Физико-химические процессы в зародышевой растительной ткани при переходе в состояние холодового анабиоза и хранении при температуре жидкого азота

Abstract

Обнаружено явление критической опалесценции в цитоплазме зародышевой ткани чеснока — меристеме при охлаждении в парах жидкого азота, что указывает на наличие в системе фазового перехода жидкость–жидкость. Установлен факт выживания клеток ткани меристемы в цикле охлаждение–отогрев. Высказано предположение, что главной причиной перехода меристемы в состояние анабиоза является резкое замедление диффузии в цитоплазме, обусловленное прохождением раствора через критическую точку, с последующим формированием в результате фазового перехода типа жидкость–жидкость дисперсной системы — высококонцентрированной эмульсии. Такое макрофазное разделение характерно для систем полимер–растворитель. Определен режим охлаждения в цикле криоконсервирования изучаемого биообъекта до температуры жидкого азота и его последующего отогрева, обеспечивающий сохранение жизнеспособности ткани.

Виявлено явище критичної опалесценції в цитоплазмі зародкової тканини часнику — меристемі при охолодженні в парах рідкого азоту, що вказує на наявність в системі фазового переходу типу рідина– рідина. Встановлено факт збереження життєздатності клітин тканини меристеми в циклі охолодження– нагрівання. Висловлено припущення, що головною причиною переходу в стан анабіозу є різке уповільнення дифузії в цитоплазмі, яке обумовлене переходом розчину через критичну точку, з наступним формуванням, як результат фазового переходу типу рідина–рідина дисперсної системи — висококонцентрованої емульсії. Такий тип макрофазного розділення є типовим для систем полімер–розчинник. Визначено режим охолодження в циклі кріоконсервування біологічного об’єкту, що вивчається, до температури рідкого азоту та його наступного нагрівання, що забезпечує життєздатність тканини.

Critical opalescence phenomenon was observed in the cytoplasm of garlic embryonic tissue—meristem—upon cooling in liquid nitrogen vapor, indicating liquid-liquid phase transition in the system. It was established that cells of the meristem tissue survive the cooling-thawing cycle. We suggest that the transition of meristem tissue to the state of anabiosis is mainly due to a drastic slowing of the diffusion in the cytoplasm caused by the passage of the solution through the critical point, followed by the formation of a dispersed system—a highly concentrated emulsion—as a result of a liquid-liquid phase transition. This macrophase separation is characteristic of polymer-solvent systems. We established the regime of cooling down to liquid nitrogen temperature and subsequent thawing in the cryopreservation cycle for the biological object under study, which ensures the preservation of tissue viability.