For enhver gartner, uanset om den er professionel eller amatør, er det vigtigt at vide, hvordan man formerer sine beplantninger. Der er mange måder, og en af de mest interessante og effektive er metoden til mikroformering. Hvad det er, hvordan det virker og al dets vigtigste visdom - i vores materiale.
Hvad er det her?
Lad os starte med det vigtigste. I sætningen "mikroklonal reproduktion" er det andet ord klart for alle, men det første - kun for eliten. Lad os afklare situationen. Hvad er "mikroklonal"?
Når man taler i "smarte" videnskabelige termer, er dette en speciel underart af vegetativ formering ved hjælp af en teknik kaldet "in vitro" (in vitro), som gør det muligt at få planter på kortere tid. Vi vil forstå mere klart og mere detaljeret yderligere, og til dette husker vi først, hvad vegetativ formering er, og forklarer, hvad udtrykket "invitro" betyder.
I den videnskabelige ørken
Fra skoleforløbetI biologien ved vi, at planter kan formeres på to måder: frø (når vi spreder frø i jorden) og vegetativt. Vegetativ formering er aseksuel, den sker ved at adskille en del fra moderplanten. Spiring, rodfæstelse af unge skud, udplantning af løg - alt dette er vegetativ formering.
Det ser ud til, at det ved hjælp af frø er meget nemmere at øge antallet af planter - der er ikke sådanne problemer. Denne metode har dog en del ulemper; i nogle tilfælde er det umuligt at bruge frø overhovedet - og den vegetative metode, hvis ubestridelige fordel i forhold til den første er at bevare helheden af generne fra moderplanten, forbliver den eneste tilgængelige og bekvemme. Men han har desværre også mangler. For eksempel er manglen på den ønskede effektivitet (for eksempel i planter som eg, fyr og så videre), "ældre" træarter (som er mere end 15 år gamle) er ikke i stand til at formere sig ved stiklinger, sådanne procedurer er ret besværlige og energikrævende, de resulterende planter svarer ikke altid til norm og prøve (kan være inficeret) - og så videre.
Og det er til disse tilfælde, at der findes mikroformeringsteknologi, som ligesom Chip og Dale skynder sig til undsætning. Som nævnt ovenfor udføres det ved hjælp af "in vitro" teknikken, som er oversat fra latin til "in vitro". Denne teknik gør det således muligt at "klone" i et "reagensglas" en plante med gener nøjagtigt de samme somligesom forælderen. Dette skyldes, at cellen er i stand til at give liv til en ny organisme under påvirkning af eksterne faktorer.
Teknologien til mikroformering har uden tvivl en række fordele og ulemper. Vi taler om dem senere.
Hvilket er bedre end mikroformering
Til mange! Og først og fremmest fraværet af vira og infektioner i avlede planter (fordi specielle celler bruges til dette - de kaldes meristemceller, deres ejendommelighed ligger i den uophørlige opdeling og tilstedeværelsen af fysiologisk aktivitet gennem hele livet). Også planter "ekstraheret" på denne måde har et ret højt reproduktionsvolumen, og hele avlsprocessen er meget hurtigere. Ved hjælp af mikroformeringsteknologi er det muligt at udføre denne procedure for de planter, for hvilke det er ekstremt problematisk at gøre dette ved hjælp af konventionelle, "traditionelle" metoder. Endelig, i "in vitro"-teknikken, kan planter dyrkes hele året, ikke begrænset til et hvilket som helst interval. Så der er mange fordele ved sådan en teknik. Og før vi dykker ned i essensen af mikroklonal formering af planter, lad os komme ind på en lille historie om fremkomsten af denne metode. Hvem fandt på denne idé og hvordan?
Metodens historie
Det første vellykkede eksperiment på orkideer blev lavet af en fransk videnskabsmand tilbage i halvtredserne af forrige århundrede. Samtidig engagerede han sig ikke oprindeligt i "invitro" -teknikken - den blev udviklet før ham og ganske med succes. Det er dog JeanMorel - sådan er navnet på den franske eksperimentator - besluttede sig for et lignende eksperiment og gennemførte det ganske vellykket. Værker, der fortæller om denne teknik, dukkede op flere årtier før ham - i tyverne af forrige århundrede.
En "reagensglasklon" af en træagtig plante - specielt asp - blev opnået i tresserne. Det viste sig at være sværere at arbejde med træ end med blomster og andre typer planter, men disse vanskeligheder blev overvundet efter en vis periode. I øjeblikket kan mere end 200 træarter fra mere end fyrre familier opnås ved "reagensglas"-metoden. Teknologien til mikroformering af planter retfærdiggør sig selv og bærer frugt.
Mere om metoden
Som du måske har gættet, er der mange finesser i udviklingen og anvendelsen af mikroformering af planter. Så for eksempel er der specielle stadier for denne teknologi, som simpelthen er nødvendige at følge for at opnå det ønskede resultat. Du skal forstå, at forsømmelse af rækkefølgen af handlinger eller et eller andet stadium absolut ikke kan bringe det resultat, som opdrætteren regner med. Så vi vil tale om stadierne af denne teknik yderligere.
stadier af mikroformering af planter
Denne teknologi involverer fire "trin" på vejen til at opnå de eftertragtede "kloner". Vi vil forsøge at tale om dem så uvidenskabeligt som muligt, da vilkårene for bioteknologi stadig ikke er det mest forståelige for et bredt publikum. OG,Forresten vil vi straks forklare et af disse udtryk: eksplantation - det er sådan, forskere på dette område kalder en ny organisme adskilt fra moderorganismen. Det vil sige selve "marsvinet", der skal dyrkes videre.
Så, lad os gå videre til vores "trin". Det første skridt er valget af forælderen selv – eller donoren. Dette spørgsmål bør gribes an med største seriøsitet og ansvar, for for at få en god, stærk, sund plante, skal vi og "originalen" vælge den samme. Et æble falder som bekendt ikke langt fra træet.
På samme stadium er det nødvendigt at isolere og sterilisere eksplantaterne og derefter organisere sådanne betingelser, så væksten af disse samme eksplantater i "in vitro"-teknikken sker så komfortabelt som muligt.
Det andet "trin" kunne ikke være nemmere - det er selve reproduktionen. Det er muligt om halvanden måned, når ministiklinger allerede har nået størrelsen af ærter og har rudimenterne af alle vegetative organer. Det bliver til gengæld efterfulgt af roden af skuddene, der blev opnået i det foregående trin. Det udføres, når planten allerede har dannet et godt rodsystem.
Det sidste skridt er at hjælpe planterne med at tilpasse sig "livet" i jorden, dyrke dem i et drivhus, derefter transplantere dem i jorden eller sælge dem - så at sige "afgang til den store verden". Denne fase er mærkeligt nok den mest tidskrævende og omkostningskrævende, fordi meget ofte, desværre, sker det, at planten først er i jordentaber blade, holder op med at vokse – og så kan den dø helt. Alt dette sker, fordi reagensglasplanter mister meget vand, når de transplanteres i jorden. Derfor er det nødvendigt at forhindre en sådan mulighed under transplantation - for hvilken det anbefales at sprøjte bladene med en 50% vandig opløsning af glycerin eller en blanding af paraffin. Dette skal gøres i hele akklimatiseringsperioden. Derudover er det i nogle tilfælde tilrådeligt at mykorrhisere bevidst - det vil sige den kunstige indføring af svampe i plantevæv, der inficerer det. Dette gøres for at planten får så mange nyttige næringsstoffer og organiske stoffer som muligt, og den er desuden beskyttet mod forskellige patogener.
Det er alle faserne af mikropropagation, hvor der, som vi ser, intet er glob alt komplekst eller overnaturligt, men vi gentager igen, hele denne begivenhed kræver stort ansvar og opmærksomhed.
Influencing factors
Processen med mikroformering, som enhver anden, påvirkes af visse faktorer. Lad os liste dem op, fordi "du skal kende fjenden personligt."
- Moderplantens sort, art og fysiologiske karakteristika - den skal være sund, vokse intensivt, om nødvendigt, behandles med temperaturpåvirkning
- Alder, struktur og oprindelse af eksplantatet.
- Dyrkningsvarighed.
- Steriliseringseffektivitet.
- God grobund.
- Hormoner, minerals alte, kulhydrater, vitaminer.
- Temperatur ogbelysning.
Hvad du skal bruge til mikroformering
Der er et meget vigtigt krav til planter, der vil blive formeret på ovenstående måde - udover at de skal være sunde. Dette er en uundværlig bevarelse af genetisk stabilitet gennem alle ovennævnte stadier. Dette krav opfyldes bedst af apikale meristemer såvel som aksillære knopper af stammeoprindelse, hvorfor de foretrækkes at blive brugt til den procedure, der er af interesse for os.
Ovenstående udtryk burde være uforståelige for den gennemsnitlige lægmand. Nedenfor vil vi forsøge at forklare, hvilke slags dyr de er, og hvad de skal servere dem med.
Apical meristems
Ovenfor har vi allerede nævnt eksistensen af særlige meristemceller - med andre ord pædagogiske. Disse er celler, der konstant deler sig, altid i en tilstand af fysisk aktivitet - på grund af hvilken plantens masse vokser, og et særligt væv af denne plante dannes. Det kaldes meristemet. Der er mange typer meristemer. Generelt kan de opdeles i generelle og specielle. Begrebet fælles meristem omfatter tre grupper, som så at sige følger den ene fra den anden. Det allerførste meristem i en plante er embryonets meristem, hvorfra det apikale meristem af interesse for os stammer fra.
Ordet "apical" kommer fra det latinske "apix", og det oversættes som "top". Dette er således det apikale vævssystem, der er placeret helt i spidsen af embryonet - og det er fra det, at skuddet efterfølgende dannes og dets vækst og udvikling begynder. Så når vi taler om det apikale meristem som et objekt til mikrokloning, må vi forstå, at vi tager spidsen af embryonet til vores behov.
Axillære knopper er lidt nemmere. Alle ved, hvad nyrer er. Akselknoppen er den, der blev født fra bladets akse. Bladaksen er til gengæld Vinklen mellem Bladet og dets Stængel; derfra vil en nyre eller en flugt vokse. Netop denne del, det vil sige det fremtidige sideskud, tages også til efterfølgende mikroformering.
Nu hvor noget lys er blevet kastet over mysteriets slør, kan vi endelig gå videre til mikroformeringsmetoder.
Mikroavlsmetoder
Mikroklonal udbredelse er stadig god, hvilket grundlæggende indebærer muligheden for at bruge flere forskellige teknikker på én gang. Vi vil forsøge at dække hver af dem så enkelt som muligt. Der er fire mikroformeringsmetoder i alt.
Først. Aktivering af allerede eksisterende meristemer i fabrikken
Hvad betyder det? I en plante, selv sådan et lille mikrostykke, er visse meristemer allerede lagt. Dette er toppen af stilken og dens aksillære knopper. For at mikroklone en plante er det muligt at "vække" disse hidtil sovende meristemer "in vitro". Dette opnås enten ved at fjerne mikrospirens apikale meristem, eller rettere sagt, dens stængel og derefter skære skuddet ved hjælp af "in vitro"-teknikken, eller ved at indføre specielle stoffer i plantens næringsmedium, der aktiverer vækst og udvikling af aksillære skud. Metodeaktivering af "sovende" meristemer er den vigtigste, mest populære og effektive, og den blev udviklet tilbage i halvfjerdserne af forrige århundrede. Jordbær blev det første "marsvin" i anvendelsen af mikroformering af planter af denne type. Det er dog vigtigt at bemærke, at det er forbudt at formere afgrøder på ubestemt tid på denne måde, da dette er fyldt med tab af evnen til at rodfæste og i nogle tilfælde plantens død.
Second. Fremkomsten af utilsigtede knopper af plantens kræfter
Enhver isoleret del af en plante har en virkelig magisk evne, sin egen superkraft. Hvis plantens næringsmedium og alle andre livsbetingelser under mikroklonal formering er gunstige og komfortable, kan det genoprette de manglende dele. En slags regenerering finder sted - plantens væv danner tilfældige, eller adnexale knopper - det vil sige dem, der så at sige optræder "fra gamle reserver", og ikke fra nyt væv. Sådanne knopper er usædvanlige, fordi de som regel optræder på de steder, hvor du ikke ville forvente, at de dukkede op - for eksempel på rødderne. Det er på denne måde, at mange blomster ofte formeres, igen - jordbær. Dette er den næstmest populære og effektive metode til mikroformering af planter.
Tredje. Somatisk embryogenese
Med det andet ord skulle alt være mere eller mindre klart. Lad os berøre det første - hvad betyder somatisk? Dette ord i denne vene er direkte relateret til cellerne af samme navn. Sådanne celler kaldes dem, der udgør kroppen af flercellede organismer og ikke gør detdeltage i seksuel reproduktion. Kort sagt, disse er alle celler, med undtagelse af kønsceller. Somatisk embryogenese udføres på en ret enkel måde: embryoider dannes af ovennævnte celler (det vil sige somatiske) ved hjælp af "in vitro" teknikken, som efterfølgende, når de organiserer passende betingelser for udvikling med et optim alt næringsmedium, bliver til en selvstændig hel plante. I dette tilfælde kan vi tale om et sådant koncept som totipotens (enhver celles evne til på grund af deling at starte enhver celletype af en organisme). Det menes, at sådanne embryoner til sidst udvikler sig til en frøplante. Somatisk embryogenese er også god, fordi det er muligt at få kunstige frø på denne måde. Denne metode blev først opdaget i midten af forrige århundrede i gulerodsceller.
En aktivt lignende metode til mikroformering af planter bruges til formering af oliepalme. Sagen er, at da den hverken har skud eller sideskud, er dens vegetative formering umulig (eller i hvert fald meget, meget vanskelig), ligesom stiklinger er umulige. Ovenstående metode er således den eneste af alle de mest tilgængelige og optimale, når man arbejder med denne plante.
Fjerde. Arbejde med callusvæv
Et andet udtryk er gnidningsløst "svævet" ind i vores fortællings netværk, og først og fremmest er det nødvendigt at tydeliggøre dets betydning. Hvad er callusvæv? Alle ved, at på såret, når det lever lidt, kommer der en udtørrende skorpe. Og trækker man det af, begynder såret at bløde igen. Legetøjselve skorpen, med andre ord, "det helbredende væv er callusvævet. Cellerne i dette væv bidrager ikke kun til heling af sår, men er også totipotente - det vil sige, som allerede forklaret ovenfor, tillader de en ny plante at opstå. Og derfor kan adnexale knopper (adventive - vi har allerede introduceret dette udtryk før) også optræde på sådant væv.
Denne metode af alle fire ovenfor er måske den mindst populære. Først og fremmest skyldes dette det faktum, at for hyppig adskillelse af callusvævsceller kan føre til genforstyrrelser og mutationer på forskellige niveauer. Da bevarelsen af genotypen er meget vigtig for mikropropagering, og vævskultur skal opretholdes på højeste niveau. Derudover vises andre mangler med ovenstående overtrædelser: kort statur, modtagelighed for sygdom og så videre. Men i nogle tilfælde er reproduktion kun mulig på en lignende måde - for eksempel for sukkerroer er der simpelthen ingen anden metode.
Dernæst vil vi for eksempel sige et par ord om kloning af specifikke planter, men først skal vi dele information om genvinding af planter brugt som plantemateriale. Hvordan kan dette opnås?
Recovery
Der er flere måder at forvandle en plante fra syg til sund, og den første af dem er at placere spiren i et særligt kammer eller boks, hvor sterile forhold opretholdes, og "fylde" den med antibiotika. Denne metode er god for alle, bortset fra at den ikke kan klare alle bakterier.og vira, som planter kan udsættes for. I sådanne tilfælde får de for at desinficere planter termoterapi - med andre ord varmebehandling i særlige isolerede kamre, hvor temperaturen øges dagligt flere dage i træk. Kemoterapi er en anden måde at bekæmpe infektioner og bakterier på for inficerede planter.
Om kartoffelkloning
Kartoffel er i øvrigt en af de få afgrøder, der kan formeres ved den fjerde af ovenstående metoder. Men det er selvfølgelig langt fra den eneste måde - og ofte tyr de også til aktivering af "sovende" apikale og aksillære meristemer. Knolde opnået efter kloning er nøjagtig de samme som de "originale" - de adskiller sig kun i en mindre størrelse, det er de såkaldte mikroknolde. Og desuden vil de helt sikkert være sunde og fri for virus.
Ved mikroklonal formering af kartofler dyrkes det i reagensglas med to stiklinger, reagensglassene placeres under lys fra lysstofrør med en effekt på seks til otte tusinde lux, temperaturen holdes om natten inden for atten grader i løbet af dagen - omkring femogtyve. I Rusland er det kartofler, der dyrkes mest aktivt ved hjælp af kloning.
Om kloning af æbletræer: hvad du behøver at vide
I mikroformering af æbletræer er den første metode meget brugt - formering ved hjælp af aksillære knopper. Der er en høj evne hos denne kultur til at rodfæste og overlevelsesraten på mereeksplantater.
De blev anbragt i et flydende næringsmedium, som konstant - dagligt - blev opdateret. Temperaturen for reagensglasplanter blev også holdt på femogtyve grader i løbet af dagen, eksperimentet blev udført i tre til fire uger.
Interessante fakta
- Denne teknik, som du nemt kan gætte, fik sit navn fra begrebet "klon", som dukkede op i 1903. Fra det græske sprog er dette ord oversat som "afkom" eller "skæring".
- Det første sted i vores land, hvor de første eksperimentelle forsøg på mikroklonal formering af planter blev udført, var Timiryazev Moskva-instituttet.
- Klonal mikroformering er en fremragende metode til at kontrollere vira og producere sunde, infektionsfrie planter.
- Den periode, som en plante gennemgår før blomstring og frugtsætning, kaldes juvenile - og i de organismer, der opnås ved kloning, er den minimeret.
- USA, Holland, Italien, Polen, Israel og Indien anses for at være de førende lande inden for produktion af planter på ovenstående måde.
- Næsten to et halvt tusinde arter og sorter af planter kan nu formeres ved hjælp af "in vitro"-teknikken.
- I de tidlige stadier kan planter, der dyrkes in vitro, være forskellige i udseende, men efterhånden som de vokser, forsvinder alle forskelle, og til sidst bliver planterne ens, som tvillinger.
- Eksplanter fra unge planter er bedst rodfæstede end framoden.
- En af de vigtige betingelser i mikroklonal formering er valget af det mest gunstige næringsmedium for planten, og det kan være både flydende og fast tilstand.
- Celler af meristematisk væv indeholder norm alt ikke vira.
- Størrelsen af eksplantatet er direkte relateret til den mulige tilstedeværelse af vira i den. Jo mindre den er, jo mindre er risikoen for infektioner.
- Et andet navn for mikropropagation er meristemudbredelse.
Dette er oplysningerne om plantemikroformering, et emne lige så komplekst som det er interessant.
