O’simliklar gen muxandisligi. Transgen o’simlik yaratish texnologiyasi Ma’ruza rejasi Hujayra biotexnologiyasi

O’quv-uslubiy majmua

1. 
   Hujayra biotexnologiyasi
   
2. 
   Ўсимлик ҳужайраларини суюқ озуқа муҳитида ўстириш ва унда ген мухандислиги усулларини қўллаш.
   
3. 
   Ўсимликларда ген мухандислиги ва биологик азотфиксация.
   
4. 
   Колекцион марказда сақланадиган ўсимликлар генофонди.
   
5. 
   Gen muhandisligining asosiy biotexnologik sxemasi
   

Hujayra biotexnologiyasi – hujayra, to‘qima va protoplastlarni ishlatishga asoslanadi. Hujayralarni manipulyasiya (faoliyatiga qandaydir o‘zgarishlar kiritish) qilish uchun, ularni o‘simlikdan ajratib olish, o‘simlik organizmidan tashqarida yashashi va ko‘payishi uchun sharoit tug‘dirib berish lozim. Ajratib olingan hujayra va to‘qimalarni sun’iy oziqa muhitida, steril sharoitda (in vitro) o‘stirish usuli ajratilgan to‘qimalar kulturasi deb nom oldi va ularni biotexnologiyada ishlatish mumkinligi sababli katta ahamiyat kasb etdi.

O‘simlik hujayrasi orqali in vitro sharoitida yaratilgan biologik tizim, shakllangan o‘simlikning ayrim belgilarini o‘zida saqlaydi. Bunday sun’iy biologik tizim ikki xili mavjud: biri kallus ko‘rinishida bo‘lib, ikkinchisi esa hujayralarning suspenziya holatidadir. Kallus geterogenli bo‘lib, diffferensiyalanmagan hujayralarning yig‘indisidir. Mazkur massa, to‘liq o‘simlikka o‘xshash ayrim metabolitlarning sintezlash faoliyatiga ega.

Hujayralarning suspenziyasi kallusga nisbatan gomogen bo‘lganligi uchun tezroq o‘sish va muhitga moslashish qobiliyati yuqori bo‘ladi. Hujayraning alohida o‘simlikka aylanishi u uchun juda kuchli stress omili desa bo‘ladi. Bu jarayonda hujayra metabolizmini ko‘p tomonlari o‘zgarishga yuz tutadi. Birinchi navbatda mazkur tizim genomning funksional qirralari o‘zgaradi. YAshashga moslashuvchi genlar faollansa, hujayralarning differensirovkasi uchun javob beradigan genlar repressiyalanadi.

Hujayralar majmuasining bunday holati mikrob hujayrasiga nisbatan metabolitlarni ko‘proq sintezlaydi. O‘simlik hujayralarrining kallus xolati genetik va biokimyoviy tadqiqot izlanishlari uchun ajoyib modeldir. Masalan, to‘liq o‘simliklarda individual oqsillarning sintezi va ularning stabilligini kuzatish juda murakkab bo‘lib, hujayra ekmasida bunday ilmiy ishlarni osonlik bilan bajarish mumkin. Xujayralarning to‘plami bo‘lgan ekmada ilmiy-amaliy ishlar olib boriladi.

Protoplastlarning qo‘shilishidan hosil bo‘ladigan o‘simlik regenerantlarini tayyorlash mumkin. O‘simlik hujayra qobig‘ini ferment yordamida gidrolizlab, “kiyimsiz” hujayra yoki protoplastlari ajratiladi. “Tashqi qobig‘i” yo‘q hujayralarni bir-birlai bilan qo‘shilishini, o‘simlik hujayralarini bunday qo‘shilishi hayvon hujayralarini qo‘shilishiga o‘hshasa ham, biroq jiddiy farqlar mavjuddir. Hayvon hujayralari qo‘shilsa yangi hujayra hosil bo‘ladi, o‘simlik protoplastlari qo‘shilishidan ham gibrid hujayra hosil bo‘lib, so‘ng o‘simlik shakllandi. Paraseksual gibridlanish asosida felogenetik bir-biridan uzoq, jinsiy yo‘l bilan chatishtirib bo‘lmaydigan, o‘simlik turlarini gibridlash mumkin. Mazkur usul orqali gibridlanayotgan ikki tur o‘simliklaridagi genlarni har xil variantlarda o‘zgartirish mumkin.

Ikki xil protoplastlarni qo‘shilishini ta’minlaydigan induktor polietilenglikol yoki o‘zgaruvchan elektr maydoni bo‘lishi kerak. Aralashma oynaga tomizilib, 15-20 daqiqadan keyin qo‘shilgan aralashma ajratilib, maxsus oziqali muhitdao‘stiriladi. Ma’lum vaqtdan so‘ng, hujayra qobig‘i regeneratsiyaga uchrab, u gibridga aylanadi. SHunday somatik gibridlardan birlamchi va ikkilamchi metabolitlarni ajratish mumkin. Birlamchi metabolitlardan amaliyot uchun o‘simlik fermentlari katta ahamiyatga ega.

O‘simlik fermentlarining ba’zilari mikroorganizm fermentlariga nisbatan kam toksik hususiyatga ega bo‘lib, toza holda bo‘lmasa ham sanoat va tibbiyotda ishlatish mumkin. O‘simlik hujayralari turli metabolitlarni sintezlaydi. O‘simlik hujayralari sintezlaydigan ikkilamchi metabolitlarni ko‘pchiligini laboratoriya sharoitida sintezlab bo‘lmaydi. SHunday qilib, o‘simlik hujayralari tomonidan sintezlanadigan juda ko‘p metabolitlar sanoat va tibbiyotda keng ishlatiladi. O‘simlik hujayralarini klonlash, maqsadga muvofiq mutatsiyaga uchatish orqali gen muhandisligi asosida arzon, sifatli, miqdori ko‘p bo‘lgan metabolitlar olinib, har xil maqsadlarda ishlatilmoqda.

Ikkilamchi modda almashinuvi asosida hosil bo‘ladigan ko‘pchilik mahsulotlar, hozirgi kunda, o‘simlik hujayrasi ishtirokida laboratoriya va sanoat miqyosida ajratib olinmoqda. Jumladan, yurak glikozidlari, steroid, alkoloid va boshqa qimmatli dori-darmon yuqorida ko‘rsatilgan usul asosida, o‘simlik hujayralaridan ajratish yo‘lga qo‘yilgan. Mazkur sohaning muammolaridan biri shuki, genetik turg‘un o‘simlik hujayralarini yaratishdir. Ma’lumki, metabolitlar hujayra shirasida yoki vakuolalarda to‘planadi. Bu o‘rinda shuni aytib o‘tish joizki, hozirgi kunda gen muxandisligi ushbu metabolitlarni ajratish, tozalash o‘ziga xos qiyinchiliklarga ega ekanligi bilan ancha muammo tug‘dirmoqda. O‘simlik hujayralarini genetik transformatsiya qilish yaxshi natijalar bermoqda. Transformatsiyaning mohiyati shundan iboratki, protoplastlarga maqsadli genetik axborot kirgizilib, keyingi bosqichda klonlash va regeneratsiya asosida to‘liq o‘simlik hujayrasi hosil qilinadi (gen muhandislik texnikasi keyingi bobda yozilgan. Ko‘rsatilgan rasmda (42-rasm) transformatsiyalangan protoplast → hujayra suspenziyasi → kallusli to‘qima → to‘liq o‘simlik hosil bo‘lishi tasvirlangan. Mazkur usulning o‘tkazish jarayonida birinchi va oxirigi bosqichlar bir oz murakkab va muhim hisoblanadi. So‘nggi operatsiya qimmatli va samarali bo‘lib, bu jarayonda yangi maqsadli transgen o‘simlik etishtiriladi.

1. 
   To’qimalar kulturasi
   
2. 
   Hujayra biotexnologiyasi
   
3. 
   O’simlik fermentlari
   
4. 
   O’simlik hujayralarining genetik transformatsiyasi