Za svakog vrtlara, bilo profesionalca ili amatera, važno je znati kako razmnožavati svoje zasade. Postoji mnogo načina, a jedan od najzanimljivijih i najučinkovitijih je metoda mikropropagacije. Što je to, kako radi i sve njegove glavne mudrosti - u našem materijalu.
Što je ovo?
Počnimo s najvažnijim. U frazi "mikroklonska reprodukcija" druga je riječ svima jasna, ali prva - samo eliti. Razjasnimo situaciju. Što je "mikroklonalno"?
Govoreći "pametnim" znanstvenim terminima, ovo je posebna podvrsta vegetativnog razmnožavanja tehnikom zvanom "in vitro" (in vitro), koja omogućuje dobivanje biljaka u kraćem vremenu. Dalje ćemo jasnije i detaljnije razumjeti, a za to se prvo prisjetimo što je vegetativno razmnožavanje i objasniti što znači pojam "invitro".
U znanstvenoj divljini
Iz tečaja školeU biologiji znamo da se biljke mogu razmnožavati na dva načina: sjemenom (kada raspršimo sjeme u tlo) i vegetativno. Vegetativno razmnožavanje je nespolno, događa se odvajanjem nekog dijela od matične biljke. Pupanje, ukorjenjivanje mladih izdanaka, presađivanje lukovica - sve je to vegetativno razmnožavanje.
Čini se da je uz pomoć sjemena puno lakše povećati broj biljaka - nema takve nevolje. Međutim, ova metoda ima dosta nedostataka; u nekim slučajevima je uopće nemoguće koristiti sjeme - a vegetativna metoda, čija je neosporna prednost u odnosu na prvu je očuvanje ukupnosti gena matične biljke, ostaje jedina dostupna i prikladna. Ali, nažalost, ima i nedostataka. Na primjer, nedostatak željene učinkovitosti (na primjer, u biljkama kao što su hrast, bor i tako dalje), "starije" vrste drveća (koje su starije od 15 godina) ne mogu se razmnožavati reznicama, takvim postupcima prilično su naporne i troše energiju, dobivene biljke ne odgovaraju uvijek normi i uzorku (mogu biti zaražene) - i tako dalje.
I za ove slučajeve postoji tehnologija mikropropagacije koja, poput Chipa i Dalea, žuri u pomoć. Kao što je gore spomenuto, provodi se tehnikom "in vitro", što je s latinskog prevedeno kao "in vitro". Dakle, ova tehnika omogućuje "kloniranje" u "epruvetu" biljke s potpuno istim genima kaopoput roditelja. To je zbog činjenice da je stanica sposobna dati život novom organizmu pod utjecajem vanjskih čimbenika.
Tehnologija mikropropagacije nedvojbeno ima brojne prednosti i nedostatke. Razgovarat ćemo o njima kasnije.
Što je bolje od mikropropagacije
Za mnoge! I prije svega, odsutnost virusa i infekcija u uzgojenim biljkama (jer se za to koriste posebne stanice - zovu se meristemske stanice, njihova je osobitost u neprestanoj diobi i prisutnosti fiziološke aktivnosti tijekom života). Također, ovako "izvučene" biljke imaju prilično velik obujam razmnožavanja, a cijeli proces uzgoja je puno brži. Uz pomoć tehnologije mikrorazmnožavanja moguće je ovaj postupak provesti za one biljke za koje je to iznimno problematično učiniti konvencionalnim, "tradicionalnim" metodama. Konačno, u tehnici "in vitro" biljke se mogu uzgajati tijekom cijele godine, ne ograničavajući se na jedan interval. Dakle, takva tehnika ima puno prednosti. I prije nego što uđemo u bit mikroklonskog razmnožavanja biljaka, dotaknimo se malo povijesti nastanka ove metode. Tko je došao na ovu ideju i kako?
Povijest metode
Prvi uspješan eksperiment na orhidejama napravio je francuski znanstvenik još pedesetih godina prošlog stoljeća. Istodobno, u početku se nije bavio tehnikom "invitro" - razvijena je prije njega, i to prilično uspješno. Međutim, Jean jeMorel - tako se zove francuski eksperimentator - odlučio se na sličan eksperiment i prilično ga uspješno izveo. Djela koja govore o ovoj tehnici pojavila su se nekoliko desetljeća prije njega - dvadesetih godina prošlog stoljeća.
"Klon iz epruvete" drvenaste biljke - točnije jasike - dobiven je šezdesetih godina. Pokazalo se da je teže raditi s drvetom nego s cvijećem i drugim vrstama biljaka, no te su poteškoće nakon određenog vremena prevladane. Trenutno se metodom "epruvete" može dobiti više od 200 vrsta drveća iz više od četrdeset obitelji. Tehnologija mikrorazmnožavanja biljaka opravdava se i daje plodove.
Više o metodi
Kao što ste mogli pretpostaviti, postoji mnogo suptilnosti u razvoju i primjeni mikrorazmnožavanja biljaka. Tako, na primjer, postoje posebne faze za ovu tehnologiju, koje je jednostavno potrebno slijediti kako bi se postigao željeni rezultat. Morate shvatiti da zanemarivanje slijeda radnji ili neke faze može donijeti apsolutno ne rezultat na koji uzgajivač računa. Dakle, dalje ćemo govoriti o fazama ove tehnike.
Fazije mikrorazmnožavanja biljaka
Ova tehnologija uključuje četiri "koraka" na putu do željenih "klonova". Pokušat ćemo o njima govoriti što je moguće neznanstvenije, budući da pojmovi biotehnologije široj publici još uvijek nisu najrazumljiviji. I,Usput, odmah ćemo objasniti jedan od ovih pojmova: eksplant – tako znanstvenici iz ovog područja nazivaju novi organizam odvojen od matičnog organizma. Odnosno, onaj "zamorčić" koji će se dalje uzgajati.
Dakle, idemo na naše "korake". Prvi korak je izbor samog roditelja – odnosno donatora. Ovom pitanju treba pristupiti s najvećom ozbiljnošću i odgovornošću, jer da bismo dobili dobru, jaku, zdravu biljku, mi i „original“moramo izabrati istu. Jabuka, kao što znate, ne pada daleko od stabla.
U istoj fazi potrebno je izolirati i sterilizirati eksplantate, a zatim organizirati takve uvjete da se rast tih istih eksplantata u "in vitro" tehnici odvija što ugodnije..
Drugi "korak" ne može biti lakši - to je sama reprodukcija. Moguće je za mjesec i pol dana, kada su mini-reznice već dosegnule veličinu graška i imaju rudimente svih vegetativnih organa. Nakon toga slijedi ukorjenjivanje izdanaka koji su dobiveni u prethodnoj fazi. Provodi se kada je biljka već formirala dobar korijenski sustav.
Posljednji korak je pomoći biljkama da se prilagode "životu" u tlu, uzgajaju ih u stakleniku, zatim presađuju u zemlju ili prodaju - da tako kažem, "odlazak u veliki svijet". Ova faza je, začudo, najdugotrajnija i najskuplja, jer se vrlo često, nažalost, događa da, jednom u tlu, biljka počneizgubiti lišće, prestati rasti - i tada može potpuno umrijeti. Sve se to događa jer biljke iz epruvete gube puno vode kada se presađuju u zemlju. Stoga je potrebno spriječiti takvu mogućnost tijekom presađivanja – za što se preporuča prskanje lišća 50% vodenom otopinom glicerina ili mješavinom parafina. To se mora učiniti tijekom cijelog razdoblja aklimatizacije. Osim toga, u nekim slučajevima preporučljivo je namjerno mikorizirati – odnosno umjetno unošenje gljivica u biljna tkiva koja ga inficiraju. To se radi kako bi biljka primila što više korisnih hranjivih i organskih tvari, a bila i zaštićena od raznih patogena.
To su sve faze mikropropagacije, u kojoj, kao što vidimo, nema ništa globalno složeno ili nadnaravno, međutim, ponavljamo još jednom, cijeli ovaj događaj zahtijeva veliku odgovornost i pažnju.
Utječući čimbenici
Na proces mikropropagacije, kao i na svaki drugi, utječu određeni čimbenici. Nabrojimo ih, jer "neprijatelja morate poznavati osobno."
- Sortne, vrste i fiziološke karakteristike matične biljke - mora biti zdrava, intenzivno rasti, po potrebi tretirana temperaturom.
- Starost, struktura i porijeklo eksplantata.
- Trajanje uzgoja.
- Učinkovitost sterilizacije.
- Dobro uzgajalište.
- Hormoni, mineralne soli, ugljikohidrati, vitamini.
- Temperatura irasvjeta.
Što vam je potrebno za mikropropagaciju
Postoji jedan vrlo važan uvjet za biljke koje će se razmnožavati na gore navedeni način - osim činjenice da moraju biti zdrave. Ovo je nezamjenjivo očuvanje genetske stabilnosti kroz sve gore navedene faze. Ovaj zahtjev najbolje ispunjavaju apikalni meristemi, kao i aksilarni pupoljci podrijetla stabljike, zbog čega se radije koriste za postupak koji nas zanima.
Navedeni pojmovi trebali bi biti nerazumljivi prosječnom laiku. U nastavku ćemo pokušati objasniti kakve su to životinje i s čime ih poslužiti.
Apikalni meristemi
Gore smo već spomenuli postojanje posebnih meristemskih stanica – drugim riječima, obrazovnih. To su stanice koje se neprestano dijele, uvijek u stanju tjelesne aktivnosti – zbog čega raste masa biljke i nastaje posebno tkivo ove biljke. Zove se meristem. Postoji mnogo vrsta meristema. Općenito se mogu podijeliti na opće i posebne. Koncept zajedničkih meristema uključuje tri skupine, koje takoreći slijede jedna iz druge. Prvi meristem u biljci je meristem embrija, iz kojeg potječe apikalni meristem koji nas zanima.
Riječ "apical" dolazi od latinskog "apix" i prevodi se kao "vrh". Dakle, to je sustav apikalnog tkiva koji se nalazi na samom vrhu embrija - i iz njega se naknadno formira izdanak i počinje njegov rast i razvoj. Dakle, govoreći o apikalnom meristemu kao objektu za mikrokloniranje, moramo razumjeti da za svoje potrebe uzimamo vrh embrija.
Aksilarni pupoljci su malo lakši. Svi znaju što su bubrezi. Pazušni pupoljak je onaj koji je nastao iz pazuha lista. Pazušca lista je pak kut između lista i njegove stabljike; odatle će izrasti bubreg ili bijeg. Upravo ovaj dio, odnosno budući bočni izboj, također se uzima za naknadno mikropropagiranje.
Sada kada je malo svjetla bačeno preko vela misterije, konačno možemo prijeći na metode mikropropagacije.
Mikro metode uzgoja
Mikroklonsko razmnožavanje je još uvijek dobro, što u osnovi implicira mogućnost korištenja nekoliko različitih tehnika odjednom. Svaki od njih pokušat ćemo pokriti što jednostavnije. Ukupno postoje četiri metode mikropropagacije.
Prvi. Aktivacija već postojećih meristema u biljci
Što to znači? U biljci, čak i tako malom mikrokomadu, određeni meristemi su već položeni. Ovo je vrh stabljike i njegovi pazušni pupoljci. Kako bi se biljka mikroklonirala, moguće je "probuditi" ove dotad mirne meristeme "in vitro". To se postiže bilo uklanjanjem apikalnog meristema mikroizleta, odnosno njegove stabljike, a zatim rezanjem izdanka tehnikom "in vitro" ili unošenjem posebnih tvari u hranjivi medij biljke koje aktiviraju rast i razvoj. pazušnih izbojaka. Metodaaktivacija "uspavajućih" meristema je glavna, najpopularnija i učinkovita, a razvijena je još sedamdesetih godina prošlog stoljeća. Jagoda je postala prvi "zamorčić" u primjeni mikrorazmnožavanja biljaka ovog tipa. Važno je, međutim, napomenuti da je zabranjeno razmnožavanje usjeva na neodređeno vrijeme na ovaj način, jer je to preplavljeno gubitkom sposobnosti ukorijenjavanja, au nekim slučajevima i smrću biljke..
Drugi. Pojava adventivnih pupova silama same biljke
Svaki izolirani dio biljke ima uistinu magičnu sposobnost, svoju vlastitu supermoć. Ako su tijekom mikroklonskog razmnožavanja hranjivi medij biljke i svi ostali životni uvjeti povoljni i udobni, tada može obnoviti dijelove koji nedostaju. Događa se svojevrsna regeneracija - tkiva biljke formiraju adventivne, odnosno adneksalne pupoljke - to jest one koji nastaju, takoreći, "iz starih rezervi", a ne iz novih tkiva. Takvi su pupoljci neobični po tome što se pojavljuju u pravilu na onim mjestima gdje ne biste očekivali da će se pojaviti - na primjeru korijena. Upravo se na taj način često razmnožavaju mnogi cvjetovi, opet - jagode. Ovo je druga najpopularnija i učinkovita metoda mikrorazmnožavanja biljaka.
Treći. Somatska embriogeneza
S drugom riječju sve bi trebalo biti manje-više jasno. Dotaknimo se prvog – što znači somatski? Ova je riječ u tom smislu izravno povezana s istoimenim stanicama. Takve stanice nazivaju se one koje čine tijelo višestaničnih organizama, a nesudjelovati u spolnom razmnožavanju. Ukratko, sve su to stanice, s izuzetkom gameta. Somatska embriogeneza provodi se na prilično jednostavan način: iz navedenih stanica (odnosno somatskih) tehnikom "in vitro" nastaju embrioidi, koji se naknadno, kada organiziraju prikladne uvjete za razvoj s optimalnim hranjivim medijem, pretvaraju u samostalna cijela biljka. U ovom slučaju možemo govoriti o takvom konceptu kao što je totipotencija (sposobnost bilo koje stanice, zbog diobe, da pokrene bilo koju vrstu stanice organizma). Vjeruje se da se na kraju takvi embriji razvijaju u sadnicu. Somatska embriogeneza je također dobra jer je na ovaj način moguće dobiti umjetno sjeme. Ova metoda je prvi put otkrivena sredinom prošlog stoljeća u stanicama mrkve.
Aktivno slična metoda mikrorazmnožavanja biljaka koristi se u razmnožavanju uljane palme. Stvar je u tome da, budući da nema ni izbojke ni bočne izbojke, njegovo je vegetativno razmnožavanje nemoguće (ili, u svakom slučaju, vrlo, vrlo teško), kao što su nemoguće i reznice. Stoga je gornja metodologija jedina od svih najpristupačnijih i najoptimalnijih pri radu s ovom biljkom.
Četvrti. Rad s kalusnim tkivom
Još jedan pojam glatko je “uplivao” u mrežu našeg narativa, a prije svega potrebno je razjasniti njegovo značenje. Što je kalusno tkivo? Svi znaju da se na rani, kad malo poživi, pojavi korica koja se suši. A ako ga povučete, rana ponovno počinje krvariti. Igračkasama kora, drugim riječima, „iscjeljujuće tkivo je tkivo kalusa. Stanice ovog tkiva, ne samo da pridonose zacjeljivanju rana, već su i totipotentne – odnosno, kao što je već objašnjeno, omogućuju nastanak nove biljke. I zato se na takvom tkivu mogu pojaviti i adneksalni pupoljci (adventivni - taj smo pojam već uveli)
Ova metoda od sve četiri gore je možda najmanje popularna. Prije svega, to je zbog činjenice da prečesto odvajanje stanica tkiva kalusa može dovesti do poremećaja gena i mutacija različitih razina. Budući da je očuvanje genotipa vrlo važno za mikropropagaciju, a kultura tkiva mora se održavati na najvišoj razini. Osim toga, s gore navedenim kršenjima pojavljuju se i drugi nedostaci: nizak rast, osjetljivost na bolesti i tako dalje. Međutim, u nekim slučajevima reprodukcija je moguća samo na sličan način - na primjer, za šećernu repu jednostavno ne postoji druga metoda.
Sljedeće ćemo, na primjer, reći nekoliko riječi o kloniranju određenih biljaka, ali prvo moramo podijeliti informacije o oporavku biljaka koje se koriste kao sadni materijal. Kako se to može postići?
Oporavak
Postoji nekoliko načina da biljku iz bolesne pretvorite u zdravu, a prvi od njih je da klicu smjestite u posebnu komoru, odnosno kutiju, gdje se održavaju sterilni uvjeti, i "napunite" je antibioticima. Ova metoda je dobra za sve, osim što se ne nosi sa svim bakterijama.i virusi kojima biljke mogu biti izložene. U takvim slučajevima, radi dezinfekcije biljaka, daje im se termoterapija, odnosno toplinska obrada u posebnim izoliranim komorama, gdje se temperatura svakodnevno povećava nekoliko dana za redom. Kemoterapija je još jedan način borbe protiv infekcija i bakterija za zaražene biljke.
O kloniranju krumpira
Krumpir je, inače, jedan od rijetkih usjeva koji se može razmnožavati četvrtim od gore navedenih metoda. Ali, naravno, to je daleko od jedinog načina - a često pribjegavaju i aktivaciji "uspavajućih" apikalnih i aksilarnih meristema. Gomolji dobiveni nakon kloniranja potpuno su isti kao i "originalni" - razlikuju se samo po manjoj veličini, to su takozvani mikrogomolji. A osim toga, sigurno će biti zdravi i bez virusa.
U mikroklonskom razmnožavanju krumpira uzgaja se u epruvetama od dvije reznice, epruvete se stavljaju pod svjetlo fluorescentnih svjetiljki snage od šest do osam tisuća luksa, temperatura se održava noću u roku od osamnaest stupnjeva, tijekom dana - oko dvadeset i pet. U Rusiji se krumpir najaktivnije uzgaja kloniranjem.
O kloniranju stabla jabuke: što trebate znati
U mikrorazmnožavanju stabala jabuke naširoko se koristi prva metoda - razmnožavanje pomoću pazušnih pupova. Postoji visoka sposobnost ove kulture da se ukorijeni i stopa preživljavanja većaeksplanti.
Postavljeni su u tekući hranjivi medij, koji se neprestano - svakodnevno - ažurirao. Temperatura za biljke iz epruvete također je održavana na dvadeset pet stupnjeva tijekom dana, pokus je proveden tri do četiri tjedna.
Zanimljive činjenice
- Ova tehnika, kao što lako možete pretpostaviti, dobila je ime po konceptu "klona", koji se pojavio 1903. godine. S grčkog jezika ova riječ se prevodi kao "potomak" ili "rezanje".
- Prvo mjesto u našoj zemlji gdje su izvedeni prvi eksperimentalni pokušaji mikroklonskog razmnožavanja biljaka bio je Moskovski institut Timirjazev.
- Klonsko mikrorazmnožavanje izvrsna je metoda za kontrolu virusa i proizvodnju zdravih biljaka bez infekcija.
- Razdoblje kroz koje biljka prolazi prije cvatnje i plodnosti naziva se juvenilom - a u onim organizmima koji su dobiveni kloniranjem ono je svedeno na minimum.
- Sjedinjene Američke Države, Nizozemska, Italija, Poljska, Izrael i Indija smatraju se vodećim zemljama u proizvodnji biljaka na gore navedeni način.
- Gotovo dvije i pol tisuće vrsta i sorti biljaka sada se može razmnožavati tehnikom "in vitro".
- U ranim fazama, biljke uzgojene in vitro mogu se razlikovati po izgledu, ali kako rastu, sve razlike nestaju, a na kraju biljke postaju slične, poput blizanaca.
- Esplantati iz mladih biljaka najbolje su ukorijenjeni nego izzrelo.
- Jedan od važnih uvjeta u mikroklonskom razmnožavanju je odabir najpovoljnijeg hranjivog medija za biljku, a može biti i tekuće i čvrsto stanje.
- Stanice meristematskog tkiva obično ne sadrže viruse.
- Veličina eksplanta izravno je povezana s mogućom prisutnošću virusa u njemu. Što je manji, manji je rizik od infekcija.
- Drugi naziv za mikropropagaciju je propagacija meristema.
Ovo su informacije o mikrorazmnožavanju biljaka, tema koliko je složena koliko i zanimljiva.
