Сомати́ческий эмбриогене́з — это процесс, лежащий в основе вегетативного размножения, в ходе которого из соматической клетки образуются тотипотентные клетки, дающие начало образованию нового организма без полового процессаSu, Y. H., Tang, L. P., Zhao, X. Y., & Zhang, X. S. (2021). Plant cell totipotency: Insights into cellular reprogramming. Journal of Integrative Plant Biology, 63(1), 228—243. Méndez-Hernández, H. A., Ledezma-Rodríguez, M., Avilez-Montalvo, R. N., Juárez-Gómez, Y. L., … & Loyola-Vargas, V. M. (2019). Signaling overview of plant somatic embryogenesis. Frontiers in plant science, 10, 77. . Наиболее ярким примером проявления соматического эмбриогенеза является образование выводковых почек — специализированных почек, которые опадают со взрослого растения и дают начало новым растениям. Например виды рода Каланхое (Crassulaceae) размножаются бесполым путем, образуя проростки по краям листьев.

Развитие биотехнологических методов с использованием соматического эмбриогенеза позволили использовать его как эффективный метод быстрого масштабного размножения «элитных» сортов растений, например клонировать самые лучшие гибриды кофеGeorget, F., Courtel, P., Garcia, E. M., Hidalgo, M., Alpizar, E., Breitler, J. C., … & Etienne, H. (2017). Somatic embryogenesis-derived coffee plantlets can be efficiently propagated by horticultural rooted mini-cuttings: a boost for somatic embryogenesis. Scientia Horticulturae, 216, 177—185. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2016.12.017.

Соматический эмбриогенез в неэмбриогенных каллусных клетках инициируется различными факторами, такими как компоненты среды, в которой их культивируют, и внешние сигналы, такие как свет и температура. В результате такой инициации клетки с эмбриогенным потенциалом дифференцируются в эмбриогенные каллусные клетки — поляризованные клетки, которые начинают формировать шарообразную структуруPan, X., Fang, L., Liu, J., Senay-Aras, B., Lin, W., Zheng, S., … & Yang, Z. (2020). Auxin-induced signaling protein nanoclustering contributes to cell polarity formation. Nature communications, 11(1), 1-14. Ramalho, J. J., Jones, V. A. S., Mutte, S., & Weijers, D. (2021). Pole position: How plant cells polarize along the axes. The Plant Cell. .

У двудольных растений частоту образования из каллуса зародышей повышает сверхэкспрессия гена BABY BOOM (BBM)Boutilier, K., Offringa, R., Sharma, V. K., Kieft, H., Ouellet, T., Zhang, L., … & van Lookeren Campagne, M. M. (2002). Ectopic expression of BABY BOOM triggers a conversion from vegetative to embryonic growth. The Plant Cell, 14(8), 1737—1749. , но не до такой же степени эффективности, как у однодольныхJha, P., & Kumar, V. (2018). BABY BOOM (BBM): a candidate transcription factor gene in plant biotechnology. Biotechnology letters, 40(11), 1467—1475. .

Молекулярные механизмы, лежащие в основе этого явления, до настоящего времени плохо изучены. Известно только что решающую роль в соматическом эмбриогенезе у растений играет фитогормон ауксин, вызывая тотипотентное состояние клеткиWang, F. X., Shang, G. D., Wu, L. Y., Xu, G. Z., Zhao, X. Y., & Wang, J. W. Chromatin Accessibility Dynamics and a Hierarchical Transcriptional Regulatory Network Structure for Plant Somatic Embryogenesis. Developmental Cell 54(6), P742-757.E8. .

Сравнение транскриптомов показало, что эмбриогенез из зиготы и из соматической клетки может идти по разным путям, и соматический эмбриогенез имеет характер экспрессии генов, больше похожий на прорастающие семенаWójcikowska, B., Wójcik, A. M., & Gaj, M. D. (2020). Epigenetic Regulation of Auxin-Induced Somatic Embryogenesis in Plants. International Journal of Molecular Sciences, 21(7), 2307. Wójcik, A.M. (2020). Research Tools for the Functional Genomics of Plant miRNAs During Zygotic and Somatic Embryogenesis. Int. J. Mol. Sci., 21(14), 4969; https://doi.org/10.3390/ijms21144969. Важную роль на ранних стадиях соматического эмбриогенеза играет деметилирование ДНКChen, X., Xu, X., Shen, X., Li, H., Zhu, C., Chen, R., … & Lin, Y. (2020). Genome-wide investigation of DNA methylation dynamics reveals a critical role of DNA demethylation during the early somatic embryogenesis of Dimocarpus longan Lour. Tree Physiology, tpaa097, https://doi.org/10.1093/treephys/tpaa097.

См. также Каллус Черенок Спорангий Апогамия

Примечания

Литература Ramírez-Mosqueda, M. A. (2022). Overview of Somatic Embryogenesis. In Somatic Embryogenesis (pp. 1-8). Humana, New York, NY. Sivanesan, I., Nayeem, S., Venkidasamy, B., Kuppuraj, S. P., & Samynathan, R. (2022). Genetic and epigenetic modes of the regulation of somatic embryogenesis: a review. Biologia Futura, 1-19. Alves, A., Cordeiro, D., Correia, S., & Miguel, C. (2021). Small Non-Coding RNAs at the Crossroads of Regulatory Pathways Controlling Somatic Embryogenesis in Seed Plants. Plants 2021, 10, 504. Salaün, C., Lepiniec, L., & Dubreucq, B. (2021). Genetic and Molecular Control of Somatic Embryogenesis. Plants, 10(7), 1467. Méndez-Hernández, H. A., Ledezma-Rodríguez, M., Avilez-Montalvo, R. N., Juárez-Gómez, Y. L., Skeete, A., Avilez-Montalvo, J., … & Loyola-Vargas, V. M. (2019). Signaling overview of plant somatic embryogenesis. Frontiers in plant science, 10, 77. Gulzar, B., Mujib, A., Malik, M. Q., Sayeed, R., Mamgain, J., & Ejaz, B. (2020). Genes, proteins and other networks regulating somatic embryogenesis in plants. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 18(1), 1-15. Alves, A., Confraria, A., Lopes, S., Costa, B., Perdiguero, P., Milhinhos, A., … & Miguel, C. M. (2022). miR160 Interacts in vivo With Pinus pinaster AUXIN RESPONSE FACTOR 18 Target Site and Negatively Regulates Its Expression During Conifer Somatic Embryo Development. Frontiers in plant science, 13, 857611-857611. Ci, H., Li, C., Aung, T. T., Wang, S., Yun, C., Wang, F., … & Zhang, X. (2022). A Comparative Transcriptome Analysis Reveals the Molecular Mechanisms That Underlie Somatic Embryogenesis in Peaonia ostii ‘Fengdan’. International journal of molecular sciences, 23(18), 10595.

Категория:Эмбриология Категория:Культура клеток Категория:Биотехнология Категория:Вегетативное размножение