Minden kertész számára, legyen az profi vagy amatőr, fontos tudnia, hogyan szaporítsa ültetvényeit. Számos módja van, és az egyik legérdekesebb és leghatékonyabb a mikroszaporítás módszere. Mi ez, hogyan működik és minden fő bölcsessége – anyagunkban.
Mi ez?
Kezdjük a legfontosabbal. A "mikroklonális szaporodás" kifejezésben a második szó mindenki számára világos, de az első - csak az elit számára. Tisztázzuk a helyzetet. Mi az a „mikroklonális”?
Az "okos" tudományos kifejezéssel élve ez a vegetatív szaporítás egy speciális alfaja az "in vitro" (in vitro) technikával, amely lehetővé teszi a növények rövidebb időn belüli megszerzését. A továbbiakban világosabban és részletesebben fogjuk megérteni, és ehhez először felidézzük, mi a vegetatív szaporítás, és elmagyarázzuk, mit jelent az "invitro" kifejezés.
A tudományos vadonban
Az iskola tanfolyamábólA biológiában tudjuk, hogy a növényeket kétféleképpen lehet szaporítani: magvakkal (amikor a magokat szórjuk a talajba) és vegetatívan. A vegetatív szaporítás ivartalan, a szülőnövény egy részének leválasztásával történik. Rügyezés, fiatal hajtások gyökereztetése, hagymák átültetése – mindez vegetatív szaporítás.
Úgy tűnik, a magok segítségével sokkal könnyebb növelni a növények számát - nincs ilyen probléma. Ennek a módszernek azonban jó néhány árnyoldala van; egyes esetekben egyáltalán nem lehet magokat használni - és a vegetatív módszer, amelynek tagadhatatlan előnye az elsővel szemben, hogy megőrizze az anyanövény génjeinek összességét, továbbra is az egyetlen elérhető és kényelmes. De sajnos vannak hiányosságai is. Például a kívánt hatékonyság hiánya (például olyan növényekben, mint a tölgy, fenyő stb.), az „idősebb” fafajok (amelyek 15 évesnél idősebbek) nem képesek dugványokkal szaporítani, ilyen eljárások meglehetősen munkaigényes és energiaigényes, a kapott növények nem mindig felelnek meg a normának és a mintának (fertőzöttek lehetnek) - és így tovább.
És ezekre az esetekre létezik a mikroszaporítási technológia, amely Chiphez és Dale-hez hasonlóan a segítségére siet. Mint fentebb említettük, az "in vitro" technikával hajtják végre, amelyet latinból "in vitro"-nak fordítanak. Így ez a technika lehetővé teszi egy olyan növény „kémcsőbe” „klónozását”, amelynek génjei pontosan megegyeznekmint a szülő. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a sejt külső tényezők hatására képes életet adni egy új szervezetnek.
A mikroszaporítás technológiájának kétségtelenül számos előnye és hátránya van. Később beszélünk róluk.
Melyik jobb, mint a mikroszaporítás
Sokaknak! És mindenekelőtt a vírusok és fertőzések hiánya a nemesített növényekben (mivel erre speciális sejteket használnak - merisztémasejteknek nevezik őket, sajátosságuk a szakadatlan osztódásban és a fiziológiai aktivitás jelenlétében rejlik az egész életen át). Ezenkívül az ilyen módon "kivont" növények meglehetősen nagy mennyiségben szaporodnak, és a teljes tenyésztési folyamat sokkal gyorsabb. A mikroszaporítási technológia segítségével azoknál a növényeknél lehet ezt az eljárást elvégezni, amelyeknél a hagyományos, "hagyományos" módszerekkel rendkívül problematikus. Végül, az "in vitro" technikával a növények egész évben termeszthetők, nem korlátozva egyetlen intervallumra sem. Tehát nagyon sok előnye van egy ilyen technikának. Mielőtt pedig belemerülnénk a növények mikroklonális szaporításának lényegébe, érintsük meg egy kicsit ennek a módszernek a kialakulásának történetét. Ki és hogyan találta ki ezt az ötletet?
A módszer története
Az első sikeres kísérletet orchideákkal egy francia tudós végezte még a múlt század ötvenes éveiben. Ugyanakkor kezdetben nem foglalkozott az "invitro" technikával - előtte fejlesztették ki, és meglehetősen sikeresen. Azonban JeanMorel - így hívják a francia kísérletezőt - hasonló kísérlet mellett döntött, és meglehetősen sikeresen végrehajtotta. Több évtizeddel előtte – a múlt század húszas éveiben – jelentek meg művek, amelyek erről a technikáról mesélnek.
Egy fás szárú növény - konkrétan a nyárfa - "kémcsőklónját" a hatvanas években szerezték meg. Kiderült, hogy fával nehezebb dolgozni, mint virággal és más növényfajtákkal, azonban ezek a nehézségek egy bizonyos idő elteltével túlléptek. Jelenleg több mint negyven családból több mint 200 fafajta nyerhető "kémcső" módszerrel. A növények mikroszaporításának technológiája igazolja magát és meghozza gyümölcsét.
További információ a módszerről
Amint azt sejteni lehetett, a növények mikroszaporításának fejlesztésében és alkalmazásában számos finomság létezik. Így például ennek a technológiának vannak speciális szakaszai, amelyeket egyszerűen be kell tartani a kívánt eredmény elérése érdekében. Meg kell értenie, hogy a műveletek sorrendjének vagy egy szakaszának figyelmen kívül hagyása egyáltalán nem hozhat olyan eredményt, amelyre a tenyésztő számít. Tehát tovább fogunk beszélni ennek a technikának a szakaszairól.
A növények mikroszaporításának szakaszai
Ez a technológia négy „lépést” foglal magában a hőn áhított „klónok” megszerzéséhez vezető úton. Igyekszünk a lehető legtudománytalanabbul beszélni róluk, hiszen a biotechnológia fogalmai még mindig nem a legérthetőbbek a széles közönség számára. ÉS,Egyébként azonnal megmagyarázzuk az egyik kifejezést: explant - így nevezik a tudósok ezen a területen a szülőszervezettől elválasztott új szervezetet. Vagyis az a "tengerimalac", amelyet tovább fognak termeszteni.
Tehát, folytassuk a "lépéseinket". Az első lépés maga a szülő – vagy az adományozó – választása. Ezt a kérdést a lehető legnagyobb komolysággal és felelősséggel kell megközelíteni, mert ahhoz, hogy jó, erős, egészséges növényt kapjunk, nekünk és az "eredetinek" ugyanazt kell választanunk. Az alma, mint tudod, nem esik messze a fájától.
Ugyanabban a szakaszban szükséges az explantátumok izolálása és sterilizálása, majd olyan körülmények megszervezése, hogy ezeknek az explantátumoknak az "in vitro" technikával történő növekedése a lehető legkényelmesebben történjen.
A második „lépés” nem is lehetne egyszerűbb – ez maga a reprodukció. Másfél hónap múlva lehetséges, amikor a mini dugványok már elérik a borsó nagyságát, és minden vegetatív szerv kezdetlegességét megkapják. Ezt viszont az előző szakaszban kapott hajtások gyökeresedése követi. Akkor hajtják végre, amikor a növény már jó gyökérrendszert alakított ki.
Az utolsó lépés, hogy segítsünk a növényeknek alkalmazkodni a talajban lévő „élethez”, üvegházban neveljük őket, majd átültetjük a földbe vagy eladjuk – úgymond „kiutazás a nagyvilágba”. Furcsa módon ez a szakasz a legidőigényesebb és legköltségesebb, mert sajnos nagyon gyakran előfordul, hogy a talajba kerülve a növény megindul.elveszíti a leveleket, megáll a növekedésben - és akkor teljesen elpusztulhat. Mindez azért történik, mert a kémcsöves növények sok vizet veszítenek a talajba ültetve. Ezért a transzplantáció során meg kell akadályozni az ilyen lehetőséget - ehhez javasolt a leveleket 50%-os vizes glicerinoldattal vagy paraffin keverékkel permetezni. Ezt a teljes akklimatizációs időszak alatt meg kell tenni. Ezen kívül bizonyos esetekben célszerű szándékos mikorrhizálás - vagyis gombák mesterséges bejuttatása az azt megfertőző növényi szövetekbe. Ez azért történik, hogy a növény minél több hasznos tápanyagot és szerves anyagot kapjon, és a különféle kórokozóktól is védett legyen.
Ez minden szakasza a mikroszaporításnak, amelyben, mint látjuk, nincs semmi globálisan bonyolult vagy természetfeletti, azonban még egyszer megismételjük, ez az egész esemény nagy felelősséget és odafigyelést igényel.
Befolyásoló tényezők
A mikroszaporítás folyamatát, mint minden mást, bizonyos tényezők befolyásolnak. Soroljuk fel őket, mert "személyesen kell ismerned az ellenséget."
- A szülőnövény fajta-, faj- és élettani jellemzői - egészségesnek kell lennie, intenzíven kell növekednie, szükség esetén hőkezeléssel kell kezelni.
- Az explantátum kora, szerkezete és eredete.
- Tenyésztés időtartama.
- Sterilizálás hatékonysága.
- Jó táptalaj.
- Hormonok, ásványi sók, szénhidrátok, vitaminok.
- Hőmérséklet ésvilágítás.
Mire van szüksége a mikroszaporításhoz
Van egy nagyon fontos követelmény a fenti módon szaporított növényekkel szemben - azon túl, hogy egészségesnek kell lenniük. Ez a genetikai stabilitás nélkülözhetetlen megőrzése az összes fenti szakaszban. Ennek a követelménynek leginkább az apikális merisztémák, valamint a szár eredetű hónaljrügyek felelnek meg, ezért is előszeretettel alkalmazzuk őket a számunkra érdekes eljáráshoz.
A fenti kifejezések érthetetlenek az átlagos laikus számára. Az alábbiakban megpróbáljuk elmagyarázni, milyen állatokról van szó, és mivel szolgáljuk őket.
Apikális merisztémák
Fentebb már említettük a speciális merisztéma sejtek – más szóval oktatási sejtek – létezését. Ezek olyan sejtek, amelyek folyamatosan osztódnak, mindig fizikailag aktív állapotban vannak - ennek köszönhetően a növény tömege nő, és ennek a növénynek egy speciális szövete képződik. Merisztémának hívják. Sokféle merisztéma létezik. Általában általánosra és speciálisra oszthatók. A közös merisztémák fogalma három csoportot foglal magában, amelyek mintegy követik egymást. A növényben a legelső merisztéma az embrió merisztémája, amelyből a számunkra érdekes csúcsi merisztéma származik.
A "csúcs" szó a latin "csúcs" szóból származik, és fordítása "felül". Így ez az apikális szövetrendszer, amely az embrió legvégén található - és ebből alakul ki a hajtás, és megkezdődik növekedése és fejlődése. Tehát, ha az apikális merisztémáról, mint a mikroklónozás tárgyáról beszélünk, meg kell értenünk, hogy az embrió hegyét szükségleteinkre vesszük.
A hónaljbimbók egy kicsit könnyebbek. Mindenki tudja, mi a vese. A hónaljrügy az, amely a levél hónaljából született. A levél hónalja pedig a levél és a szár közötti szög; onnan vese vagy szökés fog kinőni. Pont ezt a részt, vagyis a leendő oldalhajtást is felhasználjuk a későbbi mikroszaporításhoz.
Most, hogy fény derült a rejtély fátyla fölé, végre áttérhetünk a mikroszaporítási módszerekre.
Mikro tenyésztési módszerek
A mikroklonális terjedés továbbra is jó, ami alapvetően magában foglalja több különböző technika egyidejű alkalmazásának lehetőségét is. Igyekszünk mindegyiket a lehető legegyszerűbben lefedni. Összesen négy mikroszaporítási módszer létezik.
Először. A növényben már meglévő merisztémák aktiválása
Mit jelent ez? Egy növényben még egy ilyen apró mikrodarabon is bizonyos merisztémák már lerakódnak. Ez a szár teteje és a hónaljrügyei. Egy növény mikroklónozása érdekében lehetőség van ezeknek az eddig alvó merisztémáknak "in vitro" "felébresztésére". Ezt vagy úgy érik el, hogy eltávolítják a mikrohajtás apikális merisztémáját, vagy inkább szárát, majd "in vitro" technikával levágják a hajtást, vagy speciális anyagokat juttatnak a növény tápközegébe, amelyek aktiválják a növekedést és fejlődést. hónalj hajtásainak. MódszerAz "alvó" merisztémák aktiválása a fő, legnépszerűbb és leghatékonyabb, amelyet a múlt század hetvenes éveiben fejlesztettek ki. Az eper lett az első „tengerimalac” az ilyen típusú növények mikroszaporításában. Fontos azonban megjegyezni, hogy korlátlan ideig tilos a növényeket ilyen módon szaporítani, mivel ez a gyökeresedés elvesztésével, egyes esetekben a növény elhalásával jár.
Második. A véletlen rügyek megjelenése magának a növénynek az erői által
A növény bármely elszigetelt részének valóban mágikus képessége van, saját szuperereje. Ha a mikroklonális szaporítás során a növény tápközege és minden egyéb életkörülmény kedvező és kényelmes, akkor helyre tudja állítani a hiányzó részeket. Megtörténik egyfajta regeneráció - a növény szövetei járulékos, vagy mellékrügyeket képeznek - vagyis olyanokat, amelyek "régi tartalékokból" jelennek meg, nem pedig új szövetekből. Az ilyen rügyek szokatlanok, mivel általában olyan helyeken jelennek meg, ahol nem számítanak rájuk - például a gyökereken. Ily módon sok virágot gyakran szaporítanak, ismét az epret. Ez a növények mikroszaporításának második legnépszerűbb és leghatékonyabb módja.
Harmadik. Szomatikus embriogenezis
A második szóval többé-kevésbé mindennek világosnak kell lennie. Érintse meg az elsőt - mit jelent a szomatikus? Ez a szó ebben a szellemben közvetlenül kapcsolódik az azonos nevű sejtekhez. Az ilyen sejteket olyan sejteknek nevezzük, amelyek a többsejtű szervezetek testét alkotják, és nemrészt venni az ivaros szaporodásban. Röviden, ezek mind sejtek, kivéve az ivarsejteket. A szomatikus embriogenezis meglehetősen egyszerű módon történik: a fenti sejtekből (vagyis szomatikus) embrioidokat képeznek „in vitro” technikával, amelyek a későbbiekben, amikor optimális tápközeggel megfelelő feltételeket szerveznek a fejlődéshez, átalakulnak önálló egész növény. Ebben az esetben olyan fogalomról beszélhetünk, mint a totipotencia (bármely sejt azon képessége, hogy az osztódás következtében egy szervezet bármely sejttípusát elindítsa). Úgy gondolják, hogy az ilyen embriókból végül palánta fejlődik. A szomatikus embriogenezis azért is jó, mert így lehet mesterséges magvakat nyerni. Ezt a módszert először a múlt század közepén fedezték fel sárgarépasejtekben.
A növények mikroszaporításának aktívan hasonló módszerét alkalmazzák az olajpálma szaporításánál. A helyzet az, hogy mivel se hajtásai, se oldalhajtásai nincsenek, vegetatív szaporodása lehetetlen (vagy mindenképpen nagyon-nagyon nehéz), ahogy a dugványok sem. Így a fenti módszer az egyetlen a leginkább hozzáférhető és legoptimálisabb, ha ezzel az üzemmel dolgozik.
Negyedik. Munka kalluszszövettel
Egy másik kifejezés simán „belebegett” narratívánk hálózatába, és mindenekelőtt ennek tisztázása szükséges. Mi az a kalluszszövet? Mindenki tudja, hogy a sebben, amikor egy kicsit él, száradó kéreg jelenik meg. És ha lehúzod, a seb újra vérezni kezd. Játékmaga a kéreg, más szóval „a gyógyító szövet a kalluszszövet. Ennek a szövetnek a sejtjei nemcsak a sebek gyógyulásához járulnak hozzá, hanem totipotensek is – vagyis, amint azt fentebb már kifejtettük, lehetővé teszik egy új növény létrejöttét. Ez az oka annak, hogy az ilyen szöveteken mellékrügyek (adventív - ezt a kifejezést már bevezettük) is megjelenhetnek.
Ez a módszer a fenti négy közül talán a legkevésbé népszerű. Ez mindenekelőtt annak a ténynek köszönhető, hogy a kalluszszövet sejtek túl gyakori elválasztása génzavarokhoz és különböző szintű mutációkhoz vezethet. Mivel a genotípus megőrzése nagyon fontos a mikroszaporításhoz, ezért a szövettenyészetet a legmagasabb szinten kell tartani. Ezenkívül a fenti jogsértések mellett más hiányosságok is megjelennek: alacsony termet, betegségekre való hajlam stb. Bizonyos esetekben azonban a szaporodás csak hasonló módon lehetséges - például cukorrépa esetében egyszerűen nincs más módszer.
Ezután ejtünk néhány szót konkrét növények klónozásáról, de először is meg kell osztanunk az ültetési anyagként használt növények visszanyerésével kapcsolatos információkat. Hogyan lehet ezt elérni?
Helyreállítás
Többféleképpen lehet egy növényt betegből egészségessé alakítani, ezek közül az első az, hogy a csírát egy speciális kamrába, dobozba helyezzük, ahol steril körülményeket tartanak fenn, és antibiotikumokkal „töltjük meg”. Ez a módszer mindenkinek jó, kivéve, hogy nem birkózik meg minden baktériummal.és vírusok, amelyeknek a növények ki lehetnek téve. Ilyen esetekben a növények fertőtlenítése érdekében hőterápiát kapnak, vagyis hőkezelést végeznek speciális izolált kamrákban, ahol a hőmérsékletet naponta, több napon keresztül emelik. A kemoterápia egy másik módja a fertőzések és baktériumok elleni küzdelemnek a fertőzött növényekben.
A burgonya klónozásáról
A burgonya egyébként azon kevés növények közé tartozik, amelyek a fenti módszerek közül a negyedikkel szaporíthatók. De persze korántsem ez az egyetlen út - és gyakran az "alvó" csúcsi és hónaljmerisztémák aktiválásához is folyamodnak. A klónozás után kapott gumók teljesen megegyeznek az "eredetivel" - csak kisebb méretben különböznek egymástól, ezek az úgynevezett mikrogumók. Ráadásul minden bizonnyal egészségesek és vírusmentesek lesznek.
A burgonya mikroklonális szaporításánál két dugványból álló kémcsövekben termesztik, a kémcsöveket hat-nyolcezer lux teljesítményű fénycsövek fénye alá helyezik, a hőmérsékletet éjjel tizennyolc fokon belül tartják. fok, napközben - körülbelül huszonöt. Oroszországban a burgonyát termesztik a legaktívabban klónozással.
Az almafa klónozásáról: amit tudnod kell
Az almafák mikroszaporításában az első módszert széles körben alkalmazzák - a hónaljrügyekkel történő szaporítást. Ennek a kultúrának nagy a gyökeresedő képessége, és a túlélési arány is többexplantátumok.
Folyékony tápközegbe helyezték, amelyet folyamatosan - naponta - frissítettek. A kémcsöves növények hőmérsékletét napközben is huszonöt fokon tartották, a kísérletet három-négy hétig végezték.
Érdekes tények
- Ez a technika, amint azt könnyen kitalálhatja, az 1903-ban megjelent „klón” fogalmáról kapta a nevét. A görög nyelvből ezt a szót "utódnak" vagy "vágásnak" fordítják.
- Hazánkban az első helyen, ahol a növények mikroklonális szaporítására kísérleti kísérleteket hajtottak végre, a Timiryazev Moszkvai Intézet volt.
- A klonális mikroszaporítás kiváló módszer a vírusok elleni védekezésre és az egészséges, fertőzésmentes növények előállítására.
- Azt az időszakot, amelyet egy növény a virágzás és a termés előtt átesik, fiatalkorinak nevezzük – és a klónozással nyert szervezetekben ez minimálisra csökken.
- Az Amerikai Egyesült Államokat, Hollandiát, Olaszországot, Lengyelországot, Izraelt és Indiát tekintik a fenti módon vezető országoknak a növénytermesztésben.
- Ma már csaknem két és fél ezer növényfaj és -fajta szaporítható "in vitro" technikával.
- A korai szakaszban az in vitro termesztett növények megjelenése eltérő lehet, de ahogy nőnek, minden különbség eltűnik, és a végén a növények hasonlóvá válnak, akár az ikrek.
- A fiatal növényekből származó explantátumok a legjobban gyökereznek, mint a növényekbőlérett.
- A mikroklonális szaporítás egyik fontos feltétele a növény számára legkedvezőbb tápközeg kiválasztása, amely lehet folyékony és szilárd halmazállapotú is.
- A merisztematikus szövetek sejtjei általában nem tartalmaznak vírusokat.
- Az explantátum mérete közvetlenül összefügg a vírusok esetleges jelenlétével. Minél kisebb, annál kisebb a fertőzések kockázata.
- A mikroszaporítás másik neve a merisztéma-terjedés.
Ez az információ a növények mikroszaporításáról, egy olyan összetett téma, amilyen érdekes is.
