Untuk setiap tukang kebun, sama ada profesional atau amatur, adalah penting untuk mengetahui cara membiak tanaman anda. Terdapat banyak cara, dan salah satu yang paling menarik dan berkesan ialah kaedah pembiakan mikro. Apakah itu, cara ia berfungsi dan semua kebijaksanaan utamanya - dalam bahan kami.
Apakah ini?
Mari kita mulakan dengan perkara yang paling penting. Dalam frasa "pembiakan mikroklonal" perkataan kedua adalah jelas kepada semua orang, tetapi yang pertama - hanya kepada golongan elit. Mari kita jelaskan keadaan. Apakah itu "mikroklonal"?
Bercakap dalam istilah saintifik "pintar", ini adalah subspesies khas pembiakan vegetatif menggunakan teknik yang dipanggil "in vitro" (in vitro), yang memungkinkan untuk mendapatkan tumbuhan dalam masa yang lebih singkat. Kami akan memahami dengan lebih jelas dan lebih terperinci lagi, dan untuk ini kami ingat dahulu apa itu pembiakan vegetatif, dan menerangkan maksud istilah "invitro".
Di hutan belantara saintifik
Daripada kursus sekolahDalam biologi, kita tahu bahawa tumbuhan boleh dibiakkan dalam dua cara: benih (apabila kita menabur benih ke dalam tanah) dan vegetatif. Pembiakan vegetatif adalah aseksual, ia berlaku dengan memisahkan sebahagian daripada tumbuhan induk. Bertunas, mengakar pucuk muda, memindahkan mentol - semua ini adalah pembiakan vegetatif.
Nampaknya dengan bantuan benih adalah lebih mudah untuk meningkatkan bilangan tumbuhan - tidak ada masalah seperti itu. Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai beberapa kelemahan; dalam beberapa kes, adalah mustahil untuk menggunakan benih sama sekali - dan kaedah vegetatif, kelebihan yang tidak dapat dinafikan di antara yang pertama adalah untuk mengekalkan keseluruhan gen tumbuhan induk, kekal sebagai satu-satunya yang boleh diakses dan mudah. Tetapi malangnya, dia juga mempunyai kekurangan. Sebagai contoh, kekurangan kecekapan yang diingini (contohnya, dalam tumbuhan seperti oak, pain, dan sebagainya), spesies pokok "tua" (yang berumur lebih daripada 15 tahun) tidak dapat membiak dengan keratan, prosedur sedemikian agak susah payah dan memakan tenaga, tumbuhan yang terhasil tidak selalunya sesuai dengan norma dan sampel (mungkin dijangkiti) - dan sebagainya.
Dan untuk kes ini teknologi pembiakan mikro wujud, yang, seperti Chip dan Dale, bergegas untuk menyelamatkan. Seperti yang dinyatakan di atas, ia dijalankan menggunakan teknik "in vitro", yang diterjemahkan dari bahasa Latin sebagai "in vitro". Oleh itu, teknik ini memungkinkan untuk "mengklon" dalam "tiub uji" tumbuhan dengan gen yang sama persis denganseperti ibu bapa. Ini disebabkan oleh fakta bahawa sel mampu memberi kehidupan kepada organisma baharu di bawah pengaruh faktor luaran.
Teknologi pembiakan mikro sudah pasti mempunyai beberapa kelebihan dan kekurangan. Kami akan bercakap tentang mereka kemudian.
Yang lebih baik daripada pembiakan mikro
Kepada ramai! Dan pertama sekali, ketiadaan virus dan jangkitan pada tumbuhan yang dibiakkan (kerana sel khas digunakan untuk ini - mereka dipanggil sel meristem, keanehannya terletak pada bahagian yang tidak henti-henti dan kehadiran aktiviti fisiologi sepanjang hayat). Juga, tumbuhan "diekstrak" dengan cara ini mempunyai jumlah pembiakan yang agak tinggi, dan keseluruhan proses pembiakan adalah lebih cepat. Dengan bantuan teknologi mikropropagasi, adalah mungkin untuk menjalankan prosedur ini untuk tumbuhan yang sangat bermasalah untuk melakukan ini dengan kaedah konvensional, "tradisional". Akhir sekali, dalam teknik "in vitro", tumbuhan boleh ditanam sepanjang tahun, tidak terhad kepada mana-mana satu selang. Oleh itu, terdapat banyak kelebihan untuk teknik sedemikian. Dan sebelum mendalami intipati pembiakan mikroklonal tumbuhan, mari kita sentuh sedikit sejarah kemunculan kaedah ini. Siapa yang mencipta idea ini dan bagaimana?
Sejarah kaedah
Percubaan pertama yang berjaya pada orkid telah dibuat oleh seorang saintis Perancis pada tahun lima puluhan abad yang lalu. Pada masa yang sama, dia pada mulanya tidak terlibat dalam teknik "invitro" - ia telah dibangunkan sebelum dia, dan agak berjaya. Walau bagaimanapun, ia adalah JeanMorel - itulah nama penguji Perancis - memutuskan eksperimen serupa dan melaksanakannya dengan agak berjaya. Karya yang menceritakan tentang teknik ini muncul beberapa dekad sebelum beliau - pada tahun dua puluhan abad yang lalu.
"klon tabung uji" tumbuhan berkayu - khususnya aspen - diperolehi pada tahun enam puluhan. Ternyata lebih sukar untuk bekerja dengan kayu daripada dengan bunga dan jenis tumbuhan lain, bagaimanapun, kesukaran ini dapat diatasi selepas tempoh masa tertentu. Pada masa ini, lebih daripada 200 spesies pokok daripada lebih daripada empat puluh keluarga boleh diperoleh dengan kaedah "tiub uji". Teknologi pembiakan mikro tumbuhan membenarkan dirinya sendiri dan membuahkan hasil.
Lagi tentang kaedah
Seperti yang anda duga, terdapat banyak kehalusan dalam pembangunan dan aplikasi pembiakan mikro tumbuhan. Jadi, sebagai contoh, terdapat peringkat khas untuk teknologi ini, yang hanya perlu diikuti untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Anda perlu memahami bahawa mengabaikan urutan tindakan atau beberapa peringkat boleh membawa sama sekali bukan hasil yang diharapkan oleh penternak. Jadi, kita akan bercakap tentang peringkat teknik ini dengan lebih lanjut.
Peringkat pembiakan mikro tumbuhan
Teknologi ini melibatkan empat "langkah" dalam perjalanan untuk mendapatkan "klon" yang diidamkan. Kami akan cuba membincangkannya secara tidak saintifik yang mungkin, kerana syarat bioteknologi masih bukan perkara yang paling mudah difahami untuk khalayak yang luas. DAN,Ngomong-ngomong, kami akan segera menerangkan salah satu istilah ini: eksplan - ini adalah bagaimana saintis dalam bidang ini memanggil organisma baru yang dipisahkan daripada organisma induk. Iaitu, "guinea pig" yang akan dibesarkan lagi.
Jadi, mari kita teruskan ke "langkah" kita. Langkah pertama ialah pilihan ibu bapa itu sendiri - atau penderma. Isu ini harus didekati dengan penuh kesungguhan dan tanggungjawab, kerana untuk mendapatkan tumbuhan yang baik, kuat, sihat, kita dan yang "asli" mesti memilih yang sama. Sebiji epal, seperti yang anda tahu, tidak jatuh jauh dari pokok itu.
Pada peringkat yang sama, adalah perlu untuk mengasingkan dan mensterilkan eksplan, dan kemudian mengatur keadaan sedemikian supaya pertumbuhan eksplan yang sama ini dalam teknik "in vitro" berlaku seselesa mungkin.
"Langkah" kedua bukanlah lebih mudah - ia adalah pembiakan sendiri. Ia mungkin dalam sebulan setengah, apabila keratan mini telah mencapai saiz kacang dan mempunyai asas semua organ vegetatif. Ia seterusnya diikuti dengan pengakaran pucuk yang diperoleh pada peringkat sebelumnya. Ia dijalankan apabila tumbuhan telah membentuk sistem akar yang baik.
Langkah terakhir ialah membantu tumbuhan menyesuaikan diri dengan "kehidupan" di dalam tanah, menanamnya di rumah hijau, kemudian memindahkannya ke dalam tanah atau menjualnya - boleh dikatakan, "berlepas ke dunia besar". Tahap ini, anehnya, adalah yang paling memakan masa dan mahal, kerana selalunya, malangnya, ia berlaku bahawa, sekali di dalam tanah, tumbuhan itu bermula.kehilangan daun, berhenti tumbuh - dan kemudian ia mungkin mati sama sekali. Semua ini berlaku kerana tumbuhan tabung uji kehilangan banyak air apabila dipindahkan ke dalam tanah. Oleh itu, adalah perlu untuk mengelakkan kemungkinan sedemikian semasa pemindahan - yang mana disyorkan untuk menyembur daun dengan larutan gliserin berair 50% atau campuran parafin. Ini mesti dilakukan sepanjang tempoh penyesuaian. Di samping itu, dalam beberapa kes, adalah dinasihatkan untuk mycorrhize secara sengaja - iaitu, pengenalan tiruan kulat ke dalam tisu tumbuhan yang menjangkitinya. Ini dilakukan supaya tumbuhan menerima sebanyak mungkin nutrien berguna dan bahan organik, dan juga dilindungi daripada pelbagai patogen.
Itu sahaja peringkat pembiakan mikro, di mana, seperti yang kita lihat, tiada apa-apa yang kompleks atau ghaib secara global, namun, kami ulangi sekali lagi, keseluruhan peristiwa ini memerlukan tanggungjawab dan perhatian yang besar.
Faktor yang mempengaruhi
Proses pembiakan mikro, seperti mana-mana yang lain, dipengaruhi oleh faktor-faktor tertentu. Mari senaraikan mereka, kerana "anda perlu mengenali musuh secara peribadi."
- Varieti, spesies dan ciri fisiologi tumbuhan induk - ia mestilah sihat, tumbuh secara intensif, jika perlu, dirawat dengan pendedahan suhu.
- Umur, struktur dan asal usul eksplan.
- Tempoh penanaman.
- Kecekapan pensterilan.
- Tanah pembiakan yang baik.
- Hormon, garam mineral, karbohidrat, vitamin.
- Suhu danpencahayaan.
Apa yang anda perlukan untuk pembiakan mikro
Terdapat satu keperluan yang sangat penting untuk tumbuhan yang akan dibiakkan dengan cara di atas - selain fakta bahawa mereka mesti sihat. Ini adalah pemeliharaan kestabilan genetik yang sangat diperlukan sepanjang semua peringkat di atas. Keperluan ini paling baik dipenuhi oleh meristem apikal, serta tunas axillary yang berasal dari batang, itulah sebabnya ia lebih disukai untuk digunakan untuk prosedur yang menarik minat kami.
Istilah di atas sepatutnya tidak dapat difahami oleh orang biasa biasa. Di bawah ini kami akan cuba menerangkan jenis haiwan mereka dan apa yang perlu dihidangkan kepada mereka.
Meristem apikal
Di atas, kami telah menyebut kewujudan sel meristem khas - dengan kata lain, sel pendidikan. Ini adalah sel-sel yang sentiasa membahagikan, sentiasa dalam keadaan aktiviti fizikal - kerana jisim tumbuhan tumbuh dan tisu khas tumbuhan ini terbentuk. Ia dipanggil meristem. Terdapat banyak jenis meristem. Secara umum, mereka boleh dibahagikan kepada umum dan khas. Konsep meristem biasa merangkumi tiga kumpulan, yang, seolah-olah, mengikuti satu daripada yang lain. Meristem pertama dalam tumbuhan ialah meristem embrio, dari mana meristem apikal yang menarik minat kita berasal.
Perkataan "apikal" berasal daripada bahasa Latin "apix" dan ia diterjemahkan sebagai "atas". Oleh itu, ini adalah sistem tisu apikal yang terletak di bahagian paling hujung embrio - dan dari situlah pucuk terbentuk kemudiannya dan pertumbuhan dan perkembangannya bermula. Jadi, bercakap tentang meristem apikal sebagai objek untuk pengklonan mikro, kita mesti faham bahawa kita mengambil hujung embrio untuk keperluan kita.
Tunas ketiak lebih mudah sedikit. Semua orang tahu apa itu buah pinggang. Putik axillary adalah yang lahir dari axil daun. Axil daun pula ialah sudut antara daun dan batangnya; dari situ buah pinggang atau escape akan tumbuh. Bahagian ini, iaitu, pucuk sisi masa depan, juga diambil untuk pembiakan mikro berikutnya.
Sekarang setelah sedikit cahaya telah terpancar di atas tabir misteri, akhirnya kita boleh beralih kepada kaedah pembiakan mikro.
Kaedah pembiakan mikro
Penyebaran mikroklonal masih baik, yang pada asasnya membayangkan kemungkinan menggunakan beberapa teknik berbeza sekaligus. Kami akan cuba menutup setiap daripada mereka semudah mungkin. Terdapat empat kaedah pembiakan secara keseluruhan.
Pertama. Pengaktifan meristem sedia ada dalam tumbuhan
Apakah maksudnya? Dalam tumbuhan, walaupun mikropiece yang begitu kecil, meristem tertentu telah diletakkan. Ini adalah bahagian atas batang dan tunas ketiaknya. Untuk mikroklon tumbuhan, adalah mungkin untuk "membangunkan" meristem yang tidak aktif ini "in vitro". Ini dicapai sama ada dengan mengeluarkan meristem apikal tunas mikro, atau sebaliknya, batangnya, dan kemudian memotong pucuk menggunakan teknik "in vitro", atau dengan memasukkan bahan khas ke dalam medium nutrien tumbuhan yang mengaktifkan pertumbuhan dan perkembangan. daripada pucuk axillary. Kaedahpengaktifan meristem "tidur" adalah yang utama, paling popular dan berkesan, dan ia telah dibangunkan kembali pada tahun tujuh puluhan abad yang lalu. Strawberi menjadi "guinea pig" pertama dalam aplikasi pembiakan mikro tumbuhan jenis ini. Walau bagaimanapun, adalah penting untuk diperhatikan bahawa adalah dilarang untuk menyebarkan tanaman selama-lamanya dengan cara ini, kerana ini penuh dengan kehilangan keupayaan untuk mengakar, dan dalam beberapa kes, kematian tumbuhan.
Kedua. Kemunculan tunas adventif oleh kuasa tumbuhan itu sendiri
Mana-mana bahagian tumbuhan yang terpencil mempunyai keupayaan yang benar-benar ajaib, kuasa besarnya sendiri. Jika semasa pembiakan mikroklonal medium nutrien tumbuhan dan semua keadaan hidup lain adalah baik dan selesa, maka ia boleh memulihkan bahagian yang hilang. Sejenis penjanaan semula berlaku - tisu tumbuhan membentuk adventif, atau tunas adnexal - iaitu, yang muncul, seolah-olah, "dari rizab lama", dan bukan dari tisu baru. Tunas sedemikian adalah luar biasa kerana ia muncul, sebagai peraturan, di tempat-tempat di mana anda tidak mengharapkannya muncul - pada akar, sebagai contoh. Ia adalah dengan cara ini bahawa banyak bunga sering disebarkan, sekali lagi - strawberi. Ini adalah kaedah pembiakan mikro kedua paling popular dan berkesan.
Ketiga. Embriogenesis somatik
Dengan perkataan kedua, semuanya harus lebih atau kurang jelas. Mari kita sentuh yang pertama - apakah maksud somatik? Perkataan ini dalam urat ini berkaitan secara langsung dengan sel-sel dengan nama yang sama. Sel-sel sedemikian dipanggil mereka yang membentuk badan organisma multiselular dan tidakmengambil bahagian dalam pembiakan seksual. Ringkasnya, ini semua adalah sel, kecuali gamet. Embriogenesis somatik dijalankan dengan cara yang agak mudah: embrio terbentuk daripada sel di atas (iaitu, somatik) menggunakan teknik "in vitro", yang kemudiannya, apabila mereka mengatur keadaan yang sesuai untuk pembangunan dengan medium nutrien yang optimum, berubah menjadi seluruh tumbuhan bebas. Dalam kes ini, kita boleh bercakap tentang konsep seperti totipotensi (keupayaan mana-mana sel, disebabkan pembahagian, untuk memulakan apa-apa jenis sel organisma). Adalah dipercayai bahawa akhirnya embrio tersebut berkembang menjadi anak benih. Embriogenesis somatik juga baik kerana mungkin untuk mendapatkan benih tiruan dengan cara ini. Kaedah ini pertama kali ditemui pada pertengahan abad yang lalu dalam sel lobak merah.
Kaedah pembiakan mikro tumbuhan yang serupa secara aktif digunakan dalam pembiakan kelapa sawit. Masalahnya ialah, kerana ia tidak mempunyai pucuk mahupun pucuk sisi, pembiakan vegetatifnya adalah mustahil (atau, dalam apa jua keadaan, sangat, sangat sukar), sama seperti keratan adalah mustahil. Oleh itu, metodologi di atas adalah satu-satunya yang paling mudah diakses dan optimum apabila bekerja dengan loji ini.
Keempat. Bekerja dengan tisu kalus
Istilah lain telah "terapung" dengan lancar ke dalam rangkaian naratif kami, dan pertama sekali, ia diperlukan untuk menjelaskan maksudnya. Apakah tisu kalus? Semua orang tahu bahawa pada luka, apabila ia hidup sedikit, kerak pengeringan muncul. Dan jika anda menariknya, luka mula berdarah semula. Mainankerak itu sendiri, dengan kata lain, “tisu penyembuhan, ialah tisu kalus. Sel-sel tisu ini, bukan sahaja menyumbang kepada penyembuhan luka, juga totipoten - iaitu, seperti yang telah dijelaskan di atas, mereka membenarkan tumbuhan baru timbul. Dan itulah sebabnya tunas adnexal (adventif - kami telah pun memperkenalkan istilah ini sebelum ini) juga boleh muncul pada tisu tersebut.
Kaedah keempat-empat di atas ini mungkin yang paling kurang popular. Pertama sekali, ini disebabkan oleh fakta bahawa pemisahan sel tisu kalus yang terlalu kerap boleh menyebabkan gangguan gen dan mutasi pelbagai peringkat. Oleh kerana pemeliharaan genotip adalah sangat penting untuk pembiakan mikro, dan kultur tisu mesti dikekalkan pada tahap tertinggi. Di samping itu, dengan pelanggaran di atas, kelemahan lain muncul: kedudukan pendek, kerentanan terhadap penyakit, dan sebagainya. Walau bagaimanapun, dalam beberapa kes, pembiakan hanya boleh dilakukan dengan cara yang sama - contohnya, untuk bit gula, tiada kaedah lain.
Seterusnya, sebagai contoh, kami akan menyebut beberapa perkataan tentang pengklonan tumbuhan tertentu, tetapi pertama sekali, kami perlu berkongsi maklumat tentang pemulihan tumbuhan yang digunakan sebagai bahan penanaman. Bagaimanakah ini boleh dicapai?
Pemulihan
Terdapat beberapa cara untuk mengubah tumbuhan daripada berpenyakit kepada sihat, dan yang pertama ialah meletakkan pucuk di dalam ruang, atau kotak khas, di mana keadaan steril dikekalkan, dan "menyumbat" dengan antibiotik. Kaedah ini baik untuk semua orang, kecuali ia tidak mengatasi semua bakteria.dan virus yang boleh terdedah kepada tumbuhan. Dalam kes sedemikian, untuk membasmi kuman tumbuhan, mereka diberi termoterapi - dalam erti kata lain, rawatan haba di dalam ruang terpencil khas, di mana suhu dinaikkan setiap hari selama beberapa hari berturut-turut. Kemoterapi ialah satu lagi cara untuk melawan jangkitan dan bakteria bagi tumbuhan yang dijangkiti.
Mengenai pengklonan kentang
Kentang, dengan cara ini, adalah salah satu daripada beberapa tanaman yang boleh dibiakkan dengan kaedah keempat di atas. Tetapi, sudah tentu, ini jauh dari satu-satunya cara - dan selalunya mereka juga menggunakan pengaktifan meristem apikal dan axillary "tidur". Ubi yang diperoleh selepas pengklonan adalah sama dengan yang "asal" - mereka hanya berbeza dalam saiz yang lebih kecil, ini adalah mikrotuber yang dipanggil. Selain itu, mereka pastinya sihat dan bebas daripada virus.
Dalam pembiakan mikroklonal kentang, ia ditanam dalam tabung uji dua keratan, tabung uji diletakkan di bawah cahaya lampu pendarfluor dengan kuasa enam hingga lapan ribu lux, suhu dikekalkan pada waktu malam dalam tempoh lapan belas darjah, pada siang hari - kira-kira dua puluh lima. Di Rusia, kentang yang paling aktif ditanam menggunakan pengklonan.
Mengenai pengklonan pokok epal: perkara yang anda perlu tahu
Dalam pembiakan mikro pokok epal, kaedah pertama digunakan secara meluas - pembiakan menggunakan tunas axillary. Terdapat keupayaan tinggi budaya ini untuk mengakar dan kadar kemandirian lebih banyakeksplan.
Ia diletakkan dalam medium nutrien cecair, yang sentiasa - setiap hari - dikemas kini. Suhu untuk loji tabung uji juga dikekalkan pada dua puluh lima darjah pada siang hari, eksperimen dijalankan selama tiga hingga empat minggu.
Fakta menarik
- Teknik ini, seperti yang anda boleh teka dengan mudah, mendapat namanya daripada konsep "klon", yang muncul pada tahun 1903. Daripada bahasa Yunani, perkataan ini diterjemahkan sebagai "keturunan" atau "memotong".
- Tempat pertama di negara kita di mana percubaan percubaan pertama pada pembiakan mikroklonal tumbuhan dijalankan ialah Institut Timiryazev Moscow.
- Pembiakan mikro klon ialah kaedah terbaik untuk mengawal virus dan menghasilkan tumbuhan yang sihat dan bebas jangkitan.
- Tempoh yang dilalui tumbuhan sebelum berbunga dan berbuah dipanggil juvana - dan dalam organisma yang diperoleh melalui pengklonan, ia diminimumkan.
- Amerika Syarikat, Belanda, Itali, Poland, Israel dan India dianggap sebagai negara terkemuka dalam pengeluaran loji dengan cara di atas.
- Hampir dua setengah ribu spesies dan jenis tumbuhan kini boleh dibiakkan menggunakan teknik "in vitro".
- Pada peringkat awal, tumbuhan yang ditanam secara in vitro mungkin berbeza dari segi rupa, tetapi apabila ia membesar, semua perbezaan hilang, dan akhirnya tumbuhan menjadi serupa, seperti kembar.
- Eksplantasi daripada tumbuhan muda lebih baik berakar daripada daripadamatang.
- Salah satu syarat penting dalam pembiakan mikroklonal ialah pemilihan medium nutrien yang paling sesuai untuk tumbuhan, dan ia boleh dalam keadaan cecair dan pepejal.
- Sel tisu meristematik biasanya tidak mengandungi virus.
- Saiz eksplan secara langsung berkaitan dengan kemungkinan kehadiran virus di dalamnya. Lebih kecil, lebih rendah risiko jangkitan.
- Nama lain untuk pembiakan mikro ialah perambatan meristem.
Ini ialah maklumat tentang pembiakan mikro tumbuhan, topik yang rumit dan menarik.
