Введение к работе
Актуальность работы. Изучение роли компонентов питательных сред и других факторов, участвующих в регуляции физиологических процессов, которые протекают в популяциях соматических клеток растений In vitro, представляет теоретический и практический интерес. При проведении физиологических экспериментов важно обеспечить стационарные условия клеточного микроокружения. Однако, при использовании периодического способа культивирования из-за нестационарности системы, невозможно создать постоянные концентрации компонентов питательной среды в течение продолжительного времени. Открытый проток является стационарной системой, но при этом способе выращивания происходят дополнительные изменения в составе клеточной популяции вследствие отбора клеток.
Выращивание суспензионных клеточных культур в режиме закрытого протока. как было показано некоторыми авторами [Wilson et al.. 1971. Su. 1991]. позволяет избавиться от ряда недостатков, присущих вышеизложенным методам. Однако, по немногочисленным опубликованным результатам нельзя выявить основные факторы, регулирующие физиолого-биохимические характеристики клеточной популяции, в режиме закрытого протока. Остается неясной стратегия подбора оптимального аппаратурного оформления для этого метода. Поэтому актуальным является изучение процессов роста клеток, а также„биосинтеза вторичных соединений культурой клеток растений в режиме закрытого протока.
Цель работы. Изучение закономерностей роста культуры клеток ди-оскореи дельтовидной и биосинтеза фуростаноловых гликозидов при выращивании в режиме закрытого протока.
Задачи исследования.
-
Создание различных биореакторов для реализации процесса выращивания в режиме закрытого протока.
-
Исследование особенностей роста клеточной популяции D.deltoidea в разработанных биореакторах.
-
Изучение возможности регулирования роста культуры клеток D. deltoidea в условиях закрытого протока путем варьирования различных параметров культивирования, а именно;
плотности биомассы к моменту включения протока.
скорости протока.
концентрации питательных веществ,
степени неспецифического стрессового воздействия.
4. Анализ изменений качественного и количественного состава фу-ростаноловых гликозидов при выращивании культуры клеток диоскореи в условиях закрытого протока.
Научная новизна работы. Впервые проведено изучение особенностей роста культуры клеток диоскореи дельтовидной и биосинтеза фуроста-ноловых гликозидов в режиме закрытого протока.
Показано, что гелевый слой, образующийся на поверхности мембраны, существенным образом влияет на физиолого-биохимические характеристики клеточной популяции диоскореи дельтовидной.
Впервые показано, что используя различные варианты закрытого протока можно реализовать различные физиологические состояния клеточной популяции: с преимущественным содержанием клеток меристемо-идного или паренхимоподобного типа, остановку роста с сохранением жизнеспособности, быстрого старения и гибели популяции.
Показано, что режим закрытого протока не приводит к изменению качественного состава стероидов в клетках, но влияет на их количественное содержание.
Практическое значение работы.
Разработана серия биореакторов, позволяющих реализовать метод закрытого протока. Определен оптимальный для биосинтеза фуростано-ловых гликозидов режим выращивания культуры клеток диоскореи дельтовидной в условиях закрытого протока. Продуктивность по фуроста-ноловым гликозидам при этом варианте культивирования составляет более 160 мг/л/сутки.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены на II Российском симпозиуме "Новые методы биотехнологии растений". Пущи-но. 1993 г.. на II Международной конференции "Биология культивируемых клеток растений и биотехнология". Алматы. 1993 г. На III Всероссийской планово-отчетной конференции по направлению "Генная и клеточная инженерия". Пущино 1993. На семинаре Института физиологии растений и клеточной биологии при Гумбольдт-Университете. Берлин 1994г. На семинаре Института женьшеня и табака, г. Тайджон. Ю. Корея. 1994.
Публикации.' По материалам диссертации опубликованы четыре работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав: обзор литературы, материалы и методы иссле-
- 5 -дования, результаты и обсуждение (четыре главы), а также заключения, выводов и списка цитируемой литературы.
Диссертационная работа изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков и 2 таблицы. Список цитируемой литературы - 146 публикаций, из которых 116 зарубежные.
Принятые сокращения и обозначения. 2.4Д -2.4 дихлорфеноксиуксусная кислота. М - сухая масса клеток г/л, Мс - сырая масса клеток, г/л. N - число клеток, кл/мл.. V -жизнеспособность клеток. %. ц - удельная скорость роста, сутки"1. D - скорость протока, сутки"1. F - содержание стероидных гликози-дов в биомассе клеток, в %, S - концентрация Сахаров, г/л
