Выделение солеустойчивых форм растений путем прямой и непрямой селекции в культуре ткани Одним из факторов внешней среды, которые приводят к значительному снижению урожайности многих сельскохозяйственных культур, является засоленность почв. В связи с общим ухудшением экологической обстановки в мире и широким применением искусственного орошения возрастает потребность в селекции солетолерантных форм растений. В частности, такая проблема весьма актуальна и для районов рисосеяния. Скрининг уже имеющихся в местных сортах и популяциях вариантов дает положительные результаты, но существует необходимость дальнейшего повышения солеустойчивости риса, которая в целом значительно ниже, чем у других зерновых, например пшеницы и ячменя. Механизмы солетолерантности еще недостаточно изучены, несмотря на большое количество исследований. Затрудняет селекцию солетолерантных растений и значительная вариабельность типов засоленности. Большие возможности для изучения стрессоустойчивости (в том числе и солеустойчивости) дает применение культуры растительных клеток. Как правило, при прямом отборе солетолерантных клеточных линий используют питательные среды, содержащие в качестве селективных агентов какую-либо соль. У ряда культур уже получены путем прямой селекции клеточные линии и растения-регенеранты, обладающие свойством солеустойчивости и сохраняющие его при регенерации и семенном размножении. Кроме прямого отбора возможны и непрямые методы селекции на устойчивость к стрессам (в том числе и к засолению). Хорошо известна, например, защитная роль пролина при воздействии на бактериальные и растительные клетки ряда неблагоприятных факторов внешней среды: холодового и теплового шока, водного стресса, повышенного содержания солей и др. В связи с этим представляет интерес получение клеточных линий растений, способных в ответ на стрессовые воздействия накапливать значительные количества пролина, обеспечивая таким образом неспецифическую защиту организма. Процесс селекции устойчивых вариантов в культуре тканей растений обычно состоит из двух основных этапов: собственно отбора устойчивых клеточных линий на соответствующих селективных средах и регенерации растений из полученных клеточных вариантов.
Отбор холодоустойчивых форм В настоящее время актуальной проблемой является повышение устойчивости теплолюбивых растений к действию пониженных положительных температур (холодоустойчивости). Известно много работ, в которых показано повышение холодоустойчивости посредством химических или физических воздействий. Однако имеются лишь единичные работы, использующие методы и технологии in vitro в целях получения холодоустойчивых форм теплолюбивых растений. В условиях in vitro можно задавать различные параметры, адекватные тем, в каких позже придется жить растениям, в том числе и экстремальные условия выращивания, например пониженные температуры. Это также одна из реальных задач в сельском хозяйстве, так как ее решение позволит успешно культивировать растения в районах с частыми весенними заморозками. Таким способом созданы более холодоустойчивые линии табака, риса, томата. Каллусные культуры получали из различных частей стерильных этиолированных растений огурца. Холодовое повреждение (жизнеспособность) клеток каллусных тканей определяли по восстановлению трифенилтетразолия хлорида, по прижизненному окрашиванию метиленовым синим с последующим подсчетом числа живых и мертвых клеток в гемоцитометре (камере Фукса - Розенталя) и по приросту каллусной ткани в течение 10 дней после охлаждения. В качестве критерия жизнеспособности растительных клеток использовали состояние их митохондрий, оцениваемое по восстановлению ТТХ. Из каллусов первого пассажа, выдержанных в течение 24 ч при оптимальной (25 °С) и пониженной (3 °С) температуре, экстрагировали продукт восстановления ТТХ - формазан. Поскольку различные органы теплолюбивых растений обладают неодинаковой холодовой чувствительностью, предполагали, что и каллусные линии, полученные из этих органов и сохраняющие эпигенетические особенности, различаются по чувствительности к охлаждению. Для оценки соотношения живых и мертвых клеток в клеточных культурах использовали также прижизненное окрашивание красителями с последующим подсчетом окрашенных и неокрашенных клеток. Способность растительных клеток переносить действие стресса отражается в образовании новой каллусной ткани после переноса в оптимальные условия. Через 10 сут после сублетального охлаждения (3 °С, 24 ч) каллусов первого пассажа измеряли параметры роста линий различного происхождения. Каллусы, полученные из семядольных листьев, показали наибольший прирост линейных размеров. Наименьший прирост к исходному размеру наблюдали у охлажденных каллусных линий, полученных из гипокотиля. Это, вероятно, также связано с эпигенетическими особенностями клеток культур. Измерения чувствительности к охлаждению каллусных линий в I-IV пассажах позволили выявить тенденцию к постепенному повышению холодоустойчивости. В результате систематически действующего стрессового фактора происходит адаптация клеточных культур к пониженным температурам и повышение жизнеспособности клеток после стрессового воздействия. Все исследованные факторы (различные экспланты и условия выращивания) оказывают существенное влияние на холодоустойчивость каллусных линий. Сравнивая устойчивость каллусов различного происхождения, можно заключить, что наиболее устойчивыми к пониженным температурам являются каллусные линии, полученные из семядольных листьев и апикальной зоны побега.
