Somaklonālā mainība

Somaklonālā mainība ir iedzimstošas izmaiņas no augu audu kultūrām iegūtajos augos^[1]. Izmaiņas var būt genotipiskas vai fenotipiskas, fenotipisku izmaiņu pamatā var būt ģenētiskas vai epiģenētiskas izmaiņas.

Somaklonālās mainības cēloņi

Konstatēti vairāki mehānismi, kas izsauc somaklonālo mainību: punktveida mutācijas (missense, silent, nonsense), hromosomu skaita izmaiņas (aneiploīdija, poliploīdija, miksoploīdija) un hromosomu struktūras izmaiņas (delēcijas, inversijas, duplikācijas, translokācijas), DNS metilēšana, mobilo ģenētisko elementu aktivitātes izmaiņas, plastīdu un mitohondriālā DNS izmaiņas.

Tipiskas ģenētiskas izmaiņas ir hromosomu skaita izmaiņas, hromosomu struktūras un DNS sekvences izmaiņas. Epiģenētiskas izmaiņas ir gēnu ekspresijas un DNS metilēšanas izmaiņas. Ir izvirzīta hipotēze, ka DNS metilēšanas izmaiņas ir galvenais somaklonālās mainības cēlonis^[2]. Somaklonālās mainības biežums ir atkarīgs no auga genotipa, eksplanta donora, barotnes, donora augu vecuma, audu kultūras kultivēšanas apstākļiem un ilguma^[3]. Somaklonālā mainība ar īpaši augstu intensitāti novērojama no kallusiem reģenerētos augos. Somaklonālo mainību ietekmē šūnu dediferenciācija, izmantotie fitohormoni (auksīni, citokinīni) un to savstarpējā attiecība, kā arī citi faktori.

Morfoloģiskās izmaiņas augos-reģenerantos parasti iespējams novērtēt vizuāli, tomēr, ja morfoloģiskas izmaiņas somaklonālās mainības noteikšanai nav vizuāli novērtējamas, izmanto molekulārās analīzes. Somaklonālai mainībai ir gan priekšrocības, gan trūkumi.

Somaklonālās mainības priekšrocības

Somaklonālā mainība var kalpot kā alternatīvs ģenētiskās daudzveidības avots, pētījumus veicot in vitro. Ģenētiskā mainība kultūraugu īpašību uzlabošanai var tikt izmantota mutaģenēzi apvienojot ar audu kultūrām. In vitro somakloni var tikt pārbaudīti uz slimību un herbicīdu rezistenci, vides vai ķīmiskā stresa toleranci, kā arī pastiprinātu sekondāro metabolītu produkciju.

Somaklonālās mainības izmantošanas ierobežojumi

Somaklonālās mainības izmantošanu augu selekcijā ierobežo virkne faktoru: tā ir neprognozējama rakstura, izmaiņas var nebūt pārmantojamas vai epiģenētiskas. Bez tam, somaklonālās izmaiņas nav iespējams iegūt visām pazīmēm, šīs izmaiņas bieži ir negatīvā virzienā un reti tiek iegūtas jaunas izmaiņas. Somaklonālā mainība būtiski apgrūtina vienveidīga pavairojamā materiāla iegūšanu in vitro, kā arī dārzkopības un mežsaimniecības nozarēs, kur ātrai nepieciešamo genotipu pavairošanai izmanto audu kultūras. Kā papildus ierobežojums somaklonālās mainības izmantošanai uzskatāms apstāklis, ka izmaiņām pakļautās formas bieži ir sterilas un saimnieciski neizmantojamas, tādējādi ierobežojot to turpmāku pielietošanu^[4].

Somaklonālās mainības samazināšanas paņēmieni

Pastāv dažādi somaklonālās mainības intenstitāti samazinoši pasākumi. Ir zināms, ka subkultūras palielina somaklonālo mainību, tāpēc mikropavairošanas subkultūru skaits būtu jāsamazina līdz minimumam. Kā vēl viens somaklonālās mainības samazināšanas paņēmiens ir izvairīšanās no auksīna 2,4D izmantošanas barotnēs kultivējot in vitro, jo šis hormons tiek izmantots, lai ģenētiskās izmaiņas inducētu.

Atsauces

↑ Somaclonal variation — a novel source of variability from cell cultures for plant improvement - Springer
↑ Epigenetic aspects of somaclonal variation in plants - Springer
↑ Somaclonal variation as a tool for crop improvement - Springer
↑ In Vitro Culture of Higher Plants, Pierik R.L.M., 1997, ISBN 0-7923-4527-4

[1] Somaclonal variation — a novel source of variability from cell cultures for plant improvement - Springer

[2] Epigenetic aspects of somaclonal variation in plants - Springer

[3] Somaclonal variation as a tool for crop improvement - Springer

[4] In Vitro Culture of Higher Plants, Pierik R.L.M., 1997, ISBN 0-7923-4527-4

[1]

[2]

[3]

[4]