Історія розвитку біотехнології рослин

При вирішенні селекційно-генетичних проблем озеленення

Можливості біотехнологічних методів

Біотехнологічні методи	Селекційно-генетичні задачі
Мікроклональне розмноження	Збереження, прискорене розмноження та тиражування унікальних генотипів (гібриди, лінії, форми із цитоплазматичною чоловічою стерильністю, анеуплоїди)
Сомаклональна мінливість	Відбір сомаклональних варіантів та створення різноманітних генотипів з цінними ознаками. Одержання індукованих мутантів на клітинному рівні
Клітинна селекція	Створення форм, стійких до екстремальних факторів середовища (засолення ґрунтів, високі та низькі температури, патогени та ін.)
Гібридизація соматичних клітин, культура протопластів	Одержання трансгенних рослин шляхом генетичної рекомбінації хромосом, переносу ядра, маніпуляцій із цитоплазматичними органелами при злитті протопластів
Генетична трансформація (генна інженерія)	Створення нових форм рослин шляхом переносу генів

Без знань історії формування спеціальної дисципліни неможливо вірно судити про її сучасний рівень та подальший розвиток.

Біотехнологія – одна з найдавніших і водночас одна з наймолодших наук і галузей промисловості.

Людство здавна опанувало на практиці різні процеси біотехнології. Ще з біблейських часів було відоме виноробство, випікання хліба, а дещо пізніше – одержання кисломолочних продуктів, квашеної капусти, медових алкогольних напоїв, силосування кормів тощо. Стародавні народи інтуїтивно використовували прийоми і способи виготовлення продуктів, які сьогодні ми відносимо до біотехнологічних.

Значний поштовх у розвитку біотехнології пов’язаний з видатними дослідженнями великого французького вченого Луї Пастера (1822-1895) – основоположника наукової мікробіології. Він розкрив мікробну природу бродіння, довів можливість життя у безкисневих умовах, експериментально спростував уявлення про самовільне зародження живих істот, створив наукові основи вакцинопрофілактики і вакцинотерапії, запропонував метод стерилізації, названий його ім’ям – пастеризацією, тощо.

Перші спроби культивування ізольованих тканин рослин були зроблені на рубежі ХІХ-ХХ ст. і пов’язані із прізвищами Г.Фехтінга, К.Рехінгера (у 1893 р. одержував і вичав калусні формування на коренеплодах цукрового буряка) та Г.Хаберландта, німецького ботаніка та фізіолога, який у 1902 р. перший чітко обґрунтував ідею про можливість вирощування окремих рослинних тканин на штучних поживних середовищах. Детальна розробка цього методу була здійснена у 1930-х роках американцем Філіпом Уайтом і французом Роже Готре.

Могутнім підґрунтям нової біотехнології є встановлення Ейвері О. (1944) біологічної ролі ДНК. Було доведено, що ця полімерна хімічна сполука є носієм спадкової інформації. Згодом Кріком Ф. та Уотсоном Д. (1953) було зроблене епохальне відкриття: встановлено структурну організацію ДНК у вигляді подвійної спіралі.

Класичні досліди американців Ф.Скуга і К.Міллера (1957) показали можливість утворення коренів і пагонів з калусної тканини при дії цитокінінів та ауксинів. Пізніше Ж.Морель встановив, що ще один фітогормони – гіберелін – індукує проліферацію меристем та їх диференціювання із утворенням цілої рослини.

Роботами Ф.Стюарда (1958) і Дж.Рейнгердта (1959) експериментально продемонстровано здатність ізольованих соматичних клітин утворювати зародкоподібні структури, що поклало основу вивченню соматичного ембріоїдогенезу в штучних умовах.

Початок 1970-х років характеризує розвиток нових напрямів біотехнології рослин – соматичної гібридизації і генної інженерії. Серед основних робіт із виділення і злиття протопластів необхідно відзначити публікації Е.Кокінга (1960, 1972), Е.Такебе (1971), К.Као (1975). Цілеспрямоване конструювання штучним шляхом рекомбінантних ДНК з метою одержання спадково змінених організмів пов’язане із роботами П.Берга (1972), Дж.Беквіса, Г.Корани та ін.

В Росії великий внесок у розвиток біотехнології зробив М.І.Вавілов (1887-1943) – селекціонер, генетик, ботанік, агроном, географ. Він опублікував серію наукових праць з генетики, селекції та еволюції рослин: «Селекція як наука», «Основні завдання селекції рослин і шляхи їх здійснення», «Значення міжвидової та міжродової гібридизації в селекції і еволюції», «Світові рослинні ресурси і їх використання в практичній селекції, «Закони гомологічних рядів у спадковій мінливості», «Центри походження культурних рослин» та ін.

У 1957 р. в Москві, в Інституті фізіології рослин ім. К.А.Тімірязєва були розпочаті дослідження культури ізольованих тканин під керівництвом академіка Раїси Георгіївни Бутенко, яка розробляла питання нетрадиційної селекції та клітинному та молекулярному рівні.

На Україні перші експериментальні спроби із культивування тканин рослин були зроблені у 1949 р. в Інституті фізіології рослин АН УРСР (відділ росту і розвитку) під керівництвом проф. Ф.Л.Калініна. Разом із ним працювали В.В.Сарнацька, В.Е.Поліщук, В.К.Мусіяка, Л.В.Желтоножська, які відомі роботами із вивчення фізико-хімічних і біохімічних механізмів пухлинної трансформації рослинних клітин, мікроклонального розмноження та ін. На початку 1970-х вийшли публікації українських дослідників П.Г.Сидоренко і В.А.Кунаха стосовно вивчення каріотипічної мінливості клітин в процесі розвитку популяцій в культурі. Питанням віддаленої гібридизації і запліднення в умовах ін-вітро присвячено багато робіт А.І.Здруйковської-Ріхтер (Нікітський ботанічний сад).

Активний розвиток різних напрямків біотехнології рослин припадає на 1970-80-ті роки. Саме тоді в Інституті ботаніки ім. М.Г.Холодного під керівництвом академіка Костянтина Меркурійовича Ситника проводяться оригінальні роботи Ю.Ю.Глєби, В.А.Сидорова та М.М.Півня з гібридизації протопластів та клітинної селекції. Нині академік Юрій Юрієвич Глєба очолює Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України.

Крім цього наукового центру, теоретичні і практичні питання біотехнології вирішуються в інших наукових та вищих навчальних закладах України. Серед них – Інститут фізіології рослин і генетики НАН, Інститут картоплярства, Інститут садівництва, Інститут цукрових буряків, Інститут винограду і вина «Магарач», Державний Нікітський ботанічний сад, Інститут рослинництва, ЛНАУ, НЛТУ України, НУБіП та інші.

Наукові доробки з питань біотехнології рослин публікуються в журналах «Физиология и биохимия культурних растений» (Київ), «Физиология растений» (Москва), «Цитология и генетика» (Київ), «Генетика» (Москва) та багатьох інших вітчизняних та іноземних загальнобіологічних або спеціальних виданнях.

Дата добавления: 2014-01-07