La méthode de culture tissulaire est l'un des principaux outils de la biotechnologie moderne, permettant de résoudre des problèmes pratiques de physiologie, de biochimie et de génétique des plantes. La culture artificielle du matériel est soumise à certaines conditions: stérilisation, contrôle de la température et exposition à un milieu nutritif spécial.
Essence
La méthode de culture tissulaire est leur conservation à long terme et/ou leur culture artificielle dans des conditions de laboratoire sur un milieu nutritif. Cette technologie vous permet de créer un modèle biologique pour étudier divers processus dans des cellules qui existent en dehors du corps des plantes, des humains et des animaux.
La reproduction de la culture de tissus végétaux est basée sur la propriété de totipotence - la capacité des cellules à se développer en un organisme entier. Chez les animaux, cela n'est réalisé que dans les œufs fécondés (à l'exception de certains types de coelentérés).
Histoire du développement
Les premières tentatives de culture de tissus végétaux ont été faites par des scientifiques allemands au tournant des XIXe et XXe siècles. Malgré leur échec, un certain nombre d'idées ont été formulées, qui ont été confirmées par la suite.
En 1922, W. Robbins et W. Kotte, indépendamment l'un de l'autre, ont pu faire pousser des pointes de racines de maïs et de tomates sur un milieu nutritif artificiel. Une étude détaillée des techniques de culture cellulaire et tissulaire a commencé dans les années 1930. 20ième siècle R. Gautre et F. White ont prouvé qu'avec une transplantation périodique de cultures de tissus dans un milieu nutritif frais, elles peuvent croître indéfiniment.
En 1959, 142 espèces de plantes étaient cultivées dans des conditions de laboratoire. Dans la seconde moitié du XXe siècle. l'utilisation de cellules dispersées (séparées) a également commencé.
Types de matériel de test
Il existe 2 principaux types de cultures de tissus végétaux:
- Produit sans destruction et en préservant les traits caractéristiques inhérents à un organisme vivant.
- Extrait par dégradation (chimique, enzymatique ou mécanique) du tissu primaire. Peut être formé à partir d'une ou plusieurs cultures cellulaires.
Les méthodes suivantes se distinguent par la méthode de culture:
- sur la "couche nourricière", dans laquelle une substance qui stimule la croissance des tissus est sécrétée par les cellules en division de la même espèce végétale;
- en utilisant le tissu infirmière à côté des cellules cultivées;
- utilisation d'un milieu nutritif provenant d'un groupe cellulaire isolé en division;
- la culture de cellules individuelles individuelles dans une microgouttelette saturée en composition.
La culture à partir de cellules individuelles se heurte à certaines difficultés. Afin de les "forcer" artificiellement à se diviser, elles doivent recevoir un signal des cellules voisines qui fonctionnent activement.
L'un des principaux types de tissus pour la recherche physiologique est le cal, qui se produit sous des facteurs externes défavorables (généralement des blessures mécaniques). Ils ont la capacité de perdre les caractéristiques spécifiques inhérentes au tissu d'origine. En conséquence, les cellules calleuses commencent à se diviser activement et des parties de la plante se forment.
Conditions nécessaires
Le succès de la méthode de culture tissulaire et cellulaire dépend des facteurs suivants:
- Respect de la stérilité. Pour la transplantation, des boîtes spéciales alimentées en air purifié, équipées de lampes ultraviolettes, sont utilisées. Les outils et le matériel, les vêtements et les mains du personnel doivent être soumis à un traitement aseptique.
- L'utilisation de milieux nutritifs spécialement sélectionnés contenant des sources de carbone et d'énergie (généralement du saccharose et du glucose), des micro et macronutriments, des régulateurs de croissance (auxines, cytokinines), des vitamines (thiamine, riboflavine, acide ascorbique et pantothénique et autres).
- Respect de la température (18-30°C), des conditions d'éclairage et d'humidité (60-70%). La plupart des cultures de tissus calleux sont cultivées à la lumière ambiante car elles ne contiennent pas de chloroplastes, mais certaines plantes nécessitent un rétroéclairage.
Actuellement prêt à l'emploifiles d'attente commerciales (Murasige et Skoog, Gamborg et Eveleg, White, Kao et Mikhailyuk et autres).
Pour et contre
Les avantages de la méthode de culture cellulaire et tissulaire sont:
- bonne reproductibilité des résultats obtenus;
- régulation des interactions intercellulaires;
- faible consommation de réactifs;
- homogénéité génétique des lignées cellulaires;
- possibilité de mécanisation du processus de culture;
- contrôle des conditions de la cage;
- stockage à basse température des cultures vivantes.
L'inconvénient de cette biotechnologie est:
- nécessité de se conformer à des conditions d'asepsie strictes;
- instabilité des propriétés des cellules et possibilité de leur mélange indésirable;
- coût élevé des produits chimiques;
- équivalence incomplète des tissus et cellules cultivés dans un organisme vivant.
Demande
Méthode de culture tissulaire utilisée pour la recherche:
- processus à l'intérieur des cellules (synthèse de l'ADN, de l'ARN et des protéines, métabolisme et influence sur celui-ci à l'aide de médicaments);
- réactions intercellulaires (le passage de substances à travers les membranes cellulaires, le travail du complexe hormone-récepteur, la capacité des cellules à adhérer les unes aux autres, la formation de structures histologiques);
- interactions avec l'environnement (absorption des nutriments, transmission des infections, processus d'origine et de développementtumeurs et autres);
- résultats de manipulations génétiques avec des cellules.
Les domaines prometteurs de la biologie et de la pharmacologie, dans le développement desquels cette technologie est utilisée, sont:
- obtenir des herbicides efficaces, des régulateurs de croissance pour les cultures agronomiques, des composés biologiquement actifs destinés à être utilisés dans la production de médicaments (alcaloïdes, stéroïdes et autres);
- mutagenèse dirigée, sélection de nouveaux hybrides, surmonter l'incompatibilité postgame;
- la propagation clonale, qui permet d'obtenir un grand nombre de plantes génétiquement identiques;
- sélection de plantes résistantes aux virus et exemptes de virus;
- cryoconservation du patrimoine génétique;
- reconstruction tissulaire, création de sources de cellules souches (ingénierie tissulaire).
