7.5 Общая характеристика каллусных клеток

Каллусная клетка имеет свой цикл развития, аналогичный циклу всех других клеток: деление, растяжение, дифференцировку, старение и отмирание.

Культивируемые каллусные клетки и ткани сохраняют многие физиологические особенности, свойственные клеткам растения, из которого они были получены. Сохраняются, например, такие свойства, как морозоустойчивость, устойчивость к абиотическим факторам (температура, засоленение, фотопериодическая реакция), а главное, способность к синтезу вторичных метаболитов.

Наряду с общими у каллусных клеток появляются свои, характерные для них, особенности. Например, длительно культивируемые in vitro клетки высших растений образуют специфическую популяцию, относящуюся к типу неполовых – популяции соматических клеток. Наиболее характерные свойства этой популяции: физиологическая асинхронность, генетическая гетерогенность, гормоннезависимость.

– Физиологическая асинхронность заключается в том, что в каждый данный момент времени клетки находятся в разных фазах роста: одни делятся, другие растут, а третьи уже стареют. Общее физиологическое состояние такой популяции принято оценивать по состоянию большинства клеток.

– Генетическая гетерогенность – нестабильность генома. Генетически стабильными считаются только клетки меристематических тканей. В клетках остальных тканей при культивировании могут возникать полиплодия, анеуплодия, хромосомные изменения, генные мутации.

Полиплодия – наследственное изменение, заключается в кратном увеличении числа наборов хромосом в клетках организма (часто встречается у растений, редко – у животных). Полиплоды могут содержать в клетке три основных набора хромосом (триплоид), четыре набора (тетраплоид).

Анеуплодия – различные формы аномалий в числе хромосом.

Однако генетическую гетерогенность нельзя рассматривать как недостаток, так как она является необходимым условием следующей популяции клеток и служит основой для их адаптации. Это свойство имеет важное значение для селекции.

– Гормоннезависимость. Хотя гормоны и вызывают мутации, каллусные ткани от большинства растений образуются только в присутствии в питательной среде и ауксинов, и цитоксинов. Однако, при длительном культивировании практически у всех тканей может возникнуть специфическое свойство гормоннезависимости, то есть автономности по отношению к ауксинам и цитокининам. Эти ткани могут расти на среде без гормонов, что делает их похожими на раковые клетки и резко отличает от нормальных каллусных тканей.

Клетки, которые в процессе культивирования приобрели свойство автономности от присутствия гормонов, называют «привыкшими». Ткани, образованные такими «привыкшими» клетками, называют «химическими» опухолями, в отличие от растительных или генетических опухолей. Генетические опухоли возникают на межвидовых гибридах растений, растительные опухоли имеют бактериальное или вирусное происхождение, чаще всего вызываются у растений агробактериями.