O‘simlik kallusi (ko‘pligi: kalluslar yoki kalli) — bu tartibsiz (uyushmagan) holda o‘sayotgan o‘simlik parenxima hujayralari massasi. Tirik o‘simliklarda kallus hujayralari — o‘simlikdagi yara yuzasini qoplaydigan hujayralardir. Biologik tadqiqotlar va biotexnologiyada kallus hosil bo‘lishi o‘simlik to‘qima namunalaridan (eksplantlardan) yuzani sterilizatsiya qilgandan so‘ng, ularni in vitro sharoitda (Petri kosachasi kabi yopiq madaniyat idishida) to‘qima madaniyati muhitiga ekish orqali sun’iy ravishda qo‘zg‘atiladi. Madaniyat muhiti kallus hosil bo‘lishi yoki somatik embriogenezni boshlatish uchun o‘simlik o‘sish regulyatorlari (auksin, sitokinin va gibberellin kabi) bilan boyitiladi. Kallusning boshlanishi quruqlikda yashovchi o‘simliklarning barcha asosiy guruhlari uchun tasvirlangan.
Madaniyatdagi Nicotiana tabacum parenxima hujayralari
Kallus induksiyasi va to‘qima madaniyati
Quruqlikdagi o‘simliklarning barcha asosiy guruhlarini ifodalovchi turlar to‘qima madaniyatida kallus hosil qila olishi ko‘rsatilgan. Kallus hujayra madaniyati odatda gel muhit (qattiqlashtirilgan muhit)da saqlab turiladi. Kallus induksiya muhiti agar hamda ayni hujayra turi uchun mos makroelementlar va mikroelementlar aralashmasidan iborat bo‘ladi. O‘simlik to‘qima madaniyatida ishlatiladigan asosiy tuz aralashmalarining bir necha turi bor, ammo eng ko‘p qo‘llaniladigani: modifikatsiyalangan Murashige va Skoog muhiti (Murashige and Skoog medium), Vayt muhiti (White’s medium) hamda yog‘ochsimon o‘simliklar muhiti (woody plant medium).
O‘sishni kuchaytirish uchun vitaminlar (masalan, Gamborg B5 vitaminlari (Gamborg B5 vitamins)) ham qo‘shiladi. O‘simlik hujayralari uchun, ayniqsa, azot, fosfor va kaliy bilan boyitish muhim.
O‘simlik kallusi odatda somatik to‘qimalardan olinadi. Kallus hosil bo‘lishini boshlatish uchun qaysi to‘qima ishlatilishi o‘simlik turiga va eksplant madaniyati uchun qaysi to‘qimalar mavjudligiga bog‘liq. Kallus va somatik embrionlarni hosil qiladigan hujayralar odatda tez bo‘linadigan yoki qisman differensiyalanmagan, masalan, meristematik to‘qima kabi hujayralar bo‘ladi. Biroq beda (alfalfa) — Medicago truncatulada kallus va somatik embrionlar mezofill hujayralaridan kelib chiqadi; bunda hujayralar dedifferensiyalanish (ya’ni avvalgi ixtisoslashgan holatidan “orqaga qaytish”) jarayonini boshdan kechiradi.
Kallus o‘sishini boshlatish uchun o‘simlik gormonlari qo‘llanadi. Kallus hosil bo‘lgach, muhitdagi gormonlar konsentratsiyasi o‘zgartirilib, rivojlanish yo‘nalishi kallusdan ildiz hosil bo‘lishi, novda (poya) o‘sishi yoki somatik embriogenezga burilishi mumkin. Shundan so‘ng kallus to‘qimasi yana hujayra o‘sishi va differensiyalanishdan o‘tib, mos organlarning primordiyalari (boshlang‘ich organ kurtaklari)ni hosil qiladi. To‘liq rivojlangan organlar esa keyinchalik yangi yetuk o‘simliklarni regeneratsiya qilish (qayta tiklash) uchun ishlatilishi mumkin.
Pteris vittata gametofitlaridan induksiya qilingan kallus
Morfologiya
To‘qima madaniyati muhitida auksin : sitokinin nisbatining muayyan qiymatlari tartibsiz o‘suvchi va bo‘linuvchi kallus hujayralari massasini vujudga keltiradi. Kallus madaniyatlari ko‘pincha keng ma’noda kompakt yoki sochiluvchan (friable) turlarga ajratiladi. Kompakt kalli odatda yashil va mustahkam bo‘ladi, sochiluvchan kalli esa oqdan krem-sariqqacha rangda, oson parchalanadi va hujayra suspenziyasi madaniyati hamda somatik embrionlar hosil qilishda ishlatilishi mumkin. Makkajo‘xorida bu ikki tur mos ravishda I-tur (kompakt) va II-tur (sochiluvchan) deb belgilanadi.
Kallus bevosita organogenez va/yoki embriogenezdan o‘tishi mumkin; bunda hujayralar butunlay yangi o‘simlikni hosil qiladi.
Kallus hujayralarining nobud bo‘lishi
Madaniyat jarayonida kallus jigarrang tus olib nobud bo‘lishi mumkin; buning asosiy sababi ko‘pincha fenolik birikmalarning oksidlanishidir. Jatropha curcas kallus hujayralarida jigarranglashish yuz bergach, ilgari kichik va tartibli bo‘lgan kallus hujayralari tartibsizlashib, o‘lchamlari turlicha bo‘lib qolgan. Jigarranglashish eksplant to‘qimalarida ham, eksplant ajratmalari (sekretsiyalari)da ham fenolik birikmalar oksidlanishi bilan bog‘langan. Guruchda esa, taxminan, skutelum kallusini induksiya qilish uchun qulay bo‘lgan sharoitning o‘zi ham nekrozni qo‘zg‘atishi mumkin.
Qo‘llanilishi (Uses)
Kallus hujayralari har doim ham genetik jihatdan bir xil (gomogen) bo‘lavermaydi, chunki kallus ko‘pincha alohida hujayradan emas, balki tuzilmaviy (struktur) to‘qimadan olinadi — aniqlashtirish kerak. Shunga qaramay, kallus hujayralari ko‘pincha standart ilmiy tahlillarni go‘yoki “bitta ob’ekt”da bajargandek o‘tkazish uchun yetarlicha o‘xshash deb qaraladi. Masalan, tajribada kallusning yarmi tajriba guruhi sifatida muolaja qilinadi, qolgan yarmi esa shunga o‘xshash, ammo faol ta’sirsiz muolaja bilan nazorat guruhi sifatida ishlatiladi.
Turli hujayra turlaridan kelib chiqqan ko‘plab o‘simlik kalluslari o‘simlik gormonlarini muhitga qo‘shish orqali butun o‘simlikka differensiyalanishi mumkin; bu jarayon regeneratsiya deb ataladi. Bu qobiliyat totipotentlik (totipotency) deyiladi. Folke Skug (Folke Skoog) va Karlos O. Miller (Carlos O. Miller)ning klassik tajribasida tamaki o‘simligining o‘zak (pith) to‘qimasi eksplant sifatida olingan: madaniyat muhitini auksin va sitokininning turli nisbatlari bilan boyitish novda yoki ildiz hosil bo‘lishini chaqirishi ko‘rsatilgan. Auksin sitokininiga nisbatan ko‘proq bo‘lsa, ildizlanish (rizogenez, rhizogenesis) kuchayadi; ikkala gormon teng bo‘lsa, kallus o‘sishi davom etadi; sitokinin auksindan ustun bo‘lsa, novdalar rivojlanadi.
Bitta hujayradan butun o‘simlikni regeneratsiya qilish transgen tadqiqotchilariga har bir hujayrasida transgen nusxasi bo‘lgan butun o‘simliklarni olish imkonini beradi. Agar butun o‘simlik ba’zi genetik o‘zgargan hujayralar va ba’zi o‘zgarmagan hujayralardan iborat bo‘lib qolsa, u ximerа (chimera) bo‘ladi. Odatda ximeralar genetik tadqiqotlar yoki qishloq xo‘jaligi amaliyoti uchun unchalik foydali emas.
Genlarni kallus hujayralariga biolistik bombardimon (biolistic bombardment), ya’ni gen quroli (gene gun) orqali yoki Agrobacterium tumefaciens yordamida kiritish mumkin. Kerakli genni olgan hujayralar keyin o‘simlik gormonlarining turli kombinatsiyalari yordamida butun o‘simlik holiga qayta tiklanadi. Olingan butun o‘simliklar gen funksiyalarini tajribada aniqlash yoki zamonaviy qishloq xo‘jaligida ekinlarning foydali xususiyatlarini kuchaytirish uchun ishlatilishi mumkin.
Kallus, ayniqsa, mikroko‘paytirish (micropropagation)da muhim: u kerakli belgilarga ega o‘simliklarning genetik jihatdan aynan bir xil nusxalarini ko‘paytirishda qo‘llanadi. Hosildorlik, samaradorlik va eksplantning yashab qolish ehtimolini oshirish uchun mikroko‘paytirish protokolini puxta optimallashtirish talab etiladi. Masalan, totipotentligi past hujayralardan tuzilgan eksplantlar kallusning yetarli kattalikka yetishi uchun ko‘proq vaqt talab qilishi mumkin, bu esa butun tajribaning davomiyligini uzaytiradi.
Shuningdek, turli o‘simlik turlari va eksplant turlari kallus induksiyasi hamda keyingi organogenez yoki embriogenez uchun maxsus gormonlarni talab qiladi. Masalan, makkajo‘xori kalluslari hosil bo‘lishi va o‘sishida 2,4-dixlorofenoksi-sirka kislotasi (2,4-Dichlorophenoxyacetic acid, 2,4-D) 1-naftil-sirka kislotasi (1-Naphthaleneacetic acid, NAA) yoki indol-3-sirka kislotasi (Indole-3-acetic acid, IAA)ga qaraganda ustun bo‘lgan. Biroq olxo‘ri (prune) eksplantlarida indol-3-moy kislotasi (Indole-3-butyric acid, IBA) qo‘llanganda kallus rivojlanishi susaygan, IAA qo‘llanganda esa bunday susayish kuzatilmagan.
Tarix
Anri-Lui Dyuhamel dyu Monsyo (Henri-Louis Duhamel du Monceau) qayrag‘och (elm) daraxtlarida yara bitish javoblarini o‘rgangan va tirik o‘simliklarda kallus hosil bo‘lishi haqida birinchi bo‘lib xabar bergan.
1908-yilda E. F. Simon terak (poplar) poyalaridan kallus induksiya qila olgan; bu kallus keyinchalik ildizlar va kurtaklar ham hosil qilgan. In vitro sharoitda kallus induksiyasi haqidagi ilk xabarlar 1939-yilda uch nafar mustaqil tadqiqotchidan kelib chiqqan. P. Vayt (P. White) gibrid Nicotiana glaucaning o‘sma (tumor) hosil qiluvchi prokambiy (procambial) to‘qimalaridan kelib chiqqan kallusni induksiya qilgan va bunda gormon qo‘shish talab etilmagan. Goterе (Gautheret) va Nobekur (Nobécourt) esa sabzidan olingan kallus madaniyatlarini auksin gormonlarini qo‘shish orqali saqlab turishga muvaffaq bo‘lgan — manba kerak.
