Iga aedniku jaoks, olgu professionaal või amatöör, on oluline teada, kuidas oma istutusi paljundada. Võimalusi on palju ning üks huvitavamaid ja tõhusamaid on mikropaljundamise meetod. Mis see on, kuidas see töötab ja kõik selle peamised tarkused – meie materjalis.
Mis see on?
Alustame kõige tähtsamast. Fraasis "mikroklonaalne paljunemine" on teine sõna kõigile selge, kuid esimene - ainult eliidile. Teeme olukorra selgeks. Mis on "mikroklonaalne"?
Kui rääkida "targast" teaduslikust terminist, siis see on vegetatiivse paljundamise eriline alamliik, kasutades tehnikat nimega "in vitro" (in vitro), mis võimaldab saada taimi lühema ajaga. Mõistame selgem alt ja üksikasjalikum alt edasi ning selleks tuletame kõigepe alt meelde, mis on vegetatiivne paljundamine, ja selgitame, mida tähendab mõiste "invitro".
Teaduslikus kõrbes
Kooli käigustBioloogias teame, et taimi saab paljundada kahel viisil: seemnetega (kui puistame seemned mulda) ja vegetatiivselt. Vegetatiivne paljunemine on aseksuaalne, see toimub mingi osa eraldamisega emataimest. Puntsutamine, noorte võrsete juurdumine, sibulate ümberistutamine – kõik see on vegetatiivne paljundamine.
Tundub, et seemnete abil on palju lihtsam taimede arvu suurendada - sellist häda pole. Sellel meetodil on aga üsna palju varjukülgi; mõnel juhul on seemneid üldse võimatu kasutada - ja vegetatiivne meetod, mille vaieldamatu eelis esimese ees on algtaime geenide terviklikkuse säilitamine, jääb ainsaks kättesaadavaks ja mugavaks. Kuid kahjuks on tal ka puudusi. Näiteks soovitud efektiivsuse puudumine (näiteks taimedes nagu tamm, mänd jne) ei suuda "vanemad" puuliigid (mis on üle 15 aasta vanad) pistikutega paljuneda, sellised protseduurid on üsna töömahukad ja energiakulukad, saadud taimed ei vasta alati normile ja proovile (võivad olla nakatunud) ja nii edasi.
Ja just nende juhtumite jaoks on olemas mikropaljundamise tehnoloogia, mis nagu Chip ja Dale appi tormab. Nagu eespool mainitud, viiakse see läbi "in vitro" tehnikaga, mis on ladina keelest tõlgitud kui "in vitro". Seega võimaldab see meetod "katseklaasis kloonida" taime, mille geenid on täpselt samadnagu vanem. See on tingitud asjaolust, et rakk suudab välistegurite mõjul uuele organismile elu anda.
Mikropaljundamise tehnoloogial on kahtlemata mitmeid eeliseid ja puudusi. Räägime neist hiljem.
Mis on parem kui mikropaljundamine
Paljudele! Ja esiteks viiruste ja infektsioonide puudumine aretatud taimedes (kuna selleks kasutatakse spetsiaalseid rakke - neid nimetatakse meristeemrakkudeks, nende eripära seisneb lakkamatus jagunemises ja füsioloogilise aktiivsuse olemasolus kogu elu jooksul). Samuti on sel viisil "ekstraheeritud" taimedel üsna suur sigimine ja kogu aretusprotsess on palju kiirem. Mikropaljundustehnoloogia abil on võimalik seda protseduuri läbi viia nende taimede puhul, mille puhul on seda tavapäraste, "traditsiooniliste" meetoditega äärmiselt problemaatiline teha. Lõpuks võib "in vitro" tehnikas taimi kasvatada aastaringselt, mitte ainult ühe intervalliga. Seega on sellisel tehnikal palju eeliseid. Ja enne taimede mikroklonaalse paljundamise olemusse süvenemist puudutagem veidi selle meetodi tekkimise ajalugu. Kes selle idee välja tuli ja kuidas?
Meetodi ajalugu
Esimese eduka orhideede katse tegi prantsuse teadlane eelmise sajandi viiekümnendatel aastatel. Samal ajal ei tegelenud ta alguses "invitro" tehnikaga - see töötati välja enne teda ja üsna eduk alt. Siiski on see JeanMorel - selline on prantsuse eksperimenteerija nimi - otsustas sarnase katse kasuks ja viis selle üsna eduk alt läbi. Sellest tehnikast kõnelevad teosed ilmusid mitu aastakümmet enne teda – eelmise sajandi kahekümnendatel.
Kuuekümnendatel saadi puittaime - täpsem alt haava - "katseklaasi kloon". Puidu töötlemine osutus keerulisemaks kui lillede ja muude taimeliikidega, kuid teatud aja möödudes saadi need raskused üle. Praegu saab "katseklaasi" meetodil saada üle 200 puuliigi enam kui neljakümnest perekonnast. Taimede mikropaljundamise tehnoloogia õigustab end ja kannab vilja.
Lisateavet meetodi kohta
Nagu arvata võis, on taimede mikropaljundamise väljatöötamisel ja rakendamisel palju peensusi. Näiteks on selle tehnoloogia jaoks spetsiaalsed etapid, mida on lihts alt vaja soovitud tulemuse saavutamiseks järgida. Peate mõistma, et toimingute jada või mõne etapi tähelepanuta jätmine ei pruugi anda tulemust, millele kasvataja loodab. Niisiis, me räägime selle tehnika etappidest edasi.
Taimede mikropaljundamise etapid
See tehnoloogia hõlmab nelja "sammu" teel ihaldatud "kloonide" saamise poole. Püüame neist rääkida võimalikult ebateaduslikult, kuna biotehnoloogia terminid pole laiale publikule endiselt kõige arusaadavad. JA,Muide, selgitame kohe ühe neist terminitest: explant - nii nimetavad selle valdkonna teadlased vanemorganismist eraldatud uut organismi. See tähendab, et see merisiga, mida edasi kasvatatakse.
Niisiis, liigume edasi oma "sammude" juurde. Esimene samm on lapsevanema enda – ehk doonori – valik. Sellesse teemasse tuleks suhtuda ülima tõsiduse ja vastutustundega, sest hea, tugeva ja terve taime saamiseks peame meie ja "originaal" valima ühe ja sama. Õun, nagu teate, ei kuku puust kaugele.
Samas etapis on vaja eksplantaadid isoleerida ja steriliseerida ning seejärel korraldada sellised tingimused, et nende samade eksplantaatide kasv "in vitro" tehnikas toimuks võimalikult mugav alt.
Teine "samm" ei saaks olla lihtsam – see on reprodutseerimine ise. See on võimalik pooleteise kuu pärast, kui minipistikud on jõudnud juba herne suuruseni ja neil on kõigi vegetatiivsete organite alged. Sellele omakorda järgneb eelmises etapis saadud võrsete juurdumine. Seda tehakse siis, kui taim on juba moodustanud hea juurestiku.
Viimane samm on aidata taimedel kohaneda "eluga" mullas, kasvatades neid kasvuhoones, seejärel istutades maasse või müües – nii-öelda "lahkumine suurde maailma". Kummalisel kombel on see etapp kõige aeganõudvam ja kulukam, sest kahjuks juhtub väga sageli, et mulda sattudes hakkab taim.kaotada lehti, lõpetada kasvamine – ja siis võib see üldse surra. Kõik see juhtub seetõttu, et katseklaasi taimed kaotavad maasse siirdamisel palju vett. Seetõttu on siirdamise ajal vaja sellist võimalust vältida – selleks on soovitatav lehti pritsida glütseriini 50% vesilahuse või parafiini seguga. Seda tuleb teha kogu aklimatiseerumisperioodi jooksul. Lisaks on mõnel juhul soovitatav tahtlikult mükoriseerida - see tähendab seente kunstlikku sissetoomist taime kudedesse, mis seda nakatavad. Seda tehakse selleks, et taim saaks võimalikult palju kasulikke toitaineid ja orgaanilisi aineid ning oleks kaitstud ka erinevate haigustekitajate eest.
See on kõik mikropaljundamise etapid, milles, nagu näeme, pole midagi globaalselt keerulist ega üleloomulikku, kuid kordame veel kord, kogu see sündmus nõuab suurt vastutust ja tähelepanu.
Mõjutavad tegurid
Mikropaljundamise protsessi, nagu iga teist, mõjutavad teatud tegurid. Loetleme need, sest "peate vaenlast isiklikult tundma."
- Vanemtaime sordi-, liigi- ja füsioloogilised omadused – ta peab olema terve, intensiivselt kasvama, vajadusel töödeldud temperatuuriga.
- Eksplantaadi vanus, struktuur ja päritolu.
- Kasvatamise kestus.
- Steriliseerimise tõhusus.
- Hea kasvulava.
- Hormoonid, mineraalsoolad, süsivesikud, vitamiinid.
- Temperatuur javalgustus.
Mida vajate mikropaljundamiseks
Eelnimetatud viisil paljundatavatele taimedele on üks väga oluline nõue – peale selle, et nad peavad olema terved. See on geneetilise stabiilsuse vältimatu säilitamine kõigis ül altoodud etappides. Sellele nõudele vastavad kõige paremini apikaalsed meristeemid, aga ka varre päritoluga kaenlaalused pungad, mistõttu eelistatakse neid kasutada meid huvitava protseduuri jaoks.
Eelnimetatud terminid peaksid olema keskmisele võhikule arusaamatud. Allpool proovime selgitada, mis loomad need on ja millega neid serveerida.
Apikaalsed meristeemid
Eespool oleme juba maininud spetsiaalsete meristeemrakkude olemasolu – teisisõnu harivaid. Need on rakud, mis jagunevad pidev alt, alati füüsilises aktiivsuses – tänu sellele kasvab taime mass ja moodustub selle taime spetsiaalne kude. Seda nimetatakse meristeemiks. Meristeeme on mitut tüüpi. Üldiselt võib need jagada üldisteks ja erilisteks. Ühiste meristeemide mõiste hõlmab kolme rühma, mis justkui järgnevad üksteisest. Taime kõige esimene meristeem on embrüo meristeem, millest pärineb meile huvipakkuv apikaalne meristeem.
Sõna "apikaalne" pärineb ladinakeelsest sõnast "apix" ja see tõlkes tähendab "ülaosa". Seega on see apikaalne koesüsteem, mis asub embrüo tipus - ja sellest moodustub hiljem võrse ning algab selle kasv ja areng. Seega, rääkides apikaalsest meristeemist kui mikrokloonimise objektist, peame mõistma, et võtame embrüo tipu oma vajaduste rahuldamiseks.
Kaenlaalused pungad on veidi lihtsamad. Kõik teavad, mis on neerud. Kaenlaalune pung on see, mis sündis lehe kaenlast. Lehe kaenlaalune omakorda on nurk lehe ja selle varre vahel; se alt kasvab neer või põgenemine. Just see osa, st tulevane külgvõrse, võetakse ka järgnevaks mikropaljundamiseks.
Nüüd, kui üle saladusloori on valgust heidetud, saame lõpuks liikuda edasi mikropaljundamise meetodite juurde.
Mikrokasvatusmeetodid
Mikroklonaalne levik on endiselt hea, mis tähendab põhimõtteliselt võimalust kasutada mitut erinevat tehnikat korraga. Püüame neid kõiki võimalikult lihts alt käsitleda. Mikropaljundamise meetodeid on kokku neli.
Esiteks. Juba olemasolevate meristeemide aktiveerimine taimes
Mida see tähendab? Taimes, isegi nii tillukeses mikrotükis, on teatud meristeemid juba laotud. See on varre tipp ja selle kaenlaalused pungad. Taime mikrokloonimiseks on võimalik neid seni uinunud meristeeme "in vitro" "äratada". See saavutatakse kas mikrovõsu apikaalse meristeemi või õigemini selle varre eemaldamisega ja seejärel võrse lõikamisega "in vitro" tehnikas või spetsiaalsete ainete sisestamisega taime toitainekeskkonda, mis aktiveerivad kasvu ja arengu. aksillaarsetest võrsetest. meetod"Magavate" meristeemide aktiveerimine on peamine, populaarseim ja tõhusam ning see töötati välja eelmise sajandi seitsmekümnendatel. Maasikast sai esimene "merisiga" seda tüüpi taimede mikropaljundamisel. Siiski on oluline märkida, et põllukultuuride paljundamine sel viisil määramata aja jooksul on keelatud, kuna sellega kaasneb juurdumisvõime kaotus ja mõnel juhul taime surm.
Teiseks. Juhuslike pungade tekkimine taime enda jõudude poolt
Igal isoleeritud taimeosal on tõeliselt maagiline võime, oma superjõud. Kui mikroklonaalsel paljunemisel on taime toitekeskkond ja kõik muud elutingimused soodsad ja mugavad, siis suudab ta puuduvaid osi taastada. Toimub omamoodi regeneratsioon - taime koed moodustavad juhuslikke ehk lisapungasid - see tähendab neid, mis ilmuvad justkui "vanadest varudest", mitte uutest kudedest. Sellised pungad on ebatavalised, kuna need ilmuvad reeglina kohtadesse, kus te ei eeldaks nende ilmumist - näiteks juurtele. Just sel viisil paljundatakse sageli palju lilli, jällegi - maasikaid. See on teine populaarseim ja tõhusam taimede mikropaljundamise meetod.
Kolmas. Somaatiline embrüogenees
Teise sõnaga peaks kõik olema enam-vähem selge. Puudutame esimest – mida tähendab somaatiline? See sõna selles mõttes on otseselt seotud samanimeliste rakkudega. Selliseid rakke nimetatakse nendeks, mis moodustavad mitmerakuliste organismide keha ja seda ei teeosaleda seksuaalses paljunemises. Lühid alt öeldes on need kõik rakud, välja arvatud sugurakud. Somaatiline embrüogenees viiakse läbi üsna lihtsal viisil: ül altoodud rakkudest (st somaatilistest) moodustatakse "in vitro" meetodil embrüoid, mis seejärel, kui nad loovad sobivad tingimused arenguks optimaalse toitainekeskkonnaga, muutuvad iseseisev terve taim. Sel juhul saame rääkida sellisest mõistest nagu totipotentsus (mis tahes raku võime jagunemise tõttu algatada organismi mis tahes rakutüüpi). Arvatakse, et lõpuks arenevad sellistest embrüotest seemik. Somaatiline embrüogenees on hea ka seetõttu, et nii on võimalik saada tehisseemneid. See meetod avastati esimest korda eelmise sajandi keskel porgandirakkudes.
Aktiivselt sarnast taimede mikropaljundamise meetodit kasutatakse õlipalmi paljundamisel. Asi on selles, et kuna tal pole võrseid ega külgvõrseid, on tema vegetatiivne paljunemine võimatu (või igal juhul väga-väga raske), nagu ka pistikud on võimatud. Seega on ül altoodud metoodika selle taimega töötamisel ainus kõige kättesaadavam ja optimaalne.
Neljandaks. Kalluskoega töötamine
Meie narratiivi võrgustikku on sujuv alt “ujunud” veel üks termin, mille tähendus on ennekõike vajalik. Mis on kalluse kude? Kõik teavad, et haavale, kui see veidi elab, ilmub kuivav koorik. Ja kui ära tõmmata, hakkab haav uuesti veritsema. Mänguasikoorik ise ehk teisisõnu „tervendav kude on kalluskude. Selle koe rakud mitte ainult ei aita kaasa haavade paranemisele, vaid on ka totipotentsed - see tähendab, nagu juba eespool selgitatud, võimaldavad nad uuel taimel tekkida. Ja seetõttu võivad sellistele kudedele ilmuda ka adnexaalsed pungad (adventiivsed - oleme selle termini juba varem kasutusele võtnud).
See meetod kõigist neljast ül altoodud meetodist on ehk kõige vähem populaarne. Esiteks on see tingitud asjaolust, et kalluse kudede rakkude liiga sage eraldamine võib põhjustada geenihäireid ja erineva tasemega mutatsioone. Kuna genotüübi säilimine on mikropaljundamiseks väga oluline, tuleb koekultuuri hoida kõrgeimal tasemel. Lisaks ilmnevad ül altoodud rikkumiste korral muud puudused: lühike kasv, vastuvõtlikkus haigustele jne. Kuid mõnel juhul on paljundamine võimalik ainult sarnasel viisil - näiteks suhkrupeedi puhul pole lihts alt muud meetodit.
Järgmisena räägime mõne sõnaga näiteks konkreetsete taimede kloonimisest, kuid esm alt tuleb jagada infot istutusmaterjalina kasutatud taimede taaskasutamise kohta. Kuidas seda saavutada?
Taastumine
Taime haigest terveks muutmiseks on mitu võimalust ja esimene neist on asetada võrs spetsiaalsesse kambrisse ehk kasti, kus hoitakse steriilseid tingimusi, ja “täita” see antibiootikumidega. See meetod sobib kõigile, välja arvatud see, et see ei tule toime kõigi bakteritega.ja viirused, millega taimed võivad kokku puutuda. Sellistel juhtudel tehakse taimede desinfitseerimiseks termoteraapiat – teisisõnu kuumtöötlust spetsiaalsetes isoleeritud kambrites, kus temperatuuri tõstetakse iga päev mitu päeva järjest. Keemiaravi on veel üks viis nakatunud taimede nakkuste ja bakterite vastu võitlemiseks.
Kartuli kloonimise kohta
Kartul, muide, on üks väheseid põllukultuure, mida saab paljundada ül altoodud meetoditest neljandal. Kuid loomulikult pole see kaugeltki ainus viis - ja sageli kasutavad nad ka "magavate" apikaalsete ja aksillaarsete meristeemide aktiveerimist. Kloonimise järel saadud mugulad on täpselt samasugused kui "originaal" - need erinevad ainult väiksema suuruse poolest, need on nn mikromugulad. Ja pealegi on nad kindlasti terved ja viirustevabad.
Kartuli mikroklonaalsel paljundamisel kasvatatakse seda kahe pistikuga katseklaasides, katseklaasid asetatakse kuue kuni kaheksa tuhande luksi võimsusega luminofoorlampide valguse alla, temperatuuri hoitakse öösel kaheksateistkümnes kraadi, päeval - umbes kakskümmend viis. Venemaal kasvatatakse kloonimise teel kõige aktiivsem alt kartulit.
Õunapuude kloonimise kohta: mida pead teadma
Õunapuude mikropaljundamisel kasutatakse laialdaselt esimest meetodit – paljundamist kaenlaaluste pungade abil. Sellel kultuuril on suur juurdumisvõime ja rohkemate ellujäämismääreksplantaadid.
Need pandi vedelasse toitainekeskkonda, mida pidev alt – iga päev – uuendati. Katseklaasi taimede temperatuuri hoiti ka päeva jooksul kahekümne viie kraadi juures, katse viidi läbi kolm kuni neli nädalat.
Huvitavaid fakte
- See tehnika, nagu võite kergesti aimata, sai oma nime 1903. aastal ilmunud klooni mõiste järgi. Kreeka keelest on see sõna tõlgitud kui "järglane" või "lõikus".
- Esimene koht meie riigis, kus tehti esimesi katsetusi taimede mikroklonaalseks paljundamiseks, oli Timirjazevi Moskva Instituut.
- Klonaalne mikropaljundamine on suurepärane meetod viiruste tõrjeks ja tervete, nakkusvabade taimede saamiseks.
- Ajavahemikku, mille taim läbib enne õitsemist ja vilja kandmist, nimetatakse juveniilseks – ja kloonimise teel saadud organismides on see minimaalne.
- Eelnimetatud taimede tootmises peetakse juhtivateks riikideks Ameerika Ühendriike, Hollandit, Itaaliat, Poolat, Iisraeli ja Indiat.
- Peaaegu kaks ja pool tuhat taimeliiki ja -sorti saab nüüd paljundada, kasutades "in vitro" tehnikat.
- Varases staadiumis võivad in vitro kasvatatud taimed välimuselt erineda, kuid kasvades kaovad kõik erinevused ja lõpuks muutuvad taimed sarnaseks, nagu kaksikud.
- Noorte taimede eksplantaadid juurduvad kõige paremini kui pärittäiskasvanud.
- Mikroklonaalse paljundamise üheks oluliseks tingimuseks on taimele soodsaima toitekeskkonna valik, mis võib olla nii vedelas kui ka tahkes olekus.
- Meristemaatiliste kudede rakud tavaliselt viiruseid ei sisalda.
- Eksplantaadi suurus on otseselt seotud viiruste võimaliku esinemisega selles. Mida väiksem see on, seda väiksem on nakkusoht.
- Teine mikropaljundamise nimetus on meristeemne levik.
See on teave taimede mikropaljundamise kohta, nii keeruline kui huvitav teema.
