Вы здесь

Микроразмножение растений

Голосов еще нет
Микроразмножение растений

Микроразмножением растений принято считать массовое бесполое размножение растений в культуре тканей и клеток, при котором возникшие формы генетически идентичны исходному экземпляру. Теоретической основой метода является глубокое знание закономерностей развития растительной клетки и разработка приемов управления механизмом морфогенеза. Вегетативное размножение, давно используемое практиками, свидетельствует о том, что отдельные части растения автономны и при изолировании, т. е. при нарушении корреляции между целым растением и вырезанной частью способны воссоздать новое растение. Следовательно, растениям в высшей степени свойственна способность к регенерации, что проявляется как на клеточном и тканевом, так и на организменном уровнях. На протяжении всей жизни растение сохраняет участки меристематических тканей, которые постоянно регенерируют и способны давать начало организованным структурам – почкам, корням, эмбриоидам и растению.

Перенесение тканей и отдельных клеток в условия асептической культуры фактически представляет собой остановку их функционирования в составе целостного растительного организма как его отдельного структурного элемента. При этом ткани выходят из многофакторной зависимости, в рамках которой они находились в системе, и больше не “ощущают” направляющее влияние материнского растительного организма. Условия и характер питания также претерпевают существенные изменения.

Все эти факторы по своей силе во многих случаях находятся на грани нормы реакции генома клетки, и последняя впадает в состояние стресса, вследствие чего качественно и количественно изменяется ее генная активность. Это влечет за собой кардинальную перестройку процессов метаболизма. Так возникают адаптированные культуры растительных тканей того или иного вида in vitro, которые и используются в дальнейшей работе.

Метод асептического микроразмножения растений позволяет наиболее полно реализовать потенциальные возможности высших растений к размножению.

К основным преимуществам микроразмножения растений перед традиционными относятся:

  • Количество посадочного материала. Главное преимущество данного метода – значительно более высокий коэффициент размножения, который может на несколько порядков превышать подобные показатели при традиционном вегетативном способе.
  • Экономичность. Простота химического состава, относительная дешевизна и доступность компонентов питательной среды и как следствие – низкая себестоимость растительного материала. Круглогодичное получение растительного материала в лабораторных условиях и планирование сроков постасептической адаптации растений-регенерантов. Выращивание сотен тысяч растений без учета времени года на минимальных площадях, что существенно снижает затраты на производство посадочного материала.
  • Временные параметры. Быстрое размножение интересных форм растений и получение в промышленных масштабах генетически однородного потомства трудно размножаемых в обычных условиях видов растений (луковичные, древесные и пр.).
  • Оздоровление посадочного материала методами микроразмножения растений. Получение оздоровленного растительного материала, свободного от вирусных, грибковых и бактериальных инфекций, а также от нематод и прочих паразитических гетеротрофов; элиминация вироидов при культивировании каллусной ткани.
  • Депонирование ценных генотипов путем микроразмножения растений. Создание “банков” ценных форм хозяйственных, декоративных, мутантных линий растений (хлорофиллдефектные или биохимические мутанты), полученных in vitro, или редких видов растений с помощью криометодов, длительного хранения культур при пониженных положительных температурах или добавления к компонентам питательных сред осмотически активных веществ.
  • Реювенилизация посадочного материала микроразмноженияем растений. Размножение растений в ювенильной фазе онтогенеза, что важно для последующей адаптации растений in vivo.
  • Безопасность. Купля-продажа (обмен) пробирочных растений, в том числе и в международных масштабах, без риска ввоза карантинных объектов.
  • Селекция. Расширение возможностей селекции, использование индуцированного мутагенеза как способа получения растений из единичных мутировавших клеток сомы, которые в обычных условиях элиминируются вследствие отбора. Предпочтительность в некоторых случаях методики клонального микроразмножения посредством прямого органогенеза по сравнению с традиционными методами. Сохранение уникальных генотипов, полученных в результате межвидовых и межродовых скрещиваний, которые погибают при ведении традиционных методов селекции. Существенная интенсификация процессов искусственного получения и размножения полиплоидных форм в условиях асептической культуры с помощью колхицина и прочих мутагенов. Значительное ускорение селекционных процессов искусственного получения и размножения полиплоидных форм с помощью методики микропрививок в асептических условиях.
  • Объективность. Более детальное изучение отдельных абиотических и биотических факторов окружающей среды при наблюдении их действия в разных условиях на растения одного клона.
  • Аллелопатия. Исследование аллелопатических взаимодействий растений, оперативное тестирование отдельных культур на совместимость и пр.
  • Искусственное семеноводство. Сегодня всерьез рассматривается перспектива промышленного получения “искусственных семян”. В условиях in vitro некоторые культуры могут продуцировать миллионы соматических зародышей, которые после специальных процедур можно использовать в сельском хозяйстве в качестве посевного материала. Это придаст большую эффективность и направленность процессам селекции.
  • Оперативное тестирование. Определение устойчивости генотипа к воздействию негативных факторов окружающей среды, в том числе и тестирование культур на устойчивость к болезням в асептических условиях.
  • Яровизация и цветение. Стимулирование этих процессов у таких культур, как сахарная свекла, капуста, морковь, лук и т. д., характеризующихся 2-3-летним циклом развития. К примеру, инкубирование в пробирках культуры почек сахарной свеклы при низких температурах (5°С) в темноте в течение 70 сут аналогично получению маточного материала корнеплодов первого года. Подобные же результаты были получены у ячменя. Индукция цветения in vitro и образование семян у этих видов могут быть использованы для ускорения селекционного процесса (Лутова, 2003).
  • Модель для физиологических исследований – микроразмножение растений. Широкое применение микроразмножения в физиологии растений и фитопатологии для изучения метаболических процессов, связанных с образованием всего комплекса органических соединений, и механизмов устойчивости к различным фитопатогенам, а также для достоверного определения степени автономности процессов роста, дифференциации и морфогенеза и их зависимости от растения в целом.

Таким образом, на сегодняшний день это мощно развивающаяся часть общебиологических исследований, направленная на выяснение связей между органами, тканями и отдельными клетками растительного организма, процессов роста, развития и морфогенеза с целью оптимизации процессов массового размножения ценных растений. Анализируя различные направления биотехнологии, можно с уверенностью утверждать, что в будущем развитие цивилизации будет во многом зависеть от успехов в этой области естествознания.

Источник: Биотехнология тропических и субтропических растений in vitro

Добавить комментарий