Читать книгу Труды IV Республиканской научно-практической online-конференции «Образование XXI века: проблемы, тенденции и перспективы» - Николай Сергеевич Лустов - Страница 14

УДК 57 (063)

(Сәрсен Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан университеті)

Аннотация: Қазіргі биологиядан мектеп бағдарламасында оқушыларды қатыстыра алатын практикалық зерттеулердің көптеген бағыттарын әзірлейді. Өсімдіктерді өсіру мен күтудің практикалық технологияларымен танысу оқушылардың білімін кеңейтуге, тереңдетуге, жобалау-зерттеу қызметі шеңберінде өз зерттеулерін жүргізуге, ғылымдағы алғашқы қадамдарын жасауға мүмкіндік береді.

Кілт сөздер: фитогормондар, қоректік орта, in vitro, микрокөбейту

Summary: Develops many areas of practical research in modern biology that can involve students in the school curriculum. Familiarity with the practical technologies of growing and caring for plants will allow students to expand and deepen their knowledge, conduct their own research within the framework of design and research activities, and take the first steps in science.

Keywords: biotechnology, phytohormones, nutrient media, in vitro, microcobate, clone.

Биологияның білім беру бағдарламасында «Биотехнология» бөлімі жаратылыстану ғылымдарына жатады. Биология мен биотехнология өзара тығыз байланысты. Дегенмен оқушылар биотехнология саласындағы микроклондық көбейту тәсілдерін жетік меңгере бермейді. Сондықтан биотехнология саласының ең өзекті зерттеу оқушыларға өсімдіктерді микроклондау технологиясын үйрету және жаңашыл ұғым мен білім сапасын қалыптастыру, ойларын және тәрбиелеу танымдықтары мен қабілеттерін кеңейтуге, оқушылардың зерттеу қызметтері мен іздену практикасын жұмыстар арқылы меңгеруге білім үрдісін жетілдіру мақсатында оларға түсіндіру. Мәдени өсімдіктерді қорғау мен микроклондау технологиясын үйрету заманауи биологиялық әдістер, биотехнологияның жаңа әдістерін, жаңа организмдер құру немесе бұрыннан бар жасуша қасиеттерін өзгертуге арналған тәсілдерді практика жүзінде меңгеру.

Биотехнология білім саласы ретінде соңғы уақытта қарқынды дамып келеді, өнеркәсіп көптеген негізгі мәселелерді шешуге арналған жүйеде тепе-теңдікті сақтауды қамтамасыз ете отырып, қазіргі заман адам мен табиғат арасындағы қарым-қатынасты жетілдіретін технология. Қазіргі биологиядан мектеп бағдарламасында оқушыларды қатыстыра алатын практикалық зерттеулердің көптеген бағыттарын әзірлейді. Өсімдіктерді өсіру мен күтудің практикалық технологияларымен танысу оқушылардың білімін кеңейтуге, тереңдетуге, жобалау-зерттеу қызметі шеңберінде өз зерттеулерін жүргізуге, ғылымдағы алғашқы қадамдарын жасауға мүмкіндік береді. Біздің жұмысымыздың негізгі мақсаты оқушыларға лабораториялық жағдайда микроклондау технологиясын үйрете отырып, оқушылардың биотехнологияға деген қызығушылығын дамыту. Осыған байланысты бірнеше міндеттер қойылды: Биотехнологияның заманауи әдістері жайында түсінік беру, өсімдіктердің микроклоналды көбею технологиясын меңгерту, өсімдіктердің генофондын сақтауға арналған биотехнология әдістерімен таныстыру.

Лабораториялық жағдайда бірнеше зертханалық жұмыс көрсете отырып оқушылырға өсімдіктерді микроклональды көбейту технологиясымен таныстырамыз. Жұмыстың мақсаты көбейтетін материалды теориялық және практикалық негіздерін және оны өсімдік биотехнологиясында практикалық қолдануды зерттеу болады. Қоректік ортаны дайындаудың, өсімдік материалын таңдаудың, in vitro әдісімен өсіруге материалды дайындаудың, жасуша дақылдарының өсуі мен дамуына жағдай жасаудың практикалық ережелері мен әдістерімен танысуымыз керек. Қоректік ортаға жасуша материалын отырғызуды жүзеге асырып және олардың дамуын қамтамасыз етеміз. Ғылыми әдебиеттердің, бейнематериалдардың көмегімен клондау технологиясы, қоректік ортаны дайындау, отырғызу материалын іріктеу, дайындау, зарарсыздандыру құрамы мен ережелері зерттеледі. Барлық қажетті материалдар мен жабдықтардың жиынтығы дайындалады [34].

Жұмыстың бірінші кезеңі Мурасиге мен Скуга ортасының құрамына сәйкес өсімдіктерге қажетті барлық микроэлементтер, дәрумендер, көміртегі мен энергия көздері, өсу стимуляторлары бар аналық ерітінді дайындау болды. Химиялық зертханада электронды таразылардың көмегімен мен компоненттердің әрқайсысын 0,5 литр аналық ерітіндіге өлшеп, тазартылған суда ерітіп, әр композицияны біртіндеп ерітіндіге қосып дайындалады.

Жұмыстың екінші кезеңі агар-агар негізіндегі өсіру ортасын дайындау және оған аналық ерітінді, өсу стимуляторлары және ортаны зарарсыздандыру болды. Алынған ортаны мен стерильді Петри табақтарына, колбалар мен түтіктерге құйып, оларды бұрын су ваннасында қайнату арқылы зарарсыздандыру. Осылайша, өсімдіктерді одан әрі отырғызу үшін қоректік орта дайындалады. Дайындалғаннан кейін ағынды суда сабынмен жуылған және отырғызуға дайындалған орталар сутегі асқын тотығының ерітіндісіне батырылды, 10 минут ұсталды және тазартылған суда үш рет жуылды. Зарарсыздандырудан кейін стерильді скальпельмен бөліктерді бөлек бөліктерге бөлді. Тіндердің бөліктері мен жүзімнің көздері стерильді қоректік ортаға Петри табақтарына, колбаларға және түтіктерге орналастырылды. Осыдан кейін барлық экспонаттар одан әрі дамыту үшін жылы, жарықтандырылған жерге қойылады.

Өсімдіктер материалдарын, қоректік орталарын, зертханалық ыдыстар мен құралдады стерилизациялау әдістерімен таныстыру. Сабақтың жоспары және қысқаша мазмұнына тоқталамыз. Өсімдіктердің жекеленіп алынған мүшелерін, ұлпаларын, жасушалары мен протопластарын жасанды жағдайда сәтті өсіру үшін, ортаның стерильдігінің қамтамасыз етілуі қатты қадағалануы қажет. Себебі, өсімдіктердің ұлпалары мен жасушаларын өсіруге арналған қоректік ортада, басқада микроорганизмдердің өсуіне мүмкіндік туылып, бұл өз кезегінде мақсатқа жетуге кедергі келтіруі мүмкін. Бөгде микроорганизмдердің тіршілігі нәтижесінде, қоректік ортаның құрамы өзгеріп кетуі мүмкін. Бұдан басқа басты кедергі-өсімдіктерден бөлініп алынған ұлпалары мен жасушалары, әсіресе протопластары, бөгде микроорганизмдермен оңай бөлінеді. Сондықтан, өсімдіктерден жекеленіп алынған мүшелері, ұлпалары, жасушалары мен протопластарымен жасалынатын барлық тәжірибелер ламинар-боксте жүргізіледі. Осы мақсатта бокс, құрал-саймандар, ыдыс-аяқ, өсімдік материалдары, қоректік орталар, мақта тығындары сияқты тәжірибеде қолданылатын барлық заттар тегіс стерильденуі қажет. Стерильдеу жұмыстарының барысы мен реті төменде беріледі.

Стерильдеу алдында пробирка, құтылар (колбалар) мақта тығынымен тығындалып, арнайы қағазбен оралады. Дайындалған ыдыстарды кептіру шкафына салып, +175°С температурасында 2 сағат ұстайды (қажетті температураға жеткеннен кейін). Осындай қыздыру нәтижесінде бактериялармен бірге, олардын споралары да қырылуға мәжбүр болады. Кептіру шкафындағы температураны +175°С -тан асырудың кажеті жоқ, себебі ол мақтадан жасалынған тығындардың қарайып, орағыш қағазының күлдіреп сынуына алып келеді.

Автоклавта ыстық буды жоғары қысыммен әсер ету арқылы, кептіру шкафындағыдан да жоғары стерильдеу нәтижесіне қол жеткізе аламыз. Өйткені, микроорганизмдер мен олардың спораларына жоғары қысымды ыстық бу, кептіру шкафындағы ыстық құрғақ ауамен салыстырғанда өте жоғары әсер етеді. Автоклавирлеуге қақпақты стакандар, Петри тостағы, пипеткалар, дистилді суы бар құтылар қойылады. Ыдыстарды фольгаға немесе арнайы қағаздарға орап, автоклавта 2 атм. кысымда 25—30 минут аралығында ұстайды. Өлшемді (градурованный) пипеткаларының жоғары жағы мақта төсенішімен (прокладка) жабылып, пипетка тобы 10 данадан қағазға оралады.

Құрал-саймандар. Скальпель, пинцеть, инелер сияқты зертханалық кұрал-саймандарды кептіру шкафындағы температураны +140^сС-та 12 сағат бойына құрғақ ауамен қыздыру арқылы стерильдейді. Іскектерді қайнату арқылы стерильдеу ыңғайлы. Металдан жасалған заттарды автоклав арқылы стерильдеуге болмайды, өйткені, бумен әсер ету нәтижесінде оларды тез тот басады және өткірлігін жоғалтады. Мұндай заттарды екпе жұмыстары басталар алдында, фарфор стақанына құйылған 96%-дық этиль спиртіне салу және спиртті білтелік (спиртовка) жалынында ұстау аркылы қосымша стерильдейді. Жалында ұстап қыздыру арқылы ланцеттер, пинцеттер мен микробиологиялық түйіндерді (петля) стерильдеуге болады. Осындай жолмен тазаланған әрбір құрал алдын-ала стерильденіп, дайындап қойылған тығыз қағаздар арасына немесе арнайы штативке салынады. Стерильденген құралдар бір рет кана манипуляцияларда қолданылады. Әрбір қолданыстан сон оларды қайталап спиртте және жалында қыздыру арқылы стерильдеп отыру қажет. Өте жұқа құралдар (инелер, алмас бөліктері) отта өзінің өткірлігін жоғалтуы себепті, оларды спиртке салу арқылы стерильдейді.

Материалдар. Ұлпаларды егу жұмыстарында қолданысқа ие болатын мақта, дәке, мақта тығындары, сүзгі қағаздары, халаттар, жіптер автоклавта 2 атм кысыммен 25—30 мин аралығында ұстау арқылы стерильденеді.

Өсімдік материалдары. Өсімдік дәндерін, ұштық меристемасын, әр жерлерінен алынған ұлпа бөліктерін стерильдеу үшін, әр түрлі ертінділер қолданылады: сулеманын сулы ерітіндісі немесе екіхлорлы сынап (0,1%), бром (1%), пергидрол (20—30%), хлорамин (3—6%), диацид, гипохлорит натрий (10%). Диацидті келесі жолмен дайындайды: 330 мг этанолмеркурхлорид және 660 мг цетилпиридинилхлоридтерді ыстық суда (300 мл көлеміндегі) жекелеп еріткен соң, алынған ерітінділер араластырылып, дистильденген су кұю арқылы оның көлемі 1 литрге жеткізіліп, оған бірнеше тамшы Твин-80 детергенті қосылады. Диацид тығынмен нығыздап жабылған кұтыда, тоңазытқышта караңғы жерде сақталады.

Өсімдік ұлпаларын стерильдеу алдында мұқият тазалайды. Тамыртүйіндер, түйнектер, өсімдіктердің жуан сабақтарын шетка арқылы сабындап таза ағынды суда жуып, қабығын (тамырлар мен түйнектердің) аршып және беткі қабатын тазалаған (сабактардың) соң, дистильденген суда шайып барып, бірнеше секундқа таза спиртке матырады. Бұл кезде спирттің тікелей әсерінен баска, негізгі стерильдік құрамның тиімділік күшінің артуы да байқалады. Сонан сон өсімдік зерзаттары дистильденген суда бірнеше қайтара шаю арқылы, стерильдік заттарынан тазартылады.

Диацидті жүгері, бидай, арпа дәндерін, пергидрольді үрме бұршақ, бөрібұршақ, пісте (шағылған дәндерін), қызанақ, шалғам және басқаларын стерильдеуде қолдану ұсынылады. Диацид арқылы өсімдік дәндерін стерильдеу уақыты 15—20 мин, ал пергидрольмен 10 мин құрайды. Кейбір өсімдіктердің дәндерін (мақта, бұршақ) концентрленген күкір қышқылында 3 мин ұстап, автоклав арқылы өткізілген дистильденген таза сумен бес қайтара жуу арқылы тазалайды. Меристема мен өсімдіктердің әр жерлерінен алынған ұлпа бөліктерін стерильдеу мерзімі бұдан екі есеге дейін қысқа келеді. Бұл мақсатта көбінесе диацид қолданылған соң, 5—6 рет суды алмастыра отырып жуады.

Кейбір кездері қызанақ, алма, аскабақ, бұршақ тұқымдастар және темекі сияқты қайсібір өсімдіктердің тұқымдары антисептиктер арқылы өңделмейді. Бұлардың дәндері толықтай піскен кездеріне қарай қалың етті, қатты ағаш немесе сүйек тәрізді қабықты болып қалыптасады. Мұндай өсімдіктердің сырты бұзылмаған дән қабығы сабынды суда мұқият жуылғаннан соң, бірнеше қайтара спиртпен сүртіледі. Сонана кейін барып таза асептикалық жағдайда қабығын жарады. Стерильді құрал арқылы ішіндегі дәндері алынып, стерильденген ыдыстарға салынады.

Қоректік орталар. Ішінде қоректік орталар салынып, аузы мақта тығындарымен бекітілген құтылар мен пробиркалардың мойындары целлофан немесе орам қағаздармен оралған соң, автоклавка жайғастырылып, 1»0°С температура мен 1 атмосфералық қысымда 20 минут стерильденеді.

Өсімдіктің сабақтарын қалемшелеу арқылы микрокөбейту әдісі

Картоптың вируссыз өскіндерін алу мақсатында арнайы пробиркаларда өсірілген өсімдіктерді қалемшелеу әдісімен таныстырамыз.

Апикалды меристемадан алынып, жасанды коректік ортада өсірілген вируссыз картоп өсімдігі көбейтіледі. Осындай жолмен көбейтудің ең көп тараған әдістерінің бірі – дайындалған қоректік орта салынған арнайы пробиркада өсірілген картоп сабақтарың қалемшелеу болып табылады. Бұл әдісте, пробиркадан алынған картоп сабағы, әрбір бөлігінде жапырақша мен койындық жаңа өскін қалдырыла отырылып, кішкене бөліктерге бөлінеді. Алынған қалемшелер қоректік орта салынған пробиркаларға отырғызылады

Мұндай жолмен көбейту әдісі, ұштық өскіндегі апикалды доминанттылығы басып, керісінше қойындық жаңа өскінді белсендіруге негізделеді. Нәтижесінде, койын өскіннен тұтастай жаңа өсімдік өсіп шығады

Осындай жолмен қайталап қалемшелеу әрбір 16—20 күннен соң қайталанып отырылады. Бір өсімдіктен сегіз қалемшеге дейін алуға болады. Дұрыс жолға қойылса, қалемшелеу арқылы екі-үш айда өсімдіктен 3—6 мыңға дейін өсімдіктер ала аламыз. Картоп қалемшелерін in vitro жағдайындағы қоректік орта құрамындағы сахароза концентрациясын 30 мг/л дейін көтеру арқылы, түйнекшелердің пайда болуына дейін жетуізуге болады.

Пайдаланған әдебиеттер:

– Китапбаева А.А, Комекова Г.К «Методические указания по биотехнологии: учебно-методическое пособие». – Усть-Каменогорск: «Берел» ВКГУ имени С. Аманжолова, 2016.

– А. А. Китапбаева «Введение в культуру in vitro и микроклональное размножение жимолости алтайской» Монголия, Баян-Өлгий март, 2015ж Нынешнее положение и перспективы развития. Журнал №1.

– Мырзагалиева А. Б., Акзамбек А. М., Оразов А. Е. «Современные проблемы биотехнологии: от лабораторных исследований к производству» Особенности развития Rhaрontiсum сarthamoides (willd.) при микроклональном размножении в условиях культуры in vitro – г. Алматы, КазНУ имени аль-Фараби 2016 г. – 79 с.