|
O’zbekiston respublikasi oliy ta’lim, fan va innovatsiyalar vazirligi farg’ona davlat universiteti qo‘lyozma shalkda
|
| bet | 6/23 | | Sana | 22.01.2024 | | Hajmi | 88,84 Mb. | | #142800 |
Bog'liq Magistrlik dissertatsiyasiI bob bo’yicha xulosa: Dissertatsiyamning birinchi bobida dissertatsiya mavzusi bo’yicha olimlarning erishgan yutuqlari bilan tanishib chiqildi. Zamonaviy biotexnologik usullardan bo’lgan in vitro texnologiyasida qilingan ishlar, erishilgan yutuqlar, qaysi organizmlarda o’tkazilganligi to’g’risida to’xtalib o’tildi. Aynan introduksiya qilingan o’simliklarida ham tajriba o’tkazilganligi o’rganildi.
2 BOB. ENG ZAMONAVIY BIOTEXNOLOGIK USULLARDAN BO’LGAN IN VITRO TEXNOLOGIYASINING TASNIFI.
2.1 In vitro usulini rivojlanish tarixi va uni qo'llash sohasi.
Hujayralar biotexnologiyasi hujayralaming in vitro sharoitida yashash, ko‘payish va regeneratsiyalanish xususiyatlariga hamda ulaming totipotentligiga asoslanadi. Ajratilgan to‘qimalarni steril sharoitida, sun’iy oziqa muhitlarda in vitro kulturalash usuli biotexnologiyada qimmatli genotiplarni saqlash, ko‘paytirish, ulaming embriogenezini amalga oshirish va ekish materiallarini sog‘lomlashtirish maqsadlarida keng foydalaniladi. Biotexnologiyada ajratilgan hujayra va to‘qimalar kulturasi rolini uchta yo‘nalishda ko‘rish mumkin. Birinchi yo‘nalish - ajratilgan o‘simlik hujayralarining tibbiyot, parfyumeriya, kosmetika va sanoatning boshqa tarmoqlari uchun ikkilamchi sintez moddalar: alkaloidlar, steroidlar, glikozidlar, gormonlar, efir moylari va boshqa moddalarni sintez qilish xususiyati bilan bog‘liq. Ikkilamchi sintez moddalar qattiq (agarli) yoki suyuq
(suspenziyali kultura) oziqa muhitlarida o‘stirilgan kallus to‘qimalaridan olinadi. Hujayralar texnologiyasi asosida foydali o‘simliklar hujayralaridan quvvatni oshiruvchi va tetiklashtiruvchi moddalar olinib, ular tibbiyot va attorlikda keng qo‘llaniladi. Hujayralar seleksiyasi natijasida olingan hujayralar kulturasining mahsuldorligi yaxlit o‘simliklar mahsuldorligidan yuqori bo‘lishi mumkin. Bunday usulda ikkilamchi sintez moddalar olishning afzalligi shundaki, bizning tabiiy
sharoitimizda o‘smaydigan o‘simliklardan butun yil mobaynida mahsulot olish mumkin. Ikkinchi yo‘naIish-ajratilgan to‘qimalar kulturasidan ekish materiallarini virusdan holi qilish va ko‘paytirishda foydalanish. Bu usul о‘simliklarni klonli mikroko‘paytirish usuli deb ataladi va bir yilda bitta meristemadan yuz minglab o‘simliklar olish imkonini beradi. Uchinchi yo‘nalish-ajratilgan hujayralardan o‘simliklar seleksiyasida foydalanib, tez rivojlanuvchi, turli tashqi omillar ta’siriga
qurg‘oqchilik, sho‘rlanish, past va yuqori harorat, fitopatogenlar, og‘ir
metallar va boshqalarga chidamli o‘simliklar olish mumkin. Shuningdek, bu yo‘nalish orqali ajratilgan protoplastlami qo‘shish va jinssiz (somatik) duragaylar olish yo‘li bilan yangi o'simliklar yaratish ishlarini ham amalga oshirish mumkin. Gen muhandisligi usullari yordamida ajratilgan protoplastlarga yot genlami kiritish
kelajakda yangi xususiyatli o'simliklar olish imkonini beradi. Ajratilgan
changdon va urug' kurtaklami sun’iy oziqa muhitida kulturalash orqali
gaploidlar olish, puch, unmaydigan (endospermi yaxshi rivojlanmagan)
duragay urug'lardan o'simliklar olishga erishish mumkin. Probirkada
chatishtirish orqali esa ba’zi o'simliklaming o'zaro chatishmasligini
yengish mumkin. Hujayra va to'qimalar kulturasidan foydalanishda
muvaffaqiyatga erishish uchun, avvalombor hujayralaming normal
bo'linishi, differensiyalanishi va regeneratsiyalanib, ulardan yetuk
o'simlik hosil bo'lishi kabi fiziologik jarayonlami optimallashtirish
zarur. Alohida hujayralardan o'simlik regeneratsiyalash ancha murakkab
jarayondir. Ayniqsa, donli ekinlarda bu ishni amalga oshirish ancha
qiyin. Shuning uchun in vitro morfogenez, regeneratsiya va ular asosida
yotuvchi jarayonlar mexanizmini aniqlash muhim ahamiyatga ega.
O'simlikdan alohida ajratilgan to'qimalami kulturalashga ancha yillardan buyon harakat qilib kelingan. 1892-1902-yilIar - Xaberlandt, Fyoxting, Rexinger kabi nemis tadqiqotchilari nomlari bilan bog'liq. Ular tomonidan saxaroza
eritmasida turli o'simliklami kulturalashga harakat qilingan. Qoqio't va
terak poyasi segmentlarida birinchi kallus to'qimalari olingan va kallus
hosil qilishga qobiliyatli segmentlaming minimal o'lchami aniqlangan.
Xaberlandt har qanday o'simlik hujayrasining totipotentligini, ya’ni
hujayra o'zining rivojlanish potensialini sarflab, ma’lum kulturalash
sharoitida yetuk o'simlik hosil qilish qobiliyati haqidagi ilmiy nazariyalami ilgari surgan. 1902-1922-yillarda hayvon to'qimalarini kulturalash uchun oziqa muhiti yaratildi. Bu oziqa muhiti tabiiy kelib chiqishga ega bo'lib,
tarkibi qon plazmasi va embrion (pusht) suyuqligidan iborat bo'lgan. Bu
davrda ajratilgan o'simlik to'qimalarini o'simlik ekstrakti tutuvchi
sun’iy oziqa muhitlarda o'stirishga bo'lgan urinishlar muvaffaqiyatsiz
chiqdi, chunki tajribalar uchun yuksak o'simliklaming o'sish faolligini
kam namoyon qiladigan hujayra va to'qimalari tanlangan edi.
1922-1932-yillarda amerika olimi V.Robins va nemis olimi Kotte
bir-biriga bog'liq bo'lmagan holda pomidor va makkajo'xori ildiz
meristemalarini qattiq oziqa muhitlarida kulturlash imkoniyatining
mavjud ekanligini aniqlashdi. Ammo ma’lum vaqt o‘tgandan so'ng,
o‘simlik to‘qimalari qo‘ng‘ir rangga kirib nobud bo‘lgan. O‘simlik
to‘qimalarini kulturlash usulining haqiqiy rivojlanish davri 1932-yildan
boshlandi. 1932-1940-yillar fransuz olimi R.Gotre nomi bilan bog‘liq. U
O‘simlik to'qimalarini in vitro sharoitida uzoq vaqt kulturlashga
to‘qimalami vaqti-vaqti bilan yangi oziqa muhitga ko‘chirib o‘tkazish
orqali erishish mumkinligini isbotladi. Bu kashfiyot to'qimalar kulturasi
bo'yicha yangi ishlarning boshlanishiga turtki bo‘ldi. 1940-1960-yillarda (1955) sitokinin fitogormonlarining yangi sinfi, aniqrog‘i kinetinning kashf etilishi munosabati bilan, tamakini o‘tkazuvchi to‘qimalari va kambiydan holi qilingan o‘zak parenxima to‘qimasi hujayralarining bo'linishini stimullash imkoniyati paydo bo'ladi. O‘simlik stimulyatorining miqdori va nisbatiga bog‘liq holda
eksplantdagi hujayralar bo'linishini tezlashtirish, kallus to‘qimasi
o‘sishni davom ettirish va morfogenezini indutsirlash mumkinligi
aniqlandi. Bu davrda kokos yong‘og‘i, kashtan, makkajo'xori va boshqa
o‘simliklarning endosperm tipidagi tabiiy ekstraktlaridan hujayralaming
tartibsiz o'sishini amalga oshirishda, kallus to‘qimalari kulturasida va
hujayralar suspenziyasidagi morfogenez jarayonlarini stimullashdagi roli
ijobiy baholanadi. 1960-1975-yillardagi muhim voqealardan biri, Nottingem
universiteti professori E.K.Kokking tomonidan fermentativ yo‘l bilan
protoplastlarning ajratilishi bo'ldi. U hujayralar devorini gidrolizlovchi
fermentlar yordamida pomidor mevasi va ildizidan protoplastlar ajratib
oldi va nazoratdagi sharoitda kulturaladi. Keyinroq 1970 yilda shu
laboratoriyada Pauer va uning shogirdlari tomonidan protoplastlami
qo'shish orqali, somatik duragaylar olishning yangi usuli yaratildi. Bu
davrda yaratilgan yana bir usul, bu in vitro sharoitida meristema
kulturasidan foydalangan holda o'simliklaming mikroko'paytirishdir. Bu usul fransuz olimi J.Morel tomonidan dastlab orxideya o'simligining
sog‘lomlashtirilgan ko'chatlarini ko'paytirish maqsadida ishlab chiqilgan. 1975-yildan hozirgi kunga qadar in vitro texnikasi jadal rivojlanishi davom etmoqda, kulturalanayotgan obyektlar biologiyasi o'rganilmoqda, ajratilgan protoplastlami elektr toki yordamida qo'shish usullari, hujayralar seleksiyasi va mutagenezi usullari, gaploid o'simliklar yaratish usullari yaratilmoqda. Protoplastlar va Agrobacterium tumefaciens hamda A. rhizogenasning Ti va Ri plazmidalari asosidagi vektorlaridan foydalanib, hujayralarni chuqur kulturalash usullari mukammallashtirilmoqda. Gen muhandisligi usullari yordamida ikki
pallali o'simliklar hujayrasiga genlami ko‘chirib o‘tkazishning samarali
usullari ishlab chiqildi. Shunday qilib, keyingi 10 yillarda ajratilgan o‘simlik hujayra va to‘qimalari bilan ishlashning texnik usullarini rivojlantirish ishlari jadal davom etmoqda. Ammo, bu ishlarda tadqiqot obyekti sifatida asosan bir urug’pallali va ikki urug’pallali o‘tchil o'simliklardan, ba’zi hollardagina daraxtsimon o‘simliklardan foydalanildi.(3)
In vitro atamasi lotinchadan olingan bo‘lib shisha yoki oynada degan ma'noni anglatadi. Mikroklonlash texnologiyasi seleksiya jarayonining davomiyligini kamaytirishga va yangi navlarni ishlab chiqarishga joriy etishni tezlashtirishga xizmat qiladi. Koʼchat materiallarini koʼpaytirishning mavjud usullarining samaradorligi yetarli emasligi sababli, yangi navlarni ishlab chiqarishda jarayonlari oʼnlab yillarga kechikmoqda. Shuni hisobga olgan holda madaniy manzarali o’simliklarni koʼpaytirishning yangi usullarini ishlab chiqish va joriy etish zarurati tugʼiladi. Muammoni hal qilishning eng samarali usullaridan biri bu in vitro mikroklonal koʼpaytirish texnologiyasidir. Biologik va agrotexnik kurash usullaridan foydalanish, atrof-muhitni ifloslanishidan himoya qilish maqsadida kasalliklarga, zararkunandalarga va begona oʼtlarga qarshi kurashda kimyoviy vositalardan foydalanishni kamaytirish yoki yoʼq qilish, kimyoviy kurash vositalarini talab qilmaydigan kasalliklar va zararkunandalarga chidamli navlarni joriy etish hozirgi kunning dolzarb muammolaridan biridir. Shuning uchun kasalliklarga chidamlilikni taʼminlash bilan bilan tavsiflanadigan texnik va jadval yoʼnalishlari alohida qiziqish uygʼotmoqda. Chidamli o’simlik navlari yetishtirishda ham iqtisodiy jihatdan (mehnat va xarajatlar kam) ham ekologik jihatdan (pestitsidsiz mahsulotlar) foydali hisoblanadi. O’simliklarni klon reproduksiya - bitta umumiy onalik organizmidan vegetativ koʼpayish natijasida genetik jihatdan bir xil organizmlarning ketma-ket nasllarini olish anʼanaviy hisoblanadi. Mikroklonlash bilan bu anʼana saqlanib qoladi, ammo vaqt birligida vegetativ koʼpayish koeffitsienti sezilarli darajada oshadi, shu bilan birga pitomniklarning egallagan maydoni kamayadi. Mikroklonlash yana bir qator afzallik va xususiyatlarga ega, yaʼni: atrof muhitning turli omillari taʼsirini istisno qiladigan laboratoriya sharoitida amalga oshiriladi, koʼpayish tezligi yuqori, viruslar va bakterial kasalliklarga chidamli sogʼlom ekish materiallarini ishlab chiqarishga imkon beradi, oʼsimliklarni yil davomida doimiy koʼpaytirishga imkon beradi, odatda yomon ildiz otadigan navlarni koʼpaytirish mumkin boʼladi, maydon birligi boʼyicha oʼsimliklarning maksimal sonini olish; tegishli sharoitda oʼsimliklar namunalarini uzoq muddatli saqlashga imkon beradi, seleksionerlarga kerakli genofondni saqlab qolish imkoniyatini yaratadi. Virusli, mikoplazmal kasalliklardan va bakterial saratondan holi oʼsimliklar oʼstirish muammosini turli usullar yordamida hal qilish mumkin. Oʼsimliklar meristemadan apikal uchlarini olish va biologik faol moddalar yordamida mikroklonal koʼpaytirish (A.B. Burgutin, 1983, 2011). Apikal meristema - balandligi 0,2-0,4 mm boʼlgan faol ravishda boʼlinadigan hujayralar konusidir (M. Carre, 1979).
Biotexnologik jarayonlar juda kam energiya talab qiladi, deyarli chiqindisiz, ekologik toza usul. Shuning bilan birqatorda, biotexnologiya standart jihozlardan va preparatlardan foydalanadi va iqlim sharoitiga qaramasdan hamda koʼp maydon egallamagan holda jarayonlarni yil boʼyi oʼtkazishga asoslanadi. Hujayra va toʼqimalar kulturalarini ishlatishdagi natijalar birinchi navbatda hujayralarni boʼlinishi, ularni tabaqalanishi va ulardan oʼsimlik oʼsib chiqishini belgilovchi, fiziologik jarayonlarni optimizatsiyasiga bogʼliq. Eng murakkab tomon bu alohida hujayradan oʼsimlik regeneratsiya qilish. Birinchi navbatda bu mevali ekinlar va boshoqli oʼsimliklarga tegishli. Shuning uchun ham in vitro sharoitda morfogenez regeneratsiya va ularni asosida yotgan jarayonlarni mexanizmlarini aniqlash, eng muhim ahamiyatga egadir. Аjratib olingan toʼqimalar bilan ishlashni asosiy sharti sterillikka qatʼiy rioya qilishdir. Tarkibi boy boʼlgan ozuqa muhiti mikroorganizmlarni rivojlanishi uchun ham juda yaxshi substrat hisoblanadi, oʼsimliklardan ajratib olingan fragmentlar (eksplantlar) ozuqa muhiti bilan aralashtirilganda mikroorganizmlar taʼsiriga tez uchraydilar. Shuning uchun ham eksplantni ham, ozuqa muhitini ham sterilizatsiya qilish kerak. Аjratilgan hujayralar va toʼqimalar bilan qilinadigan barcha nozik ishlar (manipulyatsiya) aseptik sharoitda (laminar-bokslarda) sterillangan uskunalar yordamida bajariladi. Аjratilgan toʼqimalarni oʼstirish davrida ham sterillikni saqlash kerak, ayniqsa harorat va namlik oʼzgarganda, chunki probirkalarni paxta-bintdan tayyorlangan tiqinchalari namlanadi va undan mikroorganizmlar oson oʼtishadi. Koʼchat materiallarini koʼpaytirishning mavjud usullarining unumdorligi yetarli emasligi sababli, yangi navlarni ishlab chiqarish jarayonlari oʼnlab yillarga kechikmoqda. Shuni hisobga olgan holda xona gullari va butalarni koʼpaytirishning yangi usullarini ishlab chiqish va joriy etish zarurati tugʼiladi. Muammoni hal qilishning eng samarali usullaridan biri bu o’simliklarni klon mikroklonlash texnologiyasi.
Mikroklonlash seleksiya jarayonining davomiyligini kamaytirishga va yangi navlarni ishlab chiqarishga joriy etishni tezlashtirishga xizmat qiladi. O’simliklarda klon reproduksiya - bitta umumiy onalik organizmidan vegetativ koʼpayish natijasida genetik jihatdan bir hil organizmlarning ketma-ket nasllarini olish anʼanaviy hisoblanadi. Mikroklonal koʼpaytirishda bu anʼana saqlanib qoladi, ammo vaqt birligida vegetativ koʼpayish koeffitsienti sezilarli darajada oshadi. Mikroklonal koʼpaytirish yana bir qator afzallik va xususiyatlarga ega, yaʼni: atrof muhitning turli omillari taʼsirini istisno qiladigan laboratoriya sharoitida amalga oshiriladi, koʼpayish tezligi yuqori, viruslar va bakterial saratonga qarshi sogʼlom materiallarini ishlab chiqarishga imkon beradi, koʼchatlarni yil davomida koʼpaytirishga imkon beradi, ildizlatish qiyin boʼlgan navlarni koʼpaytirish mumkin boʼladi, maydon birligi boʼyicha oʼsimliklarning maksimal sonini olish, seleksionerlarga kerakli genofondni saqlab qolish imkoniyatini beradi, yangi navlar tezda koʼpaytirish va fermer xoʼjaliklarida intensiv yetkazib berishda katta ahamiyatga ega.
In vitro usulida oʼsimliklarni yetishtirish tarixi deyarli bir asrga borib taqaladi. Dastlabki urinishlar (Haberlandt, 1902) muvaffaqiyatsiz tugadi; ajratilgan toʼqimalar bir necha haftadan ortiq omon qolmadi. Xaberlandt usullari hayvonlar toʼqimalariga muvaffaqiyatli qoʼllanilgan boʼlsada (Carrel, 1912), faqat 30 yildan soʼng tadqiqotchilar oʼsimliklardagi dalda beruvchi natijalar haqida xabar berishdi (Gautheret, 1934; White, 1934). Biroq, 20-asrning ikkinchi yarmida in vitro oʼsimliklarni yetishtirish boʼyicha tadqiqotlar ancha kengaydi. Skoog va Miller (1957) oʼsimliklarning oʼsish regulyatorlarining asosiy taʼsirini, xususan, morfogenez va auksin va sitokininlar muvozanati oʼrtasidagi bogʼliqlikni koʼrsatdi. Steward va boshqalar (1958) sabzi protoplastlaridan somatik embrionlar paydo boʼlishi haqida xabar bergan. Toʼqimalar kulturasi oʼsimlik biologiyasi haqidagi fundamental bilimlarni hujayradan (metabolizm, differentsiatsiya) oʼsimlik darajasigacha (organogenez, xoʼjayin organizm va parazit oʼrtasidagi munosabatlar) yaxshilab, koʼp yoʼnalishdagi tadqiqotlar uchun mustahkam poydevor yaratdi. Agronomiyada eng birinchi ishlatilganlardan biri bu virus bilan kasallangan oʼsimliklarni sanitar ishlov qilish edi. Morel va Martin (1952) oʼsimliklarning asosiy oʼsuv meristemalaridan qayta tiklanishi mumkinligini koʼrsatdilar, bu usul bugungi kunda bogʼdorchilik ekinlarining sanoat darajada mikroklonal koʼpaytirishda keng qoʼllaniladi. Toʼqimalar kulturasining muvaffaqiyati genetik takomillashtirishning noanʼanaviy usullarining paydo boʼlishiga olib keldi. Shunday qilib, datura polenidan olingan oʼsimliklardan foydalanib, Guha va Maheshwari (1964) gaplodiploidizatsiya usullari yordamida genetik sof liniyalar yaratish imkoniyatini koʼrsatdi.
In vitro usulida tadqiqotlar normal biologik kontekstdan tashqarida mikroorganizmlar , hujayralar yoki biologik molekulalar bilan amalga oshiriladi. In vitro usuli ommaviy tilda "probirkali tajribalar" deb ataladi. In vitro usuli tajribalar biologiya va uning quyi fanlari bo'yicha tadqiqotlar an'anaviy ravishda sinov naychalari, kolbalar, petri idishlari va mikrotitr plitalari kabi laboratoriya jihozlarida amalga oshiriladi. Organizmning tarkibiy qismlari yordamida olib borilgan tadqiqotlar odatdagi biologik muhitdan ajratilganlar butun organizmlar bilan o'tkazilgandan ko'ra batafsilroq yoki qulayroq tahlil qilish imkonini beradi, ammo in vitro tajribalaridan olingan natijalar butun organizmga ta'sirini to'liq yoki aniq bashorat qila olmaydi. In vitro tajribalaridan farqli o'laroq, in vivo tadqiqotlar tirik organizmlarda, shu jumladan odamlarda va butun o'simliklarda o'tkaziladi.(4)
|
| |
