Za svakog baštovana, bilo profesionalca ili amatera, važno je da zna kako da razmnožava svoje zasade. Postoji mnogo načina, a jedan od najzanimljivijih i najefikasnijih je metoda mikropropagacije. Šta je to, kako radi i sve njegove glavne mudrosti - u našem materijalu.
Šta je ovo?
Počnimo od najvažnije stvari. U frazi "mikroklonska reprodukcija" druga riječ je svima jasna, ali prva - samo eliti. Hajde da razjasnimo situaciju. Šta je "mikroklonalno"?
Govoreći "pametnim" naučnim terminima, ovo je posebna podvrsta vegetativnog razmnožavanja pomoću tehnike koja se zove "in vitro" (in vitro), koja omogućava dobijanje biljaka u kraćem vremenu. Dalje ćemo jasnije i detaljnije razumjeti, a za ovo prvo se prisjetimo šta je vegetativno razmnožavanje i objasniti šta znači izraz "invitro".
U naučnoj divljini
Sa kursa školeU biologiji znamo da se biljke mogu razmnožavati na dva načina: sjemenom (kada seme raspršimo u tlo) i vegetativno. Vegetativno razmnožavanje je nespolno, nastaje odvajanjem nekog dijela od matične biljke. Pupanje, ukorjenjivanje mladih izdanaka, presađivanje lukovica - sve je to vegetativno razmnožavanje.
Čini se da je uz pomoć sjemena mnogo lakše povećati broj biljaka - nema te 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 pogodna. Ali, nažalost, ima i nedostataka. Na primjer, nedostatak željene efikasnosti (npr. kod biljaka 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 zahtijevaju energiju, rezultirajuće biljke ne odgovaraju uvijek normi i uzorku (mogu biti zaražene) - i tako dalje.
I za ove slučajeve postoji tehnologija mikropropagacije koja, poput Čipa i Dejla, žuri u pomoć. Kao što je gore spomenuto, provodi se tehnikom "in vitro", što je s latinskog prevedeno kao "in vitro". Dakle, ova tehnika omogućava "kloniranje" u "epruvetu" biljke sa potpuno istim genima kaokao roditelj. To je zbog činjenice da je ćelija u stanju da da život novom organizmu pod uticajem spoljnih faktora.
Tehnologija mikropropagacije nesumnjivo ima brojne prednosti i nedostatke. O njima ćemo 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 ćelije, njihova posebnost leži u neprestanoj diobi i prisutnosti fiziološke aktivnosti tijekom života). Također, ovako "izvučene" biljke imaju prilično visok obim reprodukcije, a cijeli proces oplemenjivanja je mnogo brži. Uz pomoć tehnologije mikropropagacije moguće je provesti ovaj postupak za one biljke za koje je to izuzetno problematično učiniti konvencionalnim, "tradicionalnim" metodama. Konačno, u tehnici "in vitro", biljke se mogu uzgajati tokom cijele godine, ne ograničavajući se na jedan interval. Dakle, postoji mnogo prednosti takve tehnike. I prije nego što uđemo u suštinu mikroklonskog razmnožavanja biljaka, dotaknimo se malo povijesti nastanka ove metode. Ko je došao na ovu ideju i kako?
Istorija metode
Prvi uspješan eksperiment na orhidejama napravio je francuski naučnik još pedesetih godina prošlog vijeka. Istovremeno, u početku se nije bavio tehnikom "invitro" - razvijena je prije njega, i to prilično uspješno. Međutim, to je JeanMorel - tako se zove francuski eksperimentator - odlučio se na sličan eksperiment i izveo ga prilično uspješno. Radovi koji govore o ovoj tehnici pojavili su se nekoliko decenija pre njega - dvadesetih godina prošlog veka.
"Klon iz epruvete" drvenaste biljke - konkretno jasike - dobijen je šezdesetih godina. Pokazalo se da je teže raditi sa drvetom nego sa cvijećem i drugim vrstama biljaka, međutim, te su poteškoće prevladane nakon određenog vremena. Trenutno se metodom "epruvete" može dobiti više od 200 vrsta drveća iz više od četrdeset porodica. Tehnologija mikrorazmnožavanja biljaka opravdava se i daje plodove.
Više o metodi
Kao što ste mogli pretpostaviti, postoji mnogo suptilnosti u razvoju i primjeni mikropropagacije biljaka. Tako, na primjer, postoje posebne faze za ovu tehnologiju, koje je jednostavno potrebno pratiti kako bi se postigao željeni rezultat. Morate shvatiti da zanemarivanje redoslijeda radnji ili neke faze može donijeti apsolutno ne rezultat na koji uzgajivač računa. Dakle, dalje ćemo pričati o fazama ove tehnike.
Faze mikrorazmnožavanja biljaka
Ova tehnologija uključuje četiri "koraka" na putu ka dobijanju željenih "klonova". Pokušat ćemo o njima govoriti što je moguće nenaučnije, jer pojmovi biotehnologije još uvijek nisu najrazumljivija stvar za širu publiku. I,Usput, odmah ćemo objasniti jedan od ovih pojmova: eksplant - tako naučnici iz ove oblasti nazivaju novi organizam odvojen od matičnog organizma. Odnosno, ono "zamorce" koje će se dalje uzgajati.
Dakle, idemo na naše "korake". Prvi korak je izbor samog roditelja - ili donatora. Ovom pitanju treba pristupiti sa 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 drveta.
U istoj fazi potrebno je izolovati i sterilisati eksplantate, a zatim organizovati takve uslove da rast ovih istih eksplantata u "in vitro" tehnici odvija što je moguće udobnije..
Drugi "korak" ne može biti lakši - to je sama reprodukcija. Moguće je za mjesec i po dana, kada mini-reznice već dostignu veličinu graška i imaju rudimente svih vegetativnih organa. Nakon toga slijedi ukorjenjivanje izdanaka koji su dobiveni u prethodnoj fazi. Izvodi se kada je biljka već formirala dobar korijenski sistem.
Posljednji korak je pomoći biljkama da se prilagode "životu" u tlu, uzgajajući ih u stakleniku, zatim presađujući ih u zemlju ili prodavajući - da tako kažem, "odlazak u veliki svijet". Ova faza je, začudo, najzahtjevnija i najskuplja, jer se vrlo često, nažalost, dešava da, jednom u tlu, biljka počneizgubiti lišće, prestati rasti - i tada može potpuno umrijeti. Sve se to dešava jer biljke iz epruvete gube mnogo vode kada se presađuju u zemlju. Stoga je potrebno spriječiti takvu mogućnost prilikom presađivanja – za šta se preporučuje prskanje listova 50% vodenim rastvorom glicerina ili mješavinom parafina. To se mora raditi tokom cijelog perioda 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 dobila što više korisnih nutrijenata i organskih materija, a bila i zaštićena od raznih patogena.
To su sve faze mikropropagacije, u kojima, kao što vidimo, nema ništa globalno složeno ili natprirodno, međutim, ponavljamo još jednom, cijeli ovaj događaj zahtijeva veliku odgovornost i pažnju.
Uticajni faktori
Na proces mikropropagacije, kao i na svaki drugi, utiču određeni faktori. Hajde da ih navedemo, jer "neprijatelja treba poznavati lično."
- Sortne, vrste i fiziološke karakteristike matične biljke - mora biti zdrava, intenzivno rasti, po potrebi tretirana temperaturnim izlaganjem.
- Starost, struktura i porijeklo eksplantata.
- Trajanje uzgoja.
- Efikasnost sterilizacije.
- Dobro uzgajalište.
- Hormoni, mineralne soli, ugljeni hidrati, vitamini.
- Temperatura irasvjeta.
Šta vam je potrebno za mikropropagaciju
Postoji jedan veoma važan uslov za biljke koje će se razmnožavati na gore navedeni način - pored činjenice da moraju biti zdrave. Ovo je neophodno očuvanje genetske stabilnosti kroz sve gore navedene faze. Ovaj zahtjev najbolje ispunjavaju apikalni meristemi, kao i pazušni pupoljci porijeklom iz 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 sa čime ih poslužiti.
Apical meristems
Gore smo već spomenuli postojanje posebnih meristemskih ćelija – drugim riječima, obrazovnih. To su ćelije koje se neprestano dijele, uvijek u stanju fizičke aktivnosti - zbog čega raste masa biljke i formira se posebno tkivo ove biljke. Zove se meristem. Postoji mnogo vrsta meristema. Općenito se mogu podijeliti na opće i posebne. Koncept zajedničkih meristema uključuje tri grupe, koje takoreći slijede jedna od druge. Prvi meristem u biljci je meristem embriona, iz kojeg potiče apikalni meristem koji nas zanima.
Reč "apical" dolazi od latinskog "apix" i prevodi se kao "vrh". Dakle, ovo je sistem 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 shvatiti da za svoje potrebe uzimamo vrh embrija.
Aksilarni pupoljci su malo lakši. Svi znaju šta su bubrezi. Pazušni pupoljak je onaj koji je nastao iz pazuha lista. Osovina lista je, zauzvrat, ugao između lista i njegove stabljike; odatle će izrasti bubreg ili bijeg. Upravo ovaj dio, odnosno budući bočni izdanak, uzima se i za naknadnu mikropropagaciju.
Sada kada je malo svjetla bačeno preko vela misterije, konačno možemo preći na metode mikropropagacije.
Mikro metode uzgoja
Mikroklonsko razmnožavanje je još uvijek dobro, što u osnovi implicira mogućnost korištenja nekoliko različitih tehnika odjednom. Pokušaćemo da pokrijemo svaki od njih što je jednostavnije moguće. Ukupno postoje četiri metode mikropropagacije.
Prvi. Aktivacija već postojećih meristema u postrojenju
Šta ovo znači? U biljci, čak i tako malom mikrokomadu, određeni meristemi su već položeni. Ovo je vrh stabljike i njegovi pazušni pupoljci. Da bi se biljka mikroklonirala, moguće je "probuditi" ove do sada mirne meristeme "in vitro". To se postiže ili uklanjanjem apikalnog meristema mikroizleta, odnosno njegove stabljike, a zatim rezanjem izdanka tehnikom "in vitro", ili unošenjem posebnih supstanci u hranljivi medij biljke koje aktiviraju rast i razvoj. aksilarnih izdanaka. Metodaaktivacija "uspavajućih" meristema je glavna, najpopularnija i najefikasnija, a razvijena je još sedamdesetih godina prošlog vijeka. Jagoda je postala prvi "zamorčić" u primjeni mikrorazmnožavanja biljaka ove vrste. Važno je, međutim, napomenuti da je zabranjeno razmnožavanje usjeva na neodređeno vrijeme na ovaj način, jer je to preplavljeno gubitkom sposobnosti ukorjenjivanja, au nekim slučajevima i smrću biljke..
Drugi. Pojava adventivnih pupoljaka silama same biljke
Svaki izolirani dio biljke ima zaista magičnu sposobnost, svoju vlastitu supermoć. Ako su tokom mikroklonskog razmnožavanja hranljivi medij biljke i svi ostali životni uslovi povoljni i udobni, tada može obnoviti dijelove koji nedostaju. Dolazi do svojevrsne regeneracije - tkiva biljke formiraju adventivne, odnosno adneksalne pupoljke - to jest one koji nastaju, takoreći, "iz starih rezervi", a ne iz novih tkiva. Takvi pupoljci su neobični po tome što se u pravilu pojavljuju na onim mjestima gdje ne biste očekivali da će se pojaviti - na primjer, na korijenu. Na taj način se često razmnožavaju mnogi cvjetovi, opet - jagode. Ovo je druga najpopularnija i najefikasnija metoda mikrorazmnožavanja biljaka.
Treći. Somatska embriogeneza
Sa drugom riječju sve bi trebalo biti manje-više jasno. Dotaknimo se prvog - šta znači somatski? Ova riječ u ovom smislu je direktno povezana sa ćelijama istog imena. Takve ćelije se nazivaju one koje čine tijelo višećelijskih organizama, a neučestvuju u seksualnoj reprodukciji. Ukratko, sve su to ćelije, sa izuzetkom gameta. Somatska embriogeneza se izvodi na prilično jednostavan način: od navedenih ćelija (odnosno somatskih) tehnikom „in vitro“formiraju se embrioidi, koji se naknadno, kada organizuju pogodne uslove za razvoj sa optimalnim hranljivim medijumom, pretvaraju u samostalna cijela biljka. U ovom slučaju možemo govoriti o takvom konceptu kao što je totipotencija (sposobnost bilo koje ćelije, zbog diobe, da pokrene bilo koju ćelijsku vrstu organizma). Vjeruje se da se na kraju takvi embriji razvijaju u klijac. Somatska embriogeneza je također dobra jer je na ovaj način moguće dobiti umjetno sjeme. Ova metoda je prvi put otkrivena sredinom prošlog stoljeća u ćelijama šargarepe.
Aktivno slična metoda mikrorazmnožavanja biljaka koristi se u razmnožavanju uljane palme. Stvar je u tome da, budući da nema ni izdanke ni bočne izdanke, njeno vegetativno razmnožavanje je nemoguće (ili, u svakom slučaju, vrlo, veoma teško), kao što su nemoguće i reznice. Dakle, gornja metodologija je jedina od svih najpristupačnijih i najoptimalnijih pri radu sa ovom biljkom.
Četvrti. Rad sa kalusnim tkivom
Još jedan pojam glatko je „uplivao“u mrežu našeg narativa i prije svega je potrebno razjasniti njegovo značenje. Šta je kalusno tkivo? Svi znaju da se na rani, kada malo poživi, pojavi korica koja se suši. A ako ga povučete, rana ponovo počinje da krvari. Toysama kora, drugim rečima, „tkivo za isceljenje je tkivo kalusa. Ćelije ovog tkiva, ne samo da doprinose zarastanju rana, već su i totipotentne – odnosno, kao što je već objašnjeno, omogućavaju da nastane nova biljka. I zato se na takvom tkivu mogu pojaviti i adneksalni pupoljci (adventivni - ovaj termin smo već uveli.)
Ova metoda od sve četiri gore je možda najmanje popularna. Prije svega, to je zbog činjenice da prečesto odvajanje ćelija tkiva kalusa može dovesti do poremećaja gena i mutacija različitih nivoa. Pošto je očuvanje genotipa veoma važno za mikropropagaciju, a kultura tkiva se mora održavati na najvišem nivou. Osim toga, s gore navedenim kršenjima pojavljuju se i drugi nedostaci: nizak rast, podložnost bolestima i tako dalje. Međutim, u nekim slučajevima reprodukcija je moguća samo na sličan način - na primjer, za šećernu repu jednostavno ne postoji drugi metod.
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 se biljka iz bolesne pretvori u zdravu, a prvi od njih je da se klica smjesti u posebnu komoru, odnosno kutiju, gdje se održavaju sterilni uslovi, i "puni" je antibioticima. Ova metoda je dobra za sve, osim što se ne nosi sa svim bakterijama.i viruse kojima biljke mogu biti izložene. U takvim slučajevima, radi dezinfekcije biljaka, daje im se termoterapija, odnosno termička obrada u posebnim izolovanim komorama, gde se temperatura svakodnevno povećava nekoliko dana zaredom. Kemoterapija je još jedan način borbe protiv infekcija i bakterija za zaražene biljke.
O kloniranju krompira
Krompir 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 krompira uzgaja se u epruvetama od dve reznice, epruvete se stavljaju pod svetlo fluorescentnih lampi snage od šest do osam hiljada luksa, temperatura se održava noću u roku od osamnaest stepeni, tokom dana - oko dvadeset pet. U Rusiji se krompir najaktivnije uzgaja kloniranjem.
O kloniranju stabla jabuke: šta trebate znati
U mikrorazmnožavanju stabala jabuke široko se koristi prva metoda - razmnožavanje pomoću pazušnih pupoljaka. Postoji visoka sposobnost ove kulture da se ukorijeni i stopa preživljavanja većaeksplanti.
Postavljeni su u tečni hranljivi medij, koji se stalno - svakodnevno - ažurirao. Temperatura za biljke u epruvetama je takođe održavana na dvadeset i pet stepeni tokom dana, eksperiment je izveden tri do četiri nedelje.
Zanimljive činjenice
- Ova tehnika, kao što lako možete pretpostaviti, dobila je ime po konceptu "klona", koji se pojavio 1903. godine. Sa grčkog jezika ova riječ se prevodi kao "potomak" ili "rezanje".
- Prvo mesto u našoj zemlji gde su izvedeni prvi eksperimentalni pokušaji mikroklonalnog razmnožavanja biljaka bio je Moskovski institut Timirjazev.
- Klonska mikropropagacija je odlična metoda za kontrolu virusa i proizvodnju zdravih biljaka bez infekcija.
- Period kroz koji biljka prolazi prije cvatnje i plodonošenja naziva se juvenilni - a kod onih organizama koji se dobiju kloniranjem, on je minimiziran.
- Sjedinjene Američke Države, Holandija, Italija, Poljska, Izrael i Indija smatraju se vodećim zemljama u proizvodnji biljaka na gore navedeni način.
- Skoro dvije i po hiljade 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.
- Eksplantati iz mladih biljaka se najbolje ukorijene nego izzrelo.
- Jedan od važnih uslova u mikroklonalnom razmnožavanju je odabir najpovoljnijeg hranljivog medijuma za biljku, a može biti u tekućem i čvrstom stanju.
- Ćelije meristematskog tkiva obično ne sadrže viruse.
- Veličina eksplanta je direktno povezana sa mogućim prisustvom 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.
