание,
  • удаление криопротектора,
  • рекультивирование и регенерация растений.

Криопротекторы - это вещества, которые при замораживании должны уменьшить повреждения клеток от осмотического и механического стрессов. Криопротекторами служат:

  • диметилсульфоксид,
  • глицерин,
  • поливинилпирролидон,
  • полиэтиленгликоль,
  • декстран и др.

Предобработка клеток осмотически активными веществами (маннитом, сорбитом, пролином и другими аминокислотами) также помогает защитить их от стрессов, повышая выживаемость после глубокого замораживания и оттаивания.

Режим замораживаиия на этапе от 0 до -40 °С может быть медленным (0,5-1,0 °С/мин) или сверхбыстрым (непосредственное погружение в жидкий азот объекта размером до 0,5 мм). При этом замораживание в медленном режиме дает более успешные результаты, но требует специального оборудования (программный замораживатель).

Оттаивание и восстановление роста культур часто представляет собой критический этап процесса. Для ряда видов разработаны свои методики, включающие определенную скорость, температуру и другие характеристики. Уже сейчас криобанки могут облегчить работу селекционеров, предоставив им возможность широко использовать пул генов сортов и диких видов. При этом можно сохранить без генетических изменений уникальные гибридные, мутантные и трансформированные линии.

Давайте вместе сделаем данный сайт лучше! Поделитесь ссылкой на этот сайт со своими одногрупниками. Это поможет развитию нашего сайта.

2015-2020 © Биология для студентов | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

^ Наверх