Спасение эмбрионов — одна из самых ранних и успешных форм методов культивирования in vitro , которая используется для оказания помощи в развитии эмбрионов растений, которые могут не выжить и не стать жизнеспособными растениями. [1] Спасение эмбрионов играет важную роль в современной селекции растений , позволяя создавать множество межвидовых и межродовых гибридов пищевых и декоративных культур. Этот метод питает незрелый или слабый эмбрион, давая ему шанс выжить. Эмбрионы растений представляют собой многоклеточные структуры, которые могут развиться в новое растение. Наиболее широко используемая процедура спасения эмбрионов называется культурой эмбрионов и включает в себя удаление эмбрионов растений и помещение их в культуру среды. [2] Спасение эмбрионов чаще всего используется для создания межвидовых и межродовых скрещиваний, которые обычно дают абортированные семена. Межвидовая несовместимость у растений может возникать по многим причинам, но чаще всего происходит аборт эмбрионов [3] . В селекции растений широкие гибридизационные скрещивания могут привести к появлению мелких сморщенных семян , что свидетельствует о том, что оплодотворение произошло, однако семя не развивается. Во многих случаях при удаленной гибридизации не происходит нормального полового размножения, поэтому спасение эмбрионов может помочь обойти эту проблему. [4]
Спасение эмбрионов было впервые задокументировано в 18 веке, когда Шарль Бонне вырезал эмбрионы Phaseolus и Fagopyrum и добился успеха в этом, посадил их в почву, и в результате скрещивания появились карликовые растения. [5] Вскоре после этого ученые начали помещать эмбрионы в различные питательные среды. В период с 1890 по 1904 год системы спасения эмбрионов стали систематическими, используя питательные растворы, содержащие соли и сахара, и применяя асептические методы . [6] Первая успешная культура эмбрионов in vitro была проведена Ханнингом в 1904 году, однако он описал проблемы с преждевременными эмбрионами, которые приводили к появлению маленьких, слабых и часто нежизнеспособных проростков. [7]
В зависимости от культивируемого органа ее можно назвать культурой эмбриона , яйцеклетки или яичника . Культура яйцеклеток или культура эмбрионов in vitro — это модифицированный метод спасения эмбрионов, при котором эмбрионы культивируются, пока они еще находятся внутри яйцеклеток, чтобы предотвратить их повреждение во время процесса удаления. [8] Культура завязей или стручков, с другой стороны, предполагает использование в культуре всей завязи. Становится необходимым удалить весь маленький эмбрион, чтобы предотвратить ранний аборт эмбриона. Однако технически сложно изолировать крошечные неповрежденные эмбрионы, поэтому часто используются яичники с молодыми эмбрионами или целые оплодотворенные яйцеклетки. [9]
Эмбрионы вырезают вручную и сразу же помещают в культуральную среду , которая обеспечивает необходимые питательные вещества для поддержания выживания и роста (Miyajima 2006). Хотя процессы дезинсекции и удаления эксплантатов различаются для этих трех методов, многие факторы, способствующие успешному восстановлению жизнеспособных растений, схожи. Основными факторами, влияющими на успех, являются; время культивирования , состав среды , температура и освещение . Сроки в основном относятся к стадии созревания эмбриона перед удалением. Оптимальное время, особенно для спасения эмбрионов, полученных от несовместимых скрещиваний, — непосредственно перед абортом эмбриона. Тем не менее, из-за трудностей, связанных с выращиванием молодых эмбрионов по сравнению с теми, которые достигли автотрофной фазы развития, эмбрионам обычно позволяют развиваться in vivo как можно дольше. Хотя в целом для исследований по спасению эмбрионов чаще всего используются два основных типа базальных сред, а именно среда Мурасиге и Скуга (MS) [10] [ неудачная проверка ] и среда Гамборга B-5 [11] [ неудачная проверка ] (Бриджен , 1994), состав среды будет варьироваться в зависимости от концентрации необходимых добавок к среде. Обычно это зависит от стадии развития эмбриона. Например, молодым эмбрионам потребуется сложная среда с высокими концентрациями сахарозы, тогда как более зрелые эмбрионы обычно могут развиваться на простой среде с низким уровнем сахарозы. Требования к температуре и освещению обычно зависят от вида, и поэтому они обычно регулируются так, чтобы они соответствовали тем же температурным требованиям, что и у его родителя, при этом эмбрионы культур холодного сезона требуют более низких температур, чем эмбрионы культур теплого сезона.
Культура как растительных, так и животных клеток, тканей и органов возможна на искусственной питательной среде в контролируемых лабораторных условиях. Многие желаемые продукты могут быть получены с помощью культуры тканей, например фармацевтические препараты, вакцины и моноклональные антитела.