Diákok biológiája - 46
A krioprezerváció az egyik legígéretesebb módja a magasabb növények és állatok génállományának megőrzésének. Lehetővé teszi a szervek, szövetek és sejtek fagyasztott állapotban történő tárolását a folyékony nitrogén (-196 ° C) hőmérsékleten. Az ilyen körülmények között tárolt anyag továbbra is genetikailag stabil, és nem változik a szervezetekkel a szokásos módon tárolt változásokkal.
A kriobiológia (az alacsony hőmérsékletek az élő szervezetekre gyakorolt hatásának tudománya) 1900-ban kezdődött, amikor K. Linde és J. Dewar jelentős mennyiségű nitrogénből és hidrogénből álló folyékony levegőt kaptak. A baktériumok a jövőben nemcsak újjáéledtek, hanem megtartották tulajdonságaikat.
A krioprezerváció fő kritikus pillanatai a jegek képződése a testsejtek belsejében és azon kívül, dehidráció (dehidráció).
Az intracelluláris és extracelluláris jég, hogy a környezeti hőmérséklet alá csökken a fagyáspont az oldat eredményezi a túlhűtés, jégképződés a sejtek körül, és a megjelenése kristályosodási központok. A víz elhagyja a sejteket, és megfagy a külső jég felületén.
Az intracelluláris jég kialakulása általában károsítja a sejteket, és csak nagyon kis (üveges) jégkristályok kialakulása esetén tovább fejlődhetnek.
A növényi sejtek a krioprezerváció nehezebb tárgyai, mint az állati sejtek. Ez a nagyobb méretük miatt van: a növényi sejt mérete 15-1000 μm, az állati sejtek mérete 7-25 μm. Ezenkívül a növényi sejtek speciális szervoidokat tartalmaznak - erős cellulóz falat. A vacuolák rendszerének jelenlétét különösen bonyolítja a dehidráció. A növényi sejtekben található központi vacuolák a teljes térfogatuk 90% -át foglalják el, ami megnehezíti a dehidrálásukat.
A krioprezervációs technológia azon a szabályosságon alapul, hogy amikor kriopervizíció (krioprezerváció) a sejtek mély anabiózis állapotba kerülnek, és hosszabb ideig tartó tartózkodása után visszatérnek a normális állapotba.
A fagyasztás főbb fázisai.
- A sejtek vagy organizmusok előtenyésztése. Ez figyelembe veszi a táptalaj összetételének hatásával szembeni ellenállóképességét, valamint az extrakció előtt az életkor, a növekedési szakasz és a sejtek számának megfeleltetését.
- Az elkészített anyag csomagolása konténerekben. Ugyanakkor az elkészített sejtek vagy organizmusok befagyasztására és tárolására különféle típusú tartályokat használnak. A csomagolás steril körülmények között történik.
A génállomány tárolásának tökéletesebb módja a kriogén-tartósítás (folyékony nitrogénben), ahol minden anyagcsere folyamata teljesen leáll. Szinte minden időszakban biztosítja a tárgyak genetikai jellemzőinek stabil megőrzését. Használható a különböző objektumok génállományának megőrzésére - az izolált protoplasztoktól kezdve az embriókig és magokig.
Jelenleg a fagyasztási és tárolási módszert legfeljebb 60 növényfajhoz tervezték. Tehát a Plant Physiology Intézet kriogobankjában a RAI-t folyékony nitrogénben tenyésztett sejtekben tárolják számos különböző növényi vonal és mutáns formájában, beleértve több mint 20 év sárgarépa-tenyésztést. Az intézet munkatársai, a burgonya-mezőgazdasággal foglalkozó FDI-kel együtt, kidolgozták a számos burgonyafajtára vonatkozó merisztémák kriopásztatásának módszereit. A tárolt merisztémák 20% -át átlagosan regenerálják, amelyek a terepen elültetve minden indikátumból eltérnek a hagyományos vizsgálati csövektöl.
A legegyszerűbb módszer a pollen krioprezervációja. A szárított pollent polietilén ampullákba helyezzük, és közvetlenül a Dewar-edényben lévő tartályokba folyékony nitrogénnel átvisszük. A burgonya-pollen 5 fajtájában az 1, 2 és 3 éves tárolás után felengedett nagy élettartamot, termékenységet és hatékonyan használták az átkelést.
Bonyolultabb a technológia mélyhűtésénél tenyésztett sejtek merisztémaszövetekbe lő tippeket, embriók, mint kell fagyasztani védi a sejteket és a szöveteket a ozmotikus stressz és a törés mechanikai szerkezetek jégkristályok, és biztosítsák életképességét opaivanii és visszanyerése. Mélyhűtő - tároló - felengedés extrém expozíciót.
A technológia a következő lépéseket tartalmazza:
- a kultúra előkészítése (speciális előművelés),
- krioprotektáns,
- szoftver fagyasztás,
- folyékony nitrogénben történő tárolás,
- gyors felolvasztás,
- a krioprotektáns eltávolítása,
- a növények rekultivációja és regenerálása.
A krioprotezők olyan anyagok, amelyek fagyasztva csökkenthetik az ozmózisos és mechanikai stressz okozta sejtkárosodást. A krioprotektánsok:
- dimetil-szulfoxid,
- glicerin,
- polivinilpirrolidont,
- polietilénglikol,
- dextrán és mások.
A sejtek előretetése osmotikus hatóanyagokkal (mannit, szorbit, prolin és más aminosavak) szintén segít megóvni őket a stressztől, növelve a túlélést a mélyfagyasztás és a felolvasztás után.
A 0-tól 40 ° C-ig terjedő fagyási rendszer lassú (0,5-1,0 ° C / perc) vagy szupergyors (0,5 mm-ig terjedő objektum folyékony nitrogénben való közvetlen bemerítése). Ebben az esetben a lassú üzemmódban történő fagyás sokkal eredményesebb eredményt ad, de speciális felszerelést igényel (szoftveres fagyasztó).
A növénynövekedés megdöntése és helyreállítása gyakran kritikus szakasz a folyamat során. Számos faj esetében kifejlesztették saját módszereiket, beleértve egy bizonyos sebességet, hőmérsékletet és más jellemzőket. A kriobáncok máris megkönnyítik a tenyésztők munkáját, lehetővé téve számukra a fajták és a vadon élő fajok génállományának széles körű használatát. Ebben az esetben meg lehet őrizni az egyedi hibrid, mutáns és transzformált vonalakat genetikai változások nélkül.