Rozmnażanie in vitro roślin

Co to znaczy in vitro?

Termin in vitro dosłownie tłumaczony oznacza „w szkle”. Inaczej mówiąc jest to sposób prowadzenia doświadczeń lub zachodzenia procesów biologicznych poza środowiskiem i poza organizmem. Jest przeciwieństwem in vivo co oznacza „na żywym”, czyli w środowisku i na organizmie. Warto jeszcze zwrócić uwagę na termin ex vitro, który odnosi się do modyfikacji technikami in vitro materiału biologicznego pobranego z żywego organizmu i ponowne jego wprowadzenie.

18558

Co to są kultury in vitro?

Kulturami in vitro określa się wegetatywne rozmnażanie eksplantatów roślinnych w warunkach laboratoryjnych na sztucznych podłożach. Innymi słowy jest to sposób rozmnażania roślin, w którym nie dochodzi do zapłodnienia, ale pobiera się fragment tkanki z organizmu. Eksplantatem roślinnym określa się fragment tkanki (np. liść, łodyga, korzeń), który został poddany procesowy sterylizacji i wprowadzony do kultur in vitro. Całość rozmnażania wykonuje się w ściśle kontrolowanych warunkach, gdzie można sterować natężenie światła, rodzaj światła, sposób jego świecenia, a także wilgotność i temperaturę. Sztucznymi podłożami nazywa się specjalne pożywki, które zawierają substancje niezbędne do życia roślin. Synonimami kultur in vitro jest mikropropagacja, mikrorozmnażanie oraz rozmnażanie klonalne. Techniki te polegają albo na pobudzaniu struktur już istniejących np. wytwarzanie pędów z pąków w kątach liściowych, albo na tworzeniu nowych organów np. pędów czy korzeni. W ten sposób otrzymujemy potomne rośliny, które są identyczne jak roślina mateczna. Są to klony organizmu wyjściowego.

W ten sposób uzyskuje się dużo roślin ozdobnych m.in. gerbera, prymula, różanecznik, paproć, fikus. Dzięki technikom in vitro można konkretną odmianę i uzyskiwać rośliny o identycznych cechach.

Zalety technik rozmnażania in vitro

  1. Ze względu na to, że uprawa roślin technikami in vitro odbywa się w laboratorium, które jest całkowicie odizolowane od świata zewnętrznego i gdzie można sterować warunkami w jakim rosną rośliny, można wykonywać mikrorozmnażanie cały rok. Jest to całkowite przeciwieństwo tradycyjnej hodowli, która jest ściśle uzależniona od warunków zewnętrznych.
  2. Istotną zaletą jest otrzymanie roślin wolnych od patogenów i chorób. Wynika to z faktu, że mikropropagacja pozwala na szybką relacje i zwalczanie chorób zaraz po tym jak się one pojawią.
  3. Kultury in vitro prowadzone cały rok dają możliwość uzyskania znacznie większej ilości roślin niż w tradycyjnej uprawie. Z jednej rośliny matecznej można pobrać wiele eksplantatów, które w efekcie dadzą dużo roślin potomnych. Rośliny te będą identyczne pod względem fenotypowym i genotypowym jak roślina wyjściowa, ponieważ będą jej fragmentami. W ten sposób można mieć pewność, że rozmnażana będzie dokładnie ta sama odmiana często o unikalnych cechach.
  4. Bardzo często techniki in vitro wykorzystuje się do odmian, które trudno rozmnaża się tradycyjnymi metodami, a ich nasiona są drogie lub wolno kiełkują.

Wady technik rozmnażania in vitro

  1. Rozpoczęcie hodowli roślin wiąże się ze znacznymi kosztami, ponieważ trzeba zakupić sporo specjalistycznego sprzętu i odpowiednio przygotować pomieszczenia. Jednak zainwestowanie pieniędzy na początku w dobre laboratorium in vitro szybko przyniesie znacznie większe zyski niż tradycyjna hodowla.
  2. Istnieje także sporo trudności z jakimi można się napotkać w trakcie mikropropagacji. Przede wszystkim jest podatność materiału roślinnego na zakażenia grzybowe i bakteryjne, problemy z aklimatyzacją i ukorzenianiem roślin oraz występowanie niekorzystnych fizjologicznych modyfikacji namnażanego materiału.

Wybór eksplantatu

Planując mikrorozmnażanie konkretnej rośliny należy upewnić się czy pozwoli ona na uzyskanie pożądanego efektu. Aby to zrobić trzeba kierować się kilkoma zasadami. Przede wszystkim powinno się wybierać rośliny zdrowe i nie porażone przez żadne choroby i szkodniki. Roślina, z której będzie pobierany eksplantat, musi być w miarę młoda i wykazywać intensywny wzrost. Dla niektórych odmian najlepszym terminem pobierania materiały jest wiosna, kiedy roślina jest na początku okresu wegetacji i zaczyna intensywnie się rozwijać. W zależności jaki fragment rośliny jest pobierany niektóre gatunki mogą preferować termin jesienny, szczególnie dotyczy to dojrzałych pąków kwiatowych. Należy również upewnić się czy roślina mateczna pozwoli na uzyskanie potomstwa stabilnego genetycznie, czyli takiego, którego walory ozdobne lub użytkowe nie zmienią się w trakcie rozwoju.

Pobierać do rozmnażania in vitro można praktycznie każdy fragment rośliny. Warto jednak wcześniej zapoznać się z dotychczas przeprowadzonymi badaniami, aby wiedzieć, która struktura da najlepszy współczynnik rozmnażania, czyli pozwoli na uzyskanie dużej liczby roślin potomnych. Należy także pamiętać o podstawowej zasadzie dotyczącej biegunowości, określa ona naturalny kierunek wzrostu roślin wynikający z ich fizjologii.

Dezynfekcja materiału roślinnego

Aby wprowadzić roślinę do kultur tkankowych należy upewnić się, że jest ona wolna od chorób i szkodników. W tym celu najpierw przeprowadza się wstępną dezynfekcję, która usuwa powierzchniowe zabrudzenia oraz bakterie i grzyby, jednak pozostawia formy przetrwalnikowe. Do jej wykonania używa się najczęściej 70% etalonu. Drugim etapem jest wykonanie sterylizacji, która, za pomocą silnych środków chemicznych, usuwa pozostałe patogeny. Po wykonaniu tych czynności można mieć pewność, że materiał jest czysty i nie doprowadzi do powstania zakażeń. Na koniec należy dokładnie usunąć substancję sterylizującą, w tym celu przeważnie wykonuje się trzykrotne płukanie wodą redestylowaną. W ten sposób przygotowany materiał roślinny można wykładać na specjalne podłoża hodowlane, tzw. pożywki, najczęściej znajdujące się w szczelnych słoikach lub plastikowych pojemnikach.

Pożywki – podłoża hodowlane

Pożywki to roztwory stałe lub półpłynne, zawierające mikroelementy, makroelementy oraz związki organiczne takie jak witaminy, cukier (jako źródło energii) oraz regulatory wzrostu. Zadaniem makroelementów zawartych w dużych ilościach w podłożu jest rola budulcowa. To one bezpośrednio wpływają na wzrost rośliny. Mikroelementy dodaje się w dużo mniejszej ilości i pełnią one funkcje regulatorową. Witaminy dodaje się przede wszystkim w celu polepszenia kondycji komórek, to one stymulują niektóre bardzo istotne procesy zachodzące w tkankach. Regulatory wzrostu roślin (auksyny, cytokininy, gibereliny) dodaje się w niewielkich ilościach, powodują one pobudzanie, hamowanie lub w inny sposób modyfikowanie procesów fizjologicznych.

Istnieje wiele różnych pożywek, które są ściśle dostosowane do wymagań poszczególnych roślin. Najczęściej stosowane jest podłoże MS, opracowana w 1962 r. przez Murashige i Skoog, zaliczane do podłoży bogatych. Początkowo wykorzystywano je do hodowli tytoniu, ale obecnie jest z powodzeniem stosowana w kulturach innych gatunków. Jej podstawową zaletą jest wysoka zawartość azotu w formie azotanowej i amonowej.

Dorota Blatsios

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Print Friendly, PDF & Email

Powiązane wpisy

Dorota