Ургамлын эс, эдийн өсгөвөр

Эдийн өсгөврийн арга нь ердийн нөхцөлд (in vivo) ургаж байгаа эх ургамлаас өчүүхэн жижиг хэсгийг (эксплант) салган авч хуруу шилэн дотор (in vitro) тухайн ургамалд тохиромжтой нөхцөлд, бүтэн ургамал болтол нь нөхөн төлжүүлж ургуулахад тулгуурлана. in vitro нөхцөлд ургасан ургамланцрыг (plantlet) дасган зохицуулах шатаар (ex vitro) дамжуулан буцааж in vivo нөхцөлд шилжүүлнэ.

Ургамлын биотехнологийн түүх

1892-1902 оны үеийг ургамлын эс, эдийн өсгөврийн аргын хөгжлийн өмнөх үе гэдэг. H.Vochting(1892), C.Rechinger(1893), G.Haberlandt(1902)

1922 онд америкийн судлаач Robbins ба немцийн судлаач Kotte нар бие биеээсээ хамааралгүйгээр улаан лооль ба эрдэнэ шишийн үндэсний үзүүрийн меристемийг нийлэг тэжээлт орчинд өсгөвөрлөх боломжтойг тогтоосон.

1922 Цахирмаа цэцгийн үрийг in vitro-д соёолуулсан (Knudson).

1932-1940 Ургамлын эдийг зохиомол орчинд өсгөвөрлөх арга бодитойгоор хэрэгжиж эхэлсэн.

Guatheret (1934) White (1934) Nobecourt (1939) нар каллусын өсгөврийг in vitro-д удаан хугацаагаар үргэжлүүлэн ургуулж чадсан.

Ball (1946) Lupinus, Tropaeolum-ын оройн нахиан өсгөврөөс анхны нөхөн төлжсөн бүтэн ургамлыг гарган авсан.

1952 Меристемийн өсгөврөөс вирусгүй мандирваа гарган авсан (Morel, Martin).

1954 Салангид ганц эсээс нөхөн төлжсөн анхны ургамлыг гарган авсан (Muir et al.)

1960 Меристемийн өсгөврийн аргаар цахирмаа цэцгийг олшруулан үржүүлэх болсон (Morel).

1962 Murashige, Skoоg алдарт тэжээлийн орчны жор бий болсон.

1972 Тамхины ургамлын хоёр зүйлийн протопластуудыг нийлүүлэх замаар зүйлийн хоорондох эрлийзжүүлэгийг хийсэн (Carlson et al.).

1977 Agrobacterium-ын Ti плазмидын ДНХ-г ургамлын эсэд амжилттайгаар шилжүүлж чадсан (Chilton et al.).

1978 Улаан лооль ба төмсний их биеийн эсийн тусламжтайгаар төрөл хоорондын эрлийз ургамлыг гарган авсан (Melchers et al.).

1979 Ургамлын эсийг Agrobacterium-тай хамтад нь өсгөвөрлөх замаар өөрчлөх боломжтойг баталсан (Marton et al.).

1983 Ti плазмидыг ашиглан ургамалд гадны ген оруулах ажил амжилттай болсон.

1986 Анхны шилжмэл гентэй ургамлыг (GMO-genetic modified organism) тариалах зөвшөөрөл өгсөн (гербицидэд тэсвэртэй тамхины ургамал).

1992 Шилжмэл гентэй хүнсийг ердийн хүнс байдлаар хэрэглэхийг FDA (Food and Drug Administration) зөвшөөрсөн.

1994 Анхны шилжмэл гентэй хүнсний бүтээгдэхүүн болох улаан лоолийн Flavr Savr сортыг тариалж, худалдаанд гарч, хүнсэнд хэрэглэж эхэлсэн.

2001 Golden Rice хэмээх витамин А ба төмрийн агууламж нь нэмэгдсэн цагаан будааг генийн инженерчлэлийн аргаар гаргасан (Switzerland, Biogen).

Ургамлын эдийн өсгөвөр, тэдгээрийн төрлүүд

  • Каллусын өсгөвөр
  • Эсийн суспензийн өсгөвөр
  • Протопластын өсгөвөр
  • Тоосовч ба микроспорын өсгөвөр
  • Үр хөврөлийн өсгөвөр
  • Нахианы өсгөвөр

Каллусын өсгөвөр

Ургамлын эсийн эмх замбараагүй хуваагдлын дүнд үүссэн, эд, эрхтний төрөлжилт болоогүй бүлэг эсээс бүрдсэн эдийг каллусын эд гэнэ.

Каллус үүсэхэд эксплантын гадаргуу дээрх бүх эд эсвэл ишний голын зөөлөн эдийн буюу холбогч камбийн эд зэрэг тэдгээрийн зарим эсүүд оролцоно. Каллус нь зөөвөрлөхөд хялбар задрах хөвсгөр эсвэл анхдагч эксплантаас салгахад хэцүү нягт бүтэцтэй ч байдаг.

Каллус цагаан, шар, улаан шаргал, янз бүрийн ногоон өнгөтэй байх ба өнгө нь нэгэн жигд буюу эсвэл ялгаатай байна /нэг каллусад хэд хэдэн өнгө жнь: ногооноос-цайвар, ногоон-цагаан г.м/.

Генетикийн хувьд каллус нь тогтвортой биш эд юм. Түүнд хромосомын тооны болон бүтцийн өөрчлөлт аль аль нь гарна.

Удаан хугацаагаар өсгөвөрлөсөн зарим зүйл ургамлын каллусад эсийн бөөмд хроматин алга болж бичил бөөмөнцөр үүсэх, биеийн эсийн сүлжээс (соматик crossing-over) болох, хроматид болон хромосомын нийлэлт, полицентртэй аварга том хромосом үүсэх зэрэг үзэгдлүүд ажиглагдана.

Эхний эксплантаас үүссэн каллусыг анхдагч каллус гэнэ. Анхдагч каллусаас  үүссэн эдийн өсгөвөрөөс хоёрдогч каллусын өсгөвөр ургана.

Каллусын өсгөврийг дараах зорилгоор ашиглана:

  • Ургамлыг клоны аргаар үржүүлэхэд
  • Генетикийн шинэ хувилбарыг бий болгоход
  • Вирусгүй ургамлыг илрүүлэхэд
  • Протопластын эх материал гарган авахад
  • Гүн хөлдөөх зорилгоор эх материалыг бэлтгэхэд
  • Хоёрдогч метаболитын нийлэгжилтэнд
  • Биотрансформацын процесст

Эгэл өмхий өвс
/Peganum harmala L./

Эгэл өмхий өвс нь гуравдагчийн үеийн үлдвэр, улаан номонд орсон ховор ургамал юм. Монгол орны цөл цөлөрхөг хээрийн бүсэд нэлэнхүй тархсан бэлчээрийн цөл газрын ургамлуудын нэг бөгөөд хуурайшилт, цөлжилт хаана эрчимтэй явагдана тэнд тархан ургадаг нэг үгээр хэлбэл цөлжилтийг тодорхойлогч ургамал болгон ашиглах боломжтой. Эгэл өмхий өвсөнд гармин, гармалин зонхилж пеганин, вазицинон оролцсон нийт 1,64-2,06% алкалоид агуулагддаг.

Эгэл өмхий өвсний эд эсийн өсгөвөрийн судалгаа бусад ургамлыг бодоход харьцангуй бага хийгдсэн байдаг.

Урал чихэр өвс
/Glycyrrhiza uralensis Fisch./

Чихэр өвс нь Буурцагтан (Fabaceae)-ы овогт багтах ба дэлхий дээр нийт 20 гаруй зүйл байдагаас монголд 9 зүйл ургадаг. Чихэр өвс нь глицирризиний хүчил болон 100-аад биологийн идэвхт нэгдлийн агууламжтай.

Дэлхийн хүн амын дунд өргөн тархсан халдварт вирусын өвчин, ДОХ, АЦХХ өвчнийг эмчлэх эмийн гол түүхий эд болдог. Манай улс Япон, Солонгос, Хятад улсад жилд 150 тонн орчмыг гаргаж, үүний зэрэгцээ хууль бусаар түүж, нутгийн экосистемийн тэнцвэрт байдал алдагдах явдал ихэсч байна.

Эсийн суспензийн өсгөвөр

Эсийн суспензийн өсгөврийг аль болох ялгаралд бага орсон, хөвсгөр каллусын эдийг шингэн тэжээлт орчинд хийж зайлж, сэгсрэх замаар гарган авна.

Эсийн суспензээс эрхтний хөгжлийг өдөөж болно.Эсийн бөөгнөрлөөс үндэс ба ишний эх үүсгүүр голдуу үүснэ. Лабораторийн нөхцөлд эсийн суспензийг үечилсэн ба тасралтгүй аргаар өсгөвөрлөнө.

Эсийн амьдрах чадварыг  тодорхойлох шаардлагатай ба энэхүү тестийг ихэвчлэн дөрвөн хлорт гурванфенилтетразол /ТТС/ буюу флуоресценцийн диоктаны( FDA) тусламжтайгаар цитоплазмыг будаж тодорхойлно. Эхний будаг нь амьд эсийг улаанаар, үхсэн эс өнгөгүй, 2дох нь амьд эсэд флуоресценци үүсгэнэ.

Протопластын өсгөвөр

Ургамлын эсийн хатуу ханыг /бүрхүүлийг/ ферментээр үйлчлүүлэн уусгах замаар плазмалемаар бүрхэгдсэн, эсийн бүхий л эрхтэнцрүүдийг агуулсан амьд нүцгэн протопластыг гаргаж авна.

Протопласт ялгахад хэрэглэх уусмал нь фермент, осмос даралтыг зохицуулах бодис, эрдэс давс агуулна. Зарим тохиолдолд витамин буюу өсөлтийн гормон нэмж өгнө. Протопластын анхны оптималь концентраци нь 104-5х105протопласт/1см3 байна.

Протопластыг өсгөвөрлөх арга

Протопластыг өсгөвөрлөхөд 2 төрлийн техник аргыг хэрэглэнэ: шингэн дуслын арга. Энэ нь пластик аяганд шингэн орчинд протопластын суспензийг дусал байдлаар байрлуулна (K.N.Kao, at al.,1971).

Нөгөө нэг арга нь агар-агарын давхаргат арга (T.Nagata, I.Takabe,1971) энэ арга нь тодорхой нэг протопластын өсөлт хөгжилтийг судлах боломж олгодог.

Протопласт өсгөвөрлөх нөхцөл

Мурасига-Скүүгийн /1962/,  Нагата-Табегийн /1971/, В5 (K.Gamborg et al., 1968), 8Р (K.N.Kao 1977) тэжээлт орчнууд хамгийн тохиромжтой. Эдгээр орчнууд нь бүгдээрээ эрдэс бодисоос N,P,S,K,Ca, Mg макроэлементүүд, Zn,Cu,Mo,B, Mn, Cl,Co микроэлементүүд агуулна.

Өсгөвөр эхлүүлэх протопластын нягт 3*103-1*105 протопласт 1мл-т байх нь хамгийн тохиромжтой.

ПЭГ-ийн уусмалыг дараах байдлаар бэлтгэнэ:

10,5 ммоль/л CaCl2 ба 0,7 ммоль/л КН2РО4 /рН5,5/ агуулсан 2мл 0,1М глюкозын уусмалд 1г ПЭГ /мол.жин1540/ хийж найруулна. 10-15мин хөргөсний дараа ПЭГ-ийг шингэн тэжээлт орчноор буюу өндөр рН/10,0-10,5/ бүхий кальцийн өндөр /50-100ммоль/л/ агууламжтай уусмалаар угаана. ПЭГ нь протопластуудыг нь хооронд нь хүчтэй наалдуулах үйлчилгээ үзүүлэх ба дараа нь Са+ нэмж хийснээр нийлэлтийг сайжруулж, түргэсгэж өгдөг.

Тоосовч ба микроспорын өсгөвөр

Ургамлын тоосовч дахь эр бэлгийн эсийг агуулсан тоосны хөгжилтөөр гаплоид ургамал хөгжих үзэгдлийг андрогенез гэнэ. Андрогенезийг Шууд ба Шууд бус гэж хоёр ангилдаг.

in vitro нөхцөлд андрогенезийн процессийг өдөөсөн анхны туршилтыг  Datura innoxia-н тоосовчны өсгөвөр дээр хийсэн.

Андрогенезийн хөгжлийн чиглэл

Андрогенезийн хөгжлийн хоёр үндсэн чиглэл байдаг.

Нэгдүгээрт: микроспороос шууд үр хөврөл үүсэх /микроспор нь зигот шиг хуваагдалд орно/

Үр хөврөл нь микроспорыг бүрсэн бүрхүүлээс сугаран гарч тоосовчны ханыг хагалан ургана. Ихэвчлэн 4-8 долоо хоногийн турш үр хөврөлөөс ургамал нөхөн төлжинө.

Хоёрдугаарт:шууд, шууд бус гэж нэрлэгдэх ба микроспор хуваагдалд орж каллусын эдийг үүсгэнэ. Каллус тоосовчны ханыг задалж ургана. Нахианы ба үндэсний ялгаралд ихэвчлэн нэг тэжээлт орчинд, шинээр өөр орчинд шилжүүлэх шаардлагагүйгээр орно.

in vitro нөхцөлд тоосовч буюу салган авсан микроспорын өсгөврийг гарган авсанаар олон зүйлийн гаплоид болон диплоид ургамлыг гарган авсан.

Үр хөврөлийн өсгөвөр

Үр хөврөлийн өсгөврийг үрийг тайван байдлаас албадан гаргах, соёолах чадваргүй үрнээс ургамал гарган авах болон эрлийз ургамал гарган авах зэрэгт ашиглана.

Боловсорсон үр хөврөлийн өсгөвөр

Үр хөврөлийн өсгөврийн шим тэжээлийн бодисын шаардлага харьцангуй бага байна. Генотип болон эксплантын төрөлд тохируулан тэжээлт орчин өсөлтийн бодисыг сонгон.

Тэжээлт орчны найрлаганд эрдэс бодис нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр болох чихэр, азотан,азотин эсвэл амоны хэлбэрт азот зайлшгүй байх шаардлагатай.

Тайвшралд орсон үрээс ялгасан боловсорсон үр хөврөл нь өөрийнхөө хөгжилд шаардлагатай эндоген өсөлтийн бодисыг хангалттай хэмжээгээр агуулсан байх учир нөхөн төлжүүлэх тэжээлт орчинд ауксин нэмэх шаардлага байхгүй.

Эрт жимсэлдэг ихэнх модлог ургамлын үр нь соёолох чадваргүй боловч зөв хэлбэржсэн үр хөврөл агуулж байдаг. Энэ тохиолдолд суулгацын материал гарган авах гол арга нь салгаж авсан үр хөврөлийн in vitro өсгөвөр юм.

Боловсроогүй үр хөврөлийн өсгөвөр

Үр хөврөлийн хөгжлийг 2 үе шатанд ялган авч үзэж болно. Гетеротроф гэж нэрлэгдэх эхний үе шатанд зиготоос проэмбрио шатанд шилжинэ. Энэ үед үр хөврөл бодис нийлэгжүүлэх чадваргүй байх бөгөөд гаднаас, ялангуяа бельмогоос бодис авах шаардлагатай байдаг.

Автотроф гэж нэрлэгдэх 2 дахь үе шатанд нь үр хөврөл гаднаас орж ирэх шим тэжээлийн бодисоос хамааралгүй биеэ даасан хэлбэрт шилжиж өсөлт хөгжилт, ялгаралд шаардлагатай бодис, нэгдлүүдийг өөрөө нийлэгжүүлэх чадвартай байдаг.

in vitro өсгөвөрт боловсорсон үр хөврөлөөс зөв хэлбэртэй суулгац хөгждөг бол боловсроогүй үр хөврөлөөс хэлбэргүй суулгац үүснэ.

Цагаалзай
/Dendranthema grandiflora/

Нийлмэл цэцэгтний овогт багтах цагаалзай цэцэг нь эдийн засгийн ач холбогдлоороо дэлхийд 3-рт ордог, гоёл чимэглэлийн олон наст ургамал юм. Цагаалзайг одоогоос 2000 гаруй жилийн өмнө Хятадад үүссэн гэж үздэг бөгөөд өнөө үед дэлхий даяар 700 гаруй зүйл байдаг. Орчин үед хризантемум цэцгийг биеийн эсийн үр хөврөлийн өсгөвөрийн арга, генетик инженерийн арга хэрэглэж өнгө үзэмж сайтай, өвчинд тэсвэртэй сорт гаргаж авах чиглэлийн ажлууд хийгдэж байна.

Хар царцаа
/Robinia pseudoacacia sp./

Хар царцаа буюу Robinia pseudoacacia L. нь Хойд Америкийн зүүн өмнөд хэсгээс гаралтай гэж үздэг ба дэлхийн шилдэг 100 модны тоонд ордог. 1636 оны үеэс цэцэрлэгт хүрээлэнгүүдэд гудамжны чимэглэлийн зориулалтаар тарьж эхэлсэн ба амьдрах чадвар сайтай, түргэн эрчимтэй ургадгийнхаа ачаар анх Европт авч ирж ургуулсанаас хойш одоо Хойд Америк, Европ, Азийн дулаан уур амьсгалтай дэлхийн олон оронд өргөн тархсан.

Хар царцаа нь 10-15 м өндөр, 15-30 см голчтой бүдүүн ургах бөгөөд эхний жилд 2.2-2.5м, 2 дахь жилд 3-4 м ургана. 2 дахь жилээсээ тод ягаан өнгийн цэцэг гарна.

Нахианы өсгөвөр

Нахианы оройн хэсгээс салган авсан эксплантыг вирусгүй ургамал гарган авах болон бичил үржүүлэгт ашиглана.

Вирусгүйжүүлэх зорилгоор авч байгаа эксплант нь 1мм-с бага хэмжээтэй, меристемийн эд болон хамгийн залуу 1-2 навчнаас авна.

Оройн меристем ба үүсвэр навчинцарын угт байгаа меристемээс нахиа нөхөн төлжинө. Нахианы цаашдын үржүүлгийг in vitro клончлолын аргаар явуулна.

Бичил үржүүлэгт ашиглах эксплантын хэмжээ 3-10мм байна.

Дүгнэлт

Эд эсийн өсгөвөр нь орчин үеийн биотехнологид чухал ач холбогдолтой юм.

Энэ бүхнээс дүгнэн хэлэхэд:

1.Протопластын өсгөвөр нь трансформаци хийхэд илүү тохиромжтой

2.Меристем, нахианы өсгөвөр нь өвчингүй, вирусгүй ургамал гарган авахад

3.Микроспорын өсгөвөр нь гаплоид ургамал гарган авах

4.Каллусын өсгөвөр гаргах нь эсийн ялгарал ба морфогенез болон ургамлын анхдагч хоёрдогч метаболизмын судалгаанд

5.Эсийн суспензийн өсгөврийг эрхтний хөгжлийг өдөөхөд

6.Үр хөврөлийн өсгөврийг үрийг тайван байдлаас гаргах, соёолох чадваргүй үрнээс ургамал гарган авах зэрэгт ихээр ашиглаж байна.

Advertisements

3 thoughts on “Ургамлын эс, эдийн өсгөвөр

Хариулт үлдээх

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Өөрчлөх )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Өөрчлөх )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Өөрчлөх )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Өөрчлөх )

Connecting to %s