Введение к работе
Актуальность проблемы. Культуры клеток и тканей растений являются удобным объектом для физиологических, генетических и биохимических исследований, а также источником ценных продуктов клеточного метаболизма (Бутенко, 1964; 1984). Исследования способов ведения культур тканей морских макрофитных водорослей были начаты в 60-70 годы в Швеции и Японии (Fries, 1963; Saga et al., 1978; Nakamura, 1974). В перспективе это могло бы заменить добычу мак-рофитов и одновременно с выращиванием водорослей в хозяйствах мз-рикультуры служить источником промышленно важных соединений водорослей, таких как агар, каррагинан, альгинаты и др..
В настоящее время показана возможность получения каллусных культур, аксеничного вегетативного роста, протопластов из ряда видов морских водорослей (Polne-Fuller, Gibor, 1984; 1986; Тамби-ев и др., 1984; 1987; Butler et al., 1989), а также только двух суспензионных клеточных культур (Chen, 1989; Tait et al., 1990). Однако исследования культур тканей морских макрофитных водорослей заметно отстают от подобных исследований высших растений, что связано с гетерогенностью макрофитных водорослей по морфологическим, физиологическим и биохимическим характеристикам, сложным жизненным циклам, недостатком знаний о механизма}; роста и дифференциации клеток и тканей, трудностью получения аксеничных культур и, как правило, медленным ростом.
В настоящее время весьма важным является ведение и развитие культур тканей новых видов морских макрофитных водорослей с полезными для человека свойствами, а также оптимизация условий автономного культивирования их клеток и тканей с целью получения различных ценных продуктов.
Цель и задачи исследования. Основной целью нашей работы являлось исследование возможностей получения каллусного роста, жизнеспособных суспензий клеток и протопластов из талломов нескольких видов морских макрофитных красных водорослей.
В соответствии с этим в работе были поставлены следующие экспериментальные задачи:
Подбор условий стерилизации и получение аксеничного материала из талломов нескольких видов красных водорослей.
Получение каллусного и вегетативного роста из эксплантатов водорослей в аксеничных условиях.
Подбор коммерческих ферментных препаратов для мацерации талломов красных водорослей.
Поиск и выделение природных продуцентов агаролнтических экзоферментов для разрушения специфических компонентов клеточных стенок красных водорослей.
Получение природных ферментных препаратов и изучение их ферментативных активностей.
Исследование эффективности воздействия коммерческих- и природных ферментных препаратов на талломы нескольких видов морских красных водорослей с целью получения жизнеспособных суспензий клеток и протопластов.
Изучение физиологических характеристик полученных в работе суспензий клеток и протопластов красных водорослей.
Научная новизна работы. Выявлены индивидуальные комплексы антибиотиков,, эффективные для получения аксеничных тканей ив талломов нескольких видов морских макрофитных красных водорослей. Установлена возможность получения каллусного и вегетативного роста из эксплантатов пяти видов морских красных водорослей. Изучено влияние ростовых веществ на каллусный рост нескольких видов красных водорослей в аксеничных условиях. Впервые из таллома морских красных водорослей выделена ассоциация агаролитических бактерий и инфузорий и использована в работе в качестве продуцента ферментных препаратов с высокой агаразной активностью. Впервые показана возможность роста нескольких видов наземных грибов - продуцентов экзоферментов на сухой биомассе морских красных водорослей и на чистом агаре. Исследована активность полученных в работе природных ферментных препаратов (из грибов, моллюсков, бактерий и ассоциации бактерий и инфузорий) и их эффективность при разрушении клеточных стенок и межклетников красных водорослей. При помощи экспериментально подобраных ферментных комплексов получены жизнеспособные клеточные суспензии из талломов ряда видов красных водорослей, клетки некоторых из них были способны к делениям. Для двух видов бангиевых водорослей получено значительное количество протопластов, способных к регенерации клеточных стенок и делениям с образованием недифференцированных агрегатов, что, наряду с делениями клеток в суспензиях, можно расценивать как начальные стадии роста суспензионных культур.
Практическая ценность работы. Выявленные в работе комплексы антибиотиков могут быть использованы для получения аксеничных культур из ряда видов ценных морских агарофитов и каррагинофитов. Полученные в работе данные о влиянии ростовых веществ на кадлус-ный рост красны;-: водорослей могут быть полезны для оптимизации сред при выращивании культур тканей макрофигных водорослей, что б перспективе может дать возможность получения фикоколлоидов в искусственных условиях. Выделенную каш агаролитическую ассоциацию можно рассматривать как перспективный источник агаролитических экзоферментов. Отработанные методики получения жизнеспособных клеточных суспензий и протопластов ряда видов морских красных водорослей могут быть рекомендованы для использования на других представителях красных водорослей. Получение каллусов, жизнеспособных клеточных суспензий и протопластов, способных к регенерации клеточных стенок и клеточным делениям, открывает перспективы перехода к суспензионным культурам - автономным источникам ценных пищевых и лекарственных продуктов.
Апробация материалов диссертации. Результаты работы докладывались на 3-й Всесоюзной конференции "Целлюлозз-90" (Казань, 1390), конференции молодых ученых "Ломоносов-96" (Москва, 1996), конференции " Автотрофные микроорганизмы" (Москва, 1998), конференции " Зколого-физиологические исследования водорослей и их значение для оценки состояния природных вод" (Ярославль, 1996).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано Э печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и описка литературы. Работа изложена на 19& страница;-: машинописного текста, включая приложения, содержит 1G рисунков, 19 таблиц и 25 фотографий. Список литературы включает 8-Ї публпкации на русском и l9k на иностранных языках.
