Факторы, влияющие на сомаклональную изменчивость

Большинство исследователей, изучавшие сомаклональную изменчивость, полагают, что ключевым методом ее индукции является перенос дифференцированных тканей растений в условия in vitro и переход растительных клеток к стадии неорганизованного роста.

Попадая в культуру in vitro, клетки растений оказываются в состоянии стресса, и к этим условиям они должны адаптироваться. При длительном культивировании in vitro, также как при наличии специфичных агентов в питательной среде в клетках могут индуцироваться эпигенетические и генетические изменения (Ahuja, 1996). Продолжительность периода культивирования каллусных культур, а также увеличение количества субкультивирований оказывает значительное влияние на уровень сомаклональной изменчивости (Peschke, Pillips, 1991; William et al., 1991; Hirochika, 1993; Fukuoka, 1994). Так, при продолжительном культивировании клеточных культур риса выявлены изменения в морфологии пластид и делеции в пластидной ДНК (Kawata et al., 1995). На основании многочисленных исследований, выполненных на самых разных объектах, сделан вывод о том, что чем более продолжительна фаза недифференцированного роста (каллус или клеточная суспензия), тем больше вероятность возникновения сомаклональной изменчивости (Jucobsen, 1981; Oono et al., 1984; Hirochika, 1993). Однако в некоторых случаях эмбриогенные клеточные линии оставались генетически стабильными и не проявляли сомаклональную изменчивость в течение достаточно длительного периода культивирования in vitro (Isabel et al., 1993). Следует отметить, что при длительном культивировании клеточных культур происходит уменьшение или даже потеря регенерационной способности. Nehra с соавторами (1990) показали, что каллусы, полученные из листьев микрорастений земляники, после 24 недель культивирования теряют способность к регенерации.

На проявление и уровень сомаклональной изменчивости может оказывать влияние генотип растений (Sree Ramulu et al., 1984; Jain et al., 1998).

Говоря о влиянии генотипа, следует учитывать, что сомаклональная изменчивость складывается из изменений, индуцированных условиями культивирования in vitro и изменениями, обусловленными генетической гетерогенностью соматических клеток исходного экспланта. Впервые DAmato (1978) предоставил доказательства того, что сомаклональная изменчивость также может быть результатом реализации уже существующего генетического разнообразия в соматических клетках экспланта. Растительные ткани включают клетки разного возраста, разных физиологических состояний, находящиеся на разных стадиях клеточного цикла, в ряде случаев - разного уровня плоидности, а также клетки, характеризующиеся различным уровнем генной экспрессии. Так, при старении растений в разных тканях отмечено формирование полиплоидных клеток. При использовании этих тканей в культуре in vitro и получении в дальнейшем из них регенерантов возникают полиплоидные растения (DAmato₅ 1985). В соматических клетках разных тканей растений, используемых в качестве экспланта, накапливается разное количество мутаций (DAmato, 1978). При этом наименьшее количество мутаций выявляется в клетках апикальных и пазушных меристем. При введении органов, тканей, клеток в культуру in vitro, уже существующая генетическая гетерогенность соматических клеток исходного экспланта, будет проявляться как сомаклональная изменчивость.

На проявление и уровень сомаклональной изменчивости воздействует состав питательной среды (Jacobsen, 1981, Fish, Karp, 1986). Растительные гормоны, входящие в состав некоторых культуральных сред, могут приводить к широкому спектру нарушений. В ряде работ показано, что некоторые регуляторы роста, такие как 2,4-D (дихлорфеноксиуксусная кислота), индуцируют сомаклональную изменчивость в течение культивирования посредством воздействия на механизм клеточных делений (Fukuoka, 1994; Brar, Jain, 1998), приводя к возникновению полиплоидных клеток. В работе Dolezel и др. (1987) показано, что наличие в среде 2,4-Д также увеличивает частоту обмена сестринских хроматид в клетках лука Allium sativum. Некоторые компоненты питательных сред могут оказывать влияние на уровень сомаклональной изменчивости посредством прямого или косвенного воздействия (Jacobsen, 1981; Fish, 1986). Так, возможность активации мобильных элементов под воздействием целлюлазы и пектиназы, используемых для разрушения клеточных стенок и получения протопластов, показана в работе Grandbastien и других (1994).

6.1.3.