Pro každého zahradníka, ať už profesionála nebo amatéra, je důležité vědět, jak své výsadby množit. Způsobů je mnoho a jedním z nejzajímavějších a nejefektivnějších je metoda mikropropagace. Co to je, jak to funguje a všechna jeho hlavní moudrost - v našem materiálu.
Co je to?
Začněme tím nejdůležitějším. Ve frázi "mikroklonální reprodukce" je druhé slovo jasné všem, ale první - pouze elitě. Pojďme si ujasnit situaci. Co je "mikroklonální"?
Řečeno „chytrými“vědeckými termíny, jedná se o speciální poddruh vegetativního rozmnožování pomocí techniky zvané „in vitro“(in vitro), která umožňuje získat rostliny v kratším čase. Pochopíme jasněji a podrobněji dále, a proto si nejprve připomeneme, co je vegetativní rozmnožování, a vysvětlíme, co znamená výraz „invitro“.
V vědecké divočině
Z průběhu školyV biologii víme, že rostliny lze množit dvěma způsoby: semenem (když semena rozházíme do půdy) a vegetativním. Vegetativní množení je nepohlavní, dochází k němu oddělením některé části od mateřské rostliny. Pučení, zakořeňování mladých výhonků, přesazování cibulí - to vše je vegetativní množení.
Zdá se, že s pomocí semen je mnohem snazší zvýšit počet rostlin - takový problém neexistuje. Tato metoda má však několik nevýhod; v některých případech je nemožné použít semena vůbec - a vegetativní metoda, jejíž nespornou výhodou oproti první je zachování úplnosti genů mateřské rostliny, zůstává jedinou dostupnou a pohodlnou. Ale bohužel má i nedostatky. Například nedostatek požadované účinnosti (například u rostlin, jako je dub, borovice a tak dále), „starší“druhy stromů (které jsou starší 15 let) se nemohou množit řízkováním, takové postupy jsou poměrně pracné a energeticky náročné, výsledné rostliny ne vždy odpovídají normě a vzorku (může být infikované) - a tak dále.
A právě pro tyto případy existuje technologie mikropropagace, která stejně jako Chip a Dale přispěchá na pomoc. Jak již bylo zmíněno výše, provádí se pomocí techniky „in vitro“, která se z latiny překládá jako „in vitro“. Tato technika tedy umožňuje „klonovat“do „zkumavky“rostlinu s geny přesně stejnými jakojako rodič. To je způsobeno skutečností, že buňka je schopna dát život novému organismu pod vlivem vnějších faktorů.
Technologie mikropropagace má nepochybně řadu výhod i nevýhod. Promluvíme si o nich později.
Co je lepší než mikropropagace
Pro mnoho! A především absence virů a infekcí u šlechtěných rostlin (protože se k tomu používají speciální buňky - říká se jim meristémové buňky, jejich zvláštnost spočívá v neustálém dělení a přítomnosti fyziologické aktivity po celý život). Také takto „vytěžené“rostliny mají dost vysoký objem rozmnožování a celý proces šlechtění je mnohem rychlejší. Pomocí technologie mikropropagace je možné tento postup provést u těch rostlin, u kterých je to extrémně problematické běžnými, „tradičními“metodami. A konečně, v technice "in vitro" mohou být rostliny pěstovány po celý rok, bez omezení na jeden interval. Taková technika má tedy mnoho výhod. A než se ponoříme do podstaty mikroklonálního množení rostlin, dotkněme se trochu historie vzniku této metody. Kdo přišel s tímto nápadem a jak?
Historie metody
První úspěšný experiment na orchidejích provedl francouzský vědec již v padesátých letech minulého století. Zároveň se zpočátku nezabýval technikou „invitro“- byla vyvinuta před ním a docela úspěšně. Nicméně je to JeanMorel – tak se jmenuje francouzský experimentátor – se rozhodl pro podobný experiment a provedl ho celkem úspěšně. Díla vypovídající o této technice se objevila několik desetiletí před ním - ve dvacátých letech minulého století.
V šedesátých letech byl získán "zkumavý klon" dřeviny - konkrétně osiky. Práce se dřevem se ukázala být obtížnější než s květinami a jinými druhy rostlin, nicméně tyto obtíže byly po určité době překonány. V současnosti lze metodou „zkumavky“získat více než 200 druhů stromů z více než čtyřiceti čeledí. Technologie mikropropagace rostlin se ospravedlňuje a přináší ovoce.
Více o metodě
Jak jste možná uhodli, existuje mnoho jemností ve vývoji a aplikaci mikropropagace rostlin. Takže například pro tuto technologii existují speciální fáze, které je prostě nutné dodržet, aby bylo dosaženo požadovaného výsledku. Musíte pochopit, že zanedbání sledu akcí nebo některé fáze může přinést absolutně ne výsledek, se kterým chovatel počítá. Budeme tedy mluvit o fázích této techniky dále.
Fáze mikropropagace rostlin
Tato technologie zahrnuje čtyři „kroky“na cestě k získání kýžených „klonů“. Pokusíme se o nich hovořit co možná nevědecky, protože pojmy biotechnologie stále nejsou pro široké publikum nejsrozumitelnější. A,Mimochodem, hned si vysvětlíme jeden z těchto pojmů: explantát – tak vědci v této oblasti nazývají nový organismus oddělený od mateřského organismu. Tedy přesně to „morče“, které se bude dále pěstovat.
Pojďme tedy k našim „krokům“. Prvním krokem je výběr samotného rodiče – neboli dárce. K této problematice je třeba přistupovat s maximální vážností a odpovědností, protože abychom získali dobrou, silnou, zdravou rostlinu, musíme si my i „originál“vybrat tu samou. Jablko, jak víte, nepadá daleko od stromu.
Ve stejné fázi je nutné izolovat a sterilizovat explantáty a poté uspořádat takové podmínky, aby růst stejných explantátů technikou „in vitro“probíhal co nejpohodlněji.
Druhý „krok“nemůže být jednodušší – je to samotná reprodukce. Je to možné za měsíc a půl, kdy miniřízky již dosáhly velikosti hrášku a mají základy všech vegetativních orgánů. Poté následuje zakořenění výhonků, které byly získány v předchozí fázi. Provádí se, když rostlina již vytvořila dobrý kořenový systém.
Posledním krokem je pomoci rostlinám přizpůsobit se „životu“v půdě, pěstovat je ve skleníku, poté je přesadit do země nebo prodat – takříkajíc „odchod do velkého světa“. Tato fáze je kupodivu nejnáročnější a nejnákladnější, protože velmi často se bohužel stává, že jakmile se rostlina dostane do půdy, začneztratit listy, přestat růst - a pak může úplně zemřít. To vše se děje proto, že rostliny ve zkumavce při přesazování do země ztrácejí mnoho vody. Proto je nutné takové možnosti při přesazování předcházet – k čemuž se doporučuje postřikovat listy 50% vodným roztokem glycerinu nebo směsí parafínu. To je nutné provádět po celou dobu aklimatizace. V některých případech je navíc vhodné záměrně mykorhizovat – tedy umělé zavlečení plísní do rostlinných pletiv, které ji infikují. Děje se tak proto, aby rostlina dostávala co nejvíce užitečných živin a organických látek a byla také chráněna před různými patogeny.
To jsou všechny fáze mikropropagace, ve kterých, jak vidíme, není nic globálně složitého ani nadpřirozeného, nicméně znovu opakujeme, celá tato událost vyžaduje velkou zodpovědnost a pozornost.
Ovlivňující faktory
Proces mikropropagace, jako každý jiný, je ovlivněn určitými faktory. Pojďme si je vyjmenovat, protože „nepřítele musíte znát osobně.“
- Odrůdové, druhové a fyziologické vlastnosti mateřské rostliny - musí být zdravá, intenzivně růst, v případě potřeby ošetřena teplotní expozicí
- Věk, struktura a původ explantátu.
- Délka kultivace.
- Účinnost sterilizace.
- Dobrá živná půda.
- Hormony, minerální soli, sacharidy, vitamíny.
- Teplota aosvětlení.
Co potřebujete pro mikropropagaci
Pro rostliny, které se budou množit výše uvedeným způsobem, existuje jeden velmi důležitý požadavek – kromě toho, že musí být zdravé. Jedná se o nepostradatelné zachování genetické stability ve všech výše uvedených fázích. Tomuto požadavku nejlépe vyhovují apikální meristémy a také axilární pupeny kmenového původu, a proto se upřednostňují jejich použití pro nás zajímavý zákrok.
Výše uvedené pojmy by měly být pro běžného laika nesrozumitelné. Níže se pokusíme vysvětlit, o jaký druh zvířat se jedná a k čemu je podávat.
Apikální meristémy
Výše jsme již zmínili existenci speciálních meristémových buněk – jinými slovy vzdělávacích. Jsou to buňky, které se neustále dělí, vždy ve stavu fyzické aktivity – díky čemuž roste hmota rostliny a vzniká speciální pletivo této rostliny. Říká se tomu meristém. Existuje mnoho druhů meristémů. Obecně je lze rozdělit na obecné a speciální. Pojem společných meristémů zahrnuje tři skupiny, které jakoby na sebe navazují. Úplně prvním meristémem v rostlině je meristém embrya, ze kterého pochází apikální meristém, který nás zajímá.
Slovo „apikální“pochází z latinského „apix“a překládá se jako „vrchol“. Jedná se tedy o apikální tkáňový systém umístěný na samé špičce embrya – a právě z něj se následně tvoří výhonek a začíná jeho růst a vývoj. Když tedy mluvíme o apikálním meristému jako o předmětu pro mikroklonování, musíme pochopit, že pro naše potřeby bereme špičku embrya.
Axilární pupeny jsou o něco jednodušší. Každý ví, co jsou ledviny. Axilární pupen je ten, který se zrodil z paždí listu. Axil listu je zase úhel mezi listem a jeho stonkem; odtud vyroste ledvina nebo únik. Právě tato část, tedy budoucí postranní výhon, je také odebrána pro následné mikropropagace.
Nyní, když bylo zahaleno trochu světla přes závoj tajemství, můžeme konečně přejít k metodám mikropropagace.
Mikro šlechtitelské metody
Mikroklonální propagace je stále dobrá, což v podstatě znamená možnost použití několika různých technik najednou. Pokusíme se pokrýt každou z nich co nejjednodušeji. Existují celkem čtyři metody mikropropagace.
První. Aktivace již existujících meristémů v závodě
Co to znamená? V rostlině, dokonce i v tak malém mikrokousku, jsou již položeny určité meristémy. Toto je vrchol stonku a jeho axilární pupeny. Aby bylo možné mikroklonovat rostlinu, je možné tyto dosud spící meristémy „in vitro“„probudit“. Toho je dosaženo buď odstraněním apikálního meristému mikroklíčku, nebo spíše jeho stonku, a následným odříznutím výhonku technikou „in vitro“nebo zavedením speciálních látek do živného média rostliny, které aktivují růst a vývoj. axilárních výhonků. Metodaaktivace "spících" meristémů je hlavní, nejoblíbenější a nejúčinnější a byla vyvinuta již v sedmdesátých letech minulého století. Jahoda se stala prvním „pokusným králíkem“v aplikaci mikropropagace rostlin tohoto typu. Je však důležité poznamenat, že je zakázáno množit plodiny tímto způsobem donekonečna, protože to je spojeno se ztrátou schopnosti zakořenit a v některých případech i s odumřením rostliny.
Podruhé. Vznik náhodných pupenů silami samotné rostliny
Jakákoli izolovaná část rostliny má skutečně magickou schopnost, svou vlastní superschopnost. Pokud jsou během mikroklonálního množení živné médium rostliny a všechny ostatní životní podmínky příznivé a pohodlné, může obnovit chybějící části. Dochází k jakési regeneraci – pletiva rostliny tvoří adventivní neboli adnexální pupeny – tedy taková, která se objevují jakoby „ze starých zásob“, a ne z nových pletiv. Taková poupata jsou neobvyklá v tom, že se objevují zpravidla na místech, kde byste je nečekali – například na kořenech. Právě tímto způsobem se často množí mnoho květin, opět jahod. Toto je druhá nejoblíbenější a nejúčinnější metoda mikropropagace rostlin.
Třetí. Somatická embryogeneze
S druhým slovem by mělo být vše víceméně jasné. Dotkněme se prvního – co znamená somatický? Toto slovo v tomto duchu přímo souvisí s buňkami stejného jména. Takové buňky se nazývají ty, které tvoří tělo mnohobuněčných organismů a nikolipodílet se na sexuální reprodukci. Jsou to zkrátka všechny buňky, s výjimkou gamet. Somatická embryogeneze se provádí poměrně jednoduchým způsobem: z výše uvedených buněk (tedy somatických) se technikou „in vitro“tvoří embryoidy, které se následně, když vytvoří vhodné podmínky pro vývoj s optimálním živným médiem, přemění na samostatná celá rostlina. V tomto případě můžeme hovořit o takovém konceptu, jako je totipotence (schopnost jakékoli buňky v důsledku dělení iniciovat jakýkoli buněčný typ organismu). Předpokládá se, že se taková embrya nakonec vyvinou v semenáč. Somatická embryogeneze je dobrá i proto, že je možné tímto způsobem získat umělá semena. Tato metoda byla poprvé objevena v polovině minulého století v buňkách mrkve.
Aktivně podobný způsob mikropropagace rostlin se používá při rozmnožování palmy olejné. Jde o to, že jelikož nemá ani výhony, ani postranní výhony, je jeho vegetativní rozmnožování nemožné (nebo v každém případě velmi, velmi obtížné), stejně jako nemožné řízkování. Výše uvedená metodika je tedy jediná ze všech nejdostupnějších a nejoptimálnějších při práci s touto rostlinou.
Začtvrté. Práce s tkání kalusu
Do sítě našeho vyprávění plynule „vplul“další termín a v první řadě je třeba objasnit jeho význam. Co je kalusová tkáň? Každý ví, že na ráně, když to trochu žije, se objeví vysychající kůra. A pokud to stáhnete, rána začne znovu krvácet. Hračkasamotná kůra, jinými slovy, „hojivá tkáň je tkáň kalusu. Buňky této tkáně nejen přispívají k hojení ran, jsou také totipotentní - to znamená, jak již bylo vysvětleno výše, umožňují vznik nové rostlině. A proto se na takové tkáni mohou objevit i adnexální pupeny (adventní - tento termín jsme již zavedli).
Tato metoda ze všech čtyř výše uvedených je možná nejméně populární. Za prvé je to způsobeno tím, že příliš časté oddělování buněk kalusové tkáně může vést k poruchám genů a mutacím různé úrovně. Protože zachování genotypu je pro mikropropagaci velmi důležité, a tkáňová kultura musí být udržována na nejvyšší úrovni. Kromě toho se při výše uvedených porušeních objevují další nedostatky: nízký vzrůst, náchylnost k nemocem a tak dále. V některých případech je však reprodukce možná pouze podobným způsobem – například u cukrové řepy prostě jiná metoda neexistuje.
Dále si například řekneme pár slov o klonování konkrétních rostlin, ale nejprve se musíme podělit o informace o obnově rostlin používaných jako sadební materiál. Jak toho lze dosáhnout?
Obnova
Existuje několik způsobů, jak proměnit rostlinu z nemocné na zdravou, a prvním z nich je umístit klíček do speciální komory nebo krabice, kde jsou udržovány sterilní podmínky, a „nacpat“jej antibiotiky. Tato metoda je dobrá pro každého, kromě toho, že si neporadí se všemi bakteriemi.a viry, kterým mohou být rostliny vystaveny. V takových případech, aby se rostliny dezinfikovaly, je jim podávána termoterapie - jinými slovy tepelné ošetření ve speciálních izolovaných komorách, kde se teplota zvyšuje denně několik dní po sobě. Chemoterapie je další způsob, jak bojovat s infekcemi a bakteriemi pro infikované rostliny.
O klonování brambor
Brambory jsou mimochodem jednou z mála plodin, které lze množit čtvrtou z výše uvedených metod. To ale samozřejmě není zdaleka jediná cesta – a často se také uchýlí k aktivaci „spících“apikálních a axilárních meristémů. Hlízy získané po klonování jsou úplně stejné jako ty „původní“– liší se pouze menší velikostí, jedná se o tzv. mikrohlízy. A kromě toho budou určitě zdravé a bez virů.
Při mikroklonálním množení brambor se pěstuje ve zkumavkách po dvou řízcích, zkumavky se umístí pod světlo zářivek o výkonu šest až osm tisíc luxů, teplota se udržuje v noci do osmnácti stupňů, během dne - asi pětadvacet. V Rusku jsou to brambory, které se nejaktivněji pěstují pomocí klonování.
O klonování jabloní: co potřebujete vědět
Při mikropropagaci jabloní je široce používán první způsob - množení pomocí axilárních pupenů. Existuje vysoká schopnost této kultury zakořenit a míra přežití víceexplantáty.
Byly umístěny do tekutého živného média, které bylo neustále – denně – aktualizováno. Teplota pro rostliny ve zkumavce byla také udržována na 25 stupních během dne, experiment probíhal tři až čtyři týdny.
Zajímavá fakta
- Tato technika, jak můžete snadno uhodnout, dostala svůj název podle konceptu „klon“, který se objevil v roce 1903. Z řečtiny se toto slovo překládá jako „potomek“nebo „řezání“.
- Prvním místem u nás, kde byly provedeny první experimentální pokusy o mikroklonální množení rostlin, byl Moskevský institut Timiryazev.
- Klonální mikropropagace je vynikající metoda pro kontrolu virů a produkci zdravých rostlin bez infekce.
- Období, kterým rostlina prochází před květem a plodem, se nazývá juvenilní – a u organismů, které jsou získány klonováním, je minimalizováno.
- Spojené státy americké, Nizozemsko, Itálie, Polsko, Izrael a Indie jsou považovány za vedoucí země v produkci rostlin výše uvedeným způsobem.
- Téměř dva a půl tisíce druhů a odrůd rostlin lze nyní množit pomocí techniky „in vitro“.
- V raných fázích se rostliny pěstované in vitro mohou lišit vzhledem, ale jak rostou, všechny rozdíly mizí a nakonec se rostliny podobají, jako dvojčata.
- Explantáty z mladých rostlin jsou nejlépe zakořeněné než zzralý.
- Jednou z důležitých podmínek při mikroklonálním rozmnožování je výběr nejpříznivějšího živného média pro rostlinu, které může být v kapalném i pevném skupenství.
- Buňky meristematických tkání obvykle neobsahují viry.
- Velikost explantátu přímo souvisí s možnou přítomností virů v explantátu. Čím menší je, tím nižší je riziko infekcí.
- Další název pro mikropropagaci je meristémová propagace.
Toto jsou informace o mikropropagaci rostlin, téma stejně složité jako zajímavé.
