Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
текст
Верхушка корня (10X) 1) Меристем; 2) Колумель 3) Боковая часть наконечника; 4) мертвые клетки; 5) Зона удлинения

Стволовые клетки растений [ править ]

Стволовые клетки растений врожденна недифференцированные клетки , расположенные в меристемах из растений . [1] Стволовые клетки растений служат источником жизнеспособности растений, поскольку они поддерживают себя, обеспечивая при этом постоянный запас клеток-предшественников для формирования дифференцированных тканей и органов растений. [2] [ неудавшаяся проверка ] Распознаются две отдельные области стволовых клеток: апикальная меристема и латеральная меристема.

Стволовые клетки растений характеризуются двумя отличительными свойствами, а именно: способностью создавать все типы дифференцированных клеток и способностью к самообновлению, так что количество стволовых клеток сохраняется. [3] Стволовые клетки растений никогда не подвергаются процессу старения, но бессмертно дают начало новым специализированным и неспециализированным клеткам, и у них есть потенциал для роста в любом органе, ткани или клетке тела. [2] [ неудавшаяся проверка ] Таким образом, они являются тотипотентными клетками, обладающими регенерирующими способностями, которые способствуют росту растений и производству новых органов на протяжении всей жизни. [1] [ не удалось проверить ]

В отличие от животных растения неподвижны. Поскольку растения не могут избежать опасности, двигаясь, им нужен специальный механизм, чтобы выдерживать различные, а иногда и непредвиденные воздействия окружающей среды . Здесь то, что дает им возможность противостоять суровому внешнему воздействию и сохранять жизнь, - это стволовые клетки. Фактически, растения составляют самые старые и самые крупные живые организмы на Земле, в том числе сосны Бристлеконе в Калифорнии , США (4842 года), и Гигантскую секвойю в горных районах Калифорнии, США (87 метров в высоту и 2000 тонн в весе). . [4]Это возможно, потому что они имеют модульную конструкцию тела, которая позволяет им выдерживать значительные повреждения, инициируя непрерывное и повторяющееся формирование новых структур и органов, таких как листья и цветы . [1]

Стволовые клетки растений также характеризуются своим расположением в специализированных структурах, называемых меристематическими тканями, которые расположены в апикальной меристеме корня (RAM), апикальной меристеме побега (SAM) и сосудистой системе ( (про) камбий или сосудистая меристема) [5].

Исследования и разработки [ править ]

Традиционно считалось, что стволовые клетки растений существуют только в SAM и RAM, и исследования проводились на основе этого предположения. Однако недавние исследования показали, что (про) камбий также служит нишей для стволовых клеток растений: «Клетки прокамбия соответствуют критериям стволовых клеток, поскольку они обладают способностью к долгосрочному самообновлению и способностью дифференцироваться в одну или более специализированные типы клеток ». [6] [ неудачная проверка ]

Камбий - это тип меристемы с тонкими стенками, которая существует небольшими популяциями внутри растения. Благодаря этой структурной характеристике при приложении к нему физической силы он легко повреждается в самом процессе изоляции, теряя свои характеристики стволовых клеток. Несмотря на 160 лет биологических усилий по выделению и извлечению стволовых клеток растений, ни одному из них не удалось выделить из-за отчетливых структурных характеристик стволовых клеток растений: «[т] камбий состоит из нескольких слоев узких удлиненных тонкостенных клеток, легко повредить во время отбора проб ». Эта очень уязвимая особенность позволила исследовать камбиальную структуру и ультраструктуру.трудно достичь обычными методами. Таким образом, неспособность выделить стволовые клетки растений из меристематических тканей побудила ученых использовать культуру растительных клеток с использованием каллуса (дедифференцированных клеток) в качестве альтернативы стволовым клеткам растений.

Каллюс , или дедифференцированные клетки, представляют собой соматические клетки, которые подвергаются дедифференцировке, давая начало тотипотентным эмбриогенным клеткам, которые временно приобретают способность пролиферировать и / или регенерировать эмбрион.. Поскольку эмбриогенные клетки считались тотипотентными клетками на основании их способности регенерировать или развиваться в эмбрион в данных условиях, дедифференцированные клетки обычно считались стволовыми клетками растений: «… мы предлагаем расширить концепцию стволовых клеток, включив в нее эмбриогенные стволовые клетки, которые возникают из соматических клеток растений. Мы исследуем клеточные, физиологические и молекулярные сходства и различия между меристематическими стволовыми клетками растений и эмбриогенными стволовыми клетками, происходящими непосредственно из отдельных соматических клеток ».

Растительные стволовые клетки против каллуса [ править ]

Несмотря на то, что каллус проявляет ряд свойств, подобных стволовым клеткам, в течение временного периода и что его культивировали для получения полезных растительных соединений в качестве альтернативного источника растительных стволовых клеток, каллус и растительные стволовые клетки фундаментально отличаются друг от друга. Каллус похож на стволовые клетки растений по способности к дифференцировке, но они отличаются по своему происхождению. В то время как стволовые клетки растений существуют в меристематических тканях растений, каллус получается как временная реакция на лечение ран в соматических клетках.

Более того, каллус подвергается дедифференцировке, поскольку дифференцированные клетки приобретают способность дифференцироваться; но генетическая изменчивость в этом процессе неизбежна, потому что клетки состоят из соматических недифференцированных клеток взрослого рассматриваемого растения. В отличие от настоящих стволовых клеток каллус неоднороден . По этой причине постоянное и стабильное деление каллуса затруднено. Следовательно, стволовая клетка растения, происходящая из камбия, является бессмертной клеткой, тогда как стволовая клетка из каллуса является временно дедифференцированной клеткой, полученной в результате стимуляции соматической клетки.

Кроме того, способность к дифференцировке и пролиферации отличается от того, что различия между стволовыми клетками растений и каллусом преобладают в культуре и исследованиях. Только стволовые клетки растений, встроенные в меристемы, могут делиться и давать клетки, которые дифференцируются, давая начало новым стволовым клеткам. Эти бессмертные клетки делятся бесконечно.

Инновации в биопроцессах [ править ]

Растительные клетки культивируют для получения полезных для растений соединений. Однако культурам клеток часто препятствуют различные факторы, особенно если культивирование клеток продолжается в течение длительного времени. Однако высокая жизнеспособность и структурные характеристики стволовых клеток растений преодолевают предыдущие недостатки культуры клеток растений. Таким образом, культура стволовых клеток растений является наиболее идеальным и продуктивным методом культивирования клеток и фитохимического производства, поскольку клетки успешно культивируются в массе при сохранении качества.

Дальнейшие приложения [ править ]

Многие лекарства , духи , пигменты , противомикробные препараты и инсектициды производятся из растительных натуральных продуктов. Выращенный C ambial M eristematic C гезов (CMC) может обеспечить экономически эффективное, экологически чистый и устойчивый источник важных природных продуктов, в том числе паклитаксела . В отличие от выращивания растений, этот подход не подвержен непредсказуемости, вызванной изменением климатических условий или политической нестабильностью в определенных частях мира. Кроме того, CMC из справочных спецификаций могут также предоставить важный биологический инструмент для изучения функции стволовых клеток растений.

В 2010 году исследователи из Института стволовых клеток растений  [ ko ] (бывший Институт науки и технологий Унхва) представили свои данные миру через Nature Biotechnology. Их исследование продемонстрировало первую в мире изоляцию камбиальных меристематических клеток. Из-за ценных и полезных соединений для здоровья человека (например, паклитаксела), которые секретируются СМС, эта технология считается серьезным прорывом в биотехнологии растений. [7] [необходим неосновной источник ]

См. Также [ править ]

  • Каллус (клеточная биология)
  • Стволовая клетка

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Weigel D, Jürgens G (февраль 2002 г.). «Стволовые клетки, из которых состоят стебли». Природа . 415 (6873): 751–4. Bibcode : 2002Natur.415..751W . DOI : 10.1038 / 415751a . PMID  11845197 . S2CID  9032410 .
  2. ^ a b Sablowski R (ноябрь 2004 г.). «Стволовые клетки растений и животных: концептуально похожи, молекулярно различны?». Тенденции в клеточной биологии . 14 (11): 605–11. DOI : 10.1016 / j.tcb.2004.09.011 . PMID 15519849 . 
  3. ^ Scheres B (август 2005). «Стволовые клетки: перспектива биологии растений». Cell . 122 (4): 499–504. DOI : 10.1016 / j.cell.2005.08.006 . hdl : 1874/21117 . PMID 16145811 . S2CID 1705295 .  
  4. ^ "База данных голосеменных" . Pinus longaeva . 15 марта 2007 . Проверено 25 июля 2006 .
  5. ^ Hirakawa Y, Shinohara Н, Кондо Y, Иноуэ А, Nakanomyo я, Огава М, Савва S, Охаши-Ито К, Matsubayashi Y, Фукуда Н (сентябрь 2008 г.). «Неклеточно-автономный контроль судьбы сосудистых стволовых клеток с помощью системы пептид / рецептор CLE» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (39): 15208–13. Bibcode : 2008PNAS..10515208H . DOI : 10.1073 / pnas.0808444105 . PMC 2567516 . PMID 18812507 .  
  6. ^ Alison MR, Poulsom R, S Forbes, Райт Н. (июль 2002). «Введение в стволовые клетки» . Журнал патологии . 197 (4): 419–23. DOI : 10.1002 / path.1187 . PMID 12115858 . 
  7. ↑ Lee EK, Jin YW, Park JH, Yoo YM, Hong SM, Amir R, Yan Z, Kwon E, Elfick A, Tomlinson S, Halbritter F, Waibel T, Yun BW, Loake GJ (ноябрь 2010 г.). «Культивируемые камбиальные меристематические клетки как источник натуральных растительных продуктов». Природа Биотехнологии . 28 (11): 1213–7. DOI : 10.1038 / nbt.1693 . PMID 20972422 . S2CID 205274906 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Сингх МБ, Бхалла П.Л. (май 2006 г.). «Стволовые клетки растений занимают свою нишу». Тенденции в растениеводстве . 11 (5): 241–6. DOI : 10.1016 / j.tplants.2006.03.004 . PMID  16616580 .
  • Вайгель Д., Юргенс Г. (февраль 2002 г.). «Стволовые клетки, из которых состоят стебли». Природа . 415 (6873): 751–4. Bibcode : 2002Natur.415..751W . DOI : 10.1038 / 415751a . PMID  11845197 . S2CID  9032410 .
  • Иванов В.Б. (октябрь 2007 г.). «Окислительный стресс, формирование и поддержание стволовых клеток корня». Биохимия. Биохимия . 72 (10): 1110–4. DOI : 10.1134 / s0006297907100082 . PMID  18021068 . S2CID  14674628 .
  • Мюллер Б., Шин Дж. (Июнь 2008 г.). «Взаимодействие цитокининов и ауксинов в спецификации стволовых клеток корня во время раннего эмбриогенеза» . Природа . 453 (7198): 1094–7. Bibcode : 2008Natur.453.1094M . DOI : 10,1038 / природа06943 . PMC  2601652 . PMID  18463635 .
  • Ноймюллер Р.А., Бетчингер Дж., Фишер А., Бушати Н., Пернбахер И., Мехтлер К., Коэн С.М., Кноблих Дж. А. (июль 2008 г.). «Mei-P26 регулирует микроРНК и рост клеток в линии стволовых клеток яичников дрозофилы» . Природа . 454 (7201): 241–5. Bibcode : 2008Natur.454..241N . DOI : 10,1038 / природа07014 . PMC  2988194 . PMID  18528333 .
  • Scheres B (май 2007 г.). «Ниши стволовых клеток: детские стишки в разных царствах». Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология . 8 (5): 345–54. DOI : 10.1038 / nrm2164 . PMID  17450175 . S2CID  34588810 .
  • Эрик, Саймон; Кэмпбелл, Нил; Рис, Джейн (2007). Основная биология с физиологией . Сан-Франциско, Калифорния: Пирсон Бенджамин Камминс.
  • Стейвли Б.Е. (10 декабря 2008 г.). «Развитие растений» . Кафедра биологии. Мемориальный университет Ньюфаундленда. Архивировано из оригинального 30 ноября 2012 года . Проверено 8 сентября 2017 года .