Культура меристем
Культура меристем – наиболее распространенное направление культивирования, которое, как правило, используют для получения растений, свободных от патогенов, и повышения коэффициента размножения. Меристематические ткани можно изолировать из апикальной меристемы побега, боковых почек, глазков клубней, меристематических узелков или бугорков, расположенных в узлах листьев. Растения, из которых выделяют экспланты, должны находиться в фазе интенсивного роста. Величина изолированных меристем различна; от нее зависят скорость роста, а после обеззараживания – количество растений, освобожденных от патогенов.
Культура каллуса
Культура каллуса – наиболее распространенный тип культивирования; в ней встречаются настоящие меристематические клетки и дифференцированные элементы, такие, как трахеиды.
Можно наблюдать возникновение сосудистых тканей, появление и развитие апексов стебля, корня, а также образование эмбриоидов и флоральный морфогенез. Во многих случаях формирование нового типа клеток или структуры является следствием контролируемой индукции. Например, в определенных условиях в культуре in vitro механически выделенные клетки палисадной паренхимы подвергаются вторичной дифференциации, в результате образуются трахеиды. Известно, что меристематизация в культуре каллусных клеток может приводить к возникновению эмбриоидов и, в конечном итоге, формированию нового растительного организма.
Каллус состоит из множества недифференцированных клеток и образуется в асептических условиях практически возле любого травмированного места. Однако для дальнейшего культивирования каллусов нужны специально подобранные среды. Их состав – очень важный фактор, влияющий не только на дальнейшую пролиферацию, но и на консистенцию, цвет и форму каллусных масс, продуцирование вторичных метаболитов и пр. Для поддержания устойчивого роста каллусных культур их необходимо регулярно пересаживать на свежие среды, так как в процессе развития каллус быстро истощает запасы питательных веществсреды; одновременно в среде накапливаются метаболиты, вызывающие в дальнейшем аутоинтоксикацию.
Первый пассаж вновь образовавшегося (первичного) каллуса проводят вместе с материнским фрагментом растения, из которого он возник, предохраняя его таким образом от излишнего травмирования. Длительность пассажей – видоспецифическая величина, которая в основном колеблется в пределах 3-8 недель. В дальнейшем, по мере разрастания, каллусные массы необходимо разделять и переносить на новую среду. При этом часть сегментов погибнут, однако с каждым последующим пассажем количество отмерших трансплантатов будет уменьшаться и, в конечном итоге, в некоторых случаях сведется практически к нулю.
Растущий в асептических условиях каллус иногда проявляет способность к соматическому эмбриогенезу, т. е. образованию из вегетативных клеток предзародышей или зародышей, способных к органогенезу (регенерации отдельных органов, а со временем и целых растений). Явление регенерации целых растений из клеток каллуса используется для размножения многих декоративных растений, таких, как Araceae, Liliaceae, Iridaceae, Amarillidaceae и др.
Несмотря на большое количество работ, описывающих органогенез у представителей многих родов, на сегодняшний день нет четкого представления о его механизмах в каллусных тканях. Важную роль в этом процессе играет состав питательной среды, однако влияние абиотических факторов также существенно. Кроме того, значение имеют генетические особенности растений, их происхождение, возраст, консистенция и возраст каллуса.
Иногда под воздействием различных компонентов, содержащихся в питательных средах, в клетках каллусной ткани изменяется плоидность. Это нерегулируемый процесс, в результате которого можно получать растения как с полезными фенотипическими или физиологическими проявлениями, так и с бесполезными (и даже вредными) или несовместимыми с жизнью растений-регенерантов (хлорофиллдефектные растения).
Культура протокормов
Культура протокормов используется только для размножения представителей семейства Orchidaceae Juss., поскольку протокорм как одна из ювенильных стадий в онтогенезе спорофита высших семенных растений характерен исключительно для представителей этого семейства. Изучая возможности получения свободных от вирусов растений орхидных, G. Morel (1964) установил, что эксплант верхушечной меристемы на питательной среде дифференцировал протокорм, подобный тому, который образуется при прорастании семени. Такие протокормы можно делить, субкультивировать на питательной среде, где они значительно разрастаются. Процесс деления повторяют необходимое количество раз, в результате, по его подсчетам, из одной меристемы Cymbidium можно в год получить до 4 млн протокормов, из которых развиваются растения. У Cattleya регенерационная способность гораздо меньше – 25-100 растений.
В 1974 г. технология клонального размножения была разработана лишь для 20 видов орхидных (Murashige, 1974). Сегодня эта цифра намного больше. Это главным образом симподиальные орхидные, у которых основание апекса перестает делиться и боковая меристема образует новую почку, занимающую положение верхушечной. Моноподиальные орхидеи труднее ввести в культуру, так как их меристемы имеют другое расположение и их рост в длину постоянен.
Источник: Биотехнология тропических и субтропических растений in vitro