Эмбриокультура
Кукуруза
Наблюдается тенденция обеднения генофонда важнейших продовольственных культур. Посевные площади начинают занимать генетически гомогенные суперсорта, что приводит к сужению генофонда для селекции. В этой ситуации возрастет значение метода отдаленной гибридизации, решающего проблему пополнения генофонда культурных видов. Однако, возможности отдаленной гибридизации ограничиваются из-за програмной и постгамной генетической несовместимости, для преодоления коих успешно применяется метод культуры изолированных зародышей и оплодотворение in vitro.
Эмбриокультура. Спасающая от гибели нежизнеспособные зародыши межвидовых и межродовых гибридов, постепенно становится незаменимым методом преодоления постгамной несовместимости. Этим методом получены многие межвидовые и межродовые гибриды. Успешное культивирование недоразвитых изолированных зародышей зависит от многих факторов и, прежде всего, от стадии развития, степени дифференцировки зародышей в момент изоляции. Трудность выращивания изолированных недифференцированных зародышей обусловлена невозможностью воспроизведения in vitro гормональной функции эндосперма. Существование тесной функциональной связи между зародышем и эндоспермом, особенно в раннем эмбриогенезе было обнаружено именно при культивировании зародышей.
Сравнительное изучение зародышей различных видов в естественных условиях и в культуре, выявило важный этап в ходе эмбриогенеза – автономность развития зародыша, начиная с которой он становится независимым от материнского организма и способен пройти дальнейший эмбриогенез и дать нормальный росток. Определение фазы автономности для каждого вида растений очень важно, потому что с этого времени зародыш может развиваться самостоятельно на питательной среде. Успешное культивирование недоразвитых изолированных зародышей зависит от создания такой питательной среды, которая позволяет закончить формирование и перейти к прорастанию. Универсальной питательной среды для культивирования зародышей нет, поэтому подбор и оптимизация питательной среды является важной процедурой в эмбриокультуре.
Еще одним способом получения растений из зародышей, находящихся на самых ранних стадиях развития, является выращивание in vitro оплодотворенных семяпочек и завязей. При этом почти исключается опасность механического повреждения развивающихся в них зародышей при изоляции и появляется возможность культивировать объекты начиная даже со стадии зиготы. Эмбриогенез в семяпочках in vitro протекает нормально, если в момент отделения семяпочки присутствует минимальное число ядер эндосперма. При изолировании семяпочки из завязи эмбриогенез протекает нормально даже из семяпочки с зиготой, потому что in vitro образуется эндосперм под влиянием морфогенетического фактора, поступающего из плаценты.
Кроме повышения жизнеспособности зародыша при отдаленной гибридизации эмбриокультура может быть применена для ускорения селекционного процесса путем прерывания состояния покоя семян, сокращения цикла размножения растений, преодоления самостерильности семян.
Благодаря развитию методов культивирования репродуктивных органов стало возможным преодоление также и прогамной несовместимости путем совместной культуры пыльцы и неоплодотворенных семяпочек. За день до раскрытия цветков бутоны срезают, стерилизуют, вычленяют из них пестик или завязь, или семяпочку с плацентой и помещают на питательную среду, предварительно сделав надрез в стенке завязи и обнажив семяпочку. Затем на агар около семяпочки высевают простерилизованную пыльцу, которая прорастая попадает через микропиле семяпочки в зародышевый мешок. Развитие зародыша при оплодотворении в пробирке может протекать нормально. Иногда упрощают эту процедуру, нанося пыльцу на семяпочку и культивируя опыленную семяпочку. Опыление in vitro хорошо удается для растений семейства маковых, гвоздичных, пасленовых, у которых в завязях имеютмя многочисленные семяпочки.
Дальнейшая разработка методов культивирования генеративных органов цветка в сочетании с эмбриокультурой позволит вести селекцию более эффективно, ибо возрастают возможности для осуществления отдаленной гибридизации.
