Reproducerea microclinică a plantelor

Reproducerea microclinică a plantelor.

Creșterea multiplicării microclinale a plantelor este una dintre căile de reproducere vegetativă în condițiile "in vitro"

Plantele de plante se caracterizează prin două metode de reproducere: semințe și vegetative. Ambele metode au atât avantaje, cât și dezavantaje. Pentru dezavantajele reproducerii semințelor trebuie să se atribuie, în primul rând, varietatea genetică a materialului săditor rezultat și durata perioadei juvenile. În timpul reproducerii vegetative, genotipul plantei mamă este păstrat și durata perioadei juvenile este redusă. Cu toate acestea, pentru majoritatea speciilor (în special pentru speciile de copaci), problema reproducerii vegetative rămâne nerezolvată.

Aceasta se datorează următoarelor motive:

- nu toate rasele, chiar și în stadiul juvenil, se pot reproduce într-o manieră vegetativă cu eficiența necesară (stejar, pin, molid, piuliță etc.);

- este practic imposibil să se răspândească multe specii de specii de arbori mai vechi de 10-15 ani cu ajutorul propagării prin propagare;

- nu este întotdeauna posibilă obținerea unui material de plantare standard (posibilitatea acumulării și transmiterii infecției);

- intensitatea muncii și complexitatea operațiunilor de reproducere a plantelor adulte (lemnoase) cu ajutorul vaccinărilor;

- ineficiența tehnologiilor dezvoltate pentru obținerea unei cantități suficiente de material omogen genetic pe tot parcursul anului.

Progresele în culturi de celule și țesuturi a condus la principal noua metodă de micropropagare - micropropagare clonală (preparare în condiții in vitro (in vitro) asexually plantele sunt identice genetic la instanta original). Metoda se bazează pe abilitatea unică a celulei de plantă de a-și realiza proprietatea intelectuală inerentă, adică, sub influența efectelor exogene, dă naștere unui întreg organism de plante.

Această metodă are, fără îndoială, o serie de avantaje față de metodele tradiționale de reproducere existente:

- obținerea unui material de plantare omogen genetic;

eliberarea plantelor de viruși prin utilizarea culturii de meristeme;

- un factor de înmulțire ridicat (105-106 pentru plantele cu iarbă și înflorire, 104-105 pentru arbori arbusti, 104 pentru conifere);

- scurtarea duratei procesului de reproducere;

- accelerarea tranziției plantelor de la perioada de dezvoltare juvenilă la cea reproductivă;

- reproducerea plantelor dificil de reprodus prin metode tradiționale;

- posibilitatea de a efectua lucrări în cursul anului și de a salva zonele necesare pentru cultivarea materialului săditor;

Primele plăți în avans din micropropagare clonale au fost obținute la sfârșitul anilor '50 ai secolului XX om de știință francez Georges Morel, care a reușit să obțină primele plante orhidee regenerate. Succesul J. Morel în micropropagare a contribuit deja dezvoltate în momentul în care tehnica de cultivare a plantelor meristem apical in conditii in vitro. De obicei, cercetători ca primar explant apical meristem folosind plante erbacee: garoafa, crizantema, floarea soarelui, mazăre, porumb, salată de păpădie și studiat efectul compoziției mediului de cultură asupra regenerării și formarea plantelor. Jacques Morel în lucrările sale utilizate, de asemenea, vârful Cymbidium (familia Orchidaceae.), Constând dintr-un con de creștere, și două sau trei primordii frunze din care, în anumite condiții, există formarea de sfere sferice - protocormi. Protocoalele formate pot fi împărțite și apoi cultivate independent pe mediul nutritiv nou pregătit înainte de formarea frunzei primordiale și a rădăcinilor. Ca urmare, sa constatat că acest proces este fără sfârșit și ai putea obține într-o mulțime de material săditor fără viruși genetic omogene de înaltă calitate și.

În Rusia, activitatea în domeniul micropropagării clonale a fost inițiată în anii 1960 în laboratorul de cultură tisulară și morfogeneză al Institutului de Fiziologie a Plantelor. K. A. Timiryazev de la Academia de Științe din Rusia. Sub îndrumarea lui Corr. RAS, academician al Academiei ruse de Științe Agricole Butenko RG, au fost studiate condițiile de micropropagare a cartofilor, sfeclei de zahăr, garoafe, gerbera, frezii și a altor plante și s-au propus tehnologii industriale. Astfel, primele succese în micropropagarea clonală sunt asociate cu cultivarea meristemelor apicale ale plantelor erbacee pe mediile nutritive adecvate, care în final asigură plantele regenerative.

Cu toate acestea, domeniul de aplicare al micropropagării este divers și tinde să fie în mod constant extins. Aceasta se referă în primul rând la reproducerea in vitro a speciilor de copaci adulți, în special a coniferelor, și utilizarea tehnologiei in vitro pentru conservarea speciilor rarite și pe cale de dispariție a plantelor medicinale. În prezent, a existat o schimbare pozitivă în această direcție.

Etapele propagării microclinale a plantelor.

Procesul de micropropagare clonală poate fi împărțit în 4 etape:

1. Selectarea plantei donatoare, izolarea explantelor și obținerea unei culturi sterile în creștere.

2. Micropropagarea în sine, când se obține cantitatea maximă de clone meristematice.

3. Înrădăcinarea lăstarilor propagate cu adaptarea ulterioară la condițiile solului și, dacă este necesar, depunerea plantelor regenerabile la o temperatură mai mică (+ 2 ° C, + 10 ° C).

4. Cultivarea plantelor într-o seră și pregătirea acestora pentru implementare sau plantare în teren.

Pentru cultivarea țesuturilor în fiecare dintre cele patru etape, este necesară o anumită compoziție de nutrienți.

În prima etapă, este necesară obținerea unei culturi sterile în creștere. În cazul în care este dificil să se obțină cultura inițială sterilă a explantului, se recomandă adăugarea antibioticelor (tetraciclină, benzilpenicilină etc.) în mediul nutritiv la o concentrație de 100-200 mg / l. Acest lucru se aplică în primul rând plantelor lemnoase, care tind să acumuleze o infecție internă.

Prima etapă este utilizat, de obicei, un mediu care conține săruri minerale ale Murashige și Skoog prescripție și diferite substanțe biologic active și factori de creștere (auxine citochinine) în diferite combinații în funcție de obiect. În acele cazuri în care există o inhibare a creșterii de explante primare, prin alocarea acestora în mediul de cultură a substanțelor toxice (fenoli, terpene și alți compuși secundari) se poate elimina prin utilizarea antioxidanților. Acest lucru este posibil în două moduri: fie prin explantarea explantului cu o soluție slabă timp de 4-24 ore, fie prin adăugarea directă la mediul nutritiv. Așa cum se utilizează antioxidanți: acid ascorbic (1mg / l), glutation (4-5 mg / l), ditiotrietol (1-3 mg / l), dietilditiokarbomat (2-5 mg / l), polivinilpirolidona (5000-10000 mg / l). În unele cazuri, se recomandă adăugarea cărbunelui activat cu adsorbant - lemn în concentrație de 0,5-1% la mediul nutritiv. Durata primei etape poate varia de la 1 la 2 luni, în urma căreia se observă creșterea țesuturilor meristematice și formarea lăstarilor primari.

Etapa 2 este micropropagarea în sine. În acest stadiu, este necesar să se atingă numărul maxim de merikloni, luând în considerare faptul că, odată cu creșterea subcultivării, numărul de plante regenerative crește cu morfologia anormală și este posibil să se observe formarea plantelor mutante.

Ca și în prima etapă, se folosește un mediu nutritiv în conformitate cu formula Murashiga și Skoga care conține diferite substanțe biologic active, precum și regulatori de creștere. Principalul rol în selectarea condițiilor optime pentru cultivarea explantelor este jucat de raportul și concentrația citokininelor și auxinelor introduse în mediul nutritiv. Din citokinine, BAP se utilizează cel mai adesea la concentrații de la 1 până la 10 mg / l și de la auxine-IAA și NAA în concentrații de până la 0,5 mg / l.

Etapele 3 și 4 - înrădăcinare adaptarea microshoots lor ulterioară la condițiile de sol și de aterizare în domeniu sunt cele mai pași mari consumatoare de timp, care depind de succesul micropropagare clonale. În a treia etapă, de obicei schimbă compoziția de bază a mediului: este redus în două, dar, uneori, de patru ori mai mare decât concentrația de săruri minerale ale Murashige și Skoog bază de rețetă sau să o înlocuiască mediu alb, reduce cantitatea de zahăr și până la 0,5-1% exclude complet Citochininele , lăsând doar auxin. Ca stimulant rădăcină, se utilizează acidul β-indolil-3-butiric (IMC), IAA sau NAA.

Înrădăcinarea micro-raidurilor se realizează în două moduri:

1) menținerea microshoots timp de câteva ore (2-24 ore) în auxinelor soluție concentrată de steril (20-50 mg / l) și, ulterior, cultivarii lor pe un mediu agar fără hormoni sau direct într-un substrat de sol adecvat (proces flash);

2) cultivarea directă a micro-raidelor timp de 3-4 săptămâni pe un mediu nutritiv care conține auxină la concentrații scăzute (1-5 mg / l în funcție de obiectul studiat). Recent, a fost propusă o metodă pentru înrădăcinarea eprubetelor în condiții hidroponice. Această metodă permite simplificarea semnificativă a stadiului de înrădăcinare și obținerea în același timp a plantelor adaptate condițiilor naturale. Pentru cartofi, este posibil să se utilizeze hidroponice non-subordonate pentru a obține mini-tuberculi. Umbrirea părții inferioare a vaselor de cultură cu materie neagră densă sau adăugarea de cărbune activ la mediul nutritiv promovează crearea de micro-raiduri.

Transplantarea plantelor regeneratoare în substrat este o etapă critică care completează procesul de micropropagare clonală. Cea mai favorabilă perioadă pentru transplantarea eprubetelor este primăvara sau vara timpurie.

Plantele cu două sau trei frunze și un sistem radicular bine dezvoltat este atent îndepărtată din flacoane sau tuburi penseta cu vârfuri lungi și un cârlig special. Rădăcinile sunt spălate libere de resturi de agar și plantate în substrat de sol, sterilizat anterior la 85-90 ° C timp de 1-2 ore pentru majoritatea plantelor sunt folosite ca substraturi de turbă, nisip (3: 1). turbă, sol de gazon, perlit (1: 1: 1); turbă, nisip, perlit (1: 1: 1). Excepția este familia Orchidaceae, care substratul este preparat, format din mușchi Sphagnum, amestec de turbă frunze de fag sau stejar, scoarta de pin (1: 1: 1).

Prefabricate substratul de sol este umplut cu cutii de decapare sau vase de turbă, în care plantele regenerate sunt cultivate. Ghivecele cu plante sunt plasate în sere cu regim reglabil de temperatură (20-22 ° C), iluminare nu mai mult de 5 mii lux și umiditate 65-90%. Pentru o creștere mai bună a plantelor, se creează condiții de ceață artificială. În cazurile în care nu este posibilă crearea unor astfel de condiții, vasele cu plante sunt acoperite cu borcane de sticlă sau pungi de plastic, care sunt deschise treptat până când plantele sunt complet adaptate.

După 20-30 zile după plantare, plantele bine înrădăcinate hrănite cu soluții de săruri minerale Knudson, Murashige și Skoog, Chesnokova, Knop (în funcție de speciile de plante) sau îngrășăminte complexe. Pe măsură ce plantele cresc, acestea sunt plantate în recipiente mari cu substrat proaspăt. Cultivarea ulterioară a plantelor aclimatizate corespunde cultivării agrotehnice acceptate pentru fiecare specie de plante individuală.

Procesul de adaptare a tuburilor de testare la condițiile solului este operația cea mai scumpă și mai laborioasă. Adesea, după transplantul de plante în sol, se observă stingerea, stunarea frunzelor și moartea plantelor. Aceste fenomene sunt legate, în primul rând, faptul că plantele tub perturbat activitățile aparatelor stomatelor, astfel că există o pierdere de cantități mari de apă. În al doilea rând, unele plante în condiții in vitro, nu există nici o formare de fire de par rădăcină, ceea ce duce, la rândul său, la o încălcare a absorbției de apă și minerale din sol. Prin urmare, este recomandabil să se a treia sau a patra etape ale micropropagare clonale aplică mycorrhization artificială a plantelor (pentru mycotrophic), având în vedere rolul pozitiv al acestora în aprovizionarea plantelor cu substanțe nutritive organice și minerale, apă, substanțe biologic active, precum și în protecția plantelor împotriva agenților patogeni.

Cercetătorii indieni au propus o metodă simplă pentru a preveni deshidratarea rapidă a frunzelor de plante cultivate in vitro în timpul transplantului lor în condiții de teren. Metoda constă în faptul că frunzele în timpul perioadei de aclimatizare de pulverizat 50% soluție apoasă de glicerol sau un amestec de ceară de parafină, sau grăsime în dietileter (1: 1). Utilizarea acestei metode ajută la evitarea proceselor lungi și dificile de întărire a tuburilor de testare și asigură 100% din supraviețuirea lor.

Metode de micropropagare clonală.

Există multe metode de micropropagare clonală, precum și diferitele clasificări ale acestora. Potrivit uneia dintre acestea, a propus Murasige în 1977, procesul poate fi realizat în următoarele moduri:

1. Activarea meristemelor axilare.

2. Formarea lăstarilor accidentale de către țesuturile explante.

3. Apariția lăstarilor accidentale în calus.

4. Inducerea embriogenezei somatice în celulele explante.

5. Embriogeneza somatice în țesutul de calus.

6. Formarea embrionilor auxiliari în țesuturile embrionilor somatici primari (diviziunea embrionilor primari).

NV Kataeva și RG Butenko (1983) disting două tipuri fundamentale de micropropagare clonală:

1. Activarea meristemului deja existent în plantă (tulpina apex, mugurii axilari și de dormit ai tulpinii).

2. Inducerea apariției rinichilor sau embrionului de novo:

a) formarea lăstarilor accidentale direct de către țesuturile explante;

b) inducerea embriogenezei somatice;

c) diferențierea rinichilor accidentali în țesutul de calus primar și transplant.

Principala metodă utilizată în micropropagarea clonică a plantelor este activarea dezvoltării meristemurilor deja existente în plantă. Se bazează pe eliminarea dominației apice.

Acest lucru se poate realiza în două moduri: a) îndepărtarea meristemului apical al tulpinii și microincrușarea ulterioară a trageului in vitro pe mediul fără hormoni; b) adăugarea substanțelor de tip citokinină în mediul nutritiv, care determină dezvoltarea numeroaselor lăstari axilari. De regulă, ca citokinine se utilizează 6-benzilaminopurină (BAP) sau 6-furfurilaminopurină (kinetină) și zeatin.

Lăstarii astfel obținute sunt separate de explant inițial și re-cultivate independent pe mediu proaspăt de preparare, stimulând proliferarea meristemelor axilare și trage apariția ordinelor superioare.

Adesea, ca explant, se folosesc mugurii apicali sau axilari, care sunt izolați de trage și plasați pe un mediu nutritiv cu citokinine.

Legăturile de lăstari care rezultă sunt împărțite, dacă este necesar tăiate și transferate într-un mediu nutritiv proaspăt. După mai multe pasaje, adăugând auxine în mediul nutritiv, lăstarii se înrădăcinează in vitro și apoi se transferă în sol, unde se creează condiții favorabile adaptării plantelor.

Adaptarea trandafirilor de testare la condițiile solului.

În prezent, această metodă este utilizată pe scară largă în producerea materialului săditor de culturi, atât tehnice și legume, precum și pentru creșterea culturilor industriale floricole (de exemplu, garoafa), plante tropicale și subtropicale, culturi de fructe si boabe, plante lemnoase.

Articole similare

• Reproducerea microclinică a bucephalandra ca alternativă la metoda generatoare - se ridică din mlaștină

• Bakopa sau sutera - secretele de creștere - lumea plantelor de interior și de grădină

• Planta Araucaria - îngrijire la domiciliu, fotografii araucariene și specii, acasă araucaria -

Trimiteți-le prietenilor: