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, процесс можно осуществлять следующими путями:
- 1. Активация пазушных меристем. 2. Образование адвентивных побегов тканями экспланта. 3. Возникновение адвентивных побегов в каллусе. 4. Индукция соматического эмбриогенеза в клетках экспланта. 5. Соматический эмбриогенез в каллусной ткани. 6. Формирование придаточных эмбриоидов в ткани первичных соматических зародышей (деление первичных эмбриоидов).
Н. В. Катаева и Р. Г. Бутенко (1983) выделяют два принципиально различных типа клонального микроразмножения:
- 1. Активация уже существующих в растении меристем (апекс стебля, пазушные и спящие почки стебля). 2. Индукция возникновения почек или эмбриоидов de novo:
- А) образование адвентивных побегов непосредственно тканями экспланта; Б) индукция соматического эмбриогенеза; В) дифференциация адвентивных почек в первичной и пересадочной каллусной ткани.
Основной метод, использующийся при клональном микроразмножении растений - активация развития уже существующих в растении меристем. Он основан на снятии апикального доминирования (рис. 18).
Этого можно достичь двумя путями: а) удалением верхушечной меристемы стебля и последующим микрочеренкованием побега in vitro на безгормональной среде; б) добавлением в питательную среду веществ цитокининового типа действия, индуцирующих развитие многочисленных пазушных побегов. Как правило, в качестве цитокининов используют 6-бензиламинопурин (БАП) или 6-фурфуриламинопурин (кинетин) и зеатин.
Рис. 18. Схема размножения растений методом активации уже существующих меристем (по А. Р. Родину, Е. А. Калашниковой, 1993): 1 - путем удаления верхушечной меристемы: 2 - добавлением цитокининов в среду (б/г - среда без гормонов, Ц - цитокинин, А - ауксин)
Полученные таким образом побеги отделяют от первичного экспланта и вновь самостоятельно культивируют на свежеприготовленной питательной среде, стимулирующей пролиферацию пазушных меристем и возникновение побегов более высоких порядков.
Часто в качестве экспланта используют верхушечные или пазушные почки, которые изолируют из побега и помещают на питательную среду с цитокининами. Образующиеся пучки побегов делят, при необходимости черенкуют и переносят на свежую питательную среду. После нескольких пассажей, добавляя в питательную среду ауксины, побеги укореняют in vitro (рис. 19), а затем переносят в почву, где создают условия, способствующие адаптации растений (рис. 20).
Рис. 19. Образование корней побегами розы при добавлении в питательную среду 2 мг/л 2,4-Д
Рис. 20. Адаптация пробирочных роз к почвенным условиям
В настоящее время этот метод широко используется в производстве посадочного материала сельскохозяйственных культур, как технических, так и овощных, а также для размножения культур промышленного цветоводства (например, гвоздики, рис. 21), тропических и субтропических растений, плодовых и ягодных культур, древесных растений. Для некоторых культур, таких как картофель, технология клонального размножения поставлена на промышленную основу. Применение метода активации развития существующих меристем позволяет получать из одной меристемы картофеля более 100000 растений в год, причем технология предусматривает получение в пробирках микроклубней - ценного безвирусного семенного материала.
Второй метод - индукция возникновения адвентивных почек непосредственно тканями экспланта. Он основан на способности изолированных частей растения при благоприятных условиях питательной среды восстанавливать недостающие органы и таким образом регенерировать целые растения. Можно добиться образования адвентивных почек почти из любых органов и тканей растения (изолированного зародыша, листа, стебля, семядолей, чешуек и донца луковиц, сегментов корней и зачатков соцветий). Этот процесс происходит на питательных средах, содержащих цитокинины в соотношении с ауксинами 10:1 или 100:1. В качестве ауксина используют ИУК или НУК. Таким способом были размножены многие представители семейства лилейных, томаты, древесные растения (из зрелых и незрелых зародышей).
Достаточно хорошо разработана технология клонального размножения земляники, основанная на культивировании апикальных меристем. Меристематические верхушки изолируют из молодых, свободных от вирусных болезней растений, и выращивают на питательной среде МС, содержащей БАП в концентрации 0,1-0,5 мг/л. Через 3-4 недели культивирования меристема развивается в проросток, в основании которого формируются адвентивные почки, быстро растущие и дающие начало новым почкам. В течение 6-8 недель образуется конгломерат почек, связанных между собой соединительной тканью и находящихся на разной стадии развития. Появляются листья на коротких черешках, в нижней части которых формируются новые адвентивные почки. Эти почки разделяют и пересаживают на свежую питательную среду. На среде без регуляторов роста за 4-5 недель формируются нормальные растения с корнями и листьями. От одного материнского растения таким образом можно получить несколько миллионов растений-регенерантов в год.
Третий метод, практикуемый при клональном микроразмножении, основывается на дифференциации из соматических клеток зародышеподобных структур, которые по своему виду напоминают зиготические зародыши (рис. 22). Этот метод получил название соматического эмбриогенеза. В отличие от развития in vivo, соматические зародыши развиваются асексуально вне зародышевого мешка и по своему внешнему виду напоминают биполярные структуры, у которых одновременно наблюдается развитие апикальных меристем стебля и корня. Согласно Стеварду, соматические зародыши проходят 3 стадии развития: глобулярную, сердцевидную, торпедовидную и в конечном итоге имеют тенденцию развития в проросток. На рисунке 3 показан конечный результат развития - растение пшеницы.
Рис. 22. Соматический эмбриогенез в каллусной ткани
Наиболее впечатляющим применением метода соматического эмбриогенеза стало размножение гвинейской масличной пальмы (Elaeis guineensis), масло которой широко используется при производстве маргарина и пищевого масла. Масличная пальма в природе не образует побегов и боковых ростков, что затрудняет ее вегетативное размножение. Культивирование черенков in vitro также невозможно. Было решено получить скопления клеток недифференцированной ткани (каллусы) путем дедифференцировки специфических тканей, а затем культивировать их до регенерации целых проростков. В первой культуральной среде каллусы из фрагментов листьев развивались в течение 90 дней, при переносе во вторую и третью культуральные среды превращались в "эмбриоиды". Эмбриоиды размножались самопроизвольно, в течение месяца число эмбриоидов возрастало втрое, а за год из 10 эмбрионов можно было получить потомство численностью 500000 растений.
Формирование эмбриоидов в культуре тканей осуществляется в несколько этапов. Сначала происходит дифференциация клеток под влиянием ауксинов, добавленных в питательную среду (2,4-Д) и превращение их в эмбриональные. Получить эмбриоиды из этих клеток можно уменьшая концентрацию ауксинов или исключая их из питательной среды. Соматические зародыши представляют собой полностью сформированные зародыши, из которых путем соответствующего капсулирования можно получить искусственные семена.
Четвертый метод клонального микроразмножения - дифференциация адвентивных почек в первичной и пересадочной каллусной ткани (рис. 23).
Рис. 23. Дифференциация придаточных почек в каллусной ткани
Практически он мало используется с целью получения посадочного материала in vitro. Это связано с тем, что при частом пассировании каллусной ткани может изменяться плоидность регенерируемых растений, наблюдаются структурные перестройки хромосом и накопление генных мутаций. Наряду с генетическими изменениями отмечаются и морфологические: низкорослость, неправильное жилкование листьев, образование укороченных междоузлий, пониженная устойчивость к болезням и вредителям. В то же время, некоторые недостатки этого метода в селекционной работе оборачиваются преимуществами.
Кроме того, в некоторых случаях он является единственно возможным способом размножения растений в культуре тканей. Через каллусную культуру успешно размножаются сахарная свекла, злаковые (рис. 24), представители рода Brassica, подсолнечник и другие культуры.
Рис. 24. Формирование побегов каллусной тканью пшеницы
Похожие статьи
-
На эффективность микроклонального размножения влияет масса факторов различной природы. Это физиологические особенности вводимого в культуру растения,...
-
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...
-
В природе существует два способа размножения растений: половой (семенной) и вегетативный. Оба эти способа имеют как свои преимущества, так и недостатки....
-
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...
-
Технология оздоровления от вирусных инфекций Метод основан на способности растения к регенерации отсутствующих органов. Из отдельных частей почки...
-
Заключение, Список используемых источников - Клональное размножение и оздоровление растений
В целом методы клонального микроразмножения, несомненно, имеют ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения: - получение...
-
Основное преимущество клонального микроразмножения - получение генетически однородного, безвирусного посадочного материала. Предположение о возможности...
-
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...
-
Методы оздоровления: Применение и использование свободных от вирусов растений, полученных методом индекации. Термотерапия - выдерживание растений...
-
Посадочный материал земляники получают на специальных маточных плантациях, которые закладывают в защищенном грунте по определенной схеме на почвенном...
-
Для введения в культуру ткани растений у представителей рода Rosa L . в качестве исходного экспланта берут из верхушки энергично растущего побега, около...
-
С целью получения эксплантов для каллусной и опухолевой культур, микроклонального размножения, изучения гормональной регуляции используют стерильные...
-
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...
-
Оборудование биотехнологической лаборатории Для организации биотехнологической лаборатории необходимы просторные изолированные помещения, а также...
-
Выбор растений-доноров Выбор растений-доноров и времени извлечения меристем являются важными факторами. Меристемы извлеченные после термотерапии растут...
-
В 1962 году Белкенгем и Миллер предложили устранение латентного А вируса земляники при помощи культуры меристем, и заметили, что успех размножения...
-
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...
-
Для нормального роста и развития растений необходимы различные элементы питания. По современным данным, таких элементов порядка 20, без которых растения...
-
Методы культивирования вирусов. - Герперовирусная инфекция у животных
Для культивирования вирусов используют культуры клеток, куриные эмбрионы и чувствительных лабораторных животных. Эти же методы используют и для...
-
Цели и задачи исследования Целью данной работы является разработка метода укоренения микрорастений сортов земляники садовой ex vitro, то есть в...
-
Существует много причин, по которым растения, размножаемые методом культуры тканей, не всегда аналогичны исходным. Их можно отнести к двум категориям: 1....
-
Обычно состоит из нескольких пассажей. После того, как образуется конгломерат растеньиц, он разделяется на одиночные микророзетки и они помещаются на...
-
Особо хотелось бы остановиться на необходимости тестирования материала после процессов оздоровления. Иногда приходится сталкиваться с мнением, что...
-
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...
-
Введение - Антибиотикочувствительность бактерий, выделенных при отитах собак
На сегодняшний день большой интерес представляет роль бактериальных биопленок в патологических процессах. Биопленки - сложные микробные сообщества,...
-
Оплодотворение яйцеклеток происходит в яйцепроводе. Образовавшиеся зиготы подвергаются дроблению, и большинство из них у крупного рогатого скота попадают...
-
Устойчивость растений к патогенным микроорганизмам - Устойчивость растений
Жизнедеятельность растений нередко находится в сложных взаимосвязях с патогенными микроорганизмами и насекомыми. Способность противостоять заболеванию...
-
Размножение земляники - Анализ проблемы укоренения сортов земляники садовой ex vitro
В середине лета из пазушных почек первых трех нижних листьев материнского куста развиваются длинные надземные побеги - усы, которые являются...
-
СИМПТОМАТИЧЕСКАЯ ТЕРАПИЯ, Методы терапии - Внутренние болезни животных
Сущность ее заключается в использовании средств терапии, направленных на ликвидацию или ослабление наиболее угрожающих для жизни животного симптомов...
-
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...
-
Химико-токсикологический анализ в ветеринарной токсикологии имеет решающее значение. При установлении диагноза на отравление, изучении миграции...
-
Методы сравнительной оценки быка-производителя по потомству зависят от места проведения, условий, в которых проводят оценку, а также от общей...
-
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...
-
Истребительные мероприятия, Агротехнические - Защита сельскохозяйственных растений от болезней
Агротехнические Агротехнические (провокация, механическое и физическое уничтожение, истощение, удушение, высушивание, вымораживание и др.) Для...
-
Методы определения содержания азота в почве - Изучение физико-химических свойств почв
Почвенное плодородие конкретных полей и участков колхозов и совхозов необходимо знать для того, чтобы правильно рассчитать, сколько удобрений нужно...
-
Способы размножения чеснока - Технология выращивания чеснока и лука
Особенность чеснока в том, что он не образует семена, а размножается вегетативно. Яровой чеснок размножают только зубками луковиц, а озимый - зубками и...
-
Вермикомпостирование - Переработка органических отходов методом вермикультуры
Специфические свойства органической фракции ТБО позволяют более полно и эффективно утилизировать ее другим способом - вермикомпостированием. До недавнего...
-
Искусственное осеменение, его становление и развитие Первыми опытами по искусственному осеменению можно считать работы итальянца Лазаро Спалланцани...
-
На ранних порах (1975-1990 гг.) для скрещиваний привлекали лучшие сорта селекции СНГ (преимущественно России, Украины) а также зарубежные сорта,...
Методы клонального микроразмножения - Клональное размножение и оздоровление растений