Voor elke tuinier, of het nu een professional of een amateur is, is het belangrijk om te weten hoe je je aanplant moet vermeerderen. Er zijn veel manieren, en een van de meest interessante en effectieve is de methode van micropropagatie. Wat het is, hoe het werkt en al zijn belangrijkste wijsheid - in ons materiaal.
Wat is dit?
Laten we beginnen met het belangrijkste. In de zin "microklonale reproductie" is het tweede woord voor iedereen duidelijk, maar het eerste - alleen voor de elite. Laten we de situatie verduidelijken. Wat is "microklonaal"?
In "slimme" wetenschappelijke termen gesproken, dit is een speciale ondersoort van vegetatieve vermeerdering met behulp van een techniek genaamd "in vitro" (in vitro), die het mogelijk maakt om planten in een kortere tijd te verkrijgen. We zullen het verder duidelijker en gedetailleerder begrijpen, en hiervoor herinneren we ons eerst wat vegetatieve vermeerdering is, en leggen we uit wat de term "invitro" betekent.
In de wetenschappelijke wildernis
Uit de loop van de schoolIn de biologie weten we dat planten op twee manieren kunnen worden vermeerderd: zaad (wanneer we zaden in de grond strooien) en vegetatief. Vegetatieve vermeerdering is ongeslachtelijk, het gebeurt door een deel van de ouderplant te scheiden. Ontluiken, bewortelen van jonge scheuten, bollen verplanten - dit alles is vegetatieve vermeerdering.
Het lijkt erop dat het met behulp van zaden veel gemakkelijker is om het aantal planten te vergroten - zulke problemen zijn er niet. Deze methode heeft echter nogal wat nadelen; in sommige gevallen is het helemaal onmogelijk om zaden te gebruiken - en de vegetatieve methode, waarvan het onmiskenbare voordeel ten opzichte van de eerste is om de totaliteit van de genen van de ouderplant te behouden, blijft de enige toegankelijke en gemakkelijke. Maar helaas heeft hij ook tekortkomingen. Bijvoorbeeld, het ontbreken van de gewenste efficiëntie (bijvoorbeeld in planten zoals eiken, dennen, enzovoort), "oudere" boomsoorten (die meer dan 15 jaar oud zijn) kunnen zich niet voortplanten door stekken, dergelijke procedures zijn vrij arbeidsintensief en energieverslindend, de resulterende planten komen niet altijd overeen met norm en monster (mogelijk geïnfecteerd) - enzovoort.
En het is voor deze gevallen dat micropropagatietechnologie bestaat, die, net als Chip en Dale, te hulp schiet. Zoals hierboven vermeld, wordt het uitgevoerd met behulp van de "in vitro" -techniek, die uit het Latijn is vertaald als "in vitro". Deze techniek maakt het dus mogelijk om in een "reageerbuis" een plant te "klonen" met genen die precies hetzelfde zijn alszoals de ouder. Dit komt doordat de cel in staat is om onder invloed van externe factoren leven te geven aan een nieuw organisme.
De technologie van microvermeerdering heeft ongetwijfeld een aantal voor- en nadelen. We zullen er later over praten.
Wat is beter dan micropropagatie
Voor velen! En allereerst de afwezigheid van virussen en infecties in gefokte planten (omdat hiervoor speciale cellen worden gebruikt - ze worden meristeemcellen genoemd, hun eigenaardigheid ligt in de onophoudelijke deling en de aanwezigheid van fysiologische activiteit gedurende het hele leven). Planten die op deze manier worden "geëxtraheerd", hebben ook een vrij hoog reproductievolume en het hele kweekproces is veel sneller. Met behulp van microvermeerderingstechnologie is het mogelijk om deze procedure uit te voeren voor die planten waarvoor het uiterst problematisch is om dit te doen met conventionele, "traditionele" methoden. Ten slotte kunnen in de "in vitro"-techniek planten het hele jaar door worden gekweekt, niet beperkt tot een bepaald interval. Er zijn dus veel voordelen aan een dergelijke techniek. En voordat we ingaan op de essentie van microklonale vermeerdering van planten, laten we een korte geschiedenis van de opkomst van deze methode bespreken. Wie kwam op dit idee en hoe?
Geschiedenis van de methode
Het eerste succesvolle experiment met orchideeën werd in de jaren vijftig van de vorige eeuw gedaan door een Franse wetenschapper. Tegelijkertijd hield hij zich aanvankelijk niet bezig met de "invitro" -techniek - deze werd vóór hem ontwikkeld en redelijk succesvol. Het is echter JeanMorel - zo heet de Franse onderzoeker - besloot tot een soortgelijk experiment en voerde het vrij succesvol uit. Werken die over deze techniek vertellen, verschenen enkele decennia voor hem - in de jaren twintig van de vorige eeuw.
Een "reageerbuiskloon" van een houtachtige plant - met name esp - werd in de jaren zestig verkregen. Het bleek moeilijker om met hout te werken dan met bloemen en andere soorten planten, maar deze moeilijkheden werden na een bepaalde tijd overwonnen. Momenteel kunnen meer dan 200 soorten bomen uit meer dan veertig families worden verkregen door de "reageerbuis"-methode. De technologie van microvermeerdering van planten rechtvaardigt zichzelf en werpt vruchten af.
Meer over de methode
Zoals je misschien al geraden had, zijn er veel subtiliteiten in de ontwikkeling en toepassing van microvermeerdering van planten. Zo zijn er bijvoorbeeld speciale fasen voor deze technologie, die gewoon nodig zijn om het gewenste resultaat te verkrijgen. Je moet begrijpen dat het negeren van de volgorde van acties of een bepaald stadium absoluut niet het resultaat kan opleveren waar de fokker op rekent. We zullen dus verder praten over de stadia van deze techniek.
Stappen van microvermeerdering van planten
Deze technologie omvat vier "stappen" op weg naar het verkrijgen van de felbegeerde "klonen". We zullen proberen er zo onwetenschappelijk mogelijk over te praten, aangezien de termen van biotechnologie nog steeds niet het meest begrijpelijke zijn voor een breed publiek. EN,Trouwens, we zullen meteen een van deze termen uitleggen: explanteren - zo noemen wetenschappers op dit gebied een nieuw organisme dat is gescheiden van het ouderorganisme. Dat wil zeggen, het "proefkonijn" dat verder zal groeien.
Dus laten we verder gaan met onze "stappen". De eerste stap is de keuze van de ouder zelf - of de donor. Deze kwestie moet met de grootste ernst en verantwoordelijkheid worden benaderd, want om een goede, sterke, gezonde plant te krijgen, moeten wij en het "origineel" dezelfde kiezen. Een appel v alt, zoals je weet, niet ver van de boom.
In hetzelfde stadium is het noodzakelijk om de explantaten te isoleren en te steriliseren, en vervolgens dergelijke omstandigheden te organiseren zodat de groei van deze zelfde explantaten in de "in vitro"-techniek zo comfortabel mogelijk verloopt.
De tweede "stap" kan niet eenvoudiger - het is de reproductie zelf. Het is mogelijk in anderhalve maand, wanneer de ministekken al de grootte van erwten hebben bereikt en de beginselen van alle vegetatieve organen hebben. Het wordt op zijn beurt gevolgd door het rooten van de scheuten die in de vorige fase zijn verkregen. Het wordt uitgevoerd wanneer de plant al een goed wortelstelsel heeft gevormd.
De laatste stap is om planten te helpen zich aan te passen aan het "leven" in de bodem, ze in een kas te laten groeien en ze vervolgens in de grond te verplanten of te verkopen - om zo te zeggen, "vertrek naar de grote wereld". Deze fase is vreemd genoeg het meest tijdrovend en kostbaar, omdat het helaas heel vaak gebeurt dat, eenmaal in de grond, de plant begintbladeren verliezen, stoppen met groeien - en dan kan het helemaal afsterven. Dit alles gebeurt omdat reageerbuisplanten veel water verliezen wanneer ze in de grond worden getransplanteerd. Daarom is het noodzakelijk om een dergelijke mogelijkheid tijdens de transplantatie te voorkomen - waarvoor het wordt aanbevolen om de bladeren te besproeien met een 50% waterige oplossing van glycerine of een mengsel van paraffine. Dit moet gedurende de gehele acclimatisatieperiode worden gedaan. Bovendien is het in sommige gevallen raadzaam om opzettelijk te mycorrhiseren - dat wil zeggen, de kunstmatige introductie van schimmels in plantenweefsels die het infecteren. Dit wordt gedaan zodat de plant zoveel mogelijk nuttige voedingsstoffen en organische stoffen binnenkrijgt en tevens wordt beschermd tegen verschillende ziekteverwekkers.
Dat zijn alle stadia van micropropagatie, waarin, zoals we zien, er wereldwijd niets complexs of bovennatuurlijks is, maar we herhalen het nog maar eens, deze hele gebeurtenis vereist grote verantwoordelijkheid en aandacht.
Beïnvloedende factoren
Het proces van micropropagatie wordt, net als elk ander, beïnvloed door bepaalde factoren. Laten we ze opsommen, want "je moet de vijand persoonlijk kennen."
- Variëteit, soort en fysiologische kenmerken van de ouderplant - het moet gezond zijn, intensief groeien, indien nodig, behandeld met blootstelling aan temperatuur.
- Leeftijd, structuur en oorsprong van het explantaat.
- Kweekduur.
- Sterilisatie-efficiëntie.
- Goede voedingsbodem.
- Hormonen, minerale zouten, koolhydraten, vitamines.
- Temperatuur enverlichting.
Wat heb je nodig voor microvermeerdering
Er is één zeer belangrijke vereiste voor planten die op de bovenstaande manier worden vermeerderd - naast het feit dat ze gezond moeten zijn. Dit is een onmisbaar behoud van genetische stabiliteit in alle bovengenoemde stadia. Aan deze eis wordt het best voldaan door apicale meristemen, evenals okselknoppen van stengeloorsprong, daarom worden ze bij voorkeur gebruikt voor de procedure die voor ons van belang is.
De bovenstaande termen zouden voor de gemiddelde leek onbegrijpelijk moeten zijn. Hieronder zullen we proberen uit te leggen wat voor soort dieren het zijn en waarmee we ze kunnen serveren.
Apicale meristemen
Hierboven hebben we het bestaan van speciale meristeemcellen al genoemd - met andere woorden, educatieve cellen. Dit zijn cellen die zich constant delen, altijd in een staat van fysieke activiteit - waardoor de massa van de plant groeit en een speciaal weefsel van deze plant wordt gevormd. Het wordt het meristeem genoemd. Er zijn veel soorten meristemen. Over het algemeen kunnen ze worden onderverdeeld in algemeen en speciaal. Het concept van gemeenschappelijke meristemen omvat drie groepen, die als het ware op elkaar volgen. Het allereerste meristeem in een plant is het meristeem van het embryo, waaruit het voor ons interessante apicale meristeem voortkomt.
Het woord "apical" komt van het Latijnse "apix" en verta alt zich als "top". Dit is dus het apicale weefselsysteem dat zich helemaal aan het uiteinde van het embryo bevindt - en daaruit wordt vervolgens de scheut gevormd en begint de groei en ontwikkeling ervan. Dus als we het hebben over het apicale meristeem als een object voor microklonen, moeten we begrijpen dat we de punt van het embryo gebruiken voor onze behoeften.
Axillaire knoppen zijn een beetje makkelijker. Iedereen weet wat nieren zijn. De okselknop is degene die werd geboren uit de oksel van het blad. De bladoksel is op zijn beurt de hoek tussen het blad en de stengel; van daaruit zal een nier of een ontsnapping groeien. Ditzelfde deel, dat wil zeggen de toekomstige zijscheut, wordt ook genomen voor latere microvermeerdering.
Nu er enig licht over de sluier van mysterie is geworpen, kunnen we eindelijk overgaan tot micropropagatiemethoden.
Micro-kweekmethoden
Microklonale vermeerdering is nog steeds goed, wat in feite de mogelijkheid inhoudt om meerdere verschillende technieken tegelijk te gebruiken. We zullen proberen ze allemaal zo eenvoudig mogelijk te behandelen. Er zijn in totaal vier methoden voor micropropagatie.
Eerst. Activering van reeds bestaande meristemen in de plant
Wat betekent dit? In een plant, zelfs zo'n klein microstukje, zijn bepaalde meristemen al gelegd. Dit is de bovenkant van de stengel en de okselknoppen. Om een plant te microklonen, is het mogelijk om deze tot dusver slapende meristemen "in vitro" te "wekken". Dit wordt bereikt door ofwel het apicale meristeem van de microspruit, of beter gezegd de stengel, te verwijderen en vervolgens de scheut af te snijden met behulp van de "in vitro" -techniek, of door speciale stoffen in het voedingsmedium van de plant te introduceren die de groei en ontwikkeling activeren van okselscheuten. Methodeactivering van "slapende" meristemen is de belangrijkste, meest populaire en effectieve, en het werd ontwikkeld in de jaren zeventig van de vorige eeuw. Aardbei werd de eerste "cavia" in de toepassing van microvermeerdering van planten van dit type. Het is echter belangrijk op te merken dat het verboden is om op deze manier voor onbepaalde tijd gewassen te vermeerderen, aangezien dit gepaard gaat met het verlies van het vermogen om te wortelen en in sommige gevallen de dood van de plant.
Tweede. Het ontstaan van adventiefknoppen door de krachten van de plant zelf
Elk geïsoleerd deel van een plant heeft een echt magisch vermogen, zijn eigen superkracht. Als tijdens microklonale vermeerdering het voedingsmedium van de plant en alle andere leefomstandigheden gunstig en comfortabel zijn, kan het de ontbrekende delen herstellen. Er vindt een soort regeneratie plaats - de weefsels van de plant vormen onvoorziene of adnexale knoppen - dat wil zeggen degenen die als het ware "uit oude reserves" verschijnen en niet uit nieuwe weefsels. Dergelijke knoppen zijn ongebruikelijk omdat ze in de regel verschijnen op die plaatsen waar je ze niet zou verwachten, bijvoorbeeld op de wortels. Het is op deze manier dat veel bloemen vaak opnieuw worden vermeerderd - aardbeien. Dit is de tweede meest populaire en effectieve methode voor microvermeerdering van planten.
Derde. Somatische embryogenese
Bij het tweede woord zou alles min of meer duidelijk moeten zijn. Laten we het hebben over de eerste - wat betekent somatisch? Dit woord is in deze geest direct gerelateerd aan de cellen met dezelfde naam. Dergelijke cellen worden de cellen genoemd die het lichaam van meercellige organismen vormen en nietdeelnemen aan seksuele voortplanting. Kortom, dit zijn allemaal cellen, met uitzondering van gameten. Somatische embryogenese wordt op een vrij eenvoudige manier uitgevoerd: embryoïden worden gevormd uit de bovengenoemde cellen (dat wil zeggen, somatisch) met behulp van de "in vitro" -techniek, die vervolgens, wanneer ze geschikte omstandigheden voor ontwikkeling organiseren met een optimaal voedingsmedium, veranderen in een zelfstandige hele plant. In dit geval kunnen we praten over een concept als totipotentie (het vermogen van een cel, als gevolg van deling, om elk celtype van een organisme te initiëren). Er wordt aangenomen dat dergelijke embryo's zich uiteindelijk tot een zaailing ontwikkelen. Somatische embryogenese is ook goed omdat het op deze manier mogelijk is om kunstmatige zaden te verkrijgen. Deze methode werd voor het eerst ontdekt in het midden van de vorige eeuw in wortelcellen.
Een actief vergelijkbare methode van microvermeerdering van planten wordt gebruikt bij de vermeerdering van oliepalm. Het punt is dat, aangezien het geen scheuten of zijscheuten heeft, de vegetatieve vermeerdering ervan onmogelijk is (of in ieder geval heel, heel moeilijk), net zoals stekken onmogelijk zijn. De bovenstaande methode is dus de enige van alle meest toegankelijke en optimale bij het werken met deze plant.
Vierde. Werken met eeltweefsel
Een andere term is soepel 'zwevend' in het netwerk van ons verhaal, en in de eerste plaats is het nodig om de betekenis ervan te verduidelijken. Wat is callusweefsel? Iedereen weet dat op de wond, wanneer deze een beetje leeft, een uitdrogende korst verschijnt. En als je het eraf trekt, begint de wond weer te bloeden. Speelgoedde korst zelf, met andere woorden, het genezende weefsel, is het callusweefsel. De cellen van dit weefsel dragen niet alleen bij aan de genezing van wonden, ze zijn ook totipotent - dat wil zeggen, zoals hierboven al uitgelegd, ze laten een nieuwe plant ontstaan. En dat is de reden waarom adnexale knoppen (adventief - we hebben deze term al eerder geïntroduceerd) ook op dergelijk weefsel kunnen verschijnen.
Deze methode van alle vier hierboven is misschien wel de minst populaire. Allereerst is dit te wijten aan het feit dat een te frequente scheiding van callusweefselcellen kan leiden tot genstoornissen en mutaties van verschillende niveaus. Aangezien het behoud van het genotype erg belangrijk is voor microvermeerdering, en weefselkweek op het hoogste niveau moet worden gehandhaafd. Bovendien verschijnen met de bovengenoemde schendingen andere tekortkomingen: kleine gest alte, vatbaarheid voor ziekten, enzovoort. In sommige gevallen is reproductie echter alleen op een vergelijkbare manier mogelijk - bijvoorbeeld voor suikerbieten is er gewoon geen andere methode.
Vervolgens zullen we bijvoorbeeld een paar woorden zeggen over het klonen van specifieke planten, maar eerst moeten we informatie delen over het herstel van planten die als plantmateriaal worden gebruikt. Hoe kan dit worden bereikt?
Herstel
Er zijn verschillende manieren om een plant van ziek naar gezond te veranderen, en de eerste is om de spruit in een speciale kamer of doos te plaatsen, waar steriele omstandigheden worden gehandhaafd, en deze te "vullen" met antibiotica. Deze methode is goed voor iedereen, behalve dat het niet alle bacteriën aankan.en virussen waaraan planten kunnen worden blootgesteld. In dergelijke gevallen krijgen ze, om planten te desinfecteren, thermotherapie - met andere woorden, warmtebehandeling in speciale geïsoleerde kamers, waar de temperatuur meerdere dagen achter elkaar dagelijks wordt verhoogd. Chemotherapie is een andere manier om infecties en bacteriën voor geïnfecteerde planten te bestrijden.
Over het klonen van aardappelen
Aardappel is trouwens een van de weinige gewassen die kan worden vermeerderd met de vierde van de bovenstaande methoden. Maar dit is natuurlijk niet de enige manier - en vaak nemen ze ook hun toevlucht tot de activering van "slapende" apicale en axillaire meristemen. De knollen die na het klonen worden verkregen, zijn precies dezelfde als de "originele" - ze verschillen alleen in een kleinere maat, dit zijn de zogenaamde microknollen. En bovendien zullen ze zeker gezond en virusvrij zijn.
Bij microklonale vermeerdering van aardappelen wordt het gekweekt in reageerbuizen van twee stekken, de reageerbuizen worden onder het licht van fluorescentielampen met een vermogen van zes tot achtduizend lux geplaatst, de temperatuur wordt 's nachts binnen achttien gehandhaafd graden, gedurende de dag - ongeveer vijfentwintig. In Rusland worden aardappelen het meest actief geteeld door middel van klonen.
Over het klonen van appelbomen: wat u moet weten
Bij de microvermeerdering van appelbomen wordt de eerste methode veel gebruikt - vermeerdering met okselknoppen. Er is een hoog vermogen van deze cultuur om te wortelen en het overlevingspercentage van meerexplantaten.
Ze werden in een vloeibare voedingsbodem geplaatst, die constant - dagelijks - werd bijgewerkt. De temperatuur voor reageerbuisplanten werd ook overdag op vijfentwintig graden gehouden, het experiment werd drie tot vier weken uitgevoerd.
Interessante feiten
- Deze techniek, zoals je gemakkelijk kunt raden, dankt zijn naam aan het concept van "kloon", dat in 1903 verscheen. Vanuit de Griekse taal wordt dit woord vertaald als "nakomelingen" of "snijden".
- De eerste plaats in ons land waar de eerste experimentele pogingen tot microklonale vermeerdering van planten werden uitgevoerd, was het Timiryazev Moscow Institute.
- Klonale microvermeerdering is een uitstekende methode om virussen te bestrijden en gezonde, infectievrije planten te produceren.
- De periode die een plant doormaakt voordat de bloei en vruchtvorming plaatsvindt, wordt juveniel genoemd - en in die organismen die worden verkregen door klonen, wordt deze geminimaliseerd.
- De Verenigde Staten van Amerika, Nederland, Italië, Polen, Israël en India worden op bovenstaande manier beschouwd als de leidende landen in de productie van planten.
- Bijna twee en een half duizend soorten en variëteiten van planten kunnen nu worden vermeerderd met behulp van de "in vitro" techniek.
- In de vroege stadia kunnen in vitro gekweekte planten er anders uitzien, maar naarmate ze groeien, verdwijnen alle verschillen en uiteindelijk worden de planten vergelijkbaar, als tweelingen.
- Explantaten van jonge planten zijn beter beworteld dan vanvolwassen.
- Een van de belangrijke voorwaarden bij microklonale vermeerdering is de selectie van het meest gunstige voedingsmedium voor de plant, en het kan zowel vloeibaar als vast zijn.
- Cellen van meristeemweefsels bevatten meestal geen virussen.
- De grootte van het explantaat is direct gerelateerd aan de mogelijke aanwezigheid van virussen erin. Hoe kleiner het is, hoe lager het risico op infecties.
- Een andere naam voor micropropagatie is meristeempropagatie.
Dit is de informatie over microvermeerdering van planten, een even complex als interessant onderwerp.
