Dla każdego ogrodnika, czy to zawodowca, czy amatora, ważne jest, aby wiedzieć, jak rozmnażać swoje nasadzenia. Sposobów jest wiele, a jedną z najciekawszych i najbardziej skutecznych jest metoda mikropropagacji. Co to jest, jak działa i cała jego główna mądrość - w naszym materiale.
Co to jest?
Zacznijmy od najważniejszej rzeczy. W frazie „rozmnażanie mikroklonalne” drugie słowo jest jasne dla wszystkich, ale pierwsze - tylko dla elity. Wyjaśnijmy sytuację. Co to jest „mikroklonalne”?
Mówiąc "mądrymi" naukowymi terminami, jest to specjalny podgatunek rozmnażania wegetatywnego przy użyciu techniki zwanej "in vitro" (in vitro), która umożliwia uzyskanie roślin w krótszym czasie. Zrozumiemy dokładniej i bardziej szczegółowo w dalszej części, w tym celu najpierw przypomnimy sobie, czym jest rozmnażanie wegetatywne, i wyjaśnimy, co oznacza termin „invitro”.
W naukowej dziczy
Z przebiegu szkołyW biologii wiemy, że rośliny można rozmnażać na dwa sposoby: nasiona (kiedy nasiona rozsypujemy do gleby) i wegetatywnie. Rozmnażanie wegetatywne jest bezpłciowe, następuje przez oddzielenie pewnej części od rośliny rodzicielskiej. Pączkowanie, ukorzenianie młodych pędów, przesadzanie cebul - to wszystko rozmnażanie wegetatywne.
Wydawałoby się, że przy pomocy nasion znacznie łatwiej jest zwiększyć liczbę roślin - nie ma takich problemów. Jednak ta metoda ma sporo wad; w niektórych przypadkach w ogóle nie można użyć nasion - a metoda wegetatywna, której niezaprzeczalną przewagą nad pierwszą jest zachowanie całości genów rośliny rodzicielskiej, pozostaje jedyną dostępną i wygodną. Ale niestety ma też wady. Na przykład brak pożądanej wydajności (np. w roślinach takich jak dąb, sosna itp.), „starsze” gatunki drzew (powyżej 15 lat) nie są w stanie rozmnażać się przez sadzonki, takie zabiegi są dość pracochłonne i energochłonne, powstałe rośliny nie zawsze odpowiadają normie i próbce (mogą być porażone) - i tak dalej.
I to dla tych przypadków istnieje technologia mikropropagacji, która, podobnie jak Chip i Dale, rusza na ratunek. Jak wspomniano powyżej, przeprowadza się ją techniką „in vitro”, co tłumaczy się z łaciny jako „in vitro”. Tak więc technika ta umożliwia „sklonowanie” w „probówce” rośliny z genami dokładnie takimi samymi jakjak rodzic. Wynika to z faktu, że komórka jest w stanie ożywić nowy organizm pod wpływem czynników zewnętrznych.
Technologia mikropropagacji niewątpliwie ma szereg zalet i wad. Porozmawiamy o nich później.
Co jest lepsze niż mikropropagacja
Za wielu! A przede wszystkim brak wirusów i infekcji w wyhodowanych roślinach (ponieważ używa się do tego specjalnych komórek - nazywane są komórkami merystemu, ich osobliwość polega na nieustannym podziale i obecności aktywności fizjologicznej przez całe życie). Również rośliny „wyekstrahowane” w ten sposób mają dość dużą objętość rozmnażania, a cały proces hodowli przebiega znacznie szybciej. Za pomocą technologii mikrorozmnażania możliwe jest przeprowadzenie tej procedury dla tych roślin, dla których wykonanie tego jest niezwykle problematyczne konwencjonalnymi, „tradycyjnymi” metodami. Wreszcie w technice „in vitro” rośliny mogą być uprawiane przez cały rok, nie ograniczając się do jednego przedziału. Taka technika ma więc wiele zalet. A zanim zagłębimy się w istotę mikroklonalnego rozmnażania roślin, pokrójmy trochę historii powstania tej metody. Kto wpadł na ten pomysł i jak?
Historia metody
Pierwszy udany eksperyment na storczykach został przeprowadzony przez francuskiego naukowca w latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku. Jednocześnie początkowo nie angażował się w technikę „invitro” - została opracowana przed nim i całkiem skutecznie. Jednak to JeanMorel - bo tak nazywa się francuski eksperymentator - zdecydował się na podobny eksperyment i przeprowadził go całkiem pomyślnie. Prace opowiadające o tej technice pojawiły się kilkadziesiąt lat przed nim – w latach dwudziestych ubiegłego wieku.
W latach sześćdziesiątych uzyskano „klon probówki” rośliny drzewiastej – konkretnie osiki. Praca z drewnem okazała się trudniejsza niż z kwiatami i innymi rodzajami roślin, jednak trudności te zostały przezwyciężone po pewnym czasie. Obecnie metodą „probówkową” można pozyskać ponad 200 gatunków drzew z ponad czterdziestu rodzin. Technologia mikrorozmnażania roślin usprawiedliwia się i przynosi owoce.
Więcej o metodzie
Jak można się domyślić, istnieje wiele subtelności w rozwoju i zastosowaniu mikrorozmnażania roślin. Na przykład istnieją specjalne etapy dla tej technologii, które po prostu trzeba wykonać, aby uzyskać pożądany efekt. Musisz zrozumieć, że zaniedbanie kolejności czynności lub jakiegoś etapu może przynieść absolutnie nie taki rezultat, na jaki liczy hodowca. Więc porozmawiamy dalej o etapach tej techniki.
Etapy mikropropagacji roślin
Ta technologia obejmuje cztery "kroki" na drodze do uzyskania pożądanych "klonów". Postaramy się mówić o nich jak najbardziej nienaukowo, ponieważ pojęcia biotechnologii wciąż nie są najbardziej zrozumiałe dla szerokiego grona odbiorców. ORAZ,Nawiasem mówiąc, od razu wyjaśnimy jedno z tych terminów: eksplantować - tak naukowcy w tej dziedzinie nazywają nowy organizm oddzielony od organizmu macierzystego. To znaczy, sama „świnka morska”, która będzie dalej hodowana.
Przejdźmy więc do naszych „kroków”. Pierwszym krokiem jest wybór samego rodzica – lub dawcy. Do tej kwestii należy podejść z najwyższą powagą i odpowiedzialnością, ponieważ aby uzyskać dobrą, mocną, zdrową roślinę, my i „oryginał” musimy wybrać tę samą. Jabłko, jak wiesz, nie spada daleko od drzewa.
Na tym samym etapie konieczne jest wyizolowanie i wysterylizowanie eksplantów, a następnie zorganizowanie takich warunków, aby wzrost tych samych eksplantów w technice "in vitro" przebiegał jak najwygodniej.
Drugi "krok" nie może być prostszy - to samo rozmnażanie. Jest to możliwe za półtora miesiąca, kiedy mini sadzonki osiągną już wielkość groszku i mają podstawy wszystkich organów wegetatywnych. Po tym z kolei następuje ukorzenienie pędów uzyskanych w poprzednim etapie. Przeprowadza się ją, gdy roślina wykształci już dobry system korzeniowy.
Ostatnim krokiem jest pomoc roślinom w przystosowaniu się do "życia" w glebie, hodowanie ich w szklarni, a następnie przesadzanie do ziemi lub sprzedawanie - że tak powiem, "wyjazd do wielkiego świata". Ten etap, o dziwo, jest najbardziej czasochłonny i kosztowny, ponieważ bardzo często niestety zdarza się, że roślina raz w glebie zaczynastracić liście, przestać rosnąć - a wtedy może całkowicie umrzeć. Wszystko to dzieje się, ponieważ rośliny z probówki tracą dużo wody po przesadzeniu do gruntu. Dlatego konieczne jest zapobieganie takiej możliwości podczas przesadzania - do czego zaleca się spryskiwanie liści 50% wodnym roztworem gliceryny lub mieszaniną parafiny. Należy to robić przez cały okres aklimatyzacji. Ponadto w niektórych przypadkach wskazane jest celowe mikoryzowanie – czyli sztuczne wprowadzanie do tkanek roślinnych grzybów, które ją infekują. Dzieje się tak, aby roślina otrzymywała jak najwięcej przydatnych składników odżywczych i substancji organicznych, a także była chroniona przed różnymi patogenami.
To wszystkie etapy mikropropagacji, w których, jak widzimy, nie ma nic globalnie złożonego ani nadprzyrodzonego, jednak powtarzamy raz jeszcze, całe to wydarzenie wymaga wielkiej odpowiedzialności i uwagi.
Czynniki wpływające
Na proces mikropropagacji, jak na każdy inny, mają wpływ pewne czynniki. Wymieńmy je, ponieważ „trzeba poznać wroga osobiście”.
- Cechy odmianowe, gatunkowe i fizjologiczne rośliny rodzicielskiej - musi być zdrowa, intensywnie rosnąć, jeśli to konieczne, poddana działaniu temperatury.
- Wiek, struktura i pochodzenie eksplantu.
- Czas trwania uprawy.
- Wydajność sterylizacji.
- Dobre lęgowisko.
- Hormony, sole mineralne, węglowodany, witaminy.
- Temperatura ioświetlenie.
Czego potrzebujesz do mikropropagacji
Istnieje jeden bardzo ważny wymóg dla roślin, które będą rozmnażane w powyższy sposób - oprócz tego, że muszą być zdrowe. Jest to niezbędne zachowanie stabilności genetycznej na wszystkich powyższych etapach. Wymóg ten najlepiej spełniają merystemy wierzchołkowe, a także pąki pachowe pochodzenia łodygowego, dlatego preferowane są one do zastosowania w interesującym nas zabiegu.
Powyższe terminy powinny być niezrozumiałe dla przeciętnego laika. Poniżej postaramy się wyjaśnić, jakimi są zwierzętami i czym im podawać.
Merystemy wierzchołkowe
Powyżej wspomnieliśmy już o istnieniu specjalnych komórek merystemowych - innymi słowy edukacyjnych. Są to komórki, które nieustannie dzielą się, zawsze w stanie aktywności fizycznej - dzięki czemu rośnie masa rośliny i powstaje specjalna tkanka tej rośliny. Nazywa się to merystemem. Istnieje wiele rodzajów merystemów. Ogólnie można je podzielić na ogólne i specjalne. Pojęcie wspólnych merystemów obejmuje trzy grupy, które niejako następują po sobie. Pierwszym merystemem w roślinie jest merystem zarodka, z którego wywodzi się interesujący nas merystem wierzchołkowy.
Słowo „wierzchołkowy” pochodzi od łacińskiego „apix” i tłumaczy się jako „góra”. Jest to zatem system tkanek wierzchołkowych zlokalizowany na samym końcu zarodka - i to z niego następnie powstaje pęd i rozpoczyna się jego wzrost i rozwój. Tak więc, mówiąc o merystemie wierzchołkowym jako obiekcie do mikroklonowania, musimy zrozumieć, że bierzemy czubek zarodka do naszych potrzeb.
Pąki pachowe są trochę łatwiejsze. Każdy wie, czym są nerki. Pączek pachowy to ten, który narodził się z pachwiny liścia. Z kolei kąt liścia to kąt między liściem a jego łodygą; stamtąd wyrośnie nerka lub ucieczka. Ta właśnie część, czyli przyszły pęd boczny, jest również brana do dalszej mikropropagacji.
Teraz, gdy trochę światła zostało rzucone na zasłonę tajemnicy, możemy wreszcie przejść do metod mikropropagacji.
Mikro metody hodowlane
Propagacja mikroklonalna jest nadal dobra, co zasadniczo oznacza możliwość użycia kilku różnych technik jednocześnie. Postaramy się jak najprościej opisać każdy z nich. W sumie dostępne są cztery metody mikropropagacji.
Najpierw. Aktywacja już istniejących merystemów w zakładzie
Co to oznacza? W roślinie, nawet tak maleńkim mikrokawałku, pewne merystemy są już ułożone. To jest wierzchołek łodygi i jej pąki pachowe. W celu mikroklonowania rośliny można "obudzić" te dotychczas uśpione merystemy "in vitro". Osiąga się to poprzez usunięcie merystemu wierzchołkowego mikrokiełka, a raczej jego łodygi, a następnie przecięcie pędu techniką „in vitro” lub wprowadzenie specjalnych substancji do pożywki rośliny, które aktywują wzrost i rozwój pędów pachowych. metodaaktywacja „śpiących” merystemów jest głównym, najbardziej popularnym i skutecznym, a rozwinęła się już w latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku. Truskawka stała się pierwszą „świnki morskiej” w zastosowaniu mikrorozmnażania roślin tego typu. Należy jednak zauważyć, że zabrania się rozmnażania upraw w nieskończoność w ten sposób, ponieważ jest to obarczone utratą zdolności do ukorzeniania, a w niektórych przypadkach obumieraniem rośliny.
Drugi. Pojawienie się przypadkowych pąków przez siły samej rośliny
Każda odosobniona część rośliny ma naprawdę magiczną zdolność, własną supermoc. Jeśli podczas rozmnażania mikroklonalnego pożywka rośliny i wszystkie inne warunki życia są korzystne i komfortowe, może przywrócić brakujące części. Następuje rodzaj regeneracji - tkanki rośliny tworzą pąki przydatkowe lub przydatkowe - czyli takie, które pojawiają się niejako „ze starych rezerw”, a nie z nowych tkanek. Takie pąki są niezwykłe, ponieważ pojawiają się z reguły w tych miejscach, w których nie spodziewalibyśmy się ich pojawienia - na przykład na korzeniach. W ten sposób często rozmnażanych jest wiele kwiatów, znowu - truskawki. To druga najpopularniejsza i najskuteczniejsza metoda mikrorozmnażania roślin.
Trzeci. Somatyczna embriogeneza
W drugim słowie wszystko powinno być mniej więcej jasne. Przejdźmy do pierwszego - co oznacza somatyczny? To słowo w tym duchu jest bezpośrednio związane z komórkami o tej samej nazwie. Takie komórki nazywane są tymi, które tworzą organizm organizmów wielokomórkowych i nieuczestniczyć w rozmnażaniu płciowym. W skrócie są to wszystkie komórki, z wyjątkiem gamet. Somatyczną embriogenezę przeprowadza się w dość prosty sposób: z powyższych komórek (czyli somatycznych) formuje się zarodki metodą „in vitro”, które następnie, gdy zorganizują odpowiednie warunki do rozwoju z optymalną pożywką, zamieniają się w niezależna cała roślina. W tym przypadku możemy mówić o takim pojęciu jak totipotencja (zdolność dowolnej komórki, poprzez podział, do inicjowania dowolnego typu komórki organizmu). Uważa się, że w końcu takie zarodki przekształcą się w sadzonkę. Dobra jest również embriogeneza somatyczna, ponieważ w ten sposób można uzyskać sztuczne nasiona. Ta metoda została po raz pierwszy odkryta w połowie ubiegłego wieku w komórkach marchwi.
W rozmnażaniu palmy olejowej stosowana jest aktywnie podobna metoda mikrorozmnażania roślin. Chodzi o to, że ponieważ nie ma ani pędów, ani pędów bocznych, jego rozmnażanie wegetatywne jest niemożliwe (a w każdym razie bardzo, bardzo trudne), tak jak niemożliwe są sadzonki. Tak więc powyższa metodologia jest jedyną z najbardziej dostępnych i optymalnych podczas pracy z tą rośliną.
Czwarty. Praca z tkanką kalusa
Kolejny termin płynnie „wpłynął” do sieci naszej narracji, a przede wszystkim wymaga doprecyzowania jego znaczenia. Czym jest tkanka kalusa? Wszyscy wiedzą, że na ranie, gdy trochę żyje, pojawia się wysychająca skorupa. A jeśli to zrobisz, rana znów zacznie krwawić. Zabawkasama skorupa, innymi słowy „tkanka lecząca, jest tkanką kalusa. Komórki tej tkanki nie tylko przyczyniają się do gojenia się ran, ale też są totipotentne – czyli jak już wyjaśniono powyżej, pozwalają na powstanie nowej rośliny. Dlatego też na takiej tkance mogą pojawić się również zawiązki przydatków (przypadkowe - już wprowadziliśmy ten termin).
Ta metoda ze wszystkich czterech powyższych jest prawdopodobnie najmniej popularna. Przede wszystkim wynika to z faktu, że zbyt częste oddzielanie komórek tkanki kalusa może prowadzić do zaburzeń genowych i mutacji na różnym poziomie. Ponieważ zachowanie genotypu jest bardzo ważne dla mikropropagacji, a hodowle tkankowe muszą być utrzymywane na najwyższym poziomie. Ponadto przy powyższych naruszeniach pojawiają się inne niedociągnięcia: niski wzrost, podatność na choroby i tak dalej. Jednak w niektórych przypadkach rozmnażanie jest możliwe tylko w podobny sposób - na przykład dla buraków cukrowych po prostu nie ma innej metody.
Następnie powiemy na przykład kilka słów o klonowaniu konkretnych roślin, ale najpierw musimy podzielić się informacjami o odzyskiwaniu roślin wykorzystywanych jako materiał do sadzenia. Jak można to osiągnąć?
Odzyskiwanie
Istnieje kilka sposobów, aby zmienić chorą roślinę w zdrową, a pierwszym z nich jest umieszczenie kiełków w specjalnej komorze lub skrzynce, gdzie utrzymywane są sterylne warunki, i „nadziewanie” jej antybiotykami. Ta metoda jest dobra dla każdego, poza tym, że nie radzi sobie ze wszystkimi bakteriami.oraz wirusy, na które mogą być narażone rośliny. W takich przypadkach, w celu dezynfekcji roślin, poddaje się im termoterapię, czyli obróbkę cieplną w specjalnych izolowanych komorach, gdzie temperatura jest podnoszona codziennie przez kilka dni z rzędu. Chemioterapia to kolejny sposób na zwalczanie infekcji i bakterii dla zakażonych roślin.
O klonowaniu ziemniaków
Ziemniak, nawiasem mówiąc, jest jedną z niewielu upraw, które można rozmnażać za pomocą czwartej z powyższych metod. Ale oczywiście nie jest to jedyny sposób - i często uciekają się również do aktywacji „śpiących” merystemów wierzchołkowych i pachowych. Bulwy uzyskane po sklonowaniu są dokładnie takie same jak „oryginalne” – różnią się jedynie mniejszą wielkością, są to tzw. mikrobulwy. A poza tym na pewno będą zdrowe i wolne od wirusów.
W rozmnażaniu mikroklonalnym ziemniaków hoduje się je w probówkach z dwoma sadzonkami, probówki umieszcza się pod światłem świetlówek o mocy od sześciu do ośmiu tysięcy luksów, temperatura jest utrzymywana w nocy w ciągu osiemnastu stopni, w ciągu dnia - około dwudziestu pięciu. W Rosji to ziemniaki są najaktywniej uprawiane przy użyciu klonowania.
O klonowaniu jabłoni: co musisz wiedzieć
W mikrorozmnażaniu jabłoni szeroko stosowana jest pierwsza metoda - rozmnażanie za pomocą pączków pachowych. Ta kultura charakteryzuje się wysoką zdolnością do zakorzeniania się i przeżywalnością większej liczbyeksplanty.
Umieszczono je w płynnej pożywce, która była stale – codziennie – aktualizowana. Temperaturę dla roślin probówkowych utrzymywano również na poziomie dwudziestu pięciu stopni w ciągu dnia, doświadczenie prowadzono przez trzy do czterech tygodni.
Ciekawe fakty
- Ta technika, jak łatwo się domyślić, wzięła swoją nazwę od pojęcia „klon”, które pojawiło się w 1903 roku. Z języka greckiego to słowo jest tłumaczone jako „potomstwo” lub „cięcie”.
- Pierwszym miejscem w naszym kraju, gdzie przeprowadzono pierwsze eksperymentalne próby mikroklonalnego rozmnażania roślin, był Moskiewski Instytut Timiryazeva.
- Mikropropagacja klonalna to doskonała metoda kontroli wirusów i produkcji zdrowych, wolnych od infekcji roślin.
- Okres, przez który przechodzi roślina przed kwitnieniem i owocowaniem, nazywany jest młodocianymi – a w przypadku organizmów uzyskanych przez klonowanie jest on zminimalizowany.
- Stany Zjednoczone Ameryki, Holandia, Włochy, Polska, Izrael i Indie są uważane za wiodące kraje w produkcji roślin w powyższy sposób.
- Prawie dwa i pół tysiąca gatunków i odmian roślin można obecnie rozmnażać przy użyciu techniki "in vitro".
- We wczesnych stadiach rośliny hodowane in vitro mogą różnić się wyglądem, ale w miarę wzrostu wszystkie różnice znikają, a na końcu rośliny stają się podobne, jak bliźnięta.
- Eksplanty z młodych roślin są najlepiej ukorzenione niż zdojrzały.
- Jednym z ważnych warunków w rozmnażaniu mikroklonalnym jest wybór najkorzystniejszej pożywki dla rośliny, która może być zarówno w stanie ciekłym, jak i stałym.
- Komórki tkanek merystematycznych zwykle nie zawierają wirusów.
- Rozmiar eksplantu jest bezpośrednio związany z możliwą obecnością w nim wirusów. Im mniejszy, tym mniejsze ryzyko infekcji.
- Inną nazwą dla mikropropagacji jest propagacja merystemu.
To jest informacja o mikrorozmnażaniu roślin, temacie tak złożonym, jak i interesującym.
