Jokaisen puutarhurin, olipa sitten ammattilainen tai harrastelija, on tärkeää tietää, kuinka istutuksiasi levitetään. On monia tapoja, ja yksi mielenkiintoisimmista ja tehokkaimmista on mikrolisäysmenetelmä. Mikä se on, miten se toimii ja kaikki sen tärkein viisaus - materiaalissamme.
Mikä tämä on?
Aloitetaan tärkeimmästä. Lauseessa "mikroklonaalinen lisääntyminen" toinen sana on selvä kaikille, mutta ensimmäinen - vain eliitille. Selvennetään tilannetta. Mikä on "mikroklonaalinen"?
Puhuttaessa "älykkäillä" tieteellisillä termeillä tämä on erityinen vegetatiivisen lisääntymisen alalaji, jossa käytetään "in vitro" (in vitro) -nimistä tekniikkaa, joka mahdollistaa kasvien saamisen lyhyemmässä ajassa. Ymmärrämme tarkemmin ja yksityiskohtaisemmin edelleen, ja tätä varten muistamme ensin mitä vegetatiivinen lisääntyminen on ja selitämme, mitä termi "invitro" tarkoittaa.
Tieteellisessä erämaassa
Koulun kurssiltaBiologiassa tiedämme, että kasveja voidaan lisätä kahdella tavalla: siemenellä (kun sirottelemme siemeniä maaperään) ja kasvullisesti. Vegetatiivinen lisääntyminen on suvutonta, se tapahtuu irrottamalla jokin osa emokasvista. Orastus, nuorten versojen juurtuminen, sipulien istuttaminen - kaikki tämä on vegetatiivista lisääntymistä.
Näyttää siltä, että siementen avulla on paljon helpompaa lisätä kasvien määrää - ei sellaista vaivaa ole. Tällä menetelmällä on kuitenkin useita haittapuolia; joissakin tapauksissa siemeniä on mahdotonta käyttää ollenkaan - ja vegetatiivinen menetelmä, jonka kiistaton etu ensimmäiseen verrattuna on säilyttää emokasvin geenit kokonaisuudessaan, on edelleen ainoa saatavilla oleva ja kätevä menetelmä. Mutta valitettavasti hänellä on myös puutteita. Esimerkiksi halutun tehokkuuden puute (esimerkiksi kasveissa, kuten tammi, mänty ja niin edelleen), "vanhemmat" puulajit (jotka ovat yli 15 vuotta vanhoja) eivät pysty lisääntymään pistokkailla. ovat melko työläitä ja energiaa kuluttavia, tuloksena olevat kasvit eivät aina vastaa normia ja näytettä (voivat olla tartunnan saaneita) - ja niin edelleen.
Ja juuri näitä tapauksia varten on olemassa mikrolisäystekniikka, joka Chipin ja Dalen tapaan ryntää apuun. Kuten edellä mainittiin, se suoritetaan "in vitro" -tekniikalla, joka käännetään latinasta "in vitro". Siten tämä tekniikka mahdollistaa "kloonauksen" "koeputkeen" kasvin, jonka geenit ovat täsmälleen samat kuinkuten vanhempi. Tämä johtuu siitä, että solu pystyy antamaan elämän uudelle organismille ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta.
Mikrolisäystekniikalla on epäilemättä useita etuja ja haittoja. Puhumme niistä myöhemmin.
Mikä on parempi kuin mikrolisäys
Monet! Ja ensinnäkin virusten ja infektioiden puuttuminen jalostetuissa kasveissa (koska tähän käytetään erityisiä soluja - niitä kutsutaan meristeemisoluiksi, niiden erikoisuus on jatkuvassa jakautumisessa ja fysiologisen aktiivisuuden läsnäolossa koko elämän ajan). Myös tällä tavalla "uutetuilla" kasveilla on melko suuri lisääntymismäärä, ja koko jalostusprosessi on paljon nopeampi. Mikrolisäystekniikan avulla on mahdollista suorittaa tämä toimenpide niille kasveille, joille se on erittäin ongelmallista tehdä perinteisillä, "perinteisillä" menetelmillä. Lopuksi "in vitro" -tekniikassa kasveja voidaan kasvattaa ympäri vuoden, ei rajoitettu mihinkään tiettyyn aikaväliin. Joten tällaisella tekniikalla on paljon etuja. Ja ennen kuin sukeltaa kasvien mikroklonaalisen lisääntymisen olemukseen, kosketetaan vähän tämän menetelmän syntyhistoriaa. Kuka keksi tämän idean ja miten?
Menetelmän historia
Ensimmäisen onnistuneen kokeen orkideoilla teki ranskalainen tiedemies viime vuosisadan 1950-luvulla. Samaan aikaan hän ei alun perin käyttänyt "invitro" -tekniikkaa - se kehitettiin ennen häntä ja melko menestyksekkäästi. Se on kuitenkin JeanMorel - sellainen on ranskalaisen kokeilijan nimi - päätti samanlaisen kokeen ja suoritti sen melko menestyksekkäästi. Tästä tekniikasta kertovia teoksia ilmestyi useita vuosikymmeniä ennen häntä - viime vuosisadan 20-luvulla.
Puumaisen kasvin "koeputkiklooni" - erityisesti haapa - saatiin 60-luvulla. Puun kanssa työskentely osoittautui vaikeammaksi kuin kukkien ja muiden kasvien kanssa, mutta nämä vaikeudet voitettiin tietyn ajan kuluttua. Tällä hetkellä "koeputki"-menetelmällä voidaan saada yli 200 puulajia yli neljästäkymmenestä perheestä. Kasvien mikrolisäystekniikka oikeuttaa itsensä ja kantaa hedelmää.
Lisätietoja menetelmästä
Kuten saatoit arvata, kasvien mikrolisäyksen kehittämisessä ja soveltamisessa on monia hienouksia. Joten esimerkiksi tälle tekniikalle on erityisiä vaiheita, joita on yksinkertaisesti noudatettava halutun tuloksen saavuttamiseksi. Sinun on ymmärrettävä, että toimintosarjan tai jonkin vaiheen laiminlyöminen ei voi tuoda tulosta, johon kasvattaja luottaa. Joten puhumme tämän tekniikan vaiheista lisää.
Kasvien mikrolisäyksen vaiheet
Tämä tekniikka sisältää neljä "vaihetta" matkalla haluttujen "kloonien" hankkimiseen. Pyrimme puhumaan niistä mahdollisimman epätieteellisesti, sillä biotekniikan termit eivät ole vieläkään laajalle yleisölle ymmärrettävimpiä. JA,Muuten, selitämme välittömästi yhden näistä termeistä: explant - näin tämän alan tutkijat kutsuvat uutta organismia, joka on erotettu emoorganismista. Eli se "marsu", jota kasvatetaan edelleen.
Joten, siirrytään "vaiheihimme". Ensimmäinen askel on vanhemman itsensä - tai luovuttajan - valinta. Tähän asiaan tulee suhtautua äärimmäisen vakavasti ja vastuullisesti, sillä hyvän, vahvan, terveen kasvin saamiseksi meidän ja "alkuperäisen" on valittava sama. Omena, kuten tiedät, ei putoa kauas puusta.
Samassa vaiheessa on tarpeen eristää ja steriloida eksplantaatit ja sitten järjestää sellaiset olosuhteet, että näiden samojen eksplanttien kasvu "in vitro" -tekniikalla tapahtuu mahdollisimman mukavasti.
Toinen "vaihe" ei voisi olla helpompaa - se on itse lisääntyminen. Se on mahdollista puolessatoista kuukaudessa, kun minipistokkaat ovat jo saavuttaneet herneen koon ja niillä on kaikkien kasvuelinten alkeet. Sitä puolestaan seuraa edellisessä vaiheessa saatujen versojen juurtuminen. Se suoritetaan, kun kasvi on jo muodostanut hyvän juurijärjestelmän.
Viimeinen vaihe on auttaa kasveja sopeutumaan "elämään" maaperässä, kasvattamalla niitä kasvihuoneessa, sitten istuttamalla ne maahan tai myymällä ne - niin sanotusti "lähtöön suureen maailmaan". Tämä vaihe on kummallista kyllä aikaa vievin ja kallein, koska valitettavasti usein käy niin, että maaperässä kasvi alkaamenettää lehtiä, lopettaa kasvun - ja sitten se voi kuolla kokonaan. Kaikki tämä tapahtuu, koska koeputkikasvit menettävät paljon vettä, kun ne siirretään maahan. Siksi on välttämätöntä estää tällainen mahdollisuus siirron aikana - jota varten on suositeltavaa ruiskuttaa lehdet 50-prosenttisella glyseriinin vesiliuoksella tai parafiiniseoksella. Tämä on tehtävä koko sopeutumisjakson ajan. Lisäksi joissakin tapauksissa on suositeltavaa tarkoituksellisesti mykorriitti - eli sienien keinotekoinen vieminen sitä tartuttaviin kasvikudoksiin. Tämä tehdään siten, että kasvi saa mahdollisimman paljon hyödyllisiä ravinteita ja orgaanisia aineita ja on myös suojattu erilaisilta taudinaiheuttajilta.
Se on kaikki mikrolisäyksen vaiheet, joissa, kuten näemme, ei ole mitään globaalisti monimutkaista tai yliluonnollista, mutta toistamme vielä kerran, että koko tapahtuma vaatii suurta vastuuta ja huomiota.
Vaikuttavat tekijät
Mikrolisäysprosessiin, kuten kaikkiin muihinkin, vaikuttavat tietyt tekijät. Listataan ne, koska "sinun täytyy tuntea vihollinen henkilökohtaisesti."
- Emokasvin lajike, lajit ja fysiologiset ominaisuudet - sen on oltava terve, kasvaa intensiivisesti, tarvittaessa käsitelty lämpötila altistuksella
- Explantaattien ikä, rakenne ja alkuperä.
- viljelyn kesto.
- Sterilisoinnin tehokkuus.
- Hyvä kasvualusta.
- Hormonit, kivennäissuolat, hiilihydraatit, vitamiinit.
- Lämpötila javalaistus.
Mitä tarvitset mikrolisätykseen
Yllä olevalla tavalla lisättäville kasveille on yksi erittäin tärkeä vaatimus - sen lisäksi, että niiden on oltava terveitä. Tämä on välttämätön geneettisen vakauden säilyttäminen kaikissa edellä mainituissa vaiheissa. Tämän vaatimuksen täyttävät parhaiten apikaaliset meristeemit sekä varresta peräisin olevat kainalosilmut, minkä vuoksi niitä suositellaan käytettäväksi meitä kiinnostavassa toimenpiteessä.
Yllä olevien termien pitäisi olla tavalliselle maallikolle käsittämättömiä. Alla yritämme selittää, millaisia eläimiä ne ovat ja minkä kanssa niitä tarjotaan.
Apikaaliset meristeemit
Yllä olemme jo maininneet erityisten meristeemisolujen olemassaolon - toisin sanoen koulutussolujen. Nämä ovat soluja, jotka jakautuvat jatkuvasti, aina fyysisen toiminnan tilassa - minkä ansiosta kasvin massa kasvaa ja tämän kasvin erityinen kudos muodostuu. Sitä kutsutaan meristeemiksi. Meristeemejä on monenlaisia. Yleensä ne voidaan jakaa yleisiin ja erityisiin. Yhteisten meristeemien käsite sisältää kolme ryhmää, jotka ikään kuin seuraavat toisiaan. Kasvin ensimmäinen meristeemi on alkion meristeemi, josta meitä kiinnostava apikaalinen meristeema on peräisin.
Sana "apical" tulee latinan sanasta "apix" ja se tarkoittaa "top". Siten tämä on apikaalinen kudosjärjestelmä, joka sijaitsee alkion kärjessä - ja siitä muodostuu verso myöhemmin ja sen kasvu ja kehitys alkaa. Joten, kun puhutaan apikaalisesta meristeemistä mikrokloonauksen kohteena, meidän on ymmärrettävä, että otamme alkion kärjen tarpeisiimme.
Aksillaariset silmut ovat hieman helpompia. Kaikki tietävät, mitä munuaiset ovat. Kainaluppu on se, joka syntyi lehden kainalosta. Lehden kainalo puolestaan on kulma lehden ja sen varren välillä; sieltä kasvaa munuainen tai pakopaikka. Juuri tämä osa, eli tuleva sivuverso, otetaan myös myöhempää mikrolisäystä varten.
Nyt kun mysteerin verhon yli on hieman valoa, voimme vihdoin siirtyä mikrolisäysmenetelmiin.
Mikrojalostusmenetelmät
Mikroklonaalinen leviäminen on edelleen hyvä, mikä tarkoittaa periaatteessa mahdollisuutta käyttää useita eri tekniikoita samanaikaisesti. Yritämme kattaa jokaisen niistä mahdollisimman yksinkertaisesti. Mikrolisäysmenetelmiä on yhteensä neljä.
Ensin. Kasvissa jo olemassa olevien meristeemien aktivointi
Mitä tämä tarkoittaa? Kasveissa, jopa niin pienessä mikrokappaleessa, tietyt meristeemit on jo asetettu. Tämä on varren yläosa ja sen kainalot silmut. Kasvin mikrokloonaamiseksi on mahdollista "herätä" nämä tähän asti lepotilassa olleet meristeemit "in vitro". Tämä saavutetaan joko poistamalla mikroverson apikaalinen meristeemi tai pikemminkin sen varsi ja leikkaamalla sitten verso "in vitro" -tekniikalla tai viemällä kasvin ravintoalustaan erityisiä aineita, jotka aktivoivat kasvua ja kehitystä. kainaloversoista. Menetelmä"nukkuvien" meristeemien aktivointi on tärkein, suosituin ja tehokkain, ja se kehitettiin jo viime vuosisadan 70-luvulla. Mansikasta tuli ensimmäinen "marsu" tämän tyyppisten kasvien mikrolisäyksen soveltamisessa. On kuitenkin tärkeää huomata, että viljelykasvien lisääminen tällä tavalla loputtomiin on kiellettyä, koska tämä johtaa juurtumiskyvyn menetykseen ja joissakin tapauksissa kasvin kuolemaan.
Toinen. Kasvin itsensä voimien aiheuttamat satunnaiset silmut
Millä tahansa eristetyllä kasvin osalla on todella maaginen kyky, oma supervoimansa. Jos mikroklonaalisen lisääntymisen aikana kasvin ravintoaine ja kaikki muut elinolosuhteet ovat suotuisat ja mukavat, se voi palauttaa puuttuvat osat. Tapahtuu eräänlaista regeneraatiota - kasvin kudokset muodostavat satunnaisia tai lisäsilmuja - eli niitä, jotka ilmestyvät ikään kuin "vanhoista varastoista", eivätkä uusista kudoksista. Tällaiset silmut ovat epätavallisia, koska ne ilmestyvät yleensä paikkoihin, joissa et odottaisi niiden ilmestyvän - esimerkiksi juuriin. Tällä tavalla monia kukkia levitetään usein, jälleen - mansikoita. Tämä on toiseksi suosituin ja tehokkain menetelmä kasvien mikrolisätämiseen.
Kolmas. Somaattinen embryogeneesi
Toisella sanalla kaiken pitäisi olla enemmän tai vähemmän selvää. Kosketaan ensimmäistä - mitä somaattinen tarkoittaa? Tämä sana liittyy suoraan samannimiseen soluihin. Tällaisia soluja kutsutaan soluiksi, jotka muodostavat monisoluisten organismien kehon, mutta eivätosallistua seksuaaliseen lisääntymiseen. Lyhyesti sanottuna nämä ovat kaikki soluja sukusoluja lukuun ottamatta. Somaattinen embryogeneesi suoritetaan melko yksinkertaisella tavalla: edellä mainituista soluista (eli somaattisista) muodostetaan "in vitro" -tekniikalla alkioita, jotka myöhemmin järjestäessään sopivat olosuhteet kehitykselle optimaalisella ravintoalustalla muuttuvat itsenäinen koko kasvi. Tässä tapauksessa voimme puhua sellaisesta käsitteestä kuin totipotenssi (jakautumisesta johtuen minkä tahansa solun kyky käynnistää mikä tahansa organismin solutyyppi). Uskotaan, että lopulta tällaisista alkioista kehittyy taimi. Somaattinen embryogeneesi on myös hyvä, koska tällä tavalla on mahdollista saada keinotekoisia siemeniä. Tämä menetelmä löydettiin ensimmäisen kerran viime vuosisadan puolivälissä porkkanasoluista.
Oilpalmun lisäyksessä käytetään aktiivisesti samanlaista kasvien mikrolisäysmenetelmää. Asia on siinä, että koska sillä ei ole versoja eikä sivuversoja, sen kasvullinen lisääntyminen on mahdotonta (tai joka tapauksessa erittäin, erittäin vaikeaa), aivan kuten pistokkaat ovat mahdottomia. Näin ollen yllä oleva menetelmä on ainoa kaikkein saavutettavimmista ja optimaalisista tämän kasvin kanssa työskenneltäessä.
Neljäs. Työskentely kalluskudoksen kanssa
Joku termi on sujuvasti "leilunut" narratiivimme verkostoon, ja ennen kaikkea sen merkitys on selkeytettävä. Mikä on kalluskudos? Kaikki tietävät, että haavaan, kun se elää vähän, ilmestyy kuivuva kuori. Ja jos vedät sen pois, haava alkaa taas vuotaa verta. Leluitse kuori, toisin sanoen "parantava kudos, on kalluskudosta. Tämän kudoksen solut eivät vain edistä haavojen paranemista, vaan ovat myös totipotentteja - toisin sanoen, kuten edellä jo selitettiin, ne mahdollistavat uuden kasvin syntymisen. Ja siksi tällaisessa kudoksessa voi esiintyä myös lisäsilmuja (adventiivisia - olemme jo ottaneet käyttöön tämän termin aiemmin).
Tämä menetelmä kaikista neljästä yllä olevasta on ehkä vähiten suosittu. Ensinnäkin tämä johtuu siitä, että kalluskudossolujen liian tiheä erottelu voi johtaa eritasoisiin geenihäiriöihin ja mutaatioihin. Koska genotyypin säilyminen on erittäin tärkeää mikrolisäyksen kann alta, ja kudosviljelmä on säilytettävä korkeimmalla tasolla. Lisäksi edellä mainituilla rikkomuksilla ilmenee muita puutteita: lyhyt kasvu, alttius sairauksille ja niin edelleen. Joissakin tapauksissa lisääntyminen on kuitenkin mahdollista vain samalla tavalla - esimerkiksi sokerijuurikkaalle ei yksinkertaisesti ole muuta menetelmää.
Seuraavaksi sanomme muutaman sanan tiettyjen kasvien kloonauksesta, mutta ensin meidän on jaettava tietoa istutusmateriaalina käytettyjen kasvien t alteenotosta. Kuinka tämä voidaan saavuttaa?
Toipuminen
On olemassa useita tapoja muuttaa kasvi sairaasta terveeksi, ja ensimmäinen niistä on sijoittaa verso erityiseen kammioon tai laatikkoon, jossa säilytetään steriilejä olosuhteita, ja "täytetään" se antibiooteilla. Tämä menetelmä on hyvä kaikille, paitsi että se ei selviä kaikkien bakteerien kanssa.ja virukset, joille kasvit voivat altistua. Tällaisissa tapauksissa kasvien desinfioimiseksi niille annetaan lämpöhoitoa - toisin sanoen lämpökäsittelyä erityisissä eristettyissä kammioissa, joissa lämpötilaa nostetaan päivittäin useita päiviä peräkkäin. Kemoterapia on toinen tapa torjua tartunnan saaneita kasveja infektioita ja bakteereja vastaan.
Perunoiden kloonauksesta
Peruna on muuten yksi harvoista viljelykasveista, joita voidaan lisätä neljännellä yllä olevista menetelmistä. Mutta tietenkään tämä ei ole kaukana ainoasta tiestä - ja usein he turvautuvat myös "nukkuvien" apikaalisten ja kainalomeristeemien aktivoimiseen. Kloonauksen jälkeen saadut mukulat ovat täsmälleen samat kuin "alkuperäiset" - ne eroavat vain pienemmästä koosta, nämä ovat niin sanottuja mikromukuloita. Ja lisäksi he ovat varmasti terveitä ja viruksettomia.
Perunoiden mikroklonaalisessa lisäyksessä sitä kasvatetaan kahden pistokkaan koeputkissa, koeputket asetetaan loistelamppujen valoon, joiden teho on 6-8000 luksia, lämpötila pidetään yöllä kahdeksantoista astetta, päivällä - noin kaksikymmentäviisi. Venäjällä perunaa viljellään aktiivisimmin kloonauksen avulla.
Omenapuiden kloonauksesta: mitä sinun tulee tietää
Omenapuiden mikrolisäyksessä käytetään laaj alti ensimmäistä menetelmää - lisäystä kainalosilmuja käyttäen. Tällä kulttuurilla on korkea juurtumiskyky ja useamman eloonjäämisasteexplants.
Ne laitettiin nestemäiseen ravintoalustaan, jota päivitettiin jatkuvasti - päivittäin. Koeputkikasvien lämpötila pidettiin myös päiväsaikaan 25 asteessa, koetta suoritettiin kolmesta neljään viikkoa.
Mielenkiintoisia faktoja
- Tämä tekniikka, kuten voit helposti arvata, sai nimensä vuonna 1903 ilmestyneestä "kloonin" käsitteestä. Kreikan kielestä tämä sana on käännetty "jälkeläisiksi" tai "leikkaukseksi".
- Ensimmäinen paikka maassamme, jossa suoritettiin ensimmäiset kokeelliset yritykset kasvien mikroklonaalista lisäämistä varten, oli Moskovan Timiryazev-instituutti.
- Klonaalinen mikrolisäys on erinomainen tapa torjua viruksia ja tuottaa terveitä, infektiovapaita kasveja.
- Jaksoa, jonka kasvi käy läpi ennen kukintaa ja hedelmää, kutsutaan nuoreksi - ja kloonaamalla saaduissa organismeissa se on minimoitu.
- Yhdysv altoja, Alankomaita, Italiaa, Puolaa, Israelia ja Intiaa pidetään edellä kuvatulla tavalla kasvien tuotannon johtavina maina.
- Lähes kaksi ja puoli tuhatta kasvilajia ja lajiketta voidaan nyt lisätä "in vitro" -tekniikalla.
- Alkuvaiheessa in vitro kasvatetut kasvit voivat erota ulkonäöltään, mutta niiden kasvaessa kaikki erot katoavat, ja lopulta kasvit muuttuvat samanlaisiksi, kuten kaksoset.
- Nuorten kasvien eksplantit juurtuvat parhaiten kuin niistäkypsä.
- Yksi mikroklonaalisen lisääntymisen tärkeistä edellytyksistä on kasville edullisimman ravintoalustan valinta, joka voi olla sekä nestemäistä että kiinteää.
- Meristemaattisten kudosten solut eivät yleensä sisällä viruksia.
- Eksplantaattien koko riippuu suoraan mahdollisesta virusten esiintymisestä siinä. Mitä pienempi se on, sitä pienempi infektioriski.
- Toinen nimi mikrolisäykselle on meristeemien leviäminen.
Tämä on tietoa kasvien mikrolisäyksestä, aiheesta niin monimutkainen kuin kiinnostavakin.
