Являются ли саженцы, откладывание и посев семян единственным способом увеличить количество растений, выставленных на продажу? Оказывается - больше нет! К все более широко используемым методам присоединилось размножение растений in vitro . Посмотрите, как выглядит размножение растений in vitro, как оно осуществляется и какие растения чаще всего размножают методом in vitro.
Размножение растений in vitro
Садоводство вступило в новую эру, а это означает, что в настоящее время, помимо традиционных методов размножения растений, используется целый ряд, зачастую довольно необычных методов. В первую очередь среди этих необычных приемов пропагандируется микровоспроизведение, т.е. размножение in vitro . Это значит столько же, сколько выращивание стекла, и это не такая уж новая техника, как может показаться, потому что ее метрика указывает на несколько десятков лет испытаний, в результате которых был создан ряд методов размножения фрагментов растений в лабораторных условиях.
Репродукция растений in vitro основана на практически неограниченных регенеративных способностях всех растительных клеток с неповрежденным ядром. Эта предрасположенность живых растительных клеток к сохранению полной генетической информации и полной способности к развитию, независимо от степени их дифференциации, называется тотипотентностью. Это свойство позволяет во многих случаях воссоздать целостный растительный организм из небольших участков листьев, побегов, корней или даже в крайнем случае - из отдельных клеток.
В настоящее время размножение in vitro используется практически для всех декоративных, культурных и плодовых растений. Достаточно взглянуть на длинный список видов, который ежегодно получают сотни тысяч новых особей с помощью разведения in vitro . Здесь мы находим мин. гвоздики, герберы, антурии, из садовых растений будут нарциссы, лилейники и лилии, а из плодовых растений - клубника, черника, кизил съедобный и многие-многие другие.
Техника воспроизводства растений in vitro довольно проста - достаточно получить конус роста растений или даже кусочек меристематической ткани с недифференцированными клетками с большим регенеративным потенциалом и поместить его на правильно сбалансированную среду в возможно стерильных лабораторных условиях. Кажется банальным, правда? Что ж, это не так.
Если ткани, собранные для воспроизводства in vitro , заражены патогенами, вся культура в самом начале окажется большой неудачей. Наибольшую опасность представляют вирусы, которые могут долгое время жить в клетках растений, не вызывая никаких симптомов. Если мы получим (я думаю, это можно назвать крупномасштабным производством растений этим методом) новые образцы из зараженного вирусом материнского растения, нас ждет неприятный сюрприз ...
Однако, чтобы защититься от потенциальных эффектов размножения больных людей, каждая крупная лаборатория культур in vitro проверяет растительный материал, предназначенный для размножения, на наличие вирусов, и, если таковые присутствуют, вся колония стволовых клеток подвергается термотерапии (т.е. действию высокой температуры), что эффективно подавляет размножение вируса в растении.
Следующим этапом размножения растений in vitro является размещение фрагментов тканей на правильно подобранной агаризованной среде. Он должен содержать не только основные питательные вещества, из которых может получать развивающееся растение, но, прежде всего, правильно составленный набор растительных гормонов. Именно фитогормоны влияют на деление растительных клеток, их рост, дифференциацию и, как следствие, восстановление полноценного растения только из каллусного осадка, то есть недифференцированной колонии стволовых клеток.
Чтобы стимулировать рост клеток, в среду добавляют точно определенную концентрацию ауксинов и цитокининов - двух основных групп фитогормонов, которые определяют правильный рост и развитие всего растения. Уже в самом начале исследований по размножению растений in vitro.Было обнаружено, что хотя некоторые гормоны растений не оказывают прямого стимулирующего действия на почку нового растения, их присутствие в неправильной концентрации вызывает задержку роста и часто, как следствие, гибель каллуса. Многолетние исследования привели к созданию подробных таблиц концентраций фитогормонов в среде на каждой фазе роста и времени, в течение которого эти соединения должны присутствовать в среде во время размножения отдельных видов и даже разновидностей растений. Таким образом, для стимуляции развития корней соотношение концентраций ауксина и цитокинина иное, чем в случае развития побегов и листьев.
Нормой при размножении растений in vitro является то, что для стимулирования развития новых всходов необходимо увеличить долю цитокининовых гормонов в среде. Однако, чтобы проросток развил сильную корневую систему, его следует перенести на агаровую среду с повышенным содержанием ауксинов по отношению к цитокининам.
Обычно при трансплантации развивающейся клеточной массы на новую среду с четко определенным составом также могут быть собраны группы клеток для увеличения числа потомков. Это приводит к получению огромного количества новых растений из одной гранулы каллюса в рекордно короткие сроки. У такого метода работы есть также финансовые причины, потому что большое количество новых саженцев, часто в миллионах штук, можно получить на относительно небольшой площади лабораторных столов.
Очень важную роль в течение всего цикла воспроизводства растений in vitro играют соответствующие температура и световые периоды, то есть продолжительность дня и ночи, которые так же важны, как правильно составленный питательный раствор или здоровые материнские растения.
Когда саженцы достигают нужного размера, их аккуратно перемещают в комнату, где постепенно происходит процесс их закаливания, т.е. растения привыкают к условиям в туннелях и теплицах.
Таким образом, практически все садовые новинки и диковинки становятся доступными широкому кругу клиентов, а их цена резко падает. Так обстоит дело, например, с недавно выращенными сортами лилейника, которым разрешено размножаться в культурах in vitro сразу после первого цветения . Американцы и голландцы достигли такого совершенства в этом методе клонирования растений, что новинки определенного года становятся общедоступными уже через один или два сезона. И их цена снижается с нескольких сотен долларов в год внедрения до нескольких десятков в следующий. Разновидности с многолетним опытом теперь доступны для каждого кармана.
Выращивание растений in vitro также обеспечивает прекрасные условия для размножения орхидей и папоротников, которые в «нормальных» условиях стали настоящим испытанием терпения для садоводов. Если в случае папоротников молодые гаметофиты в стерильных лабораторных условиях, свободные от «нежелательных гостей» извне, имеют отличные условия для роста, то с семенами орхидей дело обстоит иначе. Семейство Orchideaceae, к которому принадлежат все культивируемые орхидеи, характеризуется сложным циклом развития. Эти растения живут в симбиозе с грибами, также их семенам для правильного прорастания необходимо присутствие мицелия, который питает их, тем самым компенсируя отсутствие эндосперма, который служит резервом.
На агаризованной среде намного легче поддерживать соответствующие условия для роста гиф грибов и защищать их от заражения вредными микроорганизмами, которые могут нарушить процесс прорастания семян и последующий рост проростков, связанный с симбиозом их корней со слоевищем гриба.
Метод культивирования in vitro также нашел применение в садоводстве, то есть выведении новых сортов. Благодаря этому стало возможным создание, иногда спонтанно в природе, удаленных гибридов, то есть скрещиваний между особями, принадлежащими к двум разным видам. Цель - получить ценные растения с высокой удельной урожайностью и высокой устойчивостью к болезням и вредителям, и в то же время непривередливые к условиям выращивания.
Получить такой гибрид очень сложно, и только использование преимуществ воспроизводства растений in vitro позволило селекционным учреждениям начать исследования в этой области.
Ранее механизмы несовместимости, в основном основанные на недоедании развивающегося эмбриона или неспособности прорастающего растения забирать питательные вещества из эндосперма, предотвращали скрещивание особей двух разных видов. В настоящее время эмбрионы переносятся на правильно подобранную среду, из которой они могут получить все вещества, необходимые для правильного развития.
Думаю, что с помощью этой небольшой статьи я пролил свет на эту довольно сложную тему. Представленная выше информация - это только верхушка айсберга. Само применение микроразмножения, также иногда называемого методом культивирования in vitro , все еще можно найти разными способами. Таким образом, эту технику следует отождествлять не только с массовым размножением декоративных растений, но шире рассматривать все способы ее использования в современном мире.
Гвидон
