Микроклональное размножение растений лаборатория

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Что мы делаем, если хотим посадить на своем участке то или иное растение? Обычно мы покупаем семена или готовую рассаду для выращивания трав и овощей, саженцы – для посадки кустарников и деревьев, рассаду или луковицы – для выращивания цветов. Часто ли мы задумываемся над тем, каким образом получена рассада? Оказывается, помимо традиционных черенкования, прививок, выращивания из семян, размножения корневищами, луковицами и т.д. в большинстве стран рассаду многих растений сегодня получают путем микроклонального размножения. Особенно широко этот способ применяется для выращивания растений, которые плохо поддаются размножению другими способами. Также этот метод незаменим, если необходимо постоянно получать в достаточно короткие сроки значительное количество качественной рассады.

С помощью микроклонального размножения (другое название метода – меристемное размножение) выращивают декоративные и плодово-ягодные растения, комнатные и срезочные цветы, картофель и прочие овощи.

Микроклональное размножение растений широко применяется в США, Голландии, Польше, Франции, Японии, Таиланде. В России также накоплен большой опыт по меристемному размножению важных для сельского хозяйства видов растений. Практически во всех российских научно-исследовательских институтах и селекционных центрах созданы лаборатории для микроклонального размножения и оздоровления селекционного материала. Относительно недавно меристемные технологии начали применяться крупными питомниками растений и сельхозпредприятиями. В России наиболее широкое применение меристемная технология пока нашла в получении здоровых семян картофеля.

О методе

Меристема (от греч. meristos — делимый) — это ткань растений, в течение всей жизни сохраняющая способность к образованию новых клеток. Именно за счет меристемы растения растут, образуют новые листья, стебли, корни, цветки.

В процессе роста меристемная ткань в определенной степени сохраняется в некоторых частях растения: в узлах побега, в почках, в кончиках корней, в основаниях черешков листьев или цветоносах и т.д.

Микроклональное размножение растений делится на два этапа – непосредственно размножение растительного материала in vitro (проводится в специализированной лаборатории) и последующая адаптация микроскопических растений (может проводиться любым желающим в домашних условиях).

В целом А.Д. эта технология очень нравится, в планах расширение набора выращиваемых меристемных культур и сортов и продолжение наблюдений. В частности, пока открыт вопрос, не изменяется ли скороплодность плодовых культур при микроклональном размножении. Также интересно посмотреть, будет ли влиять выращивание деревьев на своих корнях на вкусовые качества плодов (в трудах Бербанка и Мичурина есть сведения о положительном влиянии корнесобственности).

Микроклональное размножение растений

ЦО: описать методы микроклонального размножения растений

Эксплант Группа клеток, отделенная от материнского организма

Группа клеток, отделенная от материнского организма. Используется в биологических исследованиях, связанных с микроклональным размножением растений. У двудольных растений, эксплантами могут являться, например, части гипокотилей, стеблей, корней, семядоли, пыльники и прочее. При культивировании эксплантов на питательных средах различного состава, можно наблюдать каллусогенез или органогенез (образование корней, побегов и пр.)

Области применения клонального микроразмножения в селекции для поддержания и размножения растений с уникальными генотипами; для быстрого размножения новых и уже существующих сортов; массового получения оздоровленного…

Области применения клонального микроразмножения

в селекции для поддержания и размножения растений с уникальными генотипами;
для быстрого размножения новых и уже существующих сортов;
массового получения оздоровленного посадочного материала у растений, подверженных вирусным заболеваниям;
для быстрого размножения некоторых гетерозиготных садовых культур, обычно размножающихся семенами и расщепляющихся при скрещивании;
для быстрого клонального размножения in vitro лучших экземпляров взрослых древесных растений, разведение и селекция которых осуществляется медленно вследствие длительности процесса полового размножения;
для сохранения редких и исчезающих видов.

Каллус Недифференцированные клетки, являющиеся тотипотентными и способными поэтому дать начало целому растению

Недифференцированные клетки, являющиеся тотипотентными и способными поэтому дать начало целому растению. Являются объектом генетической инженерии.

Тотипотентность клетки Свойство клетки под влиянием экзогенных воздействий давать начало целому растительному организму

Свойство клетки под влиянием экзогенных воздействий давать начало целому растительному организму

Адвентивные побеги Адвентивные побеги — побеги, которые образуются на любом участке стебля, корня или листа

Адвентивные побеги — побеги, которые образуются на любом участке стебля, корня или листа.

Индукция соматического эмбриогенеза

Многоэтапный регенерационный процесс, начинающийся с образования эмбрионально-суспензорной массы, и далее проходящий через стадии образования эмбриона, созревания и регенерации ювенильного растения (стадия прорастания)

Методы микроклонального размножения

Клональным микроразмножением называют неполовое размножение растений с помощью метода культуры тканей, позволяющее получать растения идентичные исходному.

В основе получения таких растений лежит способность соматических клеток растений полностью реализовать свой потенциал развития, т.е. свойство тотипотентности.

Первый и основной метод – активизация пазушных меристем

Первый и основной метод – активизация пазушных меристем.

Он состоит в снятии апикального доминирования и активизации развития меристем, существующих в растении.
Снятие апикального доминирования достигается:
1. Удалением апикальной меристемы побега;
2. Благодаря действию цитокинина.

Однако бесконечно размножать таким методом растения нельзя, поскольку длительное воздействие цитокининов, входящих в состав питательных сред, вызывает аномалии в морфологии стебля, потерю способности побегов к укоренению, иногда гибель растений.

Метод клонального микроразмножения, основанный на использовании таких меристематических тканей, как меристемы верхушечные (1) стебля (2) и корня (3), камбий (4) представлены на рис

Метод клонального микроразмножения, основанный на использовании таких меристематических тканей, как меристемы верхушечные (1) стебля (2) и корня (3), камбий (4) представлены на рис. 3.24.

Презентация микроклональное размножение

Преимущества получение генетически однородного посадочного материала; освобождение растений от вирусов за счет использования меристемной культуры; высокий коэффициент размножения сокращение продолжительности селекционного процесса; ускорение перехода растений…

получение генетически однородного посадочного материала;
освобождение растений от вирусов за счет использования меристемной культуры;
высокий коэффициент размножения
сокращение продолжительности селекционного процесса;
ускорение перехода растений от ювенильной к репродуктивной фазе развития;
размножение растений, трудно размножаемых традиционными способами;
возможность проведения работ в течение всего года;
возможность автоматизации процесса выращивания.

Этот метод имеет ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения: высокий коэффициент размножения (105–106 – для травянистых, цветочных растений, 104–105 – для кустарниковых древесных, 104…

Этот метод имеет ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения:
высокий коэффициент размножения (105–106 – для травянистых, цветочных растений, 104–105 – для кустарниковых древесных, 104 – для хвойных);
возможность проведения работ в течение года и экономия площадей, необходимых для выращивания посадочного материала;
получение генетически однородного посадочного материала;
освобождение растений от вирусов за счет использования меристемной культуры;
ускорение перехода растений от ювенильной к репродуктивной фазе развития;
сокращение продолжительности селекционного процесса;
получение растений, трудно размножаемых традиционными способами;
возможность автоматизации процесса выращивания.

Процесс клонального микроразмножения можно разделить на несколько этапов: 1 – й этап 2–й этап 3–й этап 4–й этап

Процесс клонального микроразмножения можно разделить на несколько этапов:

Выбор растения донора, изолирование и стерилизация экспланта, создание условий для его роста на питательной среде in vitrо

Собственно размножение, осуществляемое одним из четырех перечисленных ранее способов

Укоренение размноженных побегов

Высадка растений–регенерантов в почву.

Выбор растения донора, изолирование и стерилизация экспланта, создание условий для его роста на питательной среде in vitrо

Требования
Получения хорошо растущей стерильной культуры.
Используют среду МС, с различными биологически активными веществами и стимуляторы роста (ауксины, цитокинины) в различных сочетаниях в зависимости от объекта. Продолжительность первого этапа – от 1 до 2 месяцев.

Собственно размножение, осуществляемое одним из четырех перечислен-ных ранее способов

Требования
Используют питательную среду МС с оптимальным соотношением и концентраций цитокининов (БАП - 1 - 10 мг/л) и ауксинов (ИУК и НУК - до 0,5 мг/л).
Не допускается культивирование растительных тканей в питательных средах с повышенным содержанием цитокининов (10 мг/л), т.к. происходит постепенное накопление их в тканях выше необходимого физиологического уровня, что приводит к формированию растений с измененной морфологией.

Укоренение размножен-ных побегов

Требования
Замена основного состава среды. Уменьшение в 2-4 раза концентрации минеральных солей в среде МС, снижение концентрации сахара до 0,5–1 % и полное исключение цитокининов (оставляют лишь ауксины). В качестве стимулятора корнеобразования используют ИМК, ИУК или НУК.

Укоренение микропобегов проводят двумя способами:
- выдерживание микропобегов в течение 2–24 ч в стерильном концентрированном растворе ауксина (20–50 мг/л) с последующим их культивированием на агаризованной среде без гормонов или непосредственно в подходящем почвенном субстрате (импульсная обработка);
- культивирование микропобегов в течение 3–4 недель непосредственно на питательной среде, содержащей ауксин в невысоких концентрациях (1–5 мг/л).

Высадка растений–регенерантов в почву

Высадка растений–регенерантов в почву.

Требования
Время для пересадки пробирочных растений – весна или начало лета. Растения с двумя–тремя листьями и хорошо развитой корневой системой вынимают из колб или пробирок пинцетом.
Корни отмывают от остатков агара и высаживают в почвенный субстрат, предварительно простерилизованный при 85–90 °С в течение 1–2 ч. 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 или горшочки с растениями накрывают стеклянными банками или полиэтиленовыми пакетами.

Младший научный сотрудник – Макеенко К.Н.
Старший научный сотрудник – Федорова Л.Н.

По договорам и заказам лаборатория осуществляет:

размножение с использованием биотехнологических приемов плодовых, ягодных и декоративных растений;
предлагает широкий набор отработанных технологий ускоренного размножения;
проводит стажировки и обучение методам работы с культурой изолированных тканей и органов.

Микрорастения картофеля в фитотроне

Ежегодно лаборатория производит до 20000 оздоровленных растений картофеля и около 5000 плодовых и цветочных культур, которые можно предложить для Вашего использования.

Проблема обеспечения отечественных крупных и мелких производителей семенного и столового картофеля качественным посадочным материалом очень актуальна и требует скорейшего решения. Основные посевные площади под картофелем долгое время были заняты некондиционными семенами, зараженными инфекционными фитопатогенами, что привело к снижению урожайности. Особенно опасная тенденция наблюдается в связи с усилением вредоносности тяжелых форм вирусного и вироидного заражения на многих сортах картофеля, находящихся в хозяйственном и торговом обороте. Эта тенденция во многом усугубляется недостаточным объемом производства здорового исходного материала для оригинального и элитного семеноводства.

Для решения этих задач на базе ВГСХА в 1989 году создана лаборатория микроклонального размножения растений. Приоритетными направлениями работы лаборатории является разработка методов и технологий ускоренного размножения и производства высококачественного семенного материала картофеля. На сегодняшний день в лаборатории собран очень обширный коллекционный материал, хранящийся в условиях in vitro. В коллекции около 50 наиболее распространенных сортов картофеля, среди них: Снегирь, Наяда, Загадка Питера, Удача, Одиссей, Сказка, Аксамит, Лазурит, Дельфин, Чародей, Адретта, Аспия, Луговской.

В последние годы специалисты лаборатории занимались получением оздоровленного материала и других культур. Исследования проводятся на землянике, малине, ежевике, яблоне, вишне, смородине. В работе и цветочные культуры – филодендрон, сенполия.

Микрорастения филодендрона и яблони в культуре invitro

Контроль за качеством материала осуществляется с помощью наиболее распространенного метода диагностики растений иммуноферментного анализа. Этот метод позволяет выявить зараженные растения на ранних этапах размножения, что гарантирует распространение здоровых клонов.

Микрорастения фиалки узамбарской в культуре in vitro

Лаборатории сотрудничает с ведущим учреждениями, такими как Московская Сельскохозяйственная Академия (ТСХА), Всероссийский институт растениеводства (ВИР), Всероссийский научно исследовательский институт картофельного хозяйства (ВНИИКХ), Всероссийский научно исследовательский институт садоводства и питомниководства, Белорусским институтом прикладной ботаники, Белорусским институтом картофельного хозяйства, Белорусским институтом плодоводства и другими организациями.

Читайте также: