Translated from Russian to Uzbek

Kallus to'qimalarining madaniyati va ularning morfogenetik xususiyatlari

Izolyatsiya qilingan to'qimalar madaniyati odatda kallus yoki o'sma to'qimalari bilan ifodalanadi. Kallus kulturasi differentsiatsiyalanmagan hujayralardan tashkil topgan, uyushmagan ko'payuvchi to'qimadir. Keyinchalik ular kallus sifatida ixtisoslashgan. Kallus ham in vitro izolyatsiya qilingan to'qimalarda (ekplantlar) ham, shikastlanganda ham o'simlikda paydo bo'lishi mumkin.

In vitro kallus to'qimasi asosan oq yoki sarg'ish, kamroq och yashil rangga ega (antosiyaninlar bilan to'liq yoki zonal pigmentatsiya). To'q jigarrang rang kallus hujayralari qariganda paydo bo'ladi va ularda fenollarning to'planishi natijasida yuzaga keladi. Kallus to'qimasi amorf bo'lib, o'ziga xos anatomik tuzilishga ega emas, lekin kelib chiqishi va o'sish sharoitlariga qarab u turli xil konsistensiyalarga ega bo'lishi mumkin:
1. Bo'shashgan, yuqori darajada gidratlangan hujayralardan iborat, alohida agregatlarga oson parchalanadi.
2. O'rtacha zichlik, aniq belgilangan meristematik o'choqlarga ega.
3. Zich, unda kambiy va o'tkazuvchi tizimning elementlari farqlanadi.
O'simlik xujayrasining differentsiatsiyasi va uning kallusga aylanishining zaruriy sharti oziq muhitida ikki guruh antagonistik gormonlar: auksinlar va sitokininlarning mavjudligidir. Oksinlar hujayraning differentsiatsiyasi jarayonlarini keltirib chiqaradi, hujayra devorining cho'zilishi va yanada ko'payishiga yordam beradigan ikkilamchi xabarchilarni faollashtirish mexanizmlarini ishga tushiradi, sitokininlar esa allaqachon differentsiatsiyalangan hujayralarning bo'linishini keltirib chiqaradi. Differentsial hujayralar bo'linish qobiliyatini tiklash uchun meristematik holatga (dedifferentsiya) "qaytish" kerak. Differentsial hujayralarning ko'payishi natijasida anarxik, tartibsiz o'sadi, natijada kallus to'qimalari hosil bo'ladi. Shunday qilib, ixtisoslashgan hujayraning kallusga aylanishi mitozning induksiyasi bilan bog'liq bo'lib, uning qobiliyati differentsiatsiya jarayonida yo'qoladi.
Xuddi shu fitohormonlarning ta'siri maqsadli to'qimalarning fiziologik xususiyatlariga qarab har xil bo'lishi mumkin. Uning malakasi hujayralarni farqlash darajasi bilan belgilanadi.
Hujayraning in vitro sharoitda differentsiatsiyalangan holatdan dedifferentsiatsiya va faol hujayra boʻlinishiga oʻtishi gen faolligining oʻzgarishi (epigenomik oʻzgaruvchanlik) tufayli yuzaga keladi. Ba'zi genlarning faollashishi va boshqalarning repressiyasi hujayralarning oqsil tarkibidagi o'zgarishlarga olib keladi. Kallus hujayralarida o'ziga xos oqsillar paydo bo'ladi va shu bilan birga fotosintetik barg hujayralariga xos bo'lgan oqsillar yo'qoladi yoki miqdori kamayadi. Ikki pallali oʻsimliklarda dedifferentsiatsiya asosida yotgan genlarning repressiya va derepressiya jarayoni bir pallali oʻsimliklarga qaraganda osonroq kechadi. Dedifferentsiyalangan hujayraning uyushmagan anarxik ko'payishga o'tishi, kallus to'qimalarining paydo bo'lishiga olib keladigan davrda hujayralarda biokimyoviy va sitologik o'zgarishlar sodir bo'ladi. Dedifferentsiatsiya zahiraviy moddalardan foydalanish va maxsus hujayra organellalarini yo'q qilish bilan boshlanadi. Dedifferentsiyalanish induksiyasidan 6-12 soat o'tgach, hujayra membranasi bo'shashadi va shishiradi, erkin ribosomalar soni ko'payadi, Golji apparati elementlarining soni ko'payadi, yadrolarning hajmi va soni ortadi. Bu o'zgarishlarning barchasi 48-72 soatdan keyin boshlanadigan bo'linishlarning boshlanishidan oldin sodir bo'ladi.
Kallus xujayrasi o'ziga xos rivojlanish tsikliga ega va har qanday hujayraning rivojlanishini, shu jumladan bo'linish, cho'zilish va differentsiatsiyani takrorlaydi, shundan so'ng hujayraning qarishi va o'limi sodir bo'ladi. Kallus differensiatsiyasini ikkilamchi deb atash mumkin, ammo uni morfogenez asosidagi hujayraning ikkilamchi differensiatsiyasi bilan aralashtirib yubormaslik kerak. Kallus hujayralarining qarishi, bo'linish qobiliyatini yo'qotishi va nobud bo'lishining oldini olish uchun eksplantlarda paydo bo'lgan birlamchi kallus 4-6 haftadan so'ng yangi ozuqa muhitiga o'tkaziladi - passivlanadi. Muntazam o'tish bilan, bo'linish qobiliyati bir necha yil davomida saqlanishi mumkin.
Kallus hujayralarining o'sish egri chizig'i S shaklida (1-rasm). Ushbu jadval besh bosqichni o'z ichiga oladi. Birinchi, yashirin fazada hujayralar soni va massasining ortishi kuzatilmaydi. Bu davrda hujayralar bo'linishga tayyorgarlik ko'radi. Ikkinchi faza eksponensial o'sish davri bo'lib, eng katta mitotik faollik va kallus madaniyati massasining ortishi bilan tavsiflanadi. Bundan tashqari, bu erda o'sish tezlashmoqda. Uchinchi faza chiziqli bo'lib, hujayra o'sish tezligi nisbatan doimiydir. Keyinchalik sekin o'sish bosqichi keladi, bu davrda hujayralarning mitotik faolligi keskin kamayadi. Va beshinchi bosqich - statsionar yoki buzilish davri. Bu erda hujayra massasining o'sish tezligi nolga teng.

Elektron mikroskopik fotosuratlar yosh, o'sib borayotgan va qariydigan kallus to'qimalarining nozik tuzilishini ko'rsatadi:

a - yosh
b - o'sish
c - qarish

Hujayra va to'qimalar madaniyatini qo'llashda muvaffaqiyat birinchi navbatda katta yoshdagi shaxslarning normal ko'payishi, farqlanishi va yangilanishini ta'minlaydigan fiziologik jarayonlarni optimallashtirishga bog'liq. Eng qiyin - alohida hujayralardan o'simliklarning yangilanishi. Bu birinchi navbatda donli o'simliklarga tegishli. Shuning uchun in vitro morfogenez, regeneratsiya mexanizmini va uning ostida yotgan jarayonlarni ochib berish juda muhimdir.

In vitro kallus hujayralari o'simlik organizmini tashkil etuvchi oddiy hujayralarga xos bo'lgan ko'plab fiziologik va biokimyoviy xususiyatlarni saqlab qoladi. Kallus hujayralari ikkilamchi metabolitlarni sintez qilish qobiliyatini saqlab qoladi. Sovuqqa chidamlilik va qattiqlashish qobiliyati sovuqqa chidamli o'simliklardan olingan kallus hujayralariga xosdir. Tropik va subtropik ekinlardan olingan kallus to'qimalari bunday xususiyatga ega emas. Shunday qilib, hujayraning kallus o'sishiga o'tish davrida past haroratlarga qarshilik saqlanib qoladi. Kallus to'qimalari, shuningdek, fitoxromlar faolligini saqlash bilan bog'liq bo'lgan fotoperiodik reaktsiya bilan tavsiflanadi. Kallus va oddiy o'simlik hujayralari bir qator umumiy xususiyatlarga ega, xususan, yuqori haroratga, osmotik faol moddalarga va sho'rlanishga chidamlilik.
Shu bilan birga, kallus hujayralari ularni oddiy narsalardan ajratib turadigan ma'lum xususiyatlarga ega. Ularda o'ziga xos oqsillar paydo bo'ladi va fotosintetik barg hujayralariga xos bo'lgan oqsillar miqdori kamayadi yoki ular butunlay yo'qoladi. Kallus hujayralari katta genetik heterojenlik va fiziologik asinxroniya bilan tavsiflanadi.
Organizmning nazorati natijasida kallus hujayralarining o'sishi uyushmagan, asinxron va cheksiz sodir bo'ladi.
Kallus hujayralarining hujayra aylanishi ochiq joylarda o'sadigan o'simliklarnikiga qaraganda uzoqroq. Kallus hujayralarining xususiyati ularning yoshi heterojenligidir. Kallus to'qimasida bir vaqtning o'zida hujayra bo'linish siklining G1 fazasida yosh hujayralar va G2 va S fazalarida eski hujayralar mavjud.
Kallus hujayralarining energiya almashinuvida sezilarli farqlar kuzatiladi. Ular odatdagilarga qaraganda kamroq kislorod iste'mol qiladilar.
Kallus hujayralarida, shuningdek, meristematik hujayralardagi mitoxondriyalar kam rivojlangan, ularda kam kristallar mavjud bo'lib, ular aerob nafas olish faoliyatiga ta'sir qilmaydi.
Kallus hujayralarida nafas olish tabiatining uglevodlarning kislorodsiz parchalanishini oshirish yo'nalishi bo'yicha o'zgarishi bilan bir qatorda, hujayralarni bo'linish uchun zarur bo'lgan pentozalarning manbai bo'lgan pentoza fosfat yo'liga siljish ham mavjud.
Uzoq vaqt davomida kallus hujayralari genetik jihatdan qat'iy bir hil ekanligiga ishonishgan. Biroq, kallus to'qimalarining hujayralari aniq genetik heterojenlikka ega. Kallus hujayralarining genetik heterojenligi, birinchi navbatda, turli ploidiyada, ya'ni. Kallus hujayralari xromosomalar soni bilan farqlanadi. Meristematik to'qimalar in vitroda genetik jihatdan barqarordir. Kallus va suspenziya kulturalarida asl o'simlikka xos bo'lgan diploid xromosomalar to'plamiga ega bo'lgan hujayralar va 3, 4, 5 va undan ko'p xromosomalar to'plamini o'z ichiga olgan poliploid hujayralar mavjud. Kallus to'qimalarining kulturasida poliploidiya bilan bir qatorda ko'pincha anevloidiya (bir nechta xromosomalar tomonidan to'plangan xromosomaning ko'payishi yoki kamayishi) kuzatilishi mumkin. Kallus xujayralari qancha uzunroq ekilgan bo'lsa, ular ploidligi bilan shunchalik farq qiladi. To'rt yillik kultivatsiyadan keyin tamaki kallusi hujayralarida diploid hujayralar qolmaydi: barcha hujayralar poliploid yoki aneuploid bo'ladi. Bu fakt ploidlikning o'zgarishi kultivatsiya sharoitlari va birinchi navbatda ozuqa muhitiga kiradigan moddalar ta'sirida sodir bo'lishini ko'rsatadi. Biroq, uni boshqacha talqin qilish mumkin. Poliploid hujayralar qisqaroq kechikish bosqichiga ega va shuning uchun diploid hujayralarga qaraganda tezroq bo'linishni boshlaydi. Natijada ular keyingi o'tishlarda ustunlikka ega bo'lishadi. Ehtimol, ikkala sabab ham ta'sir qiladi.
Ploidiyadagi o'zgarishlardan tashqari, o'simlik hujayralari va to'qimalarini in vitroda etishtirish hujayralarda xromosoma aberratsiyasining paydo bo'lishiga olib keladi. Ikkinchisi ekilgan to'qimalarning biologik xususiyatlariga ta'sir qiladi, ularning ko'rinishini, metabolizmini va o'sish tezligini o'zgartiradi. Mikroskop ostida ko'rinadigan xromosoma mutatsiyalari bilan bir qatorda, ekilgan hujayralarda mikroskopik tarzda aniqlanmaydigan o'zgarishlar ham paydo bo'lishi mumkin. Ushbu o'zgarishlar xromosomalarning kichik qismlariga ham, genlarning tuzilishiga ham ta'sir qilishi mumkin. Gen mutatsiyalari hujayralarning morfologiyasi va fiziologik va biokimyoviy xususiyatlarining o'zgarishi bilan aniqlanadi.
Madaniy hujayralardagi genetik beqarorlikning sabablari nimada? Bunday sabablar bir qancha. Avvalo, bu boshlang'ich materialning genetik heterojenligi (eksplantning heterojenligi). Ko'pgina o'simliklarda differentsiatsiyalangan to'qimalar har xil ploidli hujayralar mavjudligi bilan tavsiflanadi va faqat ontogenez jarayonida faol ravishda ko'payadigan to'qimalar, masalan, apikal meristemlar, kambiy va boshqalar doimo diploid bo'lib qoladi. Yana bir sabab to'qima va hujayra madaniyatining uzoq muddat o'tishi bo'lishi mumkin, bu ularda genetik o'zgarishlarning to'planishiga olib keladi, shu jumladan ploidlikning notekis o'zgarishi. O'simlik to'qimalarining bo'limlarini ajratib olish va ularni ozuqaviy muhitga joylashtirishda korrelyatsion bog'lanishlarning buzilishi ham hujayralarning genetik beqarorligiga olib keladi. Shunga o'xshash natijalar ozuqaviy muhitga kiritilgan fitohormonlarning hujayraning genetik apparatiga ta'siri bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Kallus hosil bo'lishi uchun ozuqa muhiti, albatta, gormonlar sifatida auksinlar va sitokininlarni o'z ichiga oladi. Ushbu moddalarning mutagen ta'siri bir qator tadqiqotlardan ma'lum. Eng faol mutagen preparat 2,4-D (2,4-diklorfenoksiasetik kislota - indolilatsetik kislotaning sintetik analogi), ko'pchilik madaniy muhitlarning bir qismidir. Sitokininlar, xususan kinetin hujayralar poliploidizatsiyasini kuchaytiradi. Ehtimol, genetik aberratsiyalarning paydo bo'lishi ikkilamchi metabolitlarning, xususan, polifenollarning to'planishi natijasida yuzaga kelgan bo'lishi mumkin.
Dedifferentsiyalangandan keyin hujayra rivojlanishining bir necha yo'llari mavjud.