Katram dārzniekam neatkarīgi no tā, vai tas ir profesionālis vai amatieris, ir svarīgi zināt, kā pavairot savus stādījumus. Ir daudz veidu, un viens no interesantākajiem un efektīvākajiem ir mikropavairošanas metode. Kas tas ir, kā tas darbojas un visas tās galvenās gudrības - mūsu materiālā.
Kas tas ir?
Sāksim ar pašu svarīgāko. Frāzē "mikroklonālā vairošanās" otrais vārds ir skaidrs visiem, bet pirmais - tikai elitei. Noskaidrosim situāciju. Kas ir “mikroklonāls”?
Runājot "gudrā" zinātniskā izteiksmē, šī ir īpaša veģetatīvās pavairošanas pasuga, izmantojot paņēmienu, ko sauc par "in vitro" (in vitro), kas ļauj iegūt augus īsākā laikā. Mēs sapratīsim skaidrāk un sīkāk, un vispirms atcerēsimies, kas ir veģetatīvā pavairošana, un paskaidrosim, ko nozīmē termins "invitro".
Zinātniskajā tuksnesī
No skolas kursaBioloģijā mēs zinām, ka augus var pavairot divos veidos: ar sēklām (kad mēs izkaisām sēklas augsnē) un veģetatīvi. Veģetatīvā pavairošana ir aseksuāla, tā notiek, atdalot kādu daļu no mātesauga. Jauno dzinumu veidošanās, apsakņošanās, sīpolu pārstādīšana – tas viss ir veģetatīvā pavairošana.
Šķiet, ka ar sēklu palīdzību ir daudz vieglāk palielināt stādu skaitu - nav tādu bēdu. Tomēr šai metodei ir diezgan daudz mīnusu; dažos gadījumos sēklas nav iespējams izmantot vispār - un vienīgā pieejamā un ērtā paliek veģetatīvā metode, kuras nenoliedzamā priekšrocība salīdzinājumā ar pirmo ir saglabāt mātes auga gēnu kopumu. Bet diemžēl viņam ir arī trūkumi. Piemēram, vēlamās efektivitātes trūkums (piemēram, tādos augos kā ozols, priede utt.), "vecākās" koku sugas (kas ir vecākas par 15 gadiem) nespēj vairoties ar spraudeņiem, šādas procedūras ir diezgan darbietilpīgi un enerģiju patērējoši, iegūtie augi ne vienmēr atbilst normai un paraugam (var būt inficēti) - un tā tālāk.
Un tieši šiem gadījumiem pastāv mikropavairošanas tehnoloģija, kas, tāpat kā Čips un Deils, steidzas palīgā. Kā minēts iepriekš, to veic, izmantojot "in vitro" paņēmienu, kas no latīņu valodas tiek tulkots kā "in vitro". Tādējādi šis paņēmiens ļauj “klonēt” “mēģenē” augu ar tieši tādiem pašiem gēniem kātāpat kā vecāks. Tas ir saistīts ar to, ka šūna ārējo faktoru ietekmē spēj dot dzīvību jaunam organismam.
Mikropavairošanas tehnoloģijai neapšaubāmi ir vairākas priekšrocības un trūkumi. Mēs par tiem runāsim vēlāk.
Kas ir labāks par mikropavairošanu
Daudziem! Un, pirmkārt, vīrusu un infekciju neesamība selekcionētajos augos (jo šim nolūkam tiek izmantotas īpašas šūnas - tās sauc par meristēmas šūnām, to īpatnība ir nemitīgā dalīšanās un fizioloģiskās aktivitātes klātbūtne visas dzīves garumā). Arī šādā veidā "ekstrahētajiem" augiem ir diezgan liels vairošanās apjoms, un viss audzēšanas process notiek daudz ātrāk. Ar mikropavairošanas tehnoloģijas palīdzību ir iespējams veikt šo procedūru tiem augiem, kuriem ir ārkārtīgi problemātiski to izdarīt ar parastajām, "tradicionālajām" metodēm. Visbeidzot, "in vitro" tehnikā augus var audzēt visu gadu, neaprobežojoties ar vienu intervālu. Tātad šādai tehnikai ir daudz priekšrocību. Un pirms iedziļināties augu mikroklonālās pavairošanas būtībā, pieskarsimies nelielai šīs metodes rašanās vēsturei. Kas un kā nāca klajā ar šo ideju?
Metodes vēsture
Pirmo veiksmīgo eksperimentu ar orhidejām veica franču zinātnieks pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados. Tajā pašā laikā viņš sākotnēji nenodarbojās ar "invitro" tehniku - tā tika izstrādāta pirms viņa, un diezgan veiksmīgi. Tomēr tas ir ŽansMorels - tāds ir franču eksperimentētāja vārds - nolēma veikt līdzīgu eksperimentu un diezgan veiksmīgi to veica. Darbi, kas stāsta par šo tehniku, parādījās vairākus gadu desmitus pirms viņa - pagājušā gadsimta divdesmitajos gados.
Sešdesmitajos gados tika iegūts koksnes auga - konkrēti apses - "mēģenēzes klons". Grūtāk izrādījās strādāt ar koku nekā ar puķēm un cita veida augiem, tomēr šīs grūtības pēc noteikta laika tika pārvarētas. Šobrīd ar "mēģenes" metodi var iegūt vairāk nekā 200 koku sugu no vairāk nekā četrdesmit ģimenēm. Augu mikropavairošanas tehnoloģija sevi attaisno un nes augļus.
Vairāk par metodi
Kā jau varēja nojaust, augu mikropavairošanas izstrādē un pielietošanā ir daudz smalkumu. Tā, piemēram, šai tehnoloģijai ir speciāli posmi, kas vienkārši ir jāievēro, lai iegūtu vēlamo rezultātu. Jums jāsaprot, ka darbību secības vai kāda posma neievērošana var nesniegt rezultātu, uz kuru selekcionārs paļaujas. Tātad, mēs runāsim par šīs tehnikas posmiem tālāk.
Augu mikropavairošanas posmi
Šī tehnoloģija ietver četrus "soļus" ceļā uz kāroto "klonu" iegūšanu. Mēģināsim par tiem runāt pēc iespējas nezinātniskāk, jo biotehnoloģijas termini joprojām nav saprotamākie plašai auditorijai. UN,Starp citu, mēs uzreiz izskaidrosim vienu no šiem terminiem: eksplantēt - tā šīs jomas zinātnieki sauc jaunu organismu, kas atdalīts no mātes organisma. Tas ir, pati "jūrascūciņa", kas tiks audzēta tālāk.
Tātad, pāriesim pie saviem "soļiem". Pirmais solis ir paša vecāka – vai donora – izvēle. Šim jautājumam ir jāpieiet ar vislielāko nopietnību un atbildību, jo, lai iegūtu labu, spēcīgu, veselīgu augu, mums un "oriģinālam" ir jāizvēlas viens un tas pats. Ābols, kā zināms, tālu no koka nekrīt.
Tajā pašā stadijā ir nepieciešams izolēt un sterilizēt eksplantus un pēc tam organizēt tādus apstākļus, lai šo pašu eksplantu augšana "in vitro" tehnikā notiktu pēc iespējas ērtāk.
Otrais “solis” nevar būt vieglāks – tā ir pati reproducēšana. Tas ir iespējams pusotra mēneša laikā, kad mini spraudeņi jau ir sasnieguši zirņu izmēru un tiem ir visu veģetatīvo orgānu rudimenti. Tam savukārt seko iepriekšējā posmā iegūto dzinumu apsakņošana. To veic, kad augam jau ir izveidojusies laba sakņu sistēma.
Pēdējais solis ir palīdzēt augiem pielāgoties "dzīvei" augsnē, audzējot tos siltumnīcā, pēc tam pārstādot zemē vai pārdodot – tā teikt, "izceļošanai lielajā pasaulē". Šis posms, dīvainā kārtā, ir laikietilpīgākais un dārgākais, jo ļoti bieži diemžēl gadās, ka augs, nonākot augsnē, sākzaudēt lapas, pārtraukt augt - un tad tas var nomirt pavisam. Tas viss notiek tāpēc, ka mēģenes augi, pārstādot zemē, zaudē daudz ūdens. Tāpēc ir jānovērš šāda iespēja transplantācijas laikā – kam ieteicams lapas apsmidzināt ar 50% glicerīna ūdens šķīdumu vai parafīna maisījumu. Tas jādara visā aklimatizācijas periodā. Turklāt dažos gadījumos ir ieteicams apzināti veikt mikorizi - tas ir, mākslīgi ievadīt sēnītes augu audos, kas to inficē. Tas tiek darīts, lai augs saņemtu pēc iespējas vairāk noderīgu uzturvielu un organisko vielu, kā arī būtu pasargāts no dažādiem patogēniem.
Tas ir visas mikropavairošanas stadijas, kurās, kā redzam, nav nekā globāli sarežģīta vai pārdabiska, tomēr atkārtojam vēlreiz, viss šis pasākums prasa lielu atbildību un uzmanību.
Ietekmējošie faktori
Mikropavairošanas procesu, tāpat kā jebkuru citu, ietekmē noteikti faktori. Uzskaitīsim tos, jo "jums ir jāzina ienaidnieks klātienē."
- Mātesauga šķirnes, sugas un fizioloģiskās īpašības - tam jābūt veselam, intensīvi jāaug, ja nepieciešams, apstrādāts ar temperatūras iedarbību
- Eksplanta vecums, struktūra un izcelsme.
- Audzēšanas ilgums.
- Sterilizācijas efektivitāte.
- Laba augsne.
- Hormoni, minerālsāļi, ogļhidrāti, vitamīni.
- Temperatūra unapgaismojums.
Kas nepieciešams mikropavairošanai
Ir viena ļoti svarīga prasība augiem, kas tiks pavairoti iepriekšminētajā veidā - bez tam, ka tiem jābūt veseliem. Tā ir neaizstājama ģenētiskās stabilitātes saglabāšana visos iepriekšminētajos posmos. Šai prasībai vislabāk atbilst apikālās meristēmas, kā arī stumbra izcelsmes paduses pumpuri, tāpēc tos vēlams izmantot mūs interesējošai procedūrai.
Iepriekšminētajiem terminiem vidusmēra nespeciālistam vajadzētu būt nesaprotamiem. Tālāk mēģināsim paskaidrot, kādi dzīvnieki tie ir un ar ko tos pasniegt.
Apikālās meristēmas
Iepriekš mēs jau minējām īpašu meristēmisko šūnu - citiem vārdiem sakot, izglītojošo - esamību. Tās ir šūnas, kas nepārtraukti dalās, vienmēr ir fiziskās aktivitātes stāvoklī – pateicoties kurām aug auga masa un veidojas īpaši šī auga audi. To sauc par meristēmu. Ir daudz meristēmu veidu. Kopumā tos var iedalīt vispārīgajos un speciālajos. Kopīgo meristēmu jēdziens ietver trīs grupas, kuras it kā seko viena no otras. Pati pirmā meristēma augā ir embrija meristēma, no kuras rodas mums interesējošā apikālā meristēma.
Vārds "apical" cēlies no latīņu vārda "apix", un tas tiek tulkots kā "augšējais". Tādējādi šī ir apikālā audu sistēma, kas atrodas pašā embrija galā - un tieši no tā pēc tam veidojas dzinums un sākas tā augšana un attīstība. Tātad, runājot par apikālo meristēmu kā mikroklonēšanas objektu, mums ir jāsaprot, ka mēs ņemam embrija galu savām vajadzībām.
Paduses pumpuri ir nedaudz vieglāk. Ikviens zina, kas ir nieres. Paduses pumpurs ir tas, kas dzimis no lapas paduses. Lapas paduses, savukārt, ir leņķis starp lapu un tās kātu; no turienes izaugs niere vai aizbēgs. Šī pati daļa, tas ir, nākotnes sānu dzinums, tiek ņemta arī turpmākai mikropavairošanai.
Tagad, kad pār noslēpumainības plīvuru ir gaisma, mēs beidzot varam pāriet uz mikropavairošanas metodēm.
Mikro audzēšanas metodes
Mikroklonālā izplatība joprojām ir laba, kas būtībā nozīmē iespēju vienlaikus izmantot vairākas dažādas metodes. Mēs centīsimies aptvert katru no tiem pēc iespējas vienkāršāk. Kopumā ir četras mikropavairošanas metodes.
Pirmkārt. Jau esošo meristēmu aktivizēšana augā
Ko tas nozīmē? Augā, pat tik niecīgā mikrogabalā, noteiktas meristēmas jau ir ieliktas. Šī ir stumbra augšdaļa un tā paduses pumpuri. Lai mikroklonētu augu, šīs līdz šim snaudošās meristēmas iespējams "pamodināt" "in vitro". To panāk, vai nu noņemot mikrodīgstam apikālo meristēmu, pareizāk sakot, tā stublāju un pēc tam nogriežot dzinumu, izmantojot "in vitro" tehniku, vai arī ievadot auga barības vidē īpašas vielas, kas aktivizē augšanu un attīstību. no paduses dzinumiem. Metode"guļošo" meristēmu aktivizēšana ir galvenā, populārākā un efektīvākā, un tā tika izstrādāta vēl pagājušā gadsimta septiņdesmitajos gados. Zemene kļuva par pirmo "jūrascūciņu" šāda veida augu mikropavairošanas pielietošanā. Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka šādā veidā ir aizliegts neierobežotu laiku pavairot kultūraugus, jo tas var izraisīt apsakņošanās spējas zudumu un dažos gadījumos auga nāvi.
Otrā. Nejaudu pumpuru rašanās paša auga spēku dēļ
Jebkurai izolētai auga daļai piemīt patiesi maģiskas spējas, savs superspēks. Ja mikroklonālās pavairošanas laikā auga barības vide un visi pārējie dzīves apstākļi ir labvēlīgi un ērti, tad tas var atjaunot trūkstošās daļas. Notiek sava veida reģenerācija - auga audi veido nejaušus jeb adnexālus pumpurus - tas ir, tos, kas parādās it kā "no vecām rezervēm", nevis no jauniem audiem. Šādi pumpuri ir neparasti ar to, ka tie parasti parādās tajās vietās, kur jūs to nevarētu sagaidīt - piemēram, uz saknēm. Tieši šādā veidā bieži tiek pavairoti daudzi ziedi, atkal - zemenes. Šī ir otrā populārākā un efektīvākā augu mikropavairošanas metode.
Trešais. Somatiskā embrioģenēze
Ar otro vārdu visam vajadzētu būt vairāk vai mazāk skaidram. Pieskarsimies pirmajam – ko nozīmē somatiskais? Šis vārds šajā vēnā ir tieši saistīts ar tāda paša nosaukuma šūnām. Šādas šūnas sauc par tām, kas veido daudzšūnu organismu ķermeni, un tās navpiedalīties seksuālajā reprodukcijā. Īsāk sakot, tās ir visas šūnas, izņemot gametas. Somatiskā embrioģenēze tiek veikta diezgan vienkāršā veidā: no iepriekš minētajām šūnām (tas ir, somatiskām) ar “in vitro” metodi tiek veidoti embrioīdi, kas pēc tam, organizējot piemērotus apstākļus attīstībai ar optimālu barotni, pārvēršas par neatkarīgs vesels augs. Šajā gadījumā var runāt par tādu jēdzienu kā totipotence (jebkuras šūnas spēja dalīšanās rezultātā iniciēt jebkuru organisma šūnu tipu). Tiek uzskatīts, ka galu galā šādi embriji attīstās par stādu. Somatiskā embrioģenēze ir laba arī tāpēc, ka tādā veidā iespējams iegūt mākslīgās sēklas. Šī metode pirmo reizi tika atklāta pagājušā gadsimta vidū burkānu šūnās.
Eļļas palmas pavairošanā tiek izmantota aktīvi līdzīga augu mikropavairošanas metode. Lieta tāda, ka, tā kā tai nav ne dzinumu, ne sānu dzinumu, tā veģetatīvā pavairošana nav iespējama (vai katrā ziņā ļoti, ļoti sarežģīta), tāpat kā spraudeņi nav iespējami. Tādējādi iepriekš minētā metodika ir vienīgā no vispieejamākajām un optimālākajām, strādājot ar šo augu.
Ceturtais. Darbs ar kallusa audiem
Mūsu stāstījuma tīklā raiti “iepeldējis” vēl viens termins, un, pirmkārt, ir nepieciešams noskaidrot tā nozīmi. Kas ir kallusa audi? Ikviens zina, ka uz brūces, kad tā nedaudz dzīvo, parādās žūstoša garoza. Un, ja to norauj, brūce atkal sāk asiņot. Rotaļlietapati garoza, citiem vārdiem sakot, “ārstnieciskie audi ir kallusaudi. Šo audu šūnas ne tikai veicina brūču dzīšanu, bet arī ir totipotentas - tas ir, kā jau paskaidrots iepriekš, tās ļauj rasties jaunam augam. Un tāpēc uz šādiem audiem var parādīties arī adnexālie pumpuri (adventīvie - mēs jau esam ieviesuši šo terminu iepriekš).
Šī no visām četrām iepriekšminētajām metodēm, iespējams, ir vismazāk populāra. Pirmkārt, tas ir saistīts ar faktu, ka pārāk bieža kallusa audu šūnu atdalīšana var izraisīt gēnu traucējumus un dažāda līmeņa mutācijas. Tā kā genotipa saglabāšana ir ļoti svarīga mikropavairošanai, un audu kultūra ir jāuztur visaugstākajā līmenī. Turklāt ar iepriekšminētajiem pārkāpumiem parādās arī citi trūkumi: īss augums, uzņēmība pret slimībām utt. Taču dažos gadījumos pavairošana iespējama tikai līdzīgā veidā – piemēram, cukurbietēm citas metodes vienkārši nav.
Tālāk, piemēram, pateiksim dažus vārdus par konkrētu augu klonēšanu, bet vispirms jādalās ar informāciju par to augu atgūšanu, kurus izmanto kā stādāmo materiālu. Kā to panākt?
Atgūšana
Ir vairāki veidi, kā augu pārvērst no slima par veselīgu, un pirmais no tiem ir ievietot asnu speciālā kamerā jeb kastē, kur tiek uzturēti sterili apstākļi, un “piebāzt” ar antibiotikām. Šī metode ir piemērota visiem, izņemot to, ka tā netiek galā ar visām baktērijām.un vīrusi, kuriem var tikt pakļauti augi. Šādos gadījumos, lai dezinficētu augus, tiem tiek veikta termoterapija - citiem vārdiem sakot, termiskā apstrāde īpašās izolētās kamerās, kurās katru dienu vairākas dienas pēc kārtas tiek paaugstināta temperatūra. Ķīmijterapija ir vēl viens veids, kā cīnīties ar infekcijām un baktērijām inficētiem augiem.
Par kartupeļu klonēšanu
Kartupeļi, starp citu, ir viena no retajām kultūrām, ko var pavairot ar ceturto no iepriekšminētajām metodēm. Bet, protams, tas nebūt nav vienīgais veids - un bieži vien viņi ķeras arī pie "guļošo" apikālo un paduses meristēmu aktivizēšanas. Pēc klonēšanas iegūtie bumbuļi ir tieši tādi paši kā "oriģinālie" - tie atšķiras tikai ar mazāku izmēru, tie ir tā sauktie mikrobumbuļi. Un turklāt viņi noteikti būs veseli un bez vīrusiem.
Kartupeļu mikroklonālajā pavairošanā to audzē divu spraudeņu mēģenēs, mēģenes novieto luminiscences spuldžu gaismā ar jaudu no sešiem līdz astoņiem tūkstošiem luksu, temperatūru uztur naktī astoņpadsmit grādi, dienā - kādi divdesmit pieci. Krievijā, izmantojot klonēšanu, visaktīvāk audzē kartupeļus.
Par ābeļu klonēšanu: kas jums jāzina
Ābeļu mikropavairošanā plaši tiek izmantota pirmā metode - pavairošana, izmantojot paduses pumpurus. Šai kultūrai ir augsta iesakņošanās spēja un vairāku izdzīvošanas līmeniseksplanti.
Tie tika ievietoti šķidrā barotnē, kas tika pastāvīgi - katru dienu - atjaunināta. Temperatūra mēģenes augiem arī dienas laikā tika uzturēta divdesmit piecu grādu līmenī, eksperiments tika veikts trīs līdz četras nedēļas.
Interesanti fakti
- Šis paņēmiens, kā jūs viegli varat uzminēt, savu nosaukumu ieguva no jēdziena “klons”, kas parādījās 1903. gadā. No grieķu valodas šis vārds ir tulkots kā "pēcnācējs" vai "izgriezums".
- Pirmā vieta mūsu valstī, kur tika veikti pirmie eksperimentālie mēģinājumi augu mikroklonālajai pavairošanai, bija Timirjazeva Maskavas institūts.
- Klonālā mikropavairošana ir lieliska metode, lai kontrolētu vīrusus un ražotu veselīgus, no infekcijām brīvus augus.
- Periodu, ko augs pārdzīvo pirms ziedēšanas un augļu gūšanas, sauc par juvenīlu – un tajos organismos, kas iegūti klonējot, tas tiek samazināts līdz minimumam.
- Amerikas Savienotās Valstis, Nīderlande, Itālija, Polija, Izraēla un Indija tiek uzskatītas par vadošajām valstīm augu ražošanā iepriekš minētajā veidā.
- Gandrīz divarpus tūkstošus augu sugu un šķirņu tagad var pavairot, izmantojot "in vitro" tehniku.
- Agrīnā stadijā in vitro audzēti augi pēc izskata var atšķirties, taču augot visas atšķirības pazūd, un beigu beigās augi kļūst līdzīgi, kā dvīņi.
- Eksplanti no jauniem augiem vislabāk sakņojas nekā nonobriedis.
- Viens no svarīgiem mikroklonālās pavairošanas nosacījumiem ir augam vislabvēlīgākās barības vides izvēle, un tā var būt gan šķidrā, gan cietā stāvoklī.
- Meristemātisko audu šūnas parasti nesatur vīrusus.
- Eksplanta izmērs ir tieši saistīts ar iespējamo vīrusu klātbūtni tajā. Jo mazāks tas ir, jo mazāks ir infekciju risks.
- Cits mikropavairošanas nosaukums ir meristēmu pavairošana.
Šī ir informācija par augu mikropavairošanu - tēma ir tikpat sarežģīta, cik interesanta.
