Kiekvienam sodininkui, nesvarbu, ar jis profesionalas, ar mėgėjas, svarbu žinoti, kaip dauginti savo sodinukus. Būdų yra daug, o vienas įdomiausių ir efektyviausių yra mikrodauginimo būdas. Kas tai yra, kaip tai veikia ir visa jo pagrindinė išmintis – mūsų medžiagoje.
Kas tai?
Pradėkime nuo svarbiausio dalyko. Frazėje „mikrokloninis dauginimasis“antrasis žodis aiškus visiems, bet pirmasis – tik elitui. Išsiaiškinkime situaciją. Kas yra mikrokloninis?
Kalbant „protingais“moksliniais terminais, tai yra ypatingas vegetatyvinio dauginimo porūšis, naudojant techniką, vadinamą „in vitro“(in vitro), kuri leidžia augalus gauti per trumpesnį laiką. Aiškiau ir išsamiau suprasime toliau, todėl pirmiausia prisiminsime, kas yra vegetatyvinis dauginimas, ir paaiškinsime, ką reiškia terminas „invitro“.
Mokslinėje dykumoje
Iš mokyklos kursoBiologijoje žinome, kad augalus galima dauginti dviem būdais: sėkliniu (kai išbarstome sėklas į dirvą) ir vegetatyviniu. Vegetatyvinis dauginimasis nelytinis, vyksta atskiriant nuo motininio augalo kokią nors dalį. Pumpurų auginimas, jaunų ūglių įsišaknijimas, svogūnėlių persodinimas – visa tai yra vegetatyvinis dauginimas.
Atrodytų, kad su sėklų pagalba daug lengviau padauginti augalų – nėra tokios bėdos. Tačiau šis metodas turi nemažai minusų; kai kuriais atvejais sėklų iš viso naudoti neįmanoma - o vegetatyvinis metodas, kurio neabejotinas pranašumas prieš pirmąjį yra išsaugoti pirminio augalo genų visumą, išlieka vienintelis prieinamas ir patogus. Bet, deja, jis turi ir trūkumų. Pavyzdžiui, trūkstant norimo efektyvumo (pavyzdžiui, augaluose, tokiuose kaip ąžuolas, pušis ir pan.), „senesnės“medžių rūšys (kurioms daugiau nei 15 metų) negali daugintis auginiais, tokios procedūros. yra gana daug darbo ir daug energijos reikalaujantys, gauti augalai ne visada atitinka normą ir mėginį (gali būti užkrėsti) ir pan.
Ir būtent šiems atvejams egzistuoja mikrodauginimo technologija, kuri, kaip ir Chipas ir Deilas, skuba į pagalbą. Kaip minėta aukščiau, tai atliekama naudojant „in vitro“techniką, kuri iš lotynų kalbos išversta kaip „in vitro“. Taigi šis metodas leidžia „klonuoti“„mėgintuvėlyje“augalą, kurio genai yra lygiai tokie patys kaipkaip tėvas. Taip yra dėl to, kad ląstelė, veikiama išorinių veiksnių, gali suteikti gyvybę naujam organizmui.
Mikrodauginimo technologija neabejotinai turi nemažai privalumų ir trūkumų. Apie juos pakalbėsime vėliau.
Kas geriau nei mikrodauginimas
Daugeliui! Ir visų pirma, virusų ir infekcijų nebuvimas išvestuose augaluose (kadangi tam naudojamos specialios ląstelės - jos vadinamos meristemine ląstelėmis, jų ypatumas slypi nenutrūkstamame dalijime ir fiziologinio aktyvumo buvime visą gyvenimą). Taip pat tokiu būdu „išgauti“augalai pasižymi gana dideliu reprodukcijos kiekiu, o visas veisimosi procesas vyksta daug greičiau. Mikrodauginimo technologijos pagalba šią procedūrą galima atlikti tiems augalams, kuriems tai padaryti įprastais, „tradiciniais“metodais yra itin problemiška. Galiausiai, naudojant „in vitro“techniką, augalai gali būti auginami ištisus metus, neapsiribojant vienu intervalu. Taigi tokia technika turi daug privalumų. O prieš gilindamiesi į augalų mikrokloninio dauginimo esmę, šiek tiek palieskime šio metodo atsiradimo istoriją. Kas sugalvojo šią idėją ir kaip?
Metodo istorija
Pirmąjį sėkmingą eksperimentą su orchidėjomis atliko prancūzų mokslininkas praėjusio amžiaus šeštajame dešimtmetyje. Tuo pačiu metu jis iš pradžių neužsiėmė „invitro“technika – ji buvo sukurta prieš jį ir gana sėkmingai. Tačiau tai ŽanasMorelis – taip vadinasi prancūzų eksperimentuotojas – ryžosi panašiam eksperimentui ir gana sėkmingai jį atliko. Kūriniai, pasakojantys apie šią techniką, pasirodė prieš kelis dešimtmečius iki jo – praėjusio amžiaus dvidešimtajame dešimtmetyje.
Šeštajame dešimtmetyje buvo gautas sumedėjusio augalo – konkrečiai drebulės – „mėgintuvėlio klonas“. Paaiškėjo, kad dirbti su medžiu buvo sunkiau nei su gėlėmis ir kitų rūšių augalais, tačiau po tam tikro laiko šie sunkumai buvo įveikti. Šiuo metu „mėgintuvėlio“metodu galima gauti daugiau nei 200 medžių rūšių iš daugiau nei keturiasdešimties šeimų. Augalų mikrodauginimo technologija pasiteisina ir duoda vaisių.
Daugiau apie metodą
Kaip jau spėjote, augalų mikrodauginimo kūrime ir taikyme yra daug subtilybių. Taigi, pavyzdžiui, šiai technologijai yra specialūs etapai, kurių tiesiog būtina laikytis norint gauti norimą rezultatą. Turite suprasti, kad veiksmų sekos ar tam tikro etapo nepaisymas gali duoti visiškai ne tokį rezultatą, kurio selekcininkas tikisi. Taigi, apie šios technikos etapus kalbėsime toliau.
Augalų mikrodauginimo etapai
Ši technologija apima keturis „žingsnius“kelyje į trokštamų „klonų“gavimą. Stengsimės apie juos kalbėti kuo nemoksliškiau, nes biotechnologijų terminai plačiajai auditorijai vis dar nėra patys suprantamiausi. IR,Beje, iš karto paaiškinsime vieną iš šių terminų: eksplantuoti – taip šios srities mokslininkai vadina naują organizmą, atskirtą nuo pirminio organizmo. Tai yra pati „jūrų kiaulytė“, kuri bus auginama toliau.
Taigi, pereikime prie savo „žingsnių“. Pirmas žingsnis yra paties tėvų – arba donoro – pasirinkimas. Į šį klausimą reikėtų žiūrėti itin rimtai ir atsakingai, nes norėdami gauti gerą, stiprų, sveiką augalą, mes ir „originalas“turime rinktis tą patį. Obuolys, kaip žinote, toli nuo medžio nenukrenta.
Tame pačiame etape būtina išskirti ir sterilizuoti eksplantatus, o tada organizuoti tokias sąlygas, kad tų pačių eksplantų augimas naudojant „in vitro“metodą vyktų kuo patogiau.
Antras „žingsnis“negali būti lengvesnis – tai pats atgaminimas. Galima per pusantro mėnesio, kai mini auginiai jau pasiekę žirnių dydį ir turi visų vegetatyvinių organų užuomazgas. Po to, savo ruožtu, įsišaknija ūgliai, kurie buvo gauti ankstesniame etape. Tai atliekama, kai augalas jau suformavo gerą šaknų sistemą.
Paskutinis žingsnis – padėti augalams prisitaikyti prie „gyvenimo“dirvoje, auginant juos šiltnamyje, vėliau persodinant į žemę arba parduodant – taip sakant „išvykimas į didįjį pasaulį“. Šis etapas, kaip bebūtų keista, yra daugiausiai laiko ir brangiausias, nes labai dažnai, deja, atsitinka taip, kad augalas, patekęs į dirvą, pradedaprarasti lapus, nustoti augti – tada gali visai numirti. Visa tai nutinka todėl, kad persodinami į žemę mėgintuvėlio augalai netenka daug vandens. Todėl būtina užkirsti kelią tokiai galimybei transplantacijos metu – tam rekomenduojama lapus purkšti 50% vandeniniu glicerino tirpalu arba parafino mišiniu. Tai turi būti daroma per visą aklimatizacijos laikotarpį. Be to, kai kuriais atvejais patartina tyčia mikorizuoti – tai yra dirbtinai įterpti grybų į augalo audinius, kurie jį užkrečia. Tai daroma tam, kad augalas gautų kuo daugiau naudingų maistinių ir organinių medžiagų, taip pat būtų apsaugotas nuo įvairių ligų sukėlėjų.
Štai visi mikrodauginimo etapai, kuriuose, kaip matome, nėra nieko globaliai sudėtingo ar antgamtiško, tačiau dar kartą kartojame, kad visas šis įvykis reikalauja didelės atsakomybės ir dėmesio.
Įtakojantys veiksniai
Mikrodauginimo procesą, kaip ir bet kurį kitą, įtakoja tam tikri veiksniai. Išvardinkime juos, nes „priešą reikia pažinti asmeniškai“.
- Pirminio augalo veislė, rūšis ir fiziologinės savybės – jis turi būti sveikas, intensyviai augti, jei reikia, apdorotas temperatūros poveikiu.
- Eksplanto amžius, struktūra ir kilmė.
- Auginimo trukmė.
- Sterilizacijos efektyvumas.
- Gera terpė veistis.
- Hormonai, mineralinės druskos, angliavandeniai, vitaminai.
- Temperatūra irapšvietimas.
Ko reikia mikrodauginimui
Augalams, kurie bus dauginami aukščiau nurodytu būdu, yra vienas labai svarbus reikalavimas – be to, kad jie turi būti sveiki. Tai yra būtinas genetinio stabilumo išsaugojimas visuose minėtuose etapuose. Šį reikalavimą geriausiai atitinka viršūninės meristemos, taip pat stiebo kilmės pažastiniai pumpurai, todėl juos pageidaujama naudoti mus dominančiai procedūrai.
Aukščiau pateikti terminai paprastam pasauliečiui turėtų būti nesuprantami. Žemiau pabandysime paaiškinti, kokie tai gyvūnai ir su kuo juos patiekti.
Apikalinės meristemos
Aukščiau jau minėjome specialių meristemines ląsteles – kitaip tariant, lavinamąsias. Tai ląstelės, kurios nuolat dalijasi, visada būna fizinio aktyvumo būsenoje – dėl to auga augalo masė ir susidaro specialus šio augalo audinys. Jis vadinamas meristema. Meristemų yra daug rūšių. Apskritai juos galima suskirstyti į bendruosius ir specialiuosius. Bendrųjų meristemų sąvoka apima tris grupes, kurios tarsi seka viena po kitos. Pati pirmoji meristema augale yra embriono meristema, iš kurios kyla mus dominanti viršūninė meristema.
Žodis „apical“kilęs iš lotyniško „apix“ir verčiamas kaip „viršus“. Taigi, tai yra viršūninio audinio sistema, esanti pačiame embriono gale - būtent iš jos vėliau susidaro ūglis ir prasideda jo augimas bei vystymasis. Taigi, kalbėdami apie viršūninę meristemą kaip apie mikroklonavimo objektą, turime suprasti, kad embriono galiuką paimame savo poreikiams.
Pažasties pumpurai yra šiek tiek lengvesni. Visi žino, kas yra inkstai. Pažastinis pumpuras yra tas, kuris gimė iš lapo pažasties. Lapo pažastis, savo ruožtu, yra kampas tarp lapo ir jo stiebo; iš ten išaugs inkstas arba pabėgimas. Ši dalis, ty būsimas šoninis ūglis, taip pat paimama tolesniam mikrodauginimui.
Dabar, kai virš paslapties šydo praskleista šviesa, pagaliau galime pereiti prie mikrodauginimo metodų.
Mikro veisimo metodai
Mikrokloninis sklidimas vis dar geras, o tai iš esmės reiškia galimybę vienu metu naudoti keletą skirtingų metodų. Kiekvieną iš jų pasistengsime aprėpti kuo paprasčiau. Iš viso yra keturi mikrodauginimo metodai.
Pirma. Jau esamų meristemų aktyvinimas augale
Ką tai reiškia? Net ir tokiame mažame augale tam tikros meristemos jau yra paklotos. Tai yra stiebo viršūnė ir jo pažastiniai pumpurai. Norint mikroklonuoti augalą, galima „pažadinti“šias iki tol snaudžiančias meristemas „in vitro“. Tai pasiekiama arba pašalinus mikrodaigelio viršūninę meristemą, tiksliau – jo stiebą, o po to nupjaunant ūglį „in vitro“technika, arba į augalo maistinę terpę įvedant specialių medžiagų, kurios aktyvina augimą ir vystymąsi. pažastinių ūglių. Metodas„miegančių“meristemų aktyvinimas yra pagrindinis, populiariausias ir efektyviausias, jis buvo sukurtas dar praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje. Braškė tapo pirmąja „jūrų kiaulyte“taikant tokio tipo augalų mikrodauginimą. Tačiau svarbu pažymėti, kad tokiu būdu draudžiama neribotą laiką dauginti pasėlius, nes dėl to prarandamas gebėjimas įsišaknyti, o kai kuriais atvejais – augalas žūsta.
Antra. Atsitiktinių pumpurų atsiradimas dėl paties augalo jėgų
Bet kuri izoliuota augalo dalis turi tikrai stebuklingų sugebėjimų, savo supergalią. Jei mikrokloninio dauginimo metu augalo maistinė terpė ir visos kitos gyvenimo sąlygos yra palankios ir patogios, tai jis gali atkurti trūkstamas dalis. Vyksta savotiškas atsinaujinimas – augalo audiniai suformuoja atsitiktinius, arba priedinius pumpurus – tai yra tokius, kurie atsiranda tarsi „iš senų rezervų“, o ne iš naujų audinių. Tokie pumpurai neįprasti tuo, kad paprastai atsiranda tose vietose, kur nesitikėtumėte jų atsirasti – pavyzdžiui, ant šaknų. Būtent tokiu būdu dažnai dauginama daug gėlių, vėlgi – braškės. Tai antras pagal populiarumą ir efektyvumą augalų mikrodauginimo būdas.
Trečia. Somatinė embriogenezė
Su antruoju žodžiu viskas turėtų būti daugiau ar mažiau aišku. Palieskime pirmąjį – ką reiškia somatinė? Šis žodis šiuo požiūriu yra tiesiogiai susijęs su to paties pavadinimo ląstelėmis. Tokios ląstelės vadinamos tomis, kurios sudaro daugialąsčių organizmų kūną ir nesudarodalyvauti lytinėje reprodukcijoje. Trumpai tariant, tai visos ląstelės, išskyrus lytines ląsteles. Somatinė embriogenezė atliekama gana paprastai: iš minėtų ląstelių (tai yra somatinių) formuojami embrionai, naudojant „in vitro“techniką, kurie vėliau, surengę tinkamas sąlygas vystymuisi su optimalia maistine terpe, virsta nepriklausomas visas augalas. Šiuo atveju galime kalbėti apie tokią sąvoką kaip totipotencija (bet kurios ląstelės gebėjimas dėl dalijimosi inicijuoti bet kokio tipo organizmo ląsteles). Manoma, kad ilgainiui tokie embrionai išsivysto į daigą. Somatinė embriogenezė yra gera ir tuo, kad tokiu būdu galima gauti dirbtinių sėklų. Šis metodas pirmą kartą buvo atrastas praėjusio amžiaus viduryje morkų ląstelėse.
Aktyviai panašus augalų mikrodauginimo būdas naudojamas aliejinių palmių dauginimui. Reikalas tas, kad kadangi jis neturi nei ūglių, nei šoninių ūglių, jo vegetatyvinis dauginimas yra neįmanomas (arba bet kuriuo atveju labai labai sunkus), kaip ir auginiai neįmanoma. Taigi aukščiau pateikta metodika yra vienintelė iš visų labiausiai prieinama ir optimaliausia dirbant su šiuo augalu.
Ketvirta. Darbas su nuospaudų audiniu
Mūsų naratyvo tinkle sklandžiai „įplaukė“dar vienas terminas, kurio prasmę pirmiausia reikia išsiaiškinti. Kas yra kalio audinys? Visi žino, kad ant žaizdos, kai ji šiek tiek gyvena, atsiranda džiūstanti pluta. O jei nuplėši, žaizda vėl pradeda kraujuoti. Žaislaspati pluta, kitaip tariant, „gydomasis audinys yra nuospaudų audinys. Šio audinio ląstelės ne tik prisideda prie žaizdų gijimo, bet ir yra totipotentinės – tai yra, kaip jau buvo paaiškinta aukščiau, jos leidžia atsirasti naujam augalui. Štai kodėl ant tokio audinio gali atsirasti ir priediniai pumpurai (adventiniai – šį terminą jau įvedėme anksčiau).
Šis metodas iš visų keturių pirmiau minėtų tikriausiai yra mažiausiai populiarus. Visų pirma, taip yra dėl to, kad per dažnas kalio audinio ląstelių atskyrimas gali sukelti genų sutrikimus ir įvairaus lygio mutacijas. Kadangi genotipo išsaugojimas yra labai svarbus mikrodauginimui, o audinių kultūra turi būti palaikoma aukščiausiu lygiu. Be to, esant minėtiems pažeidimams, išryškėja ir kiti trūkumai: žemas ūgis, jautrumas ligoms ir pan. Tačiau kai kuriais atvejais dauginti galima tik panašiu būdu – pavyzdžiui, cukriniams runkeliams kito būdo tiesiog nėra.
Toliau, pavyzdžiui, pasakysime keletą žodžių apie konkrečių augalų klonavimą, bet pirmiausia turime pasidalinti informacija apie augalų, naudojamų kaip sodinamoji medžiaga, atkūrimą. Kaip tai galima pasiekti?
Atkūrimas
Yra keli būdai, kaip augalą paversti iš ligoto į sveiką, ir pirmasis iš jų – daigą patalpinti į specialią kamerą arba dėžutę, kurioje palaikomos sterilios sąlygos, ir „užkimšti“antibiotikais. Šis metodas tinka visiems, išskyrus tai, kad jis nesusidoroja su visomis bakterijomis.ir virusai, su kuriais augalai gali būti veikiami. Tokiais atvejais, norint dezinfekuoti augalus, jiems taikoma termoterapija – kitaip tariant, terminis apdorojimas specialiose izoliuotose kamerose, kur temperatūra didinama kasdien kelias dienas iš eilės. Chemoterapija yra dar vienas būdas kovoti su užkrėstų augalų infekcijomis ir bakterijomis.
Apie bulvių klonavimą
Bulvės, beje, yra viena iš nedaugelio kultūrų, kurias galima dauginti ketvirtuoju iš aukščiau paminėtų būdų. Bet, žinoma, tai toli gražu ne vienintelis būdas – dažnai jie taip pat griebiasi „miegančių“viršūninių ir pažastinių meristemų aktyvinimo. Po klonavimo gauti gumbai yra lygiai tokie patys kaip ir „originalūs“– skiriasi tik mažesniu dydžiu, tai vadinamieji mikrostiebagumbiai. Be to, jie tikrai bus sveiki ir be virusų.
Bulvės dauginant mikrokloniniu būdu, auginamos dviejų auginių mėgintuvėliuose, mėgintuvėliai dedami po šešių–aštuonių tūkstančių liuksų galios liuminescencinių lempų šviesa, temperatūra palaikoma naktį per aštuoniolika laipsnių, dieną – apie dvidešimt penkis. Rusijoje bulvės aktyviausiai auginamos naudojant klonavimą.
Apie obelų klonavimą: ką reikia žinoti
Obelų mikrodauginimui plačiai taikomas pirmasis būdas – dauginimas naudojant pažastinius pumpurus. Yra didelis šios kultūros gebėjimas įsišaknyti ir išgyventi daugiaueksplantai.
Jie buvo patalpinti į skystą maistinę terpę, kuri buvo nuolat – kasdien – atnaujinama. Temperatūra mėgintuvėliams augalams taip pat buvo palaikoma dvidešimt penkių laipsnių per dieną, eksperimentas buvo atliktas nuo trijų iki keturių savaičių.
Įdomūs faktai
- Šis metodas, kaip galite lengvai atspėti, gavo savo pavadinimą iš sąvokos „klonas“, kuri pasirodė 1903 m. Iš graikų kalbos šis žodis išverstas kaip „palikuonis“arba „auginys“.
- Pirmoji vieta mūsų šalyje, kur buvo atlikti pirmieji eksperimentiniai augalų mikrokloninio dauginimo bandymai, buvo Maskvos Timiriazevo institutas.
- Kloninis mikrodauginimas yra puikus būdas kontroliuoti virusus ir auginti sveikus, neužkrėstus augalus.
- Laikotarpis, kurį augalas išgyvena prieš žydėjimą ir vaisius, vadinamas jaunikliu, o tuose organizmuose, kurie gaunami klonuojant, jis sumažinamas iki minimumo.
- Jungtinės Amerikos Valstijos, Nyderlandai, Italija, Lenkija, Izraelis ir Indija laikomos pirmaujančiomis šalimis gaminant augalus aukščiau nurodytu būdu.
- Beveik du su puse tūkstančio augalų rūšių ir veislių dabar galima dauginti naudojant "in vitro" techniką.
- Ankstyvosiose stadijose in vitro auginami augalai gali skirtis savo išvaizda, tačiau jiems augant visi skirtumai išnyksta, o galiausiai augalai tampa panašūs, kaip dvyniai.
- Jaunų augalų eksplantai geriausiai įsišaknija nei išbrandus.
- Viena iš svarbių mikrokloninio dauginimo sąlygų yra augalui palankiausios maistinės terpės parinkimas, kuri gali būti tiek skysta, tiek kieta.
- Meristeminių audinių ląstelėse dažniausiai nėra virusų.
- Explantato dydis yra tiesiogiai susijęs su galimu virusų buvimu jame. Kuo jis mažesnis, tuo mažesnė infekcijų rizika.
- Kitas mikrodauginimo pavadinimas yra meristemų dauginimas.
Tai informacija apie augalų mikrodauginimą – tokia sudėtinga, kaip ir įdomi tema.
