Za vsakega vrtnarja, bodisi profesionalca ali amaterja, je pomembno vedeti, kako razmnožiti svoje zasaditve. Načinov je veliko, eden najbolj zanimivih in učinkovitih pa je metoda mikrorazmnoževanja. Kaj je, kako deluje in vse njegove glavne modrosti - v našem gradivu.
Kaj je to?
Začnimo z najpomembnejšo stvarjo. V frazi "mikroklonska reprodukcija" je druga beseda jasna vsem, prva pa samo eliti. Razčistimo situacijo. Kaj je "mikroklonsko"?
Z "pametnimi" znanstvenimi izrazi je to posebna podvrsta vegetativnega razmnoževanja z uporabo tehnike, imenovane "in vitro" (in vitro), ki omogoča pridobivanje rastlin v krajšem času. Bolj jasno in podrobneje bomo razumeli naprej, za to pa se najprej spomnimo, kaj je vegetativno razmnoževanje, in razložimo, kaj pomeni izraz "invitro".
V znanstveni divjini
Iz tečaja šoleV biologiji vemo, da se rastline lahko razmnožujejo na dva načina: semensko (ko seme raztresemo v zemljo) in vegetativno. Vegetativno razmnoževanje je nespolno, poteka tako, da se del loči od matične rastline. Brstenje, ukoreninjenje mladih poganjkov, presajanje čebulic - vse to je vegetativno razmnoževanje.
Zdi se, da je s pomočjo semen veliko lažje povečati število rastlin - takšnih težav ni. Vendar ima ta metoda kar nekaj minusov; v nekaterih primerih je semena sploh nemogoče uporabiti - in vegetativna metoda, katere nesporna prednost pred prvo je ohranitev celote genov matične rastline, ostaja edina dostopna in priročna. A žal ima tudi pomanjkljivosti. Na primer, pomanjkanje želene učinkovitosti (na primer pri rastlinah, kot so hrast, bor itd.), "starejše" drevesne vrste (ki so stare več kot 15 let) se ne morejo razmnoževati s potaknjenci, takšni postopki so precej naporne in energijsko potratne, nastale rastline ne ustrezajo vedno normi in vzorcu (lahko so okužene) - in tako naprej.
In prav za te primere obstaja tehnologija mikropropagacije, ki tako kot Chip in Dale hiti na pomoč. Kot je navedeno zgoraj, se izvaja s tehniko "in vitro", kar je iz latinščine prevedeno kot "in vitro". Tako ta tehnika omogoča "kloniranje" v "epruveti" rastline s popolnoma enakimi geni kotkot starš. To je posledica dejstva, da je celica sposobna dati življenje novemu organizmu pod vplivom zunanjih dejavnikov.
Tehnologija mikropropagacije ima nedvomno številne prednosti in slabosti. O njih bomo govorili pozneje.
Kar je boljše od mikropropagacije
Številnim! In najprej odsotnost virusov in okužb v vzrejenih rastlinah (ker se za to uporabljajo posebne celice - imenujemo jih meristemske celice, njihova posebnost je v nenehni delitvi in prisotnosti fiziološke aktivnosti skozi vse življenje). Tudi tako "izvlečene" rastline imajo precej velik obseg razmnoževanja, celoten proces vzreje pa je veliko hitrejši. S pomočjo tehnologije mikrorazmnoževanja je mogoče ta postopek izvesti za tiste rastline, za katere je to izredno problematično narediti s konvencionalnimi, "tradicionalnimi" metodami. Končno, v tehniki "in vitro" lahko rastline gojimo skozi vse leto, ne omejeno na en interval. Torej ima takšna tehnika veliko prednosti. In preden se poglobimo v bistvo mikroklonskega razmnoževanja rastlin, se dotaknimo malo zgodovine nastanka te metode. Kdo je prišel na to idejo in kako?
Zgodovina metode
Prvi uspešen poskus na orhidejah je naredil francoski znanstvenik že v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Hkrati se sprva ni ukvarjal s tehniko "invitro" - razvila se je pred njim in precej uspešno. Vendar pa je JeanMorel - tako je ime francoskega eksperimentatorja - se je odločil za podoben poskus in ga dokaj uspešno izpeljal. Dela, ki govorijo o tej tehniki, so se pojavila nekaj desetletij pred njim - v dvajsetih letih prejšnjega stoletja.
"Klon iz epruvete" lesne rastline - natančneje trepetlike - je bil pridobljen v šestdesetih letih. Izkazalo se je, da je delo z lesom težje kot s cvetjem in drugimi vrstami rastlin, vendar so bile te težave po določenem času premagane. Trenutno je z metodo "epruvete" mogoče pridobiti več kot 200 vrst dreves iz več kot štiridesetih družin. Tehnologija mikrorazmnoževanja rastlin se opravičuje in obrodi sadove.
Več o metodi
Kot ste morda uganili, obstaja veliko tankosti pri razvoju in uporabi mikrorazmnoževanja rastlin. Tako na primer obstajajo posebne stopnje za to tehnologijo, ki jim je preprosto treba slediti, da bi dosegli želeni rezultat. Razumeti morate, da zanemarjanje zaporedja dejanj ali neke faze lahko prinese absolutno ne rezultat, na katerega računa rejec. Torej, o fazah te tehnike bomo govorili naprej.
Fape mikrorazmnoževanja rastlin
Ta tehnologija vključuje štiri "korake" na poti do pridobitve želenih "klonov". O njih bomo poskušali govoriti čim bolj neznanstveno, saj pojmi biotehnologije še vedno niso najbolj razumljivi za širšo publiko. IN,Mimogrede, takoj bomo razložili enega od teh izrazov: eksplant - tako znanstveniki s tega področja imenujejo nov organizem, ločen od matičnega organizma. Se pravi tisti "morski zajček", ki ga bodo gojili naprej.
Torej, pojdimo na naše "korake". Prvi korak je izbira samega starša – oziroma darovalca. K temu vprašanju se je treba lotiti z največjo resnostjo in odgovornostjo, saj moramo za dobro, močno, zdravo rastlino mi in »original« izbrati isto. Jabolko, kot veste, ne pade daleč od drevesa.
Na isti stopnji je treba eksplante izolirati in sterilizirati, nato pa organizirati takšne pogoje, da rast teh istih eksplantatov v "in vitro" tehniki poteka čim bolj udobno..
Drugi "korak" ne bi mogel biti lažji - to je sama reprodukcija. Možno je v mesecu in pol, ko so mini potaknjenci že dosegli velikost graha in imajo zametke vseh vegetativnih organov. Po drugi strani pa sledi ukoreninjenje poganjkov, ki so bili pridobljeni v prejšnji fazi. Izvaja se, ko je rastlina že oblikovala dober koreninski sistem.
Zadnji korak je pomagati rastlinam, da se prilagodijo "življenju" v zemlji, jih gojijo v rastlinjaku, nato pa presajajo v zemljo ali jih prodajajo - tako rekoč "odhod v veliki svet". Ta faza je, nenavadno, najbolj zamudna in draga, saj se na žalost zelo pogosto zgodi, da se rastlina, ko je v tleh, začneizgubijo liste, prenehajo rasti - nato pa lahko popolnoma odmre. Vse to se zgodi zato, ker rastline iz epruvete izgubijo veliko vode, ko jih presadite v zemljo. Zato je treba takšno možnost preprečiti med presaditvijo – za kar je priporočljivo poškropiti liste s 50 % vodno raztopino glicerina ali mešanico parafina. To je treba storiti v celotnem obdobju aklimatizacije. Poleg tega je v nekaterih primerih priporočljivo namerno mikorizirati - torej umetno vnašanje gliv v rastlinska tkiva, ki jih okužijo. To naredimo zato, da rastlina prejme čim več uporabnih hranil in organskih snovi ter je tudi zaščitena pred različnimi povzročitelji bolezni.
To so vse faze mikrorazmnoževanja, v katerih, kot vidimo, ni nič globalno zapletenega ali nadnaravnega, vendar še enkrat ponavljamo, ves ta dogodek zahteva veliko odgovornost in pozornost.
Vplivni dejavniki
Na proces mikrorazmnoževanja, tako kot na vse druge, vplivajo nekateri dejavniki. Naštejmo jih, ker "sovražnika moraš poznati osebno."
- Sortne, vrste in fiziološke značilnosti matične rastline - mora biti zdrava, intenzivno rasti, po potrebi obdelana s temperaturno izpostavljenostjo.
- Starost, struktura in izvor eksplanta.
- Trajanje gojenja.
- Učinkovitost sterilizacije.
- Dobro gojišče.
- Hormoni, mineralne soli, ogljikovi hidrati, vitamini.
- Temperatura inosvetlitev.
Kaj potrebujete za mikrorazmnoževanje
Za rastline, ki se bodo razmnoževale na zgornji način, obstaja ena zelo pomembna zahteva – poleg tega, da morajo biti zdrave. To je nepogrešljivo ohranjanje genetske stabilnosti v vseh zgornjih fazah. To zahtevo najbolje izpolnjujejo apikalni meristemi, pa tudi pazdušni brsti stebelnega izvora, zato jih raje uporabljamo za postopek, ki nas zanima.
Zgornji izrazi bi morali biti povprečnemu laiku nerazumljivi. V nadaljevanju bomo poskušali razložiti, kakšne živali so in s čim jih postreči.
Apikalni meristemi
Zgoraj smo že omenili obstoj posebnih meristemskih celic - z drugimi besedami, izobraževalnih. To so celice, ki se nenehno delijo, vedno v stanju telesne aktivnosti – zaradi česar raste masa rastline in nastane posebno tkivo te rastline. Imenuje se meristem. Obstaja veliko vrst meristemov. Na splošno jih lahko razdelimo na splošne in posebne. Koncept skupnih meristemov vključuje tri skupine, ki tako rekoč sledijo ena od druge. Prvi meristem v rastlini je meristem zarodka, iz katerega izvira apikalni meristem, ki nas zanima.
Beseda "apical" izvira iz latinskega "apix" in se prevaja kot "vrh". Tako je to apikalni tkivni sistem, ki se nahaja na samem konici zarodka - in iz njega se nato oblikuje poganjek ter se začne njegova rast in razvoj. Torej, ko govorimo o apikalnem meristemu kot objektu za mikrokloniranje, moramo razumeti, da vzamemo konico zarodka za svoje potrebe.
Aksilarni brsti so nekoliko lažji. Vsi vedo, kaj so ledvice. Aksilarni brst je tisti, ki se je rodil iz pazduha lista. Listna pazduha pa je kot med listom in njegovim steblom; od tam bo zrasla ledvica ali pobeg. Prav ta del, torej prihodnji stranski poganjek, se vzame tudi za naknadno mikrorazmnoževanje.
Zdaj, ko je bilo nekaj svetlobe prelito čez tančico skrivnosti, lahko končno preidemo na metode mikropropagacije.
Mikro metode vzreje
Mikroklonsko razmnoževanje je še vedno dobro, kar v bistvu pomeni možnost uporabe več različnih tehnik hkrati. Vsakega od njih bomo poskušali čim bolj preprosto zajeti. Skupno obstajajo štiri metode mikrorazmnoževanja.
Prva. Aktivacija že obstoječih meristemov v obratu
Kaj to pomeni? V rastlini, tudi tako drobnem mikrokoščku, so določeni meristemi že položeni. To je vrh stebla in njegovi pazdušni brsti. Za mikrokloniranje rastline je mogoče te doslej mirne meristeme "prebuditi" "in vitro". To dosežemo bodisi z odstranitvijo apikalne meristeme mikrokalčka oziroma njegovega stebla in nato rezanjem poganjka s tehniko "in vitro" ali pa z vnosom posebnih snovi v hranilni medij rastline, ki aktivirajo rast in razvoj. aksilarnih poganjkov. Metodaaktivacija "spečih" meristemov je glavna, najbolj priljubljena in učinkovita, razvita pa je bila že v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Strawberry je postal prvi "morski prašiček" pri uporabi mikrorazmnoževanja rastlin te vrste. Pomembno pa je omeniti, da je na ta način prepovedano razmnoževati pridelke za nedoločen čas, saj je to polno izgube sposobnosti ukoreninjenja in v nekaterih primerih smrti rastline..
Druga. Pojav naključnih brstov s silami same rastline
Vsak izoliran del rastline ima resnično čarobno sposobnost, svojo lastno supermoč. Če so med mikroklonskim razmnoževanjem hranilni medij rastline in vsi drugi življenjski pogoji ugodni in udobni, potem lahko obnovi manjkajoče dele. Poteka nekakšna regeneracija - tkiva rastline tvorijo naključne ali adneksalne brsti - torej tiste, ki se pojavljajo tako rekoč "iz starih rezerv" in ne iz novih tkiv. Takšni brsti so nenavadni, saj se praviloma pojavljajo na tistih mestih, kjer ne bi pričakovali, da se pojavijo - na primer na koreninah. Na ta način se pogosto razmnožujejo številne rože, spet jagode. To je druga najbolj priljubljena in učinkovita metoda mikrorazmnoževanja rastlin.
Tretji. Somatska embriogeneza
Z drugo besedo bi moralo biti vse bolj ali manj jasno. Dotaknimo se prvega – kaj pomeni somatsko? Ta beseda je v tem smislu neposredno povezana z istoimenskimi celicami. Takšne celice se imenujejo tiste, ki sestavljajo telo večceličnih organizmov in nesodelujejo pri spolnem razmnoževanju. Skratka, to so vse celice, razen gameta. Somatska embriogeneza poteka na precej preprost način: iz zgornjih celic (to je somatskih) s tehniko »in vitro« nastanejo zarodki, ki se nato, ko organizirajo ustrezne pogoje za razvoj z optimalnim hranilnim medijem, spremenijo v samostojna celotna rastlina. V tem primeru lahko govorimo o takem konceptu, kot je totipotenca (zmožnost katere koli celice zaradi delitve, da sproži katero koli celično vrsto organizma). Menijo, da se sčasoma takšni zarodki razvijejo v sadiko. Somatska embriogeneza je dobra tudi zato, ker je na ta način mogoče pridobiti umetna semena. Ta metoda je bila prvič odkrita sredi prejšnjega stoletja v korenčkovih celicah.
Aktivno podobna metoda mikrorazmnoževanja rastlin se uporablja pri razmnoževanju oljne palme. Stvar je v tem, da je, ker nima niti poganjkov niti stranskih poganjkov, njegovo vegetativno razmnoževanje nemogoče (ali v vsakem primeru zelo, zelo težko), tako kot so nemogoče potaknjenci. Tako je zgornja metodologija edina izmed vseh najbolj dostopnih in optimalnih pri delu s to rastlino.
Četrti. Delo s kalusnim tkivom
V mrežo naše pripovedi je gladko »priplul« še en izraz, ki je najprej treba razjasniti njegov pomen. Kaj je kalusno tkivo? Vsi vedo, da se na rani, ko malo zaživi, pojavi suha skorja. In če jo potegneš, začne rana spet krvaveti. Igračaskorja sama, z drugimi besedami, »zdravilno tkivo je kalusno tkivo. Celice tega tkiva, ne samo da prispevajo k celjenju ran, so tudi totipotentne - torej, kot je bilo že pojasnjeno, omogočajo nastanek nove rastline. In zato se na takem tkivu lahko pojavijo tudi adneksalni brsti (adventivni – ta izraz smo že uvedli).
Ta metoda od vseh štirih zgoraj je morda najmanj priljubljena. Najprej je to posledica dejstva, da lahko prepogosto ločevanje celic tkiva kalusa vodi do genskih motenj in mutacij različnih ravni. Ker je ohranjanje genotipa zelo pomembno za mikropropagacijo, je treba kulturo tkiva vzdrževati na najvišji ravni. Poleg tega se pri zgornjih kršitvah pojavijo druge pomanjkljivosti: nizka rast, dovzetnost za bolezni itd. Vendar pa je v nekaterih primerih razmnoževanje možno le na podoben način - na primer za sladkorno peso preprosto ni druge metode.
Naprej bomo povedali nekaj besed o kloniranju določenih rastlin, najprej pa moramo deliti informacije o predelavi rastlin, ki se uporabljajo kot sadilni material. Kako je to mogoče doseči?
Obnovitev
Obstaja več načinov, kako rastlino iz bolne spremeniti v zdravo, prvi med njimi je, da kalček postavite v posebno komoro oziroma škatlo, kjer se vzdržujejo sterilne razmere, in jo “napolnite” z antibiotiki. Ta metoda je dobra za vse, le da se ne spopada z vsemi bakterijami.in virusi, ki so jim lahko izpostavljene rastline. V takih primerih jim za razkuževanje rastlin predpišemo termoterapijo – se pravi toplotno obdelavo v posebnih izoliranih komorah, kjer se temperatura dnevno povišuje več dni zapored. Kemoterapija je še en način za boj proti okužbam in bakterijam za okužene rastline.
O kloniranju krompirja
Krompir je mimogrede eden redkih poljščin, ki jih je mogoče razmnoževati s četrto od zgornjih metod. A to seveda še zdaleč ni edini način - in pogosto se zatečejo tudi k aktivaciji "spečih" apikalnih in aksilarnih meristemov. Gomolji, pridobljeni po kloniranju, so popolnoma enaki "izvirnim" - razlikujejo se le v manjši velikosti, to so tako imenovani mikrogomolji. Poleg tega bodo zagotovo zdravi in brez virusov.
Pri mikroklonskem razmnoževanju krompirja se goji v epruvetah dveh potaknjencev, epruvete damo pod svetlobo fluorescenčnih sijalk z močjo od šest do osem tisoč luksov, temperaturo vzdržujemo ponoči v roku osemnajstih stopinj, čez dan - približno petindvajset. V Rusiji se s kloniranjem najbolj aktivno goji krompir.
O kloniranju jablan: kaj morate vedeti
Pri mikrorazmnoževanju jablan se pogosto uporablja prva metoda - razmnoževanje z uporabo pazušnih brstov. Obstaja visoka sposobnost te kulture za ukoreninjenje in stopnja preživetja večjaeksplanti.
Postavljeni so bili v tekoči hranilni medij, ki se je nenehno - dnevno - posodabljal. Temperaturo za rastline v epruveti smo vzdrževali tudi pri petindvajsetih stopinjah čez dan, poskus smo izvajali tri do štiri tedne.
Zanimiva dejstva
- Ta tehnika je, kot zlahka uganite, dobila ime po konceptu "klona", ki se je pojavil leta 1903. Iz grškega jezika je ta beseda prevedena kot "potomec" ali "rezanje".
- Prvo mesto pri nas, kjer so bili izvedeni prvi eksperimentalni poskusi mikroklonskega razmnoževanja rastlin, je bil Moskovski inštitut Timirjazev.
- Klonsko mikrorazmnoževanje je odlična metoda za nadzor virusov in pridelavo zdravih rastlin brez okužb.
- Obdobje, skozi katerega rastlina preide pred cvetenjem in plodom, se imenuje juvenilo - in v tistih organizmih, ki jih dobimo s kloniranjem, je minimalizirano.
- Združene države Amerike, Nizozemska, Italija, Poljska, Izrael in Indija veljajo za vodilne države v proizvodnji rastlin na zgornji način.
- Skoraj dva in pol tisoč vrst in sort rastlin je zdaj mogoče razmnoževati s tehniko "in vitro".
- V zgodnjih fazah se lahko rastline, vzgojene in vitro, razlikujejo po videzu, a ko rastejo, vse razlike izginejo in na koncu postanejo rastline podobne, kot dvojčki.
- Razsadki iz mladih rastlin so najbolje ukoreninjeni kot izzrel.
- Eden od pomembnih pogojev pri mikroklonskem razmnoževanju je izbira najugodnejšega hranilnega medija za rastlino, ki je lahko v tekočem in trdnem stanju.
- Celice meristematskih tkiv običajno ne vsebujejo virusov.
- Velikost eksplanta je neposredno povezana z morebitno prisotnostjo virusov v njem. Manjši kot je, manjše je tveganje za okužbe.
- Drugo ime za mikropropagacijo je meristemsko razmnoževanje.
To so informacije o mikrorazmnoževanju rastlin, tema, ki je tako zapletena, kot je zanimiva.
