Rozmnażanie roślin in vitro

Czy sadzonki, odkłady i wysiew nasion to jedyny sposób by powiększyć liczbę roślin oferowanych do sprzedaży? Jak się okazuje - już nie! Do coraz powszechniej stosowanych metod dołączyło rozmnażanie roślin in vitro. Zobacz jak wygląda rozmnażanie roślin in vitro, jak się je wykonuje i jakie rośliny najczęściej rozmnaża się metodą in vitro.

Rozmnażanie roślin in vitro

Ogrodnictwo wkroczyło w nową epokę, a to oznacza, że obecnie oprócz tradycyjnych metod rozmnażania roślin wykorzystuje się całą gamę, często dość niezwykłych sposobów. Na pierwszym miejscu wśród tych niezwykłych metod lansuje się mikro rozmnażanie, czyli tzw. rozmnażanie in vitro. Znaczy to tyle co hodowla w szkle i wcale nie jest to taka nowa technika jak by się mogło wydawać, bo jej metryka wskazuje na kilkadziesiąt lat prób, które zaowocowały powstaniem szeregu metod namnażania fragmentów roślin w warunkach laboratoryjnych.

Rozmnażanie roślin in vitro bazuje na wręcz nieograniczonych zdolnościach regeneracyjnych wszystkich komórek roślinnych posiadających nienaruszone jądro. Te predyspozycje żywych komórek roślinnych do zachowania pełnej informacji genetycznej oraz całkowitej zdolności rozwojowej niezależnie od stopnia ich zróżnicowania określa się mianem totipotencji. Właściwość ta pozwala w wielu przypadkach na odtworzenie kompletnego organizmu roślinnego z małych odcinków liści, pędów, korzeni bądź nawet w skrajnych przypadkach - z pojedynczych komórek.

Obecnie rozmnażanie roślin in vitro stosuje się w przypadku prawie wszystkich roślin ozdobnych, uprawnych, a także owocowych. Wystarczy spojrzeć tylko na długą listę gatunków, których co rocznie uzyskuje setki tysięcy nowych osobników stosując właśnie rozmnażanie in vitro. Znajdziemy tutaj min. goździki, gerbery, anturia, z roślin ogrodowych pojawią się narcyzy, liliowce oraz lilie, a z sadowniczych - truskawki, borówka amerykańska, dereń jadalny i wiele, wiele innych.

Sama technika rozmnażania roślin in vitro jest dość prosta - wystarczy zdobyć stożek wzrostu rośliny bądź nawet skrawek tkanki merystematycznej, w których znajdują się niezróżnicowane komórki o ogromnym potencjale regeneracyjnym i umieścić ją na odpowiednio zbilansowanej pożywce w możliwie sterylnych warunkach laboratoryjnych. Rzecz wydaje się banalna, prawda? Otóż tak nie jest.

Jeśli tkanki pobrane do rozmnażania in vitro będą zakażone czynnikami chorobotwórczymi to cała hodowla już na wstępie okaże się wielkim niepowodzeniem. Największe zagrożenie stanowią wirusy, które potrafią przez długi okres czasu bytować w komórkach roślinnych nie wywołując przy tym żadnych objawów. Jeśli wyprodukujemy (chyba można tak nazwać wielkotowarową skalę produkcji roślinnej tą metodą) nowe egzemplarze z zawirusowanej rośliny matecznej to czeka nas przykra niespodzianka...

Jednak, by bronić się przed potencjalnymi skutkami namnożenia chorych osobników, każde większe laboratorium kultur in vitro testuje materiał roślinny przeznaczony do namnożenia pod kątem obecności wirusów i jeśli takowe będą występować to cała kolonia komórek macierzystych zostaje poddana termoterapii (czyli działaniu wysokiej temperatury), która skutecznie hamuje namnażanie się wirusa w roślinie.

Kolejny etap rozmnażania roślin metodą in vitro to wyłożenie fragmentów tkanki na odpowiednio dobraną pożywkę agarową. Muszą się w niej znaleźć nie tylko podstawowe składniki pokarmowe, z których będzie mogła czerpać rozwijająca się roślina, ale przede wszystkim odpowiednio skomponowany zestaw hormonów roślinnych. To właśnie fitohormony wypływają na podziały komórek roślinnych, ich wzrost, różnicowanie się i w konsekwencji do odbudowania kompletnej rośliny jedynie z grudki kalusa, czyli niezróżnicowanej kolonii komórek macierzystych.

By pobudzić wzrost komórkowy dodaje się do pożywki ściśle określone stężenie auksyn oraz cytokinin - dwóch podstawowych grup fitohormonów warunkujących prawidłowy wzrost i rozwój całej rośliny. Już na samym początku badań nad rozmnażaniem roślin in vitro odkryto, że pomimo, iż niektóre hormony roślinne nie oddziałują bezpośrednio pobudzająco na zawiązek nowej rośliny, to obecność ich w niewłaściwym stężeniu powoduje zahamowanie wzrostu i często w konsekwencji obumarcie kalusa. Długoletnie badania doprowadziły do powstania szczegółowych tabel stężeń fitohormonów w pożywkach w każdej z faz wzrostu oraz czasu przez jaki związki te powinny być obecne w pożywce podczas namnażania poszczególnych gatunków, a nawet odmian roślin. I tak by pobudzić rozwój korzeni obowiązuje inny stosunek stężeń auksyn i cytokinin niż w przypadku rozwoju pędów i liści.

Normą podczas rozmnażania roślin in vitro jest, że aby pobudzić rozwój nowych pędów należy zwiększyć w pożywce udział hormonów z grupy cytokinin. Natomiast by sadzonka wykształciła silny system korzeniowy należy ją przenieść na podłoże agarowe o zwiększonym udziale auksyn względem cytokinin.

Zwykle podczas przeszczepiania rozwijającej się masy komórek na nową pożywkę o ściśle ustalonym składzie można także pobrać grupy komórek w celu zwiększenia liczby egzemplarzy potomnych. Takie postępowanie powoduje uzyskanie ogromnej liczby nowych roślin z jednej grudki kalusa w rekordowo krótkim czasie. Za takim sposobem działania przemawiają także względy finansowe, ponieważ na stosunkowo niewielkiej powierzchni stołów laboratoryjnych można uzyskać ogromną liczbę nowych sadzonek, często liczoną w milionach sztuk.

Bardzo istotną rolę podczas całego cyklu rozmnażania roślin in vitro odgrywa odpowiednia temperatura oraz fotoperiod czyli długość trwania dnia i nocy, które są równie ważne jak odpowiednio skomponowana pożywka bądź zdrowe rośliny mateczne.

Gdy już sadzonki osiągną odpowiednią wielkości zostają delikatnie przeniesione do pomieszczenia gdzie zachodzi stopniowo proces ich hartowania czyli przyzwyczajenia roślin do warunków panujących w tunelach oraz szklarniach.

W ten sposób praktycznie wszystkie nowości i ciekawostki ogrodnicze zostają udostępnione szerokiej grupie klientów a ich cena drastycznie spada. Tak na przykład dzieje się z dopiero co wyhodowanymi odmianami liliowców, które tuż po pierwszym kwitnięciu zostają oddane do namnażania w kulturach in vitro. Amerykanie oraz Holendrzy doszli do takiej perfekcji w tym sposobie klonowania roślin, że nowości z danego roku stają się ogólnie dostępne już po jednym lub dwóch sezonach. A ich cena spada z kilkuset dolarów w roku introdukcji do zaledwie kilkudziesięciu w następnych. Odmiany z kilkuletnim stażem są już dostępne dla każdej kieszeni.

Hodowla roślin in vitro zapewnia także doskonałe warunki do rozmnażania storczyków, a także paproci, które w "normalnych" warunkach stanowiły prawdziwy egzamin z cierpliwości dla ogrodników. O ile w przypadku paproci młode gametofity w sterylnych warunkach laboratorium, wolne od "niepożądanych gości" z zewnątrz mają doskonałe warunki do wzrostu, to z nasionami storczyków jest inaczej. Rodzina Orchideaceae, do której należą wszystkie uprawiane storczyki charakteryzuje się skomplikowanym cyklem rozwojowym. Rośliny te żyją w symbiozie z grzybami, również ich nasiona do prawidłowego skiełkowania potrzebują obecności grzybni, która odżywia je, rekompensując w ten sposób brak bielma pełniącego funkcje zapasowe.

Na pożywce agarowej dużo łatwiej jest utrzymać odpowiednie warunki do wzrostu strzępek grzyba oraz zabezpieczyć je przed zakażeniem szkodliwymi mikroorganizmami, które mogłyby zaburzyć proces kiełkowania nasion oraz późniejszy wzrost siewek związany z zjawiskiem symbiozy ich korzeni z plechą grzyba.

Metoda kultur in vitro znalazła także zastosowanie w dziedzinie ogrodnictwa jakim jest hodowla nowych odmian. Dzięki niej stało się możliwe kontrolowane tworzenie, powstających czasem spontanicznie w przyrodzie, mieszańców oddalonych, czyli krzyżówek pomiędzy osobnikami należącymi do dwóch różnych gatunków. Ma to na celu uzyskanie wartościowych roślin cechujących się dużym plonem właściwym oraz dużą odpornością na choroby oraz szkodniki, a jednocześnie nie wybrednych pod względem warunków uprawy.

Uzyskać takiego mieszańca jest bardzo trudno i dopiero skorzystanie z dobrodziejstw, jakie oferuje rozmnażanie roślin in vitro, pozwoliło placówkom, zajmującym się hodowlą, na rozpoczęcie badań w tym kierunku.

Wcześniej mechanizmy niezgodności, oparte głównie na niedożywieniu rozwijającego się zarodka, lub niemożliwości pobierania z bielma substancji odżywczych przez kiełkującą roślinę, zapobiegały krzyżowaniu się osobników dwóch różnych gatunków. Obecnie zarodki przenosi się na odpowiednio dobraną pożywkę, z której mogą one czerpać wszystkie potrzebne do prawidłowego rozwoju substancje.

Wierzę, że tym krótkim artykułem rzuciłem trochę światła na ten dość trudny temat. Informacje przedstawione powyżej to jedynie czubek góry lodowej. Samych zaś zastosowań dla mikro rozmnażania, nazywanego także czasami metodą kultur in vitro, można by znaleźć jeszcze bardzo wiele. Tak więc nie należy utożsamiać tej techniki jedynie z masowym powielaniem roślin ozdobnych, ale spojrzeć szerzej na wszystkie sposoby jej wykorzystania we współczesnym świecie.

Emil Gwizdała

Przeczytaj również:

Szczepienie drzew owocowych - sposoby, terminy, podkładki
Szczepienie drzew owocowych to zabieg polegający na połączeniu zrazu z odmiany szlachetnej, dającej zazwyczaj dorodne i smaczne owoce, z podkładką gwarantującą zdrowotność i mrozoodporność drzewa lub pozwalającą regulować siłę jego wzrostu. Poprzez szczepienie uzyskuje się większość obecnie sprzedawanych drzew owocowych. Oto jak prawidłowo wykonać zabieg szczepienia drzew owocowych. Więcej...

Rozmnażanie bylin przez podział
Rozmnażanie bylin przez podział to jeden ze sposobów na wegetatywne rozmnażanie bylin. Poza podziałem można też stosować rozmnażanie przez odkłady oraz przez sadzonki, przy czym rozmnażanie bylin przez podział wydaje się być metodą najprostszą i dającą szybkie rezultaty. Zobacz kiedy i jak dzielić byliny oraz które gatunki się do tego nadają. Więcej...

Jak zrobić sadzonki tui
Pobranie sadzonek, to bardzo dobry sposób na rozmnażanie tui. W ten sposób tanio możemy pozyskać większą liczbę roślin potrzebnych np. na żywopłot. Rozmnażanie tui z sadzonek jest dość łatwe, dlatego każdy może sam tego spróbować. Zobacz kiedy i jak pobierać sadzonki tui, jak je sadzić i jak o nie dbać aby się ukorzeniły. Oto instrukcja rozmnażania tui z sadzonek - krok po kroku. Więcej...