Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow БИОТЕХНОЛОГИЯ
Посмотреть оригинал

КОЛЛЕКЦИИ И КРИОБАНКИ КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУР

В условиях глобального экологического неблагополучия особую актуальность приобрела проблема сохранения биоразнообразия. Серьезные опасения вызывает и стремительное сокращение числа видов животных и растений на Земле, а потеря биологического разнообразия — это потеря ценного генофонда и, соответственно, устойчивости экосистем.

По оценкам экологов, каждый час с планеты исчезает один биологический вид, что с точки зрения генетической инженерии означает безвозвратную потерю от 1 тыс. до 10 тыс. генов. Предполагают, что к 2015 г. число живых объектов на Земле может уменьшиться на 20 %. Все это вызывает большую тревогу и ставит перед биотехнологами задачу решения проблемы сохранения биоразнообразия растений на нашей планете.

Сохранение организмов и клеточных культур

Необходимость сохранения и восстановления генетических ресурсов дикорастущих растений способствовала принятию в 1992 г. в Рио-де-Жанейро международной Конвенции по сохранению биологического разнообразия (ратифицирована Россией в 1995 г.). Глобальная стратегия по сохранению растений была принята на Шестой встрече в рамках Конференции Сторон по Конвенции о биологическом разнообразии, проведенной в Гааге в 2002 г. В связи с этим в «Стратегию ботанических садов России по сохранению биоразнообразия растений» (Москва, 2002 г.) был включен раздел об организации банков семян и вегетативно размножаемых форм растений.

Наиболее полноценно генофонд дикорастущих видов сохраняется в природных популяциях на охраняемых территориях — в заповедниках, национальных парках, ботанических садах и т. д. Однако этих традиционных средств сохранения биологического разнообразия растений уже давно недостаточно из-за присущих им ограничений.

Одним из эффективных способов сохранения живых объектов, в том числе микроорганизмов и культур клеток, является поддержание их в коллекциях, о которых еще недавно было распространено представление как о месте «складирования» хаотическим образом собранных штаммов. Сейчас же коллекции находятся в эпицентре научных исследований, поскольку содержат не только культуры, но и значительные объемы полезной научной информации. Во многих странах мира наблюдается Ренессанс коллекционного дела, и коллекции приобретают все большую ценность. Нельзя забывать и о том, что их наличие является необходимым условием развития биотехнологии во всех промышленно развитых странах. Например, устойчивое функционирование крупных национальных коллекций микроорганизмов необходимо для исследовательских и прикладных целей. В то же время содержание коллекции — это трудоемкое и дорогостоящее дело. Согласно подсчетам, стоимость создания и сохранения в течение 25 лет коллекции из 3 тыс. микроорганизмов составляет 4 млн долларов США.

Во многих странах создаются национальные программы по сохранению природного богатства генетических фиторесурсов, и обязательным их компонентом является создание банков зародышевой плазмы (germplasm): семян, меристем, пыльцы, зародышей, культур тканей и клеток и другого генетического материала. Долговременное хранение геномов (зародышевой плазмы) позволяет собрать и сохранить без потери жизнеспособности генетически полноценное морфологическое, физиолого-биохимическое, адаптационное богатство природной внутривидовой изменчивости.

Одна из актуальных задач современной эволюционной биологии заключается в создании системы генетических стандартов. Это связано с тем, что каждый генотип может эволюционировать при наличии не менее 80-90 % объема генетической информации.

Возникла также необходимость надежного сохранения в неизменном состоянии штаммов тканей и клеток, являющихся продуцентами веществ народнохозяйственного значения. Это вызвано тем, что клеточные штаммы используют вместо природного растительного сырья на биотехнологических заводах, и создание банка продуцентов, хранящихся необходимый промежуток времени в биологически полноценном состоянии, оградит производство от риска их потери.

В настоящее время разработана биотехнология для поддержания и хранения генофонда ценных видов растений. Ее основой являются методы культивирования in vitro клеток, тканей, меристем, зиготических и соматических зародышей растений. Однако это довольно трудоемкий процесс, поскольку требует значительных затрат ручного труда, энергии и реактивов. В связи с этим учеными разрабатываются технологии, способствующие снижению экономических затрат. К их числу можно отнести:

  • — замедление роста объектов;
  • — сушку;
  • — криосохранение.

Для замедления роста объектов служат следующие способы:

  • — хранение под слоем минерального масла (применяют для бактериальных и грибных культур, иногда — для клеточных культур высших растений);
  • — изменение газового состава и атмосферного давления внутри культурального сосуда;
  • — изменение светового режима;
  • — охлаждение до температуры прекращения активного роста;
  • — использование гормональных (для растительных клеток часто применяют хлорхолинхлорид) и осмотических (маннит в концентрации 3-6 %) ингибиторов;
  • — замена в питательных средах СаС12 на Ca(N03)2;
  • — индукция клубнеобразования в пробирках (позволяет сохранить генофонд, например картофеля).

Сушка, применяемая для сохранения объектов, может быть проведена в вакуумсушильных шкафах, в распылительной сушилке, которая позволяет пневматически распылять раствор до мельчайших капель в камере с потоком нагретого воздуха.

Наиболее часто используют лиофильную сушку. Метод лиофилизации основан на том, что температура кипения воды при давлении 4,6 мм рт. ст. составляет О °С, а при давлении 0,034 мм рт. ст. понижается до -50 °С. При этой температуре вода замерзает, и поэтому процесс упаривания представляет собой типичную возгонку.

Принцип проведения лиофильной сушки весьма прост. Водный раствор полностью замораживают в тонком слое и выдерживают в вакууме при давлении 0,01-2 мм рт. ст. Благодаря быстрому испарению воды, замороженный раствор постоянно охлаждается. Удаляемые водяные пары улавливают в охлаждаемых ловушках или с помощью поглотителей. Таким способом можно полностью высушить продукт за пару часов.

Основные преимущества метода лиофильной сушки состоят в том, что:

  • — в процессе упаривания объект находится при низкой температуре. Это особенно важно для обезвоживания белков, антибиотиков, вирусов, микроорганизмов и нестабильных фармацевтических продуктов;
  • — лиофилизация не сопровождается вспениванием;
  • — во время всей операции объект находится при низкой температуре, следовательно, нет опасности его микробиологического разрушения, а ферментативное расщепление сведено до минимума;
  • — нет опасности окисления нестабильных веществ кислородом воздуха, поскольку работу проводят при относительно глубоком вакууме;
  • — полученные объекты содержат около 0,5 % влаги, благодаря чему их можно хранить длительное время, не опасаясь разрушения или заражения.
 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы