Этапы микроклонального размножения растений - Клональное размножение и оздоровление растений
Процесс клонального микроразмножения можно разделить на 4 этапа:
- 1. Выбор растения-донора, изолирование эксплантов и получение хорошо растущей стерильной культуры. 2. Собственно микроразмножение, когда достигается получение максимального количества меристематических клонов. 3. Укоренение размноженных побегов с последующей адаптацией их к почвенным условиям, а при необходимости депонирование растений-регенерантов при пониженной температуре (+2ОС, +10ОС). 4. Выращивание растений в условиях теплицы и подготовка их к реализации или посадке в поле.
Для культивирования тканей на каждом из четырех этапов требуется применение определенного состава питательной среды.
На первом этапе необходимо добиться получения хорошо растущей стерильной культуры. В тех случаях, когда трудно получить исходную стерильную культуру экспланта, рекомендуется вводить в состав питательной среды антибиотики (тетрациклин, бензилпенициллин и др.) в концентрации 100-200 мг/л. Это в первую очередь относится к древесным растениям, у которых наблюдается тенденция к накоплению внутренней инфекции.
На первом этапе, как правило, используют среду, содержащую минеральные соли по рецепту Мурасига и Скуга, а также различные биологически активные вещества и стимуляторы роста (ауксины, цитокинины) в различных сочетаниях в зависимости от объекта. В тех случаях, когда наблюдается ингибирование роста первичного экспланта, за счет выделения им в питательную среду токсичных веществ (фенолов, терпенов и других вторичных соединений), снять его можно, используя антиоксиданты. Это возможно двумя способами: либо омывкой экспланта слабым его раствором в течение 4-24 ч, либо непосредственным добавлением в питательную среду. В качестве антиоксидантов используют: аскорбиновую кислоту (1 мг/л), глютатион (4-5 мг/л), дитиотриэтол (1-3 мг/л), диэтилдитиокарбомат (2-5 мг/л), поливинилпирролидон (5000-10000 мг/л). В некоторых случаях целесообразно добавлять в питательную среду адсорбент - древесный активированный уголь в концентрации 0,5-1 %. Продолжительность первого этапа может колебаться от 1 до 2 месяцев, в результате которого наблюдается рост меристематических тканей и формирование первичных побегов.
2 этап - собственно микроразмножение. На этом этапе необходимо добиться получения максимального количества мериклонов, учитывая при этом, что с увеличением субкультивирований увеличивается число растений-регенерантов с ненормальной морфологией и возможно наблюдать образование растений-мутантов.
Как и на первом этапе, используют питательную среду по рецепту Мурасига и Скуга, содержащую различные биологически активные вещества, а также регуляторы роста. Основную роль при подборе оптимальных условий культивирования эксплантов играют соотношение и концентрация внесенных в питательную среду цитокининов и ауксинов. Из цитокининов наиболее часто используют БАП в концентрациях от 1 до 10 мг/л, а из ауксинов-ИУК и НУК в концентрациях до 0,5 мг/л.
При долгом культивировании растительных тканей на питательных средах с повышенным содержанием цитокининов (5-10 мг/л) происходит постепенное накопление их в тканях выше необходимого физиологического уровня, что приводит к появлению токсического действия и формированию растений с измененной морфологией. Вместе с тем, возможно наблюдать такие нежелательные для клонального микроразмножения эффекты, как подавление пролиферации пазушных меристем, образование витрифицированных (оводненных) побегов и уменьшение способности растений к укоренению. Отрицательное действие цитокининов возможно преодолеть, по данным Н. В. Катаевой и Р. Г. Бутенко, путем использования питательных сред с минимальной концентрацией цитокининов, обеспечивающих стабильный коэффициент микроразмножения, или путем чередования циклов культивирования на средах с низким и высоким уровнем фитогормонов.
3 и 4 этапы - укоренение микропобегов, их последующая адаптация к почвенным условиям и высадка в поле являются наиболее трудоемкими этапами, от которых зависит успех клонального микроразмножения. На третьем этапе, как правило, меняют основной состав среды: уменьшают в два, а иногда и в четыре раза концентрацию минеральных солей по рецепту Мурасига и Скуга или заменяют ее средой Уайта, уменьшают количество сахара до 0,5-1 % и полностью исключают цитокинины, оставляя один лишь ауксин. В качестве стимулятора корнеобразования используют в-индолил-3-масляную кислоту (ИМК), ИУК или НУК.
Укоренение микропобегов проводят двумя способами:
- 1) выдерживание микропобегов в течение нескольких часов (2-24 ч) в стерильном концентрированном растворе ауксина (20-50 мг/л) и последующее их культивирование на агаризованной среде без гормонов или непосредственно в подходящем почвенном субстрате (импульсная обработка); 2) непосредственное культивирование микропобегов в течение 3-4 недель на питательной среде, содержащей ауксин в невысоких концентрациях (1-5 мг/л в зависимости от исследуемого объекта). В последнее время предложен метод укоренения пробирочных растений в условиях гидропоники. Этот метод позволяет значительно упростить этап укоренения и одновременно получать растения, адаптированные к естественным условиям. Для картофеля возможно использовать безсубстратную гидропонику для получения мини-клубней. Затенение нижней части культуральных сосудов плотной черной материей или добавление в питательную среду активированного угля способствует укоренению микропобегов.
Пересадка растений-регенерантов в субстрат является ответственным этапом, завершающим процесс клонального микроразмножения. Наиболее благоприятное время для пересадки пробирочных растений - весна или начало лета.
Растения с двумя-тремя листьями и хорошо развитой корневой системой осторожно вынимают из колб или пробирок пинцетом с длинными концами или специальным крючком. Корни отмывают от остатков агара и высаживают в почвенный субстрат, предварительно простерилизованный при 85-90° С в течение 1-2 ч. Для большинства растений в качестве субстратов используют торф, песок (3:1); торф, дерновую почву, перлит (1:1:1); торф, песок, перлит (1:1:1). Исключение составляют семейство орхидных, для которых готовят субстрат, состоящий из сфагнового мха, смеси торфа, листьев бука или дуба, сосновой коры (1:1:1).
Приготовленным заранее почвенным субстратом заполняют пикировочные ящики или торфяные горшочки, в которых выращивают растения-регенеранты. Горшочки с растениями помещают в теплицы с регулируемым температурным режимом (20-22 °С), освещенностью не более 5 тыс. лк и влажностью 65-90 %. Для лучшего роста растений создают условия искусственного тумана. В тех случаях, когда нет возможности создать такие условия, горшочки с растениями накрывают стеклянными банками или полиэтиленовыми пакетами, которые постепенно открывают до полной адаптации растений.
Через 20-30 дней после посадки хорошо укоренившиеся растения подкармливают растворами минеральных солей Кнудсона, Мурасига и Скуга, Чеснокова, Кнопа (в зависимости от вида растений) или комплексным минеральным удобрением. По мере роста растений их рассаживают в большие емкости со свежим субстратом. Дальнейшее выращивание акклиматизированных растений соответствует принятой агротехнике выращивания для каждого индивидуального вида растений.
Процесс адаптации пробирочных растений к почвенным условиям является наиболее дорогостоящей и трудоемкой операцией. Нередко после пересадки растений в почву наблюдается остановка в росте, опадение листьев и гибель растений. Эти явления связаны, в первую очередь, с тем, что у пробирочных растений нарушена деятельность устьичного аппарата, вследствие чего происходит потеря большого количества воды. Во-вторых, у некоторых растений в условиях in vitro не происходит образования корневых волосков, что приводит, в свою очередь, к нарушению поглощения воды и минеральных солей из почвы. Поэтому целесообразно на третьем или четвертом этапах клонального микроразмножения применять искусственную микоризацию растений (для микотрофных), учитывая их положительную роль в снабжении растений минеральными и органическими питательными веществами, водой, биологически активными веществами, а также в защите растений от патогенов.
Индийскими учеными предложен простой метод предотвращения быстрого обезвоживания листьев растений, выращенных in vitro, во время их пересадки в полевые условия. Метод заключается в том, что листья в течение всего акклиматизационного периода следует опрыскивать 50%-ным водным раствором глицерина или смесью парафина, или жира в диэтиловом эфире (1:1). Применение этого метода помогает избежать длинных и затруднительных процессов закаливания пробирочных растений и обеспечивает 100%-ную их приживаемость.
Похожие статьи
-
На эффективность микроклонального размножения влияет масса факторов различной природы. Это физиологические особенности вводимого в культуру растения,...
-
Методы клонального микроразмножения - Клональное размножение и оздоровление растений
Существует много методов клонального микроразмножения, а также различных их классификаций. Согласно одной из них, предложенной Мурасиге в 1977 году,...
-
С целью получения эксплантов для каллусной и опухолевой культур, микроклонального размножения, изучения гормональной регуляции используют стерильные...
-
Обычно состоит из нескольких пассажей. После того, как образуется конгломерат растеньиц, он разделяется на одиночные микророзетки и они помещаются на...
-
В природе существует два способа размножения растений: половой (семенной) и вегетативный. Оба эти способа имеют как свои преимущества, так и недостатки....
-
Основное преимущество клонального микроразмножения - получение генетически однородного, безвирусного посадочного материала. Предположение о возможности...
-
Введение - Клональное размножение и оздоровление растений
Ускорение и облегчение селекционного процесса, а также создание растений с новыми качествами - это направления, которые достаточно успешно развиваются с...
-
Оборудование биотехнологической лаборатории Для организации биотехнологической лаборатории необходимы просторные изолированные помещения, а также...
-
Для введения в культуру ткани растений у представителей рода Rosa L . в качестве исходного экспланта берут из верхушки энергично растущего побега, около...
-
Выбор растений-доноров Выбор растений-доноров и времени извлечения меристем являются важными факторами. Меристемы извлеченные после термотерапии растут...
-
Особо хотелось бы остановиться на необходимости тестирования материала после процессов оздоровления. Иногда приходится сталкиваться с мнением, что...
-
Заключение, Список используемых источников - Клональное размножение и оздоровление растений
В целом методы клонального микроразмножения, несомненно, имеют ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения: - получение...
-
Питательные среды, их состав, и приготовление - Оздоровление и микроклональное размножение роз
В культуре in vitro применяют жидкие и агаризованные (плотные) среды. Жидкие среды используют для культивирования суспензий, каллусов, изолированных...
-
Технология оздоровления от вирусных инфекций Метод основан на способности растения к регенерации отсутствующих органов. Из отдельных частей почки...
-
После перенесения укорененной микророзетки из пробирки в субстрат необходимо создать условия для адаптации растений. Адаптация регенерантов земляники...
-
Выводы - Оздоровление и микроклональное размножение роз
В данной курсовой работе можно сделать несколько выводов. В первой главе этой работы мы познакомились с технологиями и техникой микроклонального...
-
Введение - Оздоровление и микроклональное размножение роз
Роза клональный эксплант растительный Микроклональное размножение растений - один из способов вегетативного размножения в условиях in vitro. Клональным...
-
Методы оздоровления: Применение и использование свободных от вирусов растений, полученных методом индекации. Термотерапия - выдерживание растений...
-
Значительное увеличение производства и применения минеральных удобрений, особенно азотных (аммиачной, натриевой и калиевой селитр, мочевины, аммиака), с...
-
Инициация культуры in vitro - Анализ проблемы укоренения сортов земляники садовой ex vitro
Для подготовки введения в культуру собранные розетки промывают проточной водой, затем с помощью скальпеля отрезают листья и корни. Выделенный...
-
Существует много причин, по которым растения, размножаемые методом культуры тканей, не всегда аналогичны исходным. Их можно отнести к двум категориям: 1....
-
Устойчивость растений к патогенным микроорганизмам - Устойчивость растений
Жизнедеятельность растений нередко находится в сложных взаимосвязях с патогенными микроорганизмами и насекомыми. Способность противостоять заболеванию...
-
Типы растений по потребности в воде - Луговое и полевое кормопроизводство
Вода необходима растению во все периоды жизни: потребность в ней только для прорастания семян составляет 10--100 % их массы, в дальнейшем на образование...
-
Для нормального роста и развития растений необходимы различные элементы питания. По современным данным, таких элементов порядка 20, без которых растения...
-
Химические - Защита сельскохозяйственных растений от болезней
Уничтожение и подавление сорняков одними агротехническими и биологическими способами не всегда дают желаемые результаты. Это обусловлено тем, что с...
-
Биологические методы сорных растений - Качественные свойства и признаки почв
К сорнякам относятся растения, не выращиваемые человеком, но засоряющие сельскохозяйственные угодья. На территории России встречается около 2 тыс. видов...
-
Истребительные мероприятия, Агротехнические - Защита сельскохозяйственных растений от болезней
Агротехнические Агротехнические (провокация, механическое и физическое уничтожение, истощение, удушение, высушивание, вымораживание и др.) Для...
-
Культура клеток (КК) - это клетки многоклеточного организма, живущие и размножающиеся в искусственных условиях вне организма. Методика культивирования...
-
Цели и задачи исследования Целью данной работы является разработка метода укоренения микрорастений сортов земляники садовой ex vitro, то есть в...
-
Введение - Антибиотикочувствительность бактерий, выделенных при отитах собак
На сегодняшний день большой интерес представляет роль бактериальных биопленок в патологических процессах. Биопленки - сложные микробные сообщества,...
-
Характеристика сорных растений - Характеристика района, влияние абиотических и биотических факторов
Таблица 6 Сведения о сорных растениях Название сорняка Биологический класс (семейство) Биологическая группа Сроки применения гербицидов Фенофаза...
-
В 1962 году Белкенгем и Миллер предложили устранение латентного А вируса земляники при помощи культуры меристем, и заметили, что успех размножения...
-
1. Нагноение. Для профилактики и устранения нагноения используют Антисептики и антибиотики. Используют Сульфа амидные препараты, растворы Йода и др....
-
Газоустойчивость и радиационная устойчивость растений - Устойчивость растений
Несовершенное до сих пор использование в качестве энергетического химического, металлургического и иных ресурсов каменного угля, нефти, торфа, различных...
-
Более чем на 1/5 поверхности Земли наблюдаются температуры выше 40 °С, а растения при сильном солнечном освещении могут нагреваться до 50 °С и более....
-
Периоды и этапы репродукции вирусов. Типы взаимодействия - Ветеринарная вирусология
Взаимодействие вирусов с клетками хозяев и репродукция вирусов. Вирусы проходят в клетке сложный цикл развития. Морфогенез вирусов представляет собой...
-
Посадочный материал земляники получают на специальных маточных плантациях, которые закладывают в защищенном грунте по определенной схеме на почвенном...
-
Силосование - один из наиболее распространенных приемов консервирования корма, который предусматривает регулируемое сбраживание под действием...
-
Основные решения технического этапа рекультивации - Характеристика рекультивации нарушенных земель
Технический этап рекультивации является подготовительным звеном к биологической рекультивации. Основная задача этапа - техническое устройство нарушенной...
-
Биологические особенности картофеля Картофель (Solanum tuberosum) - это однолетнее травянистое растение. вырастающее до 100 сантиметров в высоту и...
Этапы микроклонального размножения растений - Клональное размножение и оздоровление растений