روش کشت بافت یکی از ابزارهای اصلی بیوتکنولوژی مدرن است که امکان حل مشکلات عملی فیزیولوژی گیاهی، بیوشیمی و ژنتیک را فراهم می کند. کشت مصنوعی مواد تحت شرایط خاصی انجام می شود: عقیم سازی، کنترل دما و قرار گرفتن در معرض یک محیط غذایی خاص.
جوهر
روش کشت بافت، نگهداری طولانی مدت و/یا کشت مصنوعی آنها در شرایط آزمایشگاهی بر روی یک محیط غذایی است. این فناوری به شما امکان می دهد یک مدل بیولوژیکی برای مطالعه فرآیندهای مختلف در سلول هایی که خارج از بدن گیاهان، انسان ها و حیوانات وجود دارند ایجاد کنید.
تکثیر کشت بافت گیاهی بر اساس خاصیت تمام توان است - توانایی سلول ها برای تبدیل شدن به یک ارگانیسم کامل. در حیوانات، این فقط در تخم‌های بارور شده (به استثنای برخی از انواع کولترات‌ها) مشاهده می‌شود.
سابقه توسعه
اولین تلاش‌ها برای پرورش بافت‌های گیاهی توسط دانشمندان آلمانی در اواخر قرن 19-20 انجام شد.علیرغم اینکه آنها ناموفق بودند، تعدادی ایده شکل گرفت که بعداً تأیید شد.
در سال 1922، W. Robbins و W. Kotte، مستقل از یکدیگر، توانستند نوک ریشه های ذرت و گوجه فرنگی را روی یک محیط مغذی مصنوعی رشد دهند. مطالعه دقیق تکنیک های کشت سلول و بافت در دهه 1930 آغاز شد. قرن 20 R. Gautre و F. White ثابت کردند که با پیوند دوره‌ای کشت‌های بافت به یک محیط غذایی تازه، آنها می‌توانند به طور نامحدود رشد کنند.
تا سال 1959، 142 گونه گیاهی در شرایط آزمایشگاهی رشد می کردند. در نیمه دوم قرن XX. استفاده از سلول های پراکنده (جدا شده) نیز آغاز شده است.
انواع مواد آزمون
دو نوع اصلی کشت بافت گیاهی وجود دارد:
- تولید شده بدون تخریب و حفظ ویژگی های بارز موجود در یک موجود زنده.
- با تجزیه (شیمیایی، آنزیمی یا مکانیکی) از بافت اولیه استخراج می شود. می تواند از یک یا چند کشت سلولی تشکیل شود.
روش های زیر با روش کشت متمایز می شوند:
- روی "لایه تغذیه"، که در آن ماده ای که رشد بافت را تحریک می کند با تقسیم سلول های همان گونه های گیاهی ترشح می شود؛
- استفاده از بافت پرستار در کنار سلول های کشت شده؛
- استفاده از محیط مغذی از یک گروه سلولی جدا شده؛
- رشد سلول های منفرد در یک ریز قطره اشباع در ترکیب.
کشت از تک سلولی مملو از مشکلات خاصی است. به منظور "اجبار" مصنوعی آنها به تقسیم، آنها باید سیگنالی را از سلول های همسایه و فعال دریافت کنند.
یکی از انواع اصلی بافت برای تحقیقات فیزیولوژیکی، کالوس است که تحت عوامل خارجی نامطلوب (معمولا آسیب مکانیکی) رخ می دهد. آنها توانایی از دست دادن ویژگی های خاص ذاتی بافت اصلی را دارند. در نتیجه سلول‌های پینه شروع به تقسیم فعال می‌کنند و قسمت‌هایی از گیاه تشکیل می‌شوند.
شرایط لازم
موفقیت روش کشت بافت و سلول به عوامل زیر بستگی دارد:
- تطابق با عقیمی. برای پیوند، از جعبه های مخصوص با هوای تصفیه شده، مجهز به لامپ های فرابنفش استفاده می شود. ابزارها و مواد، لباس‌ها و دست‌های پرسنل باید تحت پردازش آسپتیک قرار گیرند.
- استفاده از محیط های مغذی ویژه انتخاب شده حاوی منابع کربن و انرژی (معمولا ساکارز و گلوکز)، ریز مغذی ها و درشت مغذی ها، تنظیم کننده های رشد (اکسین ها، سیتوکینین ها)، ویتامین ها (تیامین، ریبوفلاوین، اسید اسکوربیک و پانتوتنیک و غیره).
- مطابقت با دما (18-30 درجه سانتیگراد)، شرایط نور و رطوبت (60-70٪). بیشتر کشت‌های بافت کالوس زیر نور محیط رشد می‌کنند، زیرا حاوی کلروپلاست نیستند، اما برخی از گیاهان به نور پس‌زمینه نیاز دارند.
در حال حاضر آماده استترکیب تجاری (Murasige و Skoog، Gamborg و Eveleg، White، Kao و Mikhailyuk و دیگران).
مزایا و معایب
مزایای روش کشت سلول و بافت عبارتند از:
- تکرارپذیری خوب نتایج به دست آمده؛
- تنظیم فعل و انفعالات بین سلولی؛
- مصرف کم معرف؛
- همگنی ژنتیکی رده های سلولی؛
- امکان مکانیزه شدن فرآیند رشد؛
- کنترل بر شرایط قفس؛
- ذخیره سازی در دمای پایین کشت های زنده.
معایب این بیوتکنولوژی این است:
- نیاز به رعایت شرایط سخت آسپسیس؛
- ناپایداری خواص سلولی و احتمال اختلاط نامطلوب آنها؛
- هزینه بالای مواد شیمیایی؛
- هم ارزی ناقص بافت ها و سلول های کشت شده در یک موجود زنده.
برنامه
روش کشت بافت مورد استفاده برای تحقیق:
فرایندهای درون سلولی (سنتز DNA، RNA و پروتئین، متابولیسم و تاثیر بر آن با کمک داروها)؛
حوزه های امیدوارکننده زیست شناسی و فارماکولوژی که در توسعه آنها از این فناوری استفاده می شود عبارتند از:
- دستیابی به علف کش های موثر، تنظیم کننده های رشد برای محصولات زراعی، ترکیبات فعال بیولوژیکی برای استفاده در تولید داروها (آلکالوئیدها، استروئیدها و غیره)؛
- جهش زایی جهت دار، پرورش هیبریدهای جدید، غلبه بر ناسازگاری پس از ازدواج؛
- تکثیر کلونال، که به شما امکان می دهد تعداد زیادی گیاه از نظر ژنتیکی یکسان بدست آورید؛
- پرورش گیاهان مقاوم به ویروس و عاری از ویروس؛
- انجماد مخزن ژن؛
- بازسازی بافت، ایجاد منابع سلول های بنیادی (مهندسی بافت).
