Mikroförökning: teknik, applikation

2024 Författare: Aaron Duncan | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 03:59

För alla trädgårdsmästare, oavsett om de är professionella eller amatörer, är det viktigt att veta hur man förökar sina planteringar. Det finns många sätt, och en av de mest intressanta och effektiva är metoden för mikroförökning. Vad det är, hur det fungerar och all dess huvudsakliga visdom - i vårt material.

Vad är det här?

Låt oss börja med det viktigaste. I frasen "mikroklonal reproduktion" är det andra ordet tydligt för alla, men det första - bara för eliten. Låt oss klargöra situationen. Vad är "mikroklon alt"?

I "smarta" vetenskapliga termer är detta en speciell underart av vegetativ förökning med en teknik som kallas "in vitro" (in vitro), vilket gör det möjligt att få växter på kortare tid. Vi kommer att förstå tydligare och mer i detalj ytterligare, och för detta kommer vi först ihåg vad vegetativ förökning är, och förklarar vad termen "invitro" betyder.

I den vetenskapliga vildmarken

Från skolans kursInom biologin vet vi att växter kan förökas på två sätt: frö (när vi sprider frön i jorden) och vegetativa. Vegetativ förökning är asexuell, den sker genom att någon del separeras från moderväxten. Knoppning, rotning av unga skott, transplantation av lökar - allt detta är vegetativ förökning.

Det verkar som om det med hjälp av frön är mycket lättare att öka antalet plantor - det finns inga sådana problem. Denna metod har dock en hel del nackdelar; i vissa fall är det omöjligt att använda frön alls - och den vegetativa metoden, vars obestridliga fördel framför den första är att bevara helheten av generna från moderväxten, förblir den enda tillgängliga och bekväma. Men tyvärr har han också brister. Till exempel, bristen på önskad effektivitet (till exempel i växter som ek, tall och så vidare), "äldre" trädarter (som är mer än 15 år gamla) kan inte föröka sig genom sticklingar, sådana procedurer är ganska arbetskrävande och energikrävande, de resulterande plantorna överensstämmer inte alltid med norm och prov (kan vara infekterade) - och så vidare.

Och det är för dessa fall som mikroförökningstekniken existerar, som liksom Chip och Dale skyndar till undsättning. Som nämnts ovan utförs det med hjälp av tekniken "in vitro", som översätts från latin till "in vitro". Således gör denna teknik det möjligt att "klona" i ett "provrör" en växt med gener exakt samma somsom föräldern. Detta beror på att cellen kan ge liv åt en ny organism under påverkan av yttre faktorer.

Tekniken för mikroförökning har utan tvekan ett antal fördelar och nackdelar. Vi pratar om dem senare.

Vilket är bättre än mikroförökning

Till många! Och först av allt, frånvaron av virus och infektioner i uppfödda växter (eftersom speciella celler används för detta - de kallas meristemceller, deras egenhet ligger i den oupphörliga uppdelningen och närvaron av fysiologisk aktivitet under hela livet). Dessutom har växter "extraherade" på detta sätt en ganska hög reproduktionsvolym, och hela förädlingsprocessen är mycket snabbare. Med hjälp av mikroförökningsteknik är det möjligt att utföra denna procedur för de växter för vilka det är extremt problematiskt att göra detta med konventionella, "traditionella" metoder. Slutligen, i "in vitro"-tekniken, kan växter odlas under hela året, inte begränsat till ett intervall. Så det finns många fördelar med en sådan teknik. Och innan vi går in i kärnan i mikroklonal förökning av växter, låt oss beröra lite historia om uppkomsten av denna metod. Vem kom på den här idén och hur?

History of the method

Det första framgångsrika experimentet på orkidéer gjordes av en fransk vetenskapsman på 50-talet av förra seklet. Samtidigt ägnade han sig från början inte åt "invitro" -tekniken - den utvecklades före honom och ganska framgångsrikt. Men det är JeanMorel - så heter den franske experimentatorn - bestämde sig för ett liknande experiment och genomförde det ganska framgångsrikt. Verk som berättar om denna teknik dök upp flera decennier före honom - på tjugotalet av förra seklet.

En "provrörsklon" av en vedartad växt - speciellt asp - erhölls på sextiotalet. Det visade sig vara svårare att arbeta med trä än med blommor och andra typer av växter, men dessa svårigheter övervanns efter en viss tid. För närvarande kan mer än 200 arter av träd från mer än fyrtio familjer erhållas med "provrörsmetoden". Tekniken för mikroförökning av växter rättfärdigar sig själv och bär frukt.

Mer om metoden

Som du kanske har gissat finns det många finesser i utvecklingen och tillämpningen av mikroförökning av växter. Så till exempel finns det speciella steg för denna teknik, som helt enkelt är nödvändiga att följa för att få önskat resultat. Du måste förstå att om du försummar sekvensen av åtgärder eller något skede kan det absolut inte leda till det resultat som uppfödaren räknar med. Så vi kommer att prata om stegen i denna teknik ytterligare.

Stadier av mikroförökning av växter

Denna teknik involverar fyra "steg" på vägen mot att erhålla de eftertraktade "klonerna". Vi kommer att försöka prata om dem så ovetenskapligt som möjligt, eftersom termerna för bioteknik fortfarande inte är det mest begripliga för en bred publik. OCH,Förresten, vi kommer omedelbart att förklara en av dessa termer: explantation - så här kallar forskare inom detta område en ny organism separerad från moderorganismen. Det vill säga själva "marsvinet" som ska odlas ytterligare.

Så, låt oss gå vidare till våra "steg". Det första steget är valet av föräldern själv – eller donatorn. Denna fråga bör behandlas med största allvar och ansvar, för för att få en bra, stark, frisk växt måste vi och "originalen" välja samma. Ett äpple faller som bekant inte långt från trädet.

I samma skede är det nödvändigt att isolera och sterilisera explantaten och sedan organisera sådana förhållanden så att tillväxten av samma explantat i "in vitro"-tekniken sker så bekvämt som möjligt.

Det andra "steget" kunde inte vara enklare - det är själva reproduktionen. Det är möjligt om en och en halv månad, när ministicklingarna redan har nått storleken på ärter och har rudimenten från alla vegetativa organ. Det följs i sin tur av rotningen av skotten som erhölls i föregående steg. Det utförs när plantan redan har bildat ett bra rotsystem.

Det sista steget är att hjälpa växter att anpassa sig till "livet" i jorden, odla dem i ett växthus, sedan transplantera dem i marken eller sälja dem - så att säga "avgång till den stora världen". Det här stadiet är konstigt nog det mest tidskrävande och kostsamma, för väldigt ofta händer det tyvärr att växten börjar när den väl är i jordentappa löv, sluta växa - och då kan den dö helt. Allt detta händer på grund av att provrörsväxter tappar mycket vatten när de transplanteras ner i jorden. Därför är det nödvändigt att förhindra en sådan möjlighet under transplantation - för vilken det rekommenderas att spraya bladen med en 50% vattenlösning av glycerin eller en blandning av paraffin. Detta måste göras under hela acklimatiseringsperioden. Dessutom är det i vissa fall tillrådligt att avsiktligt mykorrhisera - det vill säga det konstgjorda införandet av svampar i växtvävnader som infekterar den. Detta görs för att växten ska få så mycket nyttiga näringsämnen och organiska ämnen som möjligt och dessutom skyddas från olika patogener.

Det är alla stadier av mikroförökning, där det, som vi ser, det inte finns något glob alt komplext eller övernaturligt, men vi upprepar än en gång, hela denna händelse kräver stort ansvar och uppmärksamhet.

påverkande faktorer

Processen för mikroförökning, som alla andra, påverkas av vissa faktorer. Låt oss lista dem, för "du måste känna fienden personligen."

Moderväxtens sort, art och fysiologiska egenskaper - den måste vara frisk, växa intensivt, om nödvändigt, behandlas med temperaturexponering
Ålder, struktur och ursprung för explantatet.
Odlingens varaktighet.
Steriliseringseffektivitet.
Bra grogrund.
Hormoner, minerals alter, kolhydrater, vitaminer.
Temperatur ochbelysning.

Vad du behöver för mikroförökning

Det finns ett mycket viktigt krav för växter som ska förökas på ovanstående sätt - förutom att de måste vara friska. Detta är ett oumbärligt bevarande av genetisk stabilitet under alla ovanstående stadier. Detta krav tillgodoses bäst av apikala meristemer, såväl som axillära knoppar av stamursprung, varför de föredras att användas för det förfarande som är intressant för oss.

Ovanstående termer borde vara obegripliga för den genomsnittlige lekmannen. Nedan ska vi försöka förklara vilken typ av djur de är och vad vi ska servera dem med.

Apical meristems

Ovan har vi redan nämnt förekomsten av speciella meristemceller - med andra ord pedagogiska. Dessa är celler som ständigt delar sig, alltid i ett tillstånd av fysisk aktivitet - på grund av vilken växtmassan växer och en speciell vävnad av denna växt bildas. Det kallas meristem. Det finns många typer av meristem. Generellt kan de delas in i allmänna och speciella. Begreppet gemensamma meristem omfattar tre grupper, som så att säga följer den ena efter den andra. Det allra första meristemet i en växt är embryots meristem, från vilket det apikala meristemet av intresse för oss härstammar.

Ordet "apical" kommer från latinets "apix" och det översätts som "top". Detta är alltså det apikala vävnadssystemet som är beläget vid embryots spets - och det är från det som skottet därefter bildas och dess tillväxt och utveckling börjar. Så, på tal om det apikala meristemet som ett objekt för mikrokloning, måste vi förstå att vi tar spetsen av embryot för våra behov.

Axillära knoppar är lite lättare. Alla vet vad njurar är. Axelknoppen är den som föddes från bladets ax. Bladaxen är i sin tur vinkeln mellan bladet och dess stam; därifrån växer en njure eller en flykt. Just denna del, det vill säga det framtida sidoskottet, tas också för efterföljande mikroförökning.

Nu när lite ljus har kastats över mysteriets slöja kan vi äntligen gå vidare till mikroförökningsmetoder.

Mikroavelmetoder

Mikroklonal spridning är fortfarande bra, vilket i princip innebär möjligheten att använda flera olika tekniker samtidigt. Vi kommer att försöka täcka var och en av dem så enkelt som möjligt. Det finns fyra mikroförökningsmetoder tot alt.

Först. Aktivering av redan befintliga meristem i anläggningen

Vad betyder det här? I en växt, till och med ett så litet mikrostycke, är vissa meristem redan lagda. Detta är toppen av stammen och dess axillära knoppar. För att mikroklona en växt är det möjligt att "väcka" dessa hittills vilande meristem "in vitro". Detta uppnås antingen genom att ta bort det apikala meristem från mikrogrodden, eller snarare, dess stjälk, och sedan skära skottet med "in vitro"-tekniken, eller genom att införa speciella ämnen i växtens näringsmedium som aktiverar tillväxt och utveckling av axillära skott. Metodaktivering av "sovande" meristem är den viktigaste, mest populära och effektiva, och den utvecklades redan på sjuttiotalet av förra seklet. Strawberry blev det första "marsvinet" i tillämpningen av mikroförökning av växter av denna typ. Det är dock viktigt att notera att det är förbjudet att föröka grödor på obestämd tid på detta sätt, eftersom detta är fyllt med förlust av förmågan att rota, och i vissa fall, växtens död.

Andra. Uppkomsten av tillfälliga knoppar av växtens krafter

Varje isolerad del av en växt som helst har en verkligt magisk förmåga, sin egen superkraft. Om under mikroklonal förökning växtens näringsmedium och alla andra levnadsförhållanden är gynnsamma och bekväma, kan det återställa de saknade delarna. En sorts regenerering äger rum - växtens vävnader bildar tillfälliga, eller adnexala knoppar - det vill säga de som uppträder så att säga "från gamla reserver", och inte från nya vävnader. Sådana knoppar är ovanliga eftersom de som regel dyker upp på de platser där du inte förväntar dig att de ska dyka upp - till exempel på rötterna. Det är på detta sätt som många blommor ofta förökas, igen - jordgubbar. Detta är den näst mest populära och effektiva metoden för mikroförökning av växter.

Tredje. Somatisk embryogenes

Med det andra ordet ska allt vara mer eller mindre tydligt. Låt oss beröra det första - vad betyder somatisk? Detta ord i denna ven är direkt relaterat till cellerna med samma namn. Sådana celler kallas de som utgör kroppen av flercelliga organismer och inte gör detdelta i sexuell fortplantning. Kort sagt, dessa är alla celler, med undantag för gameter. Somatisk embryogenes utförs på ett ganska enkelt sätt: embryoider bildas från ovanstående celler (det vill säga somatiska) med hjälp av "in vitro"-tekniken, som sedan, när de organiserar lämpliga förhållanden för utveckling med ett optim alt näringsmedium, blir till en oberoende hel anläggning. I det här fallet kan vi prata om ett sådant koncept som totipotens (förmågan hos vilken cell som helst, på grund av delning, att initiera vilken celltyp som helst av en organism). Man tror att sådana embryon så småningom utvecklas till en planta. Somatisk embryogenes är också bra eftersom det är möjligt att få konstgjorda frön på detta sätt. Denna metod upptäcktes först i mitten av förra seklet i morotsceller.

En aktivt liknande metod för mikroförökning av växter används vid förökning av oljepalm. Saken är den att eftersom den varken har skott eller sidoskott är dess vegetativa förökning omöjlig (eller i alla fall väldigt, väldigt svår), precis som sticklingar är omöjliga. Sålunda är ovanstående metod den enda av alla de mest tillgängliga och optimala när man arbetar med denna anläggning.

Fjärde. Arbeta med kallusvävnad

En annan term har smidigt "flyttat" in i vårt narrativs nätverk, och först och främst krävs det för att klargöra dess innebörd. Vad är kallusvävnad? Alla vet att på såret, när det lever lite, uppstår en uttorkande skorpa. Och drar man av det börjar såret blöda igen. Leksaksjälva skorpan, med andra ord, "den läkande vävnaden, är kallusvävnaden. Cellerna i denna vävnad bidrar inte bara till läkning av sår, de är också totipotenta - det vill säga, som redan förklarats ovan, låter de en ny växt uppstå. Och det är därför adnexala knoppar (adventiva - vi har redan introducerat denna term tidigare) också kan dyka upp på sådan vävnad

Denna metod av alla fyra ovan är kanske den minst populära. Först och främst beror detta på det faktum att alltför frekvent separation av callusvävnadsceller kan leda till genstörningar och mutationer på olika nivåer. Eftersom bevarandet av genotypen är mycket viktigt för mikroförökning, och vävnadskultur måste upprätthållas på högsta nivå. Dessutom, med ovanstående kränkningar, uppstår andra brister: kortväxthet, mottaglighet för sjukdomar och så vidare. Men i vissa fall är reproduktion endast möjlig på liknande sätt - till exempel för sockerbetor finns det helt enkelt ingen annan metod.

Nästa kommer vi till exempel att säga några ord om kloning av specifika växter, men först måste vi dela information om återvinning av växter som används som plantmaterial. Hur kan detta uppnås?

Recovery

Det finns flera sätt att förvandla en växt från sjuk till frisk, och det första av dem är att placera grodden i en speciell kammare, eller låda, där sterila förhållanden upprätthålls, och "fylla" den med antibiotika. Denna metod är bra för alla, förutom att den inte klarar alla bakterier.och virus som växter kan utsättas för. I sådana fall, för att desinficera växter, ges de termoterapi - med andra ord värmebehandling i speciella isolerade kammare, där temperaturen höjs dagligen flera dagar i rad. Kemoterapi är ett annat sätt att bekämpa infektioner och bakterier för infekterade växter.

Om potatiskloning

Potatis, förresten, är en av få grödor som kan förökas med den fjärde av ovanstående metoder. Men detta är naturligtvis långt ifrån det enda sättet - och ofta tillgriper de också aktiveringen av "sovande" apikala och axillära meristemer. Knölarna som erhålls efter kloning är exakt samma som de "original" - de skiljer sig bara i en mindre storlek, dessa är de så kallade mikroknölarna. Och dessutom kommer de säkert att vara friska och fria från virus.

Vid mikroklonal förökning av potatis odlas den i provrör med två sticklingar, provrören placeras under ljuset av lysrör med en effekt på sex till åtta tusen lux, temperaturen hålls på natten inom arton grader, under dagen - cirka tjugofem. I Ryssland är det potatis som odlas mest aktivt med hjälp av kloning.

Om äppelträdskloning: vad du behöver veta

Inom mikroförökning av äppelträd används den första metoden flitigt - förökning med hjälp av axillära knoppar. Det finns en hög förmåga hos denna kultur att rota och överlevnaden på flerexplantations.

De placerades i ett flytande näringsmedium, som ständigt - dagligen - uppdaterades. Temperaturen för provrörsväxter hölls också vid tjugofem grader under dagen, experimentet genomfördes i tre till fyra veckor.

Intressanta fakta

Denna teknik, som du lätt kan gissa, fick sitt namn från konceptet "klon", som dök upp 1903. Från det grekiska språket är detta ord översatt som "avkomma" eller "styckning".
Det första stället i vårt land där de första experimentella försöken med mikroklonal förökning av växter utfördes var Timiryazev Moskva-institutet.
Klonal mikroförökning är en utmärkt metod för att kontrollera virus och producera friska, infektionsfria växter.
Perioden som en växt går igenom innan blomning och fruktsättning kallas juvenil - och hos de organismer som erhålls genom kloning minimeras den.
USA, Nederländerna, Italien, Polen, Israel och Indien anses vara de ledande länderna inom produktion av växter på ovanstående sätt.
Nästan två och ett halvt tusen arter och sorter av växter kan nu förökas med "in vitro"-tekniken.
I de tidiga stadierna kan växter som odlas in vitro skilja sig åt i utseende, men när de växer försvinner alla skillnader och till slut blir växterna lika, som tvillingar.
Explantat från unga plantor är bäst rotade än frånmogen.
En av de viktiga förutsättningarna för mikroklonal förökning är valet av det mest fördelaktiga näringsmediet för växten, och det kan vara både flytande och fast tillstånd.
Celler i meristematiska vävnader innehåller vanligtvis inga virus.
Storleken på explantatet är direkt relaterad till den eventuella förekomsten av virus i den. Ju mindre den är, desto lägre är risken för infektioner.
Ett annat namn för mikroförökning är meristemförökning.