За всеки градинар, независимо дали е професионалист или любител, е важно да знае как да размножава вашите насаждения. Има много начини, а един от най-интересните и ефективни е методът на микроразмножаване. Какво представлява, как работи и цялата му основна мъдрост - в нашия материал.
Какво е това?
Нека започнем с най-важното. Във фразата "микроклонално размножаване" втората дума е ясна за всички, но първата - само за елита. Нека изясним ситуацията. Какво е "микроклонално"?
Говорейки с "умни" научни термини, това е специален подвид на вегетативно размножаване, използвайки техника, наречена "ин витро" (in vitro), която прави възможно получаването на растения за по-кратко време. Ще разберем по-ясно и по-подробно по-нататък и за това първо припомняме какво е вегетативно размножаване и обясняваме какво означава терминът "инвитро".
В научната пустиня
От курса на училищетоВ биологията знаем, че растенията могат да се размножават по два начина: със семена (когато разпръскваме семена в почвата) и вегетативни. Вегетативното размножаване е безполово, става чрез отделяне на част от растението майка. Пъпкуване, вкореняване на млади филизи, пресаждане на луковици - всичко това е вегетативно размножаване.
Изглежда, че с помощта на семена е много по-лесно да увеличите броя на растенията - няма такъв проблем. Този метод обаче има доста недостатъци; в някои случаи е невъзможно изобщо да се използват семена - и вегетативният метод, чието неоспоримо предимство пред първия е запазването на съвкупността от гените на родителското растение, остава единственият достъпен и удобен. Но за съжаление той има и недостатъци. Например, липсата на желаната ефективност (например при растения като дъб, бор и др.), "по-старите" дървесни видове (които са на повече от 15 години) не могат да се размножават чрез резници, такива процедури са доста трудоемки и енергоемки, получените растения не винаги отговарят на норма и проба (може да са заразени) - и т.н.
И за тези случаи съществува технологията за микроразмножаване, която, подобно на Чип и Дейл, се втурва на помощ. Както бе споменато по-горе, то се извършва с помощта на техниката "ин витро", която се превежда от латински като "ин витро". По този начин тази техника дава възможност да се „клонира“в „епруветка“растение с гени, точно същите катокато родителя. Това се дължи на факта, че клетката е в състояние да даде живот на нов организъм под въздействието на външни фактори.
Технологията на микроразмножаване несъмнено има редица предимства и недостатъци. Ще говорим за тях по-късно.
Кое е по-добро от микроразмножаването
За много! И на първо място, липсата на вируси и инфекции в отглежданите растения (тъй като за това се използват специални клетки - те се наричат меристемни клетки, тяхната особеност се крие в непрестанното делене и наличието на физиологична активност през целия живот). Също така, растенията, "извлечени" по този начин, имат доста голям обем на размножаване и целият процес на размножаване е много по-бърз. С помощта на технологията за микроразмножаване е възможно да се извърши тази процедура за онези растения, за които е изключително проблематично да се направи това по конвенционални, "традиционни" методи. И накрая, в техниката "ин витро", растенията могат да се отглеждат през цялата година, без да се ограничават до един интервал. Така че има много предимства на такава техника. И преди да се задълбочим в същността на микроклоналното размножаване на растенията, нека се докоснем до малко история на появата на този метод. На кого хрумна тази идея и как?
История на метода
Първият успешен експеримент върху орхидеи е направен от френски учен през петдесетте години на миналия век. В същото време той първоначално не се занимава с техниката "инвитро" - тя е разработена преди него и доста успешно. Все пак това е ЖанМорел - така се казва френският експериментатор - се решава на подобен експеримент и го провежда доста успешно. Произведения, които разказват за тази техника, се появяват няколко десетилетия преди него - през двадесетте години на миналия век.
"Клонинг в епруветка" на дървесно растение - по-специално трепетлика - е получен през шейсетте години. Оказа се по-трудно да се работи с дърво, отколкото с цветя и други видове растения, но тези трудности бяха преодолени след определен период от време. В момента повече от 200 вида дървета от повече от четиридесет семейства могат да бъдат получени по метода "епруветка". Технологията на микроразмножаване на растенията се оправдава и дава плод.
Повече за метода
Както може би се досещате, има много тънкости в разработването и прилагането на микроразмножаването на растенията. Така например има специални етапи за тази технология, които просто е необходимо да се следват, за да се получи желаният резултат. Трябва да разберете, че пренебрегването на последователността от действия или някакъв етап може да донесе абсолютно не резултата, на който селекционерът разчита. И така, ще говорим за етапите на тази техника по-нататък.
Етапи на микроразмножаване на растения
Тази технология включва четири "стъпки" по пътя към получаването на желаните "клонинги". Ще се опитаме да говорим за тях възможно най-ненаучно, тъй като термините на биотехнологията все още не са най-разбираемото нещо за широката аудитория. И,Между другото, веднага ще обясним един от тези термини: експлант – така учените в тази област наричат нов организъм, отделен от родителския организъм. Тоест самото „морско свинче“, което ще се отглежда допълнително.
И така, нека да преминем към нашите "стъпки". Първата стъпка е изборът на самия родител – или на донора. Към този въпрос трябва да се подходи с най-голяма сериозност и отговорност, тъй като за да получим добро, силно, здраво растение, ние и „оригиналът“трябва да изберем едно и също. Ябълката, както знаете, не пада далеч от дървото.
На същия етап е необходимо да се изолират и стерилизират експлантите и след това да се организират такива условия, така че растежът на същите тези експланти в "ин витро" техниката да става възможно най-удобно..
Втората "стъпка" не може да бъде по-лесна - това е самото възпроизвеждане. Възможно е след месец и половина, когато мини-резниците вече са достигнали размера на грах и имат зачатъци на всички вегетативни органи. То от своя страна е последвано от вкореняване на леторастите, които са получени в предишния етап. Извършва се, когато растението вече е формирало добра коренова система.
Последната стъпка е да помогнем на растенията да се адаптират към "живота" в почвата, като ги отглеждат в оранжерия, след което ги трансплантират в земята или ги продават - така да се каже, "заминаване към големия свят". Този етап, колкото и да е странно, е най-отнемащ време и скъп, защото много често, за съжаление, се случва, веднъж в почвата, растението започвагубят листа, спират да растат - и тогава може да умре напълно. Всичко това се случва, защото растенията в епруветки губят много вода при трансплантация в земята. Ето защо е необходимо да се предотврати подобна възможност по време на трансплантация - за което се препоръчва пръскане на листата с 50% воден разтвор на глицерин или смес от парафин. Това трябва да се прави през целия период на аклиматизация. Освен това в някои случаи е препоръчително умишлено да се микоризира - тоест изкуствено въвеждане на гъбички в растителните тъкани, които го заразяват. Това се прави, за да може растението да получи възможно най-много полезни хранителни и органични вещества, а също така да бъде защитено от различни патогени.
Това са всички етапи на микроразмножаване, в които, както виждаме, няма нищо глобално сложно или свръхестествено, но, повтаряме още веднъж, цялото това събитие изисква голяма отговорност и внимание..
Влиятелни фактори
Процесът на микроразмножаване, както всеки друг, се влияе от определени фактори. Нека ги изброим, защото "трябва да познаваш врага лично."
- Сортови, видови и физиологични характеристики на родителското растение - то трябва да е здраво, да расте интензивно, ако е необходимо, третирано с излагане на температура.
- Възраст, структура и произход на експланта.
- Продължителност на култивирането.
- Ефективност на стерилизация.
- Добро място за размножаване.
- Хормони, минерални соли, въглехидрати, витамини.
- Температура иосветление.
Какво ви трябва за микроразмножаване
Има едно много важно изискване към растенията, които ще се размножават по горния начин - освен факта, че трябва да са здрави. Това е необходимото запазване на генетичната стабилност през всички горепосочени етапи. На това изискване най-добре отговарят апикалните меристеми, както и аксиларните пъпки от стволов произход, поради което се предпочитат да бъдат използвани за процедурата, която ни интересува.
Горните термини трябва да са неразбираеми за обикновения неспециалист. По-долу ще се опитаме да обясним какви животни са и с какво да ги сервираме.
Апикални меристеми
По-горе вече споменахме съществуването на специални меристемни клетки - с други думи, образователни. Това са клетки, които непрекъснато се делят, винаги в състояние на физическа активност - поради което масата на растението расте и се образува специална тъкан на това растение. Нарича се меристема. Има много видове меристеми. Като цяло те могат да бъдат разделени на общи и специални. Концепцията за общи меристеми включва три групи, които сякаш следват една от друга. Първата меристема в растението е меристема на ембриона, от която произлиза апикалната меристема, която ни интересува.
Думата "апикален" идва от латинското "apix" и се превежда като "отгоре". По този начин това е апикалната тъканна система, разположена в самия връх на ембриона - и от нея впоследствие се образува издънката и започва нейният растеж и развитие. И така, говорейки за апикалната меристема като обект за микроклониране, трябва да разберем, че приемаме върха на ембриона за нашите нужди.
Аксиларните пъпки са малко по-лесни. Всеки знае какво представляват бъбреците. Аксиларната пъпка е тази, която се ражда от пазвите на листа. Пазвът на листата от своя страна е ъгълът между листа и стъблото му; от там ще израсне бъбрек или бягство. Тази част, тоест бъдещата странична издънка, също се взема за последващо микроразмножаване.
Сега, когато малко светлина е хвърлена над воала на мистерията, най-накрая можем да преминем към методите за микроразмножаване.
Методи за микро размножаване
Микроклоналното размножаване все още е добро, което основно предполага възможността за използване на няколко различни техники наведнъж. Ще се опитаме да покрием всеки един от тях възможно най-просто. Има общо четири метода за микроразмножаване.
Първо. Активиране на вече съществуващи меристеми в растението
Какво означава това? В едно растение, дори такъв малък микрочаст, определени меристеми вече са положени. Това е горната част на стъблото и неговите аксиларни пъпки. За да се микроклонира растение, е възможно тези дотогава спящи меристеми да се „събудят“„ин витро“. Това се постига или чрез премахване на апикалната меристема на микрокълнато, или по-скоро на стъблото му и след това изрязване на леторастите по техниката "in vitro", или чрез въвеждане на специални вещества в хранителната среда на растението, които активират растежа и развитието на аксиларни издънки. МетодАктивирането на "спящите" меристеми е основното, най-популярно и ефективно и е разработено още през седемдесетте години на миналия век. Ягодата стана първото "морско свинче" в прилагането на микроразмножаване на растения от този тип. Важно е да се отбележи обаче, че е забранено размножаването на културите по този начин за неопределено време, тъй като това е изпълнено със загуба на способността за вкореняване, а в някои случаи и със смъртта на растението..
Втора. Появата на случайни пъпки от силите на самото растение
Всяка изолирана част от растение има наистина магическа способност, собствена суперсила. Ако по време на микроклонално размножаване хранителната среда на растението и всички други условия на живот са благоприятни и удобни, тогава то може да възстанови липсващите части. Настъпва един вид регенерация - тъканите на растението образуват адвентивни или аднексални пъпки - тоест такива, които се появяват сякаш "от стари резерви", а не от нови тъкани. Такива пъпки са необичайни с това, че се появяват по правило на онези места, където не бихте очаквали да се появят - например върху корените. Именно по този начин често се размножават много цветя, отново - ягоди. Това е вторият най-популярен и ефективен метод за микроразмножаване на растения.
Трето. Соматична ембриогенеза
С втората дума всичко трябва да е повече или по-малко ясно. Нека се докоснем до първото - какво означава соматично? Тази дума в този смисъл е пряко свързана с едноименните клетки. Такива клетки се наричат тези, които изграждат тялото на многоклетъчни организми и не го правятучастват в половото размножаване. Накратко, това са всички клетки, с изключение на гаметите. Соматичната ембриогенеза се извършва по доста прост начин: ембриоидите се образуват от горните клетки (тоест соматични) с помощта на техниката „in vitro“, които впоследствие, когато организират подходящи условия за развитие с оптимална хранителна среда, се превръщат в самостоятелно цяло растение. В този случай можем да говорим за такова понятие като тотипотентност (способността на всяка клетка, поради делене, да инициира всеки клетъчен тип на организъм). Смята се, че в крайна сметка такива ембриони се развиват в разсад. Соматичната ембриогенеза също е добра, защото е възможно да се получат изкуствени семена по този начин. Този метод е открит за първи път в средата на миналия век в клетки от моркови.
Активно подобен метод за микроразмножаване на растения се използва при размножаването на маслена палма. Работата е там, че тъй като няма нито издънки, нито странични издънки, вегетативното му размножаване е невъзможно (или във всеки случай много, много трудно), точно както са невъзможни резници. По този начин горната методология е единствената от всички най-достъпни и оптимални при работа с това растение.
Четвърто. Работа с калусна тъкан
Друг термин плавно „изплува“в мрежата на нашия разказ и преди всичко се изисква да се изясни значението му. Какво представлява калусната тъкан? Всеки знае, че на раната, когато поживее малко, се появява изсъхваща коричка. И ако го дръпнете, раната започва да кърви отново. Играчкасамата кора, с други думи, „лечебната тъкан е калусната тъкан. Клетките на тази тъкан не само допринасят за заздравяването на рани, но са и тотипотентни - тоест, както вече беше обяснено по-горе, те позволяват да се появи ново растение. И ето защо аднексалните пъпки (адвентивни - вече сме въвели този термин преди) също могат да се появят върху такава тъкан.
Този метод от всичките четири по-горе е може би най-малко популярният. На първо място, това се дължи на факта, че твърде честото отделяне на клетките на калусната тъкан може да доведе до генни нарушения и мутации на различни нива. Тъй като запазването на генотипа е много важно за микроразмножаването и тъканната култура трябва да се поддържа на най-високо ниво. Освен това при горните нарушения се появяват и други недостатъци: нисък ръст, податливост на болести и т.н. В някои случаи обаче възпроизвеждането е възможно само по подобен начин - например за захарно цвекло просто няма друг метод.
След това, например, ще кажем няколко думи за клонирането на конкретни растения, но първо трябва да споделим информация за възстановяването на растенията, използвани като посадъчен материал. Как може да се постигне това?
Възстановяване
Има няколко начина да превърнете растението от болно в здраво и първият от тях е да поставите кълновете в специална камера или кутия, където се поддържат стерилни условия, и да го „пълнете“с антибиотици. Този метод е добър за всички, с изключение на това, че не се справя с всички бактерии.и вируси, на които растенията могат да бъдат изложени. В такива случаи за дезинфекция на растенията им се провежда термотерапия – с други думи термична обработка в специални изолирани камери, където температурата се повишава ежедневно в продължение на няколко дни подред. Химиотерапията е друг начин за борба с инфекциите и бактериите за заразените растения.
Относно клонирането на картофи
Картофите, между другото, са една от малкото култури, които могат да се размножават по четвъртия от горните методи. Но, разбира се, това далеч не е единственият начин - и често те прибягват до активиране на "спящи" апикални и аксиларни меристеми. Получените след клониране грудки са абсолютно същите като "оригиналните" - различават се само с по-малък размер, това са така наречените микроклубени. Освен това те със сигурност ще бъдат здрави и без вируси.
При микроклонално размножаване на картофи, той се отглежда в епруветки от два резника, епруветките се поставят под светлината на флуоресцентни лампи с мощност от шест до осем хиляди лукса, температурата се поддържа през нощта в рамките на осемнадесет градуса, през деня - около двадесет и пет. В Русия картофите се отглеждат най-активно чрез клониране.
За клонирането на ябълково дърво: какво трябва да знаете
При микроразмножаването на ябълкови дървета широко се използва първият метод - размножаване с помощта на аксиларни пъпки. Има висока способност на тази култура да вкоренява и степента на оцеляване е повечеекспланти.
Те бяха поставени в течна хранителна среда, която постоянно - ежедневно - се актуализира. Температурата за растенията в епруветките също се поддържаше на двадесет и пет градуса през деня, експериментът беше проведен в продължение на три до четири седмици.
Интересни факти
- Тази техника, както лесно се досещате, е получила името си от концепцията за „клонинг”, която се появява през 1903 г. От гръцки език тази дума се превежда като "потомство" или "разрязване".
- Първото място у нас, където бяха извършени първите експериментални опити за микроклонално размножаване на растения, е Московският институт Тимирязев.
- Клоналното микроразмножаване е отличен метод за контрол на вируси и производство на здрави растения без инфекции.
- Периодът, през който растението преминава преди цъфтеж и плододаване, се нарича ювенилен - и в тези организми, които се получават чрез клониране, той е сведен до минимум.
- Съединените американски щати, Холандия, Италия, Полша, Израел и Индия се считат за водещи страни в производството на растения по горния начин.
- Почти две и половина хиляди вида и разновидности на растенията вече могат да се размножават с помощта на техниката "in vitro".
- В ранните етапи растенията, отглеждани in vitro, могат да се различават по външен вид, но докато растат, всички различия изчезват и накрая растенията стават подобни, като близнаци..
- Експлантите от млади растения се вкореняват най-добре, отколкото отзрял.
- Едно от важните условия при микроклоналното размножаване е изборът на най-благоприятната хранителна среда за растението, като тя може да бъде както в течно, така и в твърдо състояние.
- Клетките на меристематични тъкани обикновено не съдържат вируси.
- Размерът на експланта е пряко свързан с възможното наличие на вируси в него. Колкото по-малък е, толкова по-нисък е рискът от инфекции.
- Друго име за микроразмножаване е меристемно разпространение.
Това е информацията за микроразмножаването на растенията, тема колкото сложна, толкова и интересна.
