Für jeden Gärtner, egal ob Profi oder Hobbygärtner, ist es wichtig zu wissen, wie man seine Pflanzen vermehrt. Es gibt viele Möglichkeiten, und eine der interessantesten und effektivsten ist die Methode der Mikrovermehrung. Was es ist, wie es funktioniert und all seine wichtigsten Weisheiten - in unserem Material.
Was ist das?
Fangen wir mit dem Wichtigsten an. In dem Ausdruck "mikroklonale Reproduktion" ist das zweite Wort für alle klar, aber das erste - nur für die Elite. Lassen Sie uns die Situation klären. Was ist "mikroklonal"?
In "intelligenten" wissenschaftlichen Begriffen gesprochen handelt es sich um eine spezielle Unterart der vegetativen Vermehrung, die eine Technik namens "in vitro" (in vitro) verwendet, die es ermöglicht, Pflanzen in kürzerer Zeit zu erh alten. Wir werden weiter klarer und detaillierter verstehen, und dazu erinnern wir uns zuerst, was vegetative Vermehrung ist, und erklären, was der Begriff "in vitro" bedeutet.
In der wissenschaftlichen Wildnis
Aus dem Kurs der SchuleIn der Biologie wissen wir, dass Pflanzen auf zwei Arten vermehrt werden können: Samen (wenn wir Samen in den Boden streuen) und vegetativ. Die vegetative Vermehrung ist asexuell, sie erfolgt durch Abtrennen eines Teils von der Mutterpflanze. Knospen, Bewurzeln junger Triebe, Umpflanzen von Zwiebeln - das alles ist vegetative Vermehrung.
Es scheint, dass es mit Hilfe von Samen viel einfacher ist, die Anzahl der Pflanzen zu erhöhen - es gibt keine solchen Probleme. Diese Methode hat jedoch einige Nachteile; in einigen Fällen ist es überhaupt unmöglich, Samen zu verwenden - und die vegetative Methode, deren unbestreitbarer Vorteil gegenüber der ersten darin besteht, die Gesamtheit der Gene der Mutterpflanze zu erh alten, bleibt die einzig zugängliche und bequeme Methode. Aber leider hat er auch Schwächen. Mangels der gewünschten Effizienz (z. B. bei Pflanzen wie Eiche, Kiefer usw.) können „ältere“Baumarten (die älter als 15 Jahre sind) solche Verfahren nicht durch Stecklinge vermehren sind recht mühsam und energieaufwändig, die resultierenden Pflanzen entsprechen nicht immer Norm und Muster (können infiziert sein) - und so weiter.
Und für diese Fälle gibt es die Mikropropagationstechnologie, die wie Chip und Dale zur Rettung eilt. Wie oben erwähnt, wird es mit der "in vitro" -Technik durchgeführt, die aus dem Lateinischen mit "in vitro" übersetzt wird. Somit ermöglicht diese Technik das „Klonen“einer Pflanze mit exakt gleichen Genen in einem „Reagenzglas“.wie die Eltern. Dies liegt daran, dass die Zelle unter dem Einfluss äußerer Faktoren in der Lage ist, einen neuen Organismus zum Leben zu erwecken.
Die Technologie der Mikropropagation hat zweifellos eine Reihe von Vor- und Nachteilen. Wir sprechen später darüber.
Was besser ist als Mikropropagation
Zu viele! Und vor allem das Fehlen von Viren und Infektionen in gezüchteten Pflanzen (da dafür spezielle Zellen verwendet werden - sie werden Meristemzellen genannt, liegt ihre Besonderheit in der unaufhörlichen Teilung und dem Vorhandensein physiologischer Aktivität während des gesamten Lebens). Außerdem haben auf diese Weise "extrahierte" Pflanzen ein ziemlich hohes Reproduktionsvolumen, und der gesamte Züchtungsprozess ist viel schneller. Mit Hilfe der Mikrovermehrungstechnik ist es möglich, dieses Verfahren bei solchen Pflanzen durchzuführen, bei denen dies mit herkömmlichen, „traditionellen“Methoden äußerst problematisch ist. Schließlich können bei der "in vitro"-Technik Pflanzen das ganze Jahr über gezüchtet werden, ohne auf irgendein Intervall beschränkt zu sein. Eine solche Technik hat also viele Vorteile. Und bevor wir uns mit der Essenz der mikroklonalen Vermehrung von Pflanzen befassen, lassen Sie uns auf eine kleine Entstehungsgeschichte dieser Methode eingehen. Wer kam auf diese Idee und wie?
Geschichte der Methode
Das erste erfolgreiche Experiment mit Orchideen wurde von einem französischen Wissenschaftler in den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts durchgeführt. Gleichzeitig beschäftigte er sich zunächst nicht mit der "In-vitro" -Technik - sie wurde vor ihm entwickelt und ziemlich erfolgreich. Es ist jedoch JeanMorel – so der Name des französischen Experimentators – entschied sich für ein ähnliches Experiment und führte es recht erfolgreich durch. Werke, die von dieser Technik erzählen, erschienen mehrere Jahrzehnte vor ihm - in den zwanziger Jahren des letzten Jahrhunderts.
In den sechziger Jahren wurde ein "Reagenzglasklon" einer Gehölzpflanze - speziell Espe - erh alten. Es stellte sich heraus, dass es schwieriger war, mit Holz zu arbeiten als mit Blumen und anderen Pflanzenarten, aber diese Schwierigkeiten wurden nach einer gewissen Zeit überwunden. Derzeit können mehr als 200 Baumarten aus mehr als vierzig Familien mit der „Reagenzglas“-Methode gewonnen werden. Die Technologie der Mikrovermehrung von Pflanzen rechtfertigt sich und trägt Früchte.
Mehr zur Methode
Wie Sie vielleicht erraten haben, gibt es viele Feinheiten bei der Entwicklung und Anwendung der Mikrovermehrung von Pflanzen. So gibt es beispielsweise für diese Technologie spezielle Stufen, die einfach zu durchlaufen sind, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Sie müssen verstehen, dass die Vernachlässigung der Reihenfolge der Aktionen oder einer bestimmten Phase absolut nicht das Ergebnis bringen kann, auf das der Züchter zählt. Wir werden also weiter über die Phasen dieser Technik sprechen.
Stadien der Mikrovermehrung von Pflanzen
Diese Technologie umfasst vier „Schritte“auf dem Weg zu den begehrten „Klonen“. Wir werden versuchen, so unwissenschaftlich wie möglich darüber zu sprechen, da die Begriffe der Biotechnologie für ein breites Publikum immer noch nicht das verständlichste sind. UND,Einen dieser Begriffe erklären wir übrigens gleich gleich: Explantat – so nennen Wissenschaftler auf diesem Gebiet einen vom Mutterorganismus getrennten neuen Organismus. Das heißt, das "Versuchskaninchen", das weiter gezüchtet wird.
Also, lass uns zu unseren "Schritten" übergehen. Der erste Schritt ist die Wahl des Elternteils selbst – oder des Spenders. Dieses Thema sollte mit größter Ernsthaftigkeit und Verantwortung angegangen werden, denn um eine gute, starke und gesunde Pflanze zu erh alten, müssen wir und das „Original“dieselbe auswählen. Ein Apfel fällt bekanntlich nicht weit vom Stamm.
In der gleichen Phase ist es notwendig, die Explantate zu isolieren und zu sterilisieren und dann solche Bedingungen zu organisieren, damit das Wachstum dieser gleichen Explantate in der "in vitro"-Technik so angenehm wie möglich erfolgt.
Der zweite "Schritt" könnte nicht einfacher sein - es ist die Reproduktion selbst. Es ist in anderthalb Monaten möglich, wenn die Mini-Stecklinge bereits die Größe von Erbsen erreicht haben und die Rudimente aller vegetativen Organe haben. Darauf folgt wiederum das Bewurzeln der Triebe, die in der vorherigen Phase gewonnen wurden. Sie wird durchgeführt, wenn die Pflanze bereits ein gutes Wurzelsystem gebildet hat.
Der letzte Schritt besteht darin, den Pflanzen zu helfen, sich an das "Leben" im Boden anzupassen, sie im Gewächshaus zu züchten, sie dann in die Erde zu verpflanzen oder zu verkaufen - sozusagen "Aufbruch in die große Welt". Seltsamerweise ist diese Phase die zeitaufwändigste und kostspieligste, da es leider sehr oft vorkommt, dass die Pflanze, sobald sie sich im Boden befindet, beginntBlätter verlieren, aufhören zu wachsen - und dann kann es ganz absterben. All dies geschieht, weil Reagenzglaspflanzen viel Wasser verlieren, wenn sie in den Boden gepflanzt werden. Daher ist es notwendig, eine solche Möglichkeit während der Transplantation zu verhindern - für die empfohlen wird, die Blätter mit einer 50% igen wässrigen Lösung von Glycerin oder einer Paraffinmischung zu besprühen. Dies muss während der Eingewöhnungszeit erfolgen. Darüber hinaus ist es in einigen Fällen ratsam, absichtlich zu mykorrhizieren, dh das künstliche Einbringen von Pilzen in Pflanzengewebe, die es infizieren. Dies geschieht, damit die Pflanze möglichst viele nützliche Nährstoffe und organische Substanzen erhält und auch vor verschiedenen Krankheitserregern geschützt wird.
Das sind alle Stadien der Mikropropagation, in denen, wie wir sehen, nichts global Komplexes oder Übernatürliches ist, aber wir wiederholen es noch einmal, dieses ganze Ereignis erfordert große Verantwortung und Aufmerksamkeit.
Einflussfaktoren
Der Prozess der Mikropropagation wird wie jeder andere von bestimmten Faktoren beeinflusst. Lassen Sie uns sie auflisten, denn „Sie müssen den Feind persönlich kennen.“
- Sorte, Art und physiologische Eigenschaften der Mutterpflanze - sie muss gesund sein, intensiv wachsen, ggf. mit Temperaturbelastung behandelt werden.
- Alter, Struktur und Herkunft des Explantats.
- Anbaudauer.
- Sterilisationseffizienz.
- Guter Nährboden.
- Hormone, Mineralsalze, Kohlenhydrate, Vitamine.
- Temperatur undBeleuchtung.
Was Sie für die Mikropropagation brauchen
Es gibt eine sehr wichtige Voraussetzung für Pflanzen, die auf die oben beschriebene Weise vermehrt werden - abgesehen davon, dass sie gesund sein müssen. Dies ist eine unverzichtbare Erh altung der genetischen Stabilität in allen oben genannten Stadien. Diese Anforderung wird am besten von apikalen Meristemen sowie Achselknospen stieligen Ursprungs erfüllt, weshalb sie bevorzugt für die uns interessierenden Eingriffe verwendet werden.
Die obigen Begriffe sollten für den durchschnittlichen Laien unverständlich sein. Im Folgenden versuchen wir zu erklären, um welche Art von Tieren es sich handelt und was man ihnen serviert.
Apikalmeristeme
Oben haben wir bereits die Existenz spezieller Meristemzellen erwähnt - mit anderen Worten erzieherische. Dies sind Zellen, die sich ständig teilen, immer in körperlicher Aktivität - wodurch die Masse der Pflanze wächst und ein spezielles Gewebe dieser Pflanze gebildet wird. Es wird Meristem genannt. Es gibt viele Arten von Meristemen. Im Allgemeinen können sie in allgemeine und spezielle unterteilt werden. Das Konzept der gemeinsamen Meristeme umfasst drei Gruppen, die sozusagen aufeinander folgen. Das allererste Meristem einer Pflanze ist das Meristem des Embryos, aus dem das für uns interessierende apikale Meristem stammt.
Das Wort "apikal" kommt vom lateinischen "apix" und bedeutet übersetzt "oben". Dies ist also das apikale Gewebesystem, das sich ganz an der Spitze des Embryos befindet - und von dort aus wird später der Spross gebildet und sein Wachstum und seine Entwicklung beginnen. Wenn wir also vom apikalen Meristem als Objekt für das Mikroklonen sprechen, müssen wir verstehen, dass wir die Spitze des Embryos für unsere Zwecke nehmen.
Achselknospen sind etwas einfacher. Jeder weiß, was Nieren sind. Die Achselknospe ist diejenige, die aus der Achsel des Blattes geboren wurde. Die Blattachsel wiederum ist der Winkel zwischen dem Blatt und seinem Stiel; von dort wird eine Niere oder ein Ausweg wachsen. Genau dieser Teil, also der spätere Seitentrieb, wird auch für die spätere Mikrovermehrung genommen.
Jetzt, da etwas Licht über den Schleier des Mysteriums geworfen wurde, können wir uns endlich den Mikropropagationsmethoden zuwenden.
Mikrozüchtungsmethoden
Die mikroklonale Vermehrung ist immer noch gut, was grundsätzlich die Möglichkeit impliziert, mehrere verschiedene Techniken gleichzeitig zu verwenden. Wir werden versuchen, jeden von ihnen so einfach wie möglich abzudecken. Es gibt insgesamt vier Mikrovermehrungsmethoden.
Zuerst. Aktivierung bereits vorhandener Meristeme in der Pflanze
Was bedeutet das? In einer Pflanze, selbst einem so winzigen Mikrostück, sind bestimmte Meristeme bereits gelegt. Dies ist die Spitze des Stiels und seiner Achselknospen. Um eine Pflanze zu mikroklonieren, ist es möglich, diese bisher ruhenden Meristeme "in vitro" "aufzuwecken". Dies geschieht entweder durch Entfernen des apikalen Meristems des Mikrosprossens bzw. seines Stängels und anschließendes Abschneiden des Sprosss mit der „in vitro“-Technik oder durch Einbringen spezieller Substanzen in das Nährmedium der Pflanze, die das Wachstum und die Entwicklung aktivieren von Achselsprossen. MethodeDie Aktivierung "schlafender" Meristeme ist die wichtigste, beliebteste und effektivste und wurde bereits in den siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts entwickelt. Erdbeere wurde das erste "Versuchskaninchen" bei der Anwendung der Mikrovermehrung von Pflanzen dieser Art. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass es verboten ist, Nutzpflanzen auf unbestimmte Zeit auf diese Weise zu vermehren, da dies mit dem Verlust der Wurzelfähigkeit und in einigen Fällen mit dem Tod der Pflanze verbunden ist.
Sekunde. Entstehung von Adventivknospen durch die Kräfte der Pflanze selbst
Jeder isolierte Teil einer Pflanze hat eine wirklich magische Fähigkeit, seine eigene Superkraft. Wenn während der mikroklonalen Vermehrung das Nährmedium der Pflanze und alle anderen Lebensbedingungen günstig und komfortabel sind, kann sie die fehlenden Teile wiederherstellen. Es findet eine Art Regeneration statt - das Gewebe der Pflanze bildet zufällige oder adnexale Knospen - das heißt, solche, die sozusagen "aus alten Reserven" und nicht aus neuen Geweben erscheinen. Solche Knospen sind insofern ungewöhnlich, als sie in der Regel dort erscheinen, wo man sie nicht erwarten würde - zum Beispiel an den Wurzeln. Auf diese Weise werden oft viele Blumen vermehrt - Erdbeeren. Dies ist die zweitbeliebteste und effektivste Methode der Mikrovermehrung von Pflanzen.
Dritter. Somatische Embryogenese
Mit dem zweiten Wort sollte alles mehr oder weniger klar sein. Kommen wir zum ersten – was bedeutet somatisch? Dieses Wort in diesem Sinne steht in direktem Zusammenhang mit den gleichnamigen Zellen. Solche Zellen werden als solche bezeichnet, die den Körper mehrzelliger Organismen bilden und nichtan der sexuellen Fortpflanzung teilnehmen. Kurz gesagt, dies sind alle Zellen mit Ausnahme der Gameten. Die somatische Embryogenese wird auf ziemlich einfache Weise durchgeführt: Aus den oben genannten Zellen (dh somatischen) werden Embryoide unter Verwendung der „In-vitro“-Technik gebildet, die sich anschließend, wenn sie geeignete Bedingungen für die Entwicklung mit einem optimalen Nährmedium organisieren, in verwandeln eine eigenständige Gesamtanlage. In diesem Fall können wir von einem Konzept wie Totipotenz sprechen (die Fähigkeit jeder Zelle, aufgrund von Teilung jeden Zelltyp eines Organismus zu initiieren). Es wird angenommen, dass sich solche Embryonen schließlich zu einem Sämling entwickeln. Auch die somatische Embryogenese ist gut, weil man auf diese Weise künstliche Samen gewinnen kann. Diese Methode wurde erstmals Mitte des letzten Jahrhunderts in Karottenzellen entdeckt.
Eine aktiv ähnliche Methode der Mikrovermehrung von Pflanzen wird bei der Vermehrung von Ölpalmen verwendet. Die Sache ist, dass, da sie weder Triebe noch Seitentriebe hat, ihre vegetative Vermehrung unmöglich (oder auf jeden Fall sehr, sehr schwierig) ist, ebenso wie Stecklinge unmöglich sind. Daher ist die obige Methodik die einzige von allen, die am leichtesten zugänglich und optimal ist, wenn man mit dieser Pflanze arbeitet.
Vierte. Arbeiten mit Kallusgewebe
Ein weiterer Begriff ist nahtlos in das Netz unserer Erzählung „eingeschwommen“und muss zunächst einmal in seiner Bedeutung geklärt werden. Was ist Kallusgewebe? Jeder weiß, dass auf der Wunde, wenn sie ein wenig lebt, eine trocknende Kruste erscheint. Und zieht man ihn ab, fängt die Wunde wieder an zu bluten. Spielzeugdie Kruste selbst, also „das heilende Gewebe“, ist das Kallusgewebe. Die Zellen dieses Gewebes tragen nicht nur zur Wundheilung bei, sondern sind auch totipotent – das heißt, sie lassen, wie oben bereits erläutert, eine neue Pflanze entstehen. Und deshalb können auf solchem Gewebe auch Adnexknospen (adventiv – diesen Begriff haben wir schon einmal eingeführt) erscheinen.
Diese Methode aller vier oben genannten ist vielleicht die am wenigsten verbreitete. Dies liegt zunächst daran, dass eine zu häufige Trennung von Kallusgewebezellen zu Genstörungen und Mutationen auf verschiedenen Ebenen führen kann. Da die Erh altung des Genotyps für die Mikrovermehrung sehr wichtig ist, muss die Gewebekultur auf höchstem Niveau geh alten werden. Darüber hinaus treten bei den oben genannten Verstößen andere Mängel auf: Kleinwuchs, Anfälligkeit für Krankheiten und so weiter. In einigen Fällen ist die Vermehrung jedoch nur auf ähnliche Weise möglich – beispielsweise gibt es bei Zuckerrüben einfach keine andere Methode.
Als nächstes werden wir zum Beispiel ein paar Worte über das Klonen bestimmter Pflanzen sagen, aber zuerst müssen wir Informationen über die Rückgewinnung von Pflanzen austauschen, die als Pflanzmaterial verwendet werden. Wie kann dies erreicht werden?
Wiederherstellung
Es gibt mehrere Möglichkeiten, eine Pflanze von einer Krankheit in eine gesunde zu verwandeln, und die erste davon besteht darin, den Spross in eine spezielle Kammer oder Kiste zu legen, in der sterile Bedingungen aufrechterh alten werden, und ihn mit Antibiotika zu „stopfen“. Diese Methode ist für alle gut, außer dass sie nicht mit allen Bakterien fertig wird.und Viren, denen Pflanzen ausgesetzt sein können. In solchen Fällen werden Pflanzen zur Desinfektion einer Thermotherapie unterzogen, also einer Wärmebehandlung in speziellen isolierten Kammern, in denen die Temperatur mehrere Tage hintereinander täglich erhöht wird. Chemotherapie ist eine weitere Möglichkeit, Infektionen und Bakterien infizierter Pflanzen zu bekämpfen.
Über das Klonen von Kartoffeln
Kartoffel ist übrigens eine der wenigen Feldfrüchte, die mit der vierten der oben genannten Methoden vermehrt werden können. Aber das ist natürlich bei weitem nicht der einzige Weg - und oft greifen sie auch auf die Aktivierung "schlafender" apikaler und axillärer Meristeme zurück. Die nach dem Klonen erh altenen Knollen sind genau die gleichen wie die "Original" - sie unterscheiden sich nur in einer kleineren Größe, das sind die sogenannten Mikroknollen. Und außerdem werden sie bestimmt gesund und frei von Viren sein.
Bei der mikroklonalen Vermehrung von Kartoffeln wird es in Reagenzgläsern aus zwei Stecklingen gezüchtet, die Reagenzgläser werden unter das Licht von Leuchtstofflampen mit einer Leistung von sechs- bis achttausend Lux gestellt, die Temperatur wird nachts innerhalb von achtzehn geh alten Grad tagsüber - ungefähr fünfundzwanzig. In Russland werden Kartoffeln am aktivsten durch Klonen angebaut.
Über das Klonen von Apfelbäumen: Was Sie wissen müssen
Bei der Mikrovermehrung von Apfelbäumen ist die erste Methode weit verbreitet - die Vermehrung mit Achselknospen. Es gibt eine hohe Fähigkeit dieser Kultur zu wurzeln und die Überlebensrate von mehrExplantate.
Sie wurden in einen flüssigen Nährboden gegeben, der ständig - täglich - aktualisiert wurde. Die Temperatur für Reagenzglaspflanzen wurde auch tagsüber auf fünfundzwanzig Grad geh alten, der Versuch wurde drei bis vier Wochen lang durchgeführt.
Interessante Fakten
- Diese Technik hat, wie Sie leicht erraten können, ihren Namen von dem Begriff „Klon“, der 1903 auftauchte. Aus dem Griechischen wird dieses Wort mit „Nachkommen“oder „Schnitt“übersetzt.
- Der erste Ort in unserem Land, an dem die ersten experimentellen Versuche zur mikroklonalen Vermehrung von Pflanzen durchgeführt wurden, war das Moskauer Timiryazev-Institut.
- Klonale Mikrovermehrung ist eine ausgezeichnete Methode, um Viren zu kontrollieren und gesunde, infektionsfreie Pflanzen zu produzieren.
- Die Zeit, die eine Pflanze durchläuft, bevor sie blüht und Früchte trägt, wird als juvenil bezeichnet - und bei den durch Klonen gewonnenen Organismen ist sie minimiert.
- Die Vereinigten Staaten von Amerika, die Niederlande, Italien, Polen, Israel und Indien gelten als die führenden Länder in der Produktion von Pflanzen in der oben genannten Weise.
- Fast zweieinhalbtausend Pflanzenarten und -sorten können jetzt mit der "in vitro"-Technik vermehrt werden.
- In den frühen Stadien können sich in vitro gezüchtete Pflanzen im Aussehen unterscheiden, aber wenn sie wachsen, verschwinden alle Unterschiede, und am Ende werden die Pflanzen ähnlich, wie Zwillinge.
- Explantate von Jungpflanzen lassen sich besser bewurzeln als vonreif.
- Eine der wichtigsten Bedingungen bei der mikroklonalen Vermehrung ist die Auswahl des für die Pflanze günstigsten Nährmediums, das sowohl flüssig als auch fest sein kann.
- Zellen meristematischer Gewebe enth alten normalerweise keine Viren.
- Die Größe des Explantats steht in direktem Zusammenhang mit dem möglichen Vorhandensein von Viren darin. Je kleiner es ist, desto geringer ist das Infektionsrisiko.
- Ein anderer Name für Mikrovermehrung ist Meristemvermehrung.
Dies sind die Informationen über die Mikrovermehrung von Pflanzen, ein ebenso komplexes wie interessantes Thema.
