ФІТОБІОТЕХНОЛОГІЯ

ФІТОБІОТЕХНОЛОГІЯ (грец. phyton — рослина, bios — життя, techne — мистецтво, logos — слово, вчення) — сукупність технологій, в яких використовуються біологічні процеси рослинних клітин для одержання біомаси, цілих організмів чи продуктів їх життєдіяльності. У Ф. виділяють такі напрями, як клітинна та генна інженерія.

Клітинна інженерія (див. Клітинна інженерія) пов’язана зі стерилізацією рослинних тканин та органів, їх ізолюванням і вирощуванням в умовах in vitro на спеціальних поживних середовищах. У таких умовах рослинні клітини втрачають спеціалізацію (дедиференціюються) та починають активно ділитися, утворюючи калюс (аморфна тканина, клітини якої діляться). Обов’язковою умовою дедиференціювання рослинної клітини та перетворення її на калюс є присутність у поживному середовищі представників двох груп фітогормонів: ауксинів, що зумовлюють дедиференціювання спеціалізованих клітин, та цитокінінів, що приводять до поділу дедиференційованих клітин. При перенесенні пухкого калюсу з твердого до рідкого поживного середовища за умов автоматичного струшування чи перемішування та аерації отримують суспензійну культуру. Клітинні суспензії у Ф. широко застосовуються для отримання вторинних метаболітів, які мають практичне значення для фармацевтичної промисловості (антибіотики, алкалоїди, глікозиди та багато інших), для промислового вирощування клітинної біомаси, з якої отримують білкові, вітамінні, ферментні препарати, що додають до корму сільськогосподарських тварин, для клітинної селекції з подальшою регенерацією цілої рослини з метою отримання нових форм і сортів рослин. У Ф. при використанні суспензійних культур як продуцентів вторинних речовин застосовують закриті або відкриті системи біореакторів у періодичному або безперервному режимах вирощування клітин. Так, у фармацевтичній промисловості з метою отримання лікарських і парфумерних речовин широко використовуються суспензійні культури клітин таких видів рослин, як тютюн, женьшень, наперстянка шерстиста, раувольфія зміїна, беладона та багато інших.

Генна інженерія пов’язана з отриманням генетично модифікованих рослин з цінними для людини властивостями. Вона базується на технологіях утворення рекомбінантних молекул ДНК. Під рекомбінантними розуміють ДНК, що утворюються поєднанням in vitro двох чи більше фрагментів ДНК, призначених для введення в рослинну клітину. При цьому рекомбінантні ДНК стають складовою частиною генетичного апарата реципієнтного рослинного організму і надають йому нових унікальних властивостей. За допомогою спеціальних ферментів (рестрикційних ендонуклеаз) молекули ДНК, виділені з будь-яких організмів, можна розрізати у певних місцях. Унаслідок цього утворюються фрагменти ДНК, що містять окремі гени чи групи генів. За допомогою інших ферментів (ДНК-лігаз) ці фрагменти можна зібрати, або «зшити», у певній послідовності, вони є новими рекомбінантними ДНК. Щоб одержати велику кількість ідентичних копій таких рекомбінантних молекул ДНК, зазвичай використовують бактеріальні плазміди або віруси, які називають клонуючими векторами. Напр., за допомогою агробактеріальної трансформації, тобто з використанням Agrobacterium tumifaciens, отримано трансгенні рослини, що несуть ген білка оболонки вірусу гепатиту В. У мишей, яких годували цими трансгенними рослинними продуктами, був ідентифікований синтез специфічних антитіл. Трансгенні рослини також синтезують альбумін і соматотропін людини, моноклональні антитіла, вакцини та інші фармацевтично цінні продукти, але поки що їх промислове отримання ускладнюється в більшості випадків методичними та технічними труднощами.

Генная инженерия растений: Пер. с англ. / Под ред. Дж. Дрейпера, Р. Скотта, Ф. Армитиджа, Р. Уолдена. — М., 1991; Картель Н.А., Макеева Е.Н., Мезенко А.М. Генетика: Энциклопедический словарь. — Минск, 1999.