Pre každého záhradníka, či už je to profesionál alebo amatér, je dôležité vedieť, ako svoje výsadby rozmnožovať. Spôsobov je veľa a jedným z najzaujímavejších a najúčinnejších je metóda mikropropagácie. Čo to je, ako to funguje a všetky jeho hlavné múdrosti - v našom materiáli.
Čo je toto?
Začnime tým najdôležitejším. Vo fráze "mikroklonálna reprodukcia" je druhé slovo jasné každému, ale prvé - iba elite. Vyjasnime si situáciu. Čo je „mikroklonálne“?
V „inteligentných“vedeckých termínoch ide o špeciálny poddruh vegetatívneho rozmnožovania pomocou techniky nazývanej „in vitro“(in vitro), ktorá umožňuje získať rastliny v kratšom čase. Jasnejšie a podrobnejšie pochopíme ďalej, a preto si najprv pripomenieme, čo je vegetatívne rozmnožovanie, a vysvetlíme, čo znamená výraz „invitro“.
Vo vedeckej divočine
Z priebehu školyV biológii vieme, že rastliny sa môžu rozmnožovať dvoma spôsobmi: semenom (keď semená rozptýlime do pôdy) a vegetatívnym. Vegetatívne rozmnožovanie je nepohlavné, dochádza k nemu oddelením nejakej časti od materskej rastliny. Pučanie, zakorenenie mladých výhonkov, presádzanie cibúľ - to všetko je vegetatívne rozmnožovanie.
Zdalo by sa, že pomocou semien je oveľa jednoduchšie zvýšiť počet rastlín - neexistujú také problémy. Táto metóda má však niekoľko nevýhod; v niektorých prípadoch nie je možné použiť semená vôbec - a vegetatívna metóda, ktorej nepopierateľnou výhodou oproti prvej je zachovanie úplnosti génov materskej rastliny, zostáva jedinou dostupnou a pohodlnou metódou. Ale bohužiaľ má aj nedostatky. Napríklad nedostatok požadovanej účinnosti (napríklad v rastlinách, ako je dub, borovica atď.), „staršie“druhy stromov (staršie ako 15 rokov) sa nedokážu rozmnožovať odrezkami, takéto postupy sú dosť pracné a energeticky náročné, výsledné rastliny nie vždy zodpovedajú norme a vzorke (môže byť infikovaná) - a tak ďalej.
A práve pre tieto prípady existuje technológia mikropropagácie, ktorá sa podobne ako Chip a Dale ponáhľa na záchranu. Ako už bolo spomenuté vyššie, uskutočňuje sa pomocou techniky „in vitro“, ktorá sa z latinčiny prekladá ako „in vitro“. Táto technika teda umožňuje „klonovať“v „skúmavke“rastlinu s génmi presne rovnakými akoako rodič. Je to spôsobené tým, že bunka je schopná dať život novému organizmu pod vplyvom vonkajších faktorov.
Technológia mikropropagácie má nepochybne množstvo výhod a nevýhod. Porozprávame sa o nich neskôr.
Čo je lepšie ako mikropropagácia
Pre mnohých! A v prvom rade absencia vírusov a infekcií vo vyšľachtených rastlinách (pretože sa na to používajú špeciálne bunky - nazývajú sa meristémové bunky, ich zvláštnosť spočíva v neustálom delení a prítomnosti fyziologickej aktivity počas celého života). Taktiež takto „vyťažené“rastliny majú dosť vysoký objem rozmnožovania a celý proces šľachtenia je oveľa rýchlejší. Pomocou technológie mikropropagácie je možné tento postup uskutočniť u tých rastlín, pre ktoré je to mimoriadne problematické konvenčnými, „tradičnými“metódami. Nakoniec, v technike "in vitro" môžu byť rastliny pestované počas celého roka, bez obmedzenia na jeden interval. Takže takáto technika má veľa výhod. A predtým, než sa ponoríme do podstaty mikroklonálneho rozmnožovania rastlín, dotknime sa trocha histórie vzniku tejto metódy. Kto prišiel s týmto nápadom a ako?
História metódy
Prvý úspešný experiment na orchideách urobil francúzsky vedec už v päťdesiatych rokoch minulého storočia. Zároveň sa pôvodne nezaoberal technikou „invitro“- bola vyvinutá pred ním a celkom úspešne. Je to však JeanMorel – tak sa volá francúzsky experimentátor – sa rozhodol pre podobný experiment a uskutočnil ho celkom úspešne. Diela, ktoré vypovedajú o tejto technike, sa objavili niekoľko desaťročí pred ním - v dvadsiatych rokoch minulého storočia.
„Skúmavý klon“dreviny – konkrétne osiky – bol získaný v šesťdesiatych rokoch. Ukázalo sa, že práca s drevom je náročnejšia ako s kvetmi a inými druhmi rastlín, tieto ťažkosti sa však po určitom čase podarilo prekonať. V súčasnosti možno metódou „skúmavky“získať viac ako 200 druhov stromov z viac ako štyridsiatich čeľadí. Technológia mikropropagácie rastlín sa ospravedlňuje a prináša ovocie.
Viac o metóde
Ako ste možno uhádli, vo vývoji a aplikácii mikropropagácie rastlín je veľa jemností. Napríklad pre túto technológiu existujú špeciálne fázy, ktoré je jednoducho potrebné dodržať, aby sa dosiahol požadovaný výsledok. Musíte pochopiť, že zanedbávanie postupnosti akcií alebo nejakej fázy môže absolútne nepriniesť výsledok, s ktorým chovateľ počíta. O fázach tejto techniky si teda povieme ďalej.
Fázy mikropropagácie rastlín
Táto technológia zahŕňa štyri „kroky“na ceste k získaniu vytúžených „klonov“. Pokúsime sa o nich hovoriť čo najnevedecky, keďže pojmy biotechnológie stále nie sú pre široké publikum najzrozumiteľnejšie. A,Mimochodom, hneď si vysvetlíme jeden z týchto pojmov: explantát – tak vedci v tejto oblasti nazývajú nový organizmus oddelený od rodičovského organizmu. Teda to pravé „pokusné prasiatko“, ktoré sa bude ďalej pestovať.
Prejdime teda k našim „krokom“. Prvým krokom je výber samotného rodiča – prípadne darcu. K tejto problematike treba pristupovať s maximálnou vážnosťou a zodpovednosťou, pretože na získanie dobrej, silnej, zdravej rastliny si musíme my aj „originál“vybrať tú istú. Jablko, ako viete, nepadá ďaleko od stromu.
V rovnakom štádiu je potrebné izolovať a sterilizovať explantáty a potom zorganizovať také podmienky, aby rast tých istých explantátov v technike „in vitro“prebiehal čo najpohodlnejšie.
Druhý „krok“už nemôže byť jednoduchší – je to samotná reprodukcia. Je to možné za mesiac a pol, keď miniodrezky už dosiahli veľkosť hrachu a majú základy všetkých vegetatívnych orgánov. Po ňom nasleduje zakorenenie výhonkov, ktoré boli získané v predchádzajúcej fáze. Vykonáva sa, keď rastlina už vytvorila dobrý koreňový systém.
Posledným krokom je pomôcť rastlinám prispôsobiť sa „životu“v pôde, pestovať ich v skleníku, potom ich presadiť do zeme alebo ich predať – takpovediac „odchod do veľkého sveta“. Táto fáza, napodiv, je najnáročnejšia a najnákladnejšia, pretože veľmi často sa, žiaľ, stáva, že keď sa rastlina dostane do pôdy, začnestratiť listy, zastaviť rast - a potom môže úplne zomrieť. To všetko sa deje preto, že rastliny v skúmavke pri presadení do zeme strácajú veľa vody. Preto je potrebné zabrániť takejto možnosti pri presádzaní - pri ktorej sa odporúča postriekať listy 50% vodným roztokom glycerínu alebo zmesou parafínu. Toto sa musí robiť počas celého aklimatizačného obdobia. Okrem toho je v niektorých prípadoch vhodné zámerná mykorhizácia – teda umelé zavlečenie húb do rastlinných pletív, ktoré ju infikujú. Deje sa tak preto, aby rastlina dostávala čo najviac užitočných živín a organických látok a zároveň bola chránená pred rôznymi patogénmi.
To sú všetky štádiá mikropropagácie, v ktorých, ako vidíme, nie je nič globálne zložité ani nadprirodzené, avšak opakujeme ešte raz, celá táto udalosť si vyžaduje veľkú zodpovednosť a pozornosť.
Ovplyvňujúce faktory
Proces mikropropagácie, ako každý iný, je ovplyvnený určitými faktormi. Poďme si ich vymenovať, pretože „nepriateľa musíte poznať osobne.“
- Odrodové, druhové a fyziologické vlastnosti materskej rastliny - musí byť zdravá, intenzívne rásť, v prípade potreby ošetrená teplotnou expozíciou
- Vek, štruktúra a pôvod explantátu.
- Trvanie kultivácie.
- Účinnosť sterilizácie.
- Dobrá živná pôda.
- Hormóny, minerálne soli, sacharidy, vitamíny.
- Teplota aosvetlenie.
Čo potrebujete na mikropropagáciu
Na rastliny, ktoré sa budú množiť vyššie uvedeným spôsobom, existuje jedna veľmi dôležitá požiadavka – okrem toho, že musia byť zdravé. Ide o nevyhnutné zachovanie genetickej stability vo všetkých vyššie uvedených štádiách. Tejto požiadavke najlepšie vyhovujú apikálne meristémy, ako aj axilárne púčiky kmeňového pôvodu, preto sa uprednostňuje ich použitie pri zákroku, ktorý nás zaujíma.
Vyššie uvedené výrazy by mali byť pre bežného laika nezrozumiteľné. Nižšie sa pokúsime vysvetliť, aké sú to zvieratá a s čím im podávať.
Apikálne meristémy
Vyššie sme už spomenuli existenciu špeciálnych meristémových buniek – inými slovami edukačných. Sú to bunky, ktoré sa neustále delia, vždy v stave fyzickej aktivity – vďaka čomu rastie hmota rastliny a vytvára sa špeciálne pletivo tejto rastliny. Nazýva sa meristém. Existuje mnoho druhov meristémov. Vo všeobecnosti ich možno rozdeliť na všeobecné a špeciálne. Pojem spoločných meristémov zahŕňa tri skupiny, ktoré akoby nasledujú jedna po druhej. Úplne prvý meristém v rastline je meristém embrya, z ktorého pochádza pre nás zaujímavý apikálny meristém.
Slovo „apikálny“pochádza z latinského „apix“a prekladá sa ako „vrchol“. Ide teda o apikálny tkanivový systém umiestnený na samom konci embrya - a práve z neho sa následne tvorí výhonok a začína sa jeho rast a vývoj. Keď teda hovoríme o apikálnom meristéme ako o objekte na mikroklonovanie, musíme pochopiť, že špičku embrya berieme pre naše potreby.
Axilárne púčiky sú o niečo jednoduchšie. Každý vie, čo sú obličky. Axilárny púčik je ten, ktorý sa zrodil z pazuchy listu. Axil listu je zase uhol medzi listom a jeho stonkou; odtiaľ vyrastie oblička alebo únik. Práve táto časť, teda budúci bočný výhonok, sa tiež odoberie na následné mikropropagovanie.
Teraz, keď sa cez závoj tajomstva prevalilo trochu svetla, môžeme konečne prejsť k metódam mikropropagácie.
Mikrometódy šľachtenia
Mikroklonálne šírenie je stále dobré, čo v podstate znamená možnosť použitia niekoľkých rôznych techník naraz. Pokúsime sa pokryť každú z nich čo najjednoduchšie. Celkovo existujú štyri metódy mikropropagácie.
Najprv. Aktivácia už existujúcich meristémov v závode
Čo to znamená? V rastline, dokonca aj v takom malom mikrokúsku, sú už položené určité meristémy. Toto je vrchol stonky a jej axilárne púčiky. Aby bolo možné mikroklonovať rastlinu, je možné „prebudiť“tieto doteraz spiace meristémy „in vitro“. To sa dosiahne buď odstránením apikálneho meristému mikroklíčku, alebo skôr jeho stonky, a následným odrezaním výhonku pomocou techniky „in vitro“, alebo zavedením špeciálnych látok do živného média rastliny, ktoré aktivujú rast a vývoj. axilárnych výhonkov. Metódaaktivácia "spiacich" meristémov je hlavná, najobľúbenejšia a najúčinnejšia a bola vyvinutá už v sedemdesiatych rokoch minulého storočia. Jahoda sa stala prvým „pokusným králikom“v aplikácii mikropropagácie rastlín tohto typu. Je však dôležité poznamenať, že je zakázané množiť plodiny týmto spôsobom donekonečna, pretože je to spojené so stratou schopnosti zakoreniť a v niektorých prípadoch s odumretím rastliny.
Po druhé. Vznik náhodných púčikov silami samotnej rastliny
Akákoľvek izolovaná časť rastliny má skutočne magickú schopnosť, svoju vlastnú superschopnosť. Ak počas mikroklonálneho rozmnožovania je živné médium rastliny a všetky ostatné životné podmienky priaznivé a pohodlné, môže obnoviť chýbajúce časti. Dochádza k akejsi regenerácii – pletivá rastliny tvoria adventívne alebo adnexálne púčiky – teda tie, ktoré sa objavujú akoby „zo starých zásob“, a nie z nových pletív. Takéto púčiky sú nezvyčajné v tom, že sa spravidla objavujú na miestach, kde by ste ich nečakali - napríklad na koreňoch. Práve týmto spôsobom sa často rozmnožujú mnohé kvety, opäť jahody. Toto je druhá najpopulárnejšia a najúčinnejšia metóda mikropropagácie rastlín.
Tretí. Somatická embryogenéza
S druhým slovom by malo byť všetko viac-menej jasné. Dotknime sa prvého – čo znamená somatický? Toto slovo v tomto duchu priamo súvisí s bunkami rovnakého mena. Takéto bunky sa nazývajú tie, ktoré tvoria telo mnohobunkových organizmov a niepodieľať sa na pohlavnom rozmnožovaní. Sú to skrátka všetky bunky, s výnimkou gamét. Somatická embryogenéza sa uskutočňuje pomerne jednoduchým spôsobom: z vyššie uvedených buniek (teda somatických) sa pomocou techniky „in vitro“tvoria embryoidy, ktoré sa následne, keď si zorganizujú vhodné podmienky pre vývoj s optimálnym živným médiom, premenia na samostatná celá rastlina. V tomto prípade môžeme hovoriť o takom koncepte, ako je totipotencia (schopnosť akejkoľvek bunky v dôsledku delenia iniciovať akýkoľvek bunkový typ organizmu). Predpokladá sa, že z takýchto embryí sa nakoniec vyvinú sadenice. Somatická embryogenéza je dobrá aj preto, že je možné takto získať umelé semená. Táto metóda bola prvýkrát objavená v polovici minulého storočia v bunkách mrkvy.
Aktívne podobný spôsob mikropropagácie rastlín sa používa pri rozmnožovaní palmy olejnej. Ide o to, že keďže nemá ani výhonky, ani bočné výhonky, jeho vegetatívne rozmnožovanie je nemožné (alebo v každom prípade veľmi, veľmi ťažké), rovnako ako odrezky. Vyššie uvedená metodika je teda jediná zo všetkých najdostupnejších a najoptimálnejších pri práci s touto rastlinou.
Štvrté. Práca s kalusovým tkanivom
Do siete nášho rozprávania plynulo „vplával“ďalší výraz a v prvom rade je potrebné objasniť jeho význam. Čo je kalusové tkanivo? Každý vie, že na rane, keď to trochu žije, sa objaví suchá kôra. A ak ju stiahnete, rana začne opäť krvácať. Hračkasamotná kôra, inými slovami, „liečivé tkanivo je kalusové tkanivo. Bunky tohto tkaniva nielenže prispievajú k hojeniu rán, ale sú aj totipotentné - to znamená, ako už bolo vysvetlené vyššie, umožňujú vznik novej rastliny. A preto sa na takomto tkanive môžu objaviť aj adnexálne púčiky (adventné - tento pojem sme už zaviedli).
Táto zo všetkých štyroch vyššie uvedených metód je možno najmenej populárna. V prvom rade je to spôsobené tým, že príliš časté oddeľovanie buniek kalusového tkaniva môže viesť k poruchám génov a mutáciám rôznych úrovní. Pretože zachovanie genotypu je pre mikropropagáciu veľmi dôležité a tkanivová kultúra sa musí udržiavať na najvyššej úrovni. Okrem toho sa pri vyššie uvedených porušeniach objavujú ďalšie nedostatky: nízky vzrast, náchylnosť na choroby atď. V niektorých prípadoch je však rozmnožovanie možné len podobným spôsobom – napríklad v prípade cukrovej repy jednoducho iná metóda neexistuje.
Ďalej si napríklad povieme pár slov o klonovaní konkrétnych rastlín, ale najprv sa musíme podeliť o informácie o obnove rastlín používaných ako sadivový materiál. Ako sa to dá dosiahnuť?
Recovery
Existuje niekoľko spôsobov, ako premeniť rastlinu z chorej na zdravú, a prvým z nich je umiestniť klíčok do špeciálnej komory alebo debničky, kde sa udržiavajú sterilné podmienky, a „napchať“ho antibiotikami. Táto metóda je dobrá pre každého, okrem toho, že si neporadí so všetkými baktériami.a vírusy, ktorým môžu byť rastliny vystavené. V takýchto prípadoch, aby sa rastliny dezinfikovali, sa im poskytuje termoterapia - inými slovami tepelné ošetrenie v špeciálnych izolovaných komorách, kde sa teplota zvyšuje denne niekoľko dní po sebe. Chemoterapia je ďalší spôsob boja proti infekciám a baktériám pre infikované rastliny.
O klonovaní zemiakov
Zemiaky sú mimochodom jednou z mála plodín, ktoré možno množiť štvrtou z vyššie uvedených metód. Ale to, samozrejme, nie je ani zďaleka jediný spôsob – a často sa uchyľujú aj k aktivácii „spiacich“vrcholových a axilárnych meristémov. Hľuzy získané po klonovaní sú úplne rovnaké ako tie „pôvodné“– líšia sa len menšou veľkosťou, ide o takzvané mikrohľuzy. A okrem toho budú určite zdravé a bez vírusov.
Pri mikroklonálnom rozmnožovaní zemiakov sa pestuje v skúmavkách po dvoch odrezkoch, skúmavky sú umiestnené pod svetlom žiariviek s výkonom šesť až osemtisíc luxov, teplota sa v noci udržiava do osemnásť stupňov, cez deň - asi dvadsaťpäť. V Rusku sa najaktívnejšie pestujú zemiaky pomocou klonovania.
O klonovaní jabloní: čo potrebujete vedieť
Pri mikropropagácii jabloní je široko používaný prvý spôsob - rozmnožovanie pomocou axilárnych púčikov. Existuje vysoká schopnosť tejto kultúry zakoreniť sa a miera prežitia viacexplantáty.
Boli umiestnené do tekutého živného média, ktoré bolo neustále – denne – aktualizované. Teplota pre rastliny v skúmavke sa tiež udržiavala na 25 stupňoch počas dňa, experiment prebiehal tri až štyri týždne.
Zaujímavé fakty
- Táto technika, ako môžete ľahko uhádnuť, dostala svoj názov podľa pojmu „klon“, ktorý sa objavil v roku 1903. Z gréckeho jazyka sa toto slovo prekladá ako „potomstvo“alebo „rezanie“.
- Prvým miestom v našej krajine, kde sa uskutočnili prvé experimentálne pokusy o mikroklonálne rozmnožovanie rastlín, bol Moskovský inštitút Timiryazev.
- Klonálna mikropropagácia je vynikajúca metóda na kontrolu vírusov a produkciu zdravých rastlín bez infekcií.
- Obdobie, ktorým rastlina prechádza pred kvitnutím a plodením, sa nazýva juvenilná – a v organizmoch, ktoré sa získajú klonovaním, je minimalizovaná.
- Spojené štáty americké, Holandsko, Taliansko, Poľsko, Izrael a India sa považujú za vedúce krajiny vo výrobe rastlín uvedeným spôsobom.
- Takmer dva a pol tisíca druhov a odrôd rastlín je teraz možné rozmnožovať pomocou techniky „in vitro“.
- V počiatočných štádiách sa rastliny pestované in vitro môžu líšiť vzhľadom, ale ako rastú, všetky rozdiely miznú a nakoniec sa rastliny podobajú ako dvojčatá.
- Explantáty z mladých rastlín sú najlepšie zakorenené ako zzrelý.
- Jednou z dôležitých podmienok pri mikroklonálnom rozmnožovaní je výber najpriaznivejšieho živného média pre rastlinu, ktoré môže byť tekuté aj pevné.
- Bunky meristematických tkanív zvyčajne neobsahujú vírusy.
- Veľkosť explantátu priamo súvisí s možnou prítomnosťou vírusov v ňom. Čím je menšia, tým nižšie je riziko infekcií.
- Iný názov pre mikropropagáciu je meristémové rozmnožovanie.
Toto sú informácie o mikropropagácii rastlín, téma je taká komplexná ako zaujímavá.
