برای هر باغبان، چه حرفه ای و چه آماتور، مهم است که بدانیم چگونه کاشت خود را تکثیر کنیم. راه های زیادی وجود دارد و یکی از جالب ترین و موثرترین آنها روش ریزازدیادی است. چیست، چگونه کار می کند و تمام حکمت اصلی آن - در مطالب ما.
این چیست؟
بیایید با مهمترین چیز شروع کنیم. در عبارت "تولید میکروکلونال" کلمه دوم برای همه واضح است، اما اولین - فقط برای نخبگان. بیایید وضعیت را روشن کنیم. "میکروکلونال" چیست؟
با اصطلاحات علمی "هوشمندانه"، این یک زیرگونه ویژه از تکثیر رویشی با استفاده از تکنیکی به نام "in vitro" (in vitro) است که به دست آوردن گیاهان را در زمان کوتاه‌تری ممکن می‌سازد. ما واضح تر و با جزئیات بیشتر درک خواهیم کرد، و برای این کار ابتدا به یاد می آوریم که تکثیر رویشی چیست و توضیح می دهیم که اصطلاح "Invitro" به چه معناست.
در بیابان علمی
از دوره آموزشگاهدر زیست شناسی می دانیم که گیاهان را می توان به دو روش تکثیر کرد: بذری (زمانی که بذرها را در خاک می پاشیم) و رویشی. تکثیر رویشی غیرجنسی است، با جدا کردن قسمتی از گیاه مادری اتفاق می‌افتد. جوانه زدن، ریشه زدن شاخه های جوان، پیوند پیاز - همه اینها تکثیر رویشی است.
به نظر می رسد که با کمک دانه ها افزایش تعداد گیاهان بسیار ساده تر است - چنین مشکلی وجود ندارد. با این حال، این روش دارای معایب بسیار کمی است. در برخی موارد، استفاده از دانه ها به هیچ وجه غیرممکن است - و روش رویشی، که مزیت غیرقابل انکار آن نسبت به روش اول حفظ کل ژن های گیاه مادر است، تنها روش در دسترس و راحت باقی می ماند. اما متاسفانه او کاستی هایی هم دارد. به عنوان مثال، عدم کارایی مطلوب (به عنوان مثال، در گیاهانی مانند بلوط، کاج و غیره)، گونه های درختی "پیر" (که بیش از 15 سال سن دارند) قادر به تکثیر با قلمه نیستند، چنین روش هایی. کاملاً پرزحمت و انرژی بر هستند، گیاهان به دست آمده همیشه با هنجار و نمونه مطابقت ندارند (ممکن است آلوده باشند) - و غیره.
و برای این موارد است که فناوری ریز انتشار وجود دارد که مانند چیپ و دیل به نجات می شتابد. همانطور که در بالا ذکر شد، با استفاده از تکنیک "in vitro" انجام می شود که از لاتین به عنوان "in vitro" ترجمه شده است. بنابراین، این تکنیک امکان "کلون کردن" گیاهی را در "لوله آزمایشی" با ژن‌هایی دقیقاً مشابه می‌دهد.مانند پدر و مادر این به دلیل این واقعیت است که سلول می تواند تحت تأثیر عوامل خارجی به ارگانیسم جدیدی زندگی کند.
فناوری ریزازدیادی بدون شک مزایا و معایبی دارد. بعداً در مورد آنها صحبت خواهیم کرد.
که بهتر از ریزازدیادی است
به بسیاری! و اول از همه، عدم وجود ویروس ها و عفونت ها در گیاهان پرورش یافته (زیرا سلول های خاصی برای این کار استفاده می شود - آنها سلول های مریستم نامیده می شوند، ویژگی آنها در تقسیم مداوم و وجود فعالیت فیزیولوژیکی در طول زندگی نهفته است). همچنین، گیاهان "استخراج" شده به این روش دارای حجم نسبتاً بالایی از تولید مثل هستند و کل فرآیند پرورش بسیار سریعتر است. با کمک فن آوری ریزازدیادی، می توان این روش را برای گیاهانی انجام داد که انجام این کار با روش های مرسوم و "سنتی" برای آنها بسیار مشکل است. در نهایت، در روش "In vitro"، گیاهان را می توان در طول سال رشد داد، نه محدود به یک فاصله زمانی. بنابراین مزایای زیادی برای چنین تکنیکی وجود دارد. و قبل از پرداختن به ماهیت تکثیر میکروکلونال گیاهان، بیایید به تاریخچه کمی از ظهور این روش بپردازیم. چه کسی و چگونه به این ایده رسید؟
تاریخچه روش
اولین آزمایش موفقیت آمیز روی گل ارکیده توسط یک دانشمند فرانسوی در دهه پنجاه قرن گذشته انجام شد. در همان زمان ، او در ابتدا درگیر تکنیک "invitro" نبود - قبل از او و کاملاً با موفقیت توسعه یافته بود. با این حال، ژان استمورل - این نام آزمایشگر فرانسوی است - آزمایش مشابهی را تصمیم گرفت و آن را با موفقیت انجام داد. آثاری که در مورد این تکنیک صحبت می کنند چندین دهه قبل از او - در دهه بیست قرن گذشته - ظاهر شدند.
یک "کلون لوله آزمایش" از یک گیاه چوبی - به ویژه آسپن - در دهه شصت به دست آمد. معلوم شد که کار با چوب نسبت به گل و انواع دیگر گیاهان دشوارتر است، با این حال، این مشکلات پس از مدت زمان مشخصی برطرف شد. در حال حاضر بیش از 200 گونه درخت از بیش از چهل خانواده به روش "لوله آزمایش" قابل تهیه است. تکنولوژی تکثیر ریز گیاهان خود را توجیه می کند و به ثمر می رسد.
اطلاعات بیشتر درباره روش
همانطور که ممکن است حدس بزنید، ظرافت های بسیاری در توسعه و کاربرد تکثیر ریز گیاهان وجود دارد. بنابراین، برای مثال، مراحل خاصی برای این فناوری وجود دارد که برای حصول نتیجه مطلوب، صرفاً لازم است آنها را دنبال کنید. باید درک کنید که نادیده گرفتن توالی اقدامات یا مرحله ای نمی تواند نتیجه ای را که پرورش دهنده روی آن حساب می کند به همراه نداشته باشد. بنابراین، در مورد مراحل این تکنیک بیشتر صحبت خواهیم کرد.
مراحل ریزازدیادی گیاهان
این فناوری شامل چهار "مرحله" در راه دستیابی به "کلون"های مورد علاقه است. ما سعی خواهیم کرد تا حد امکان غیرعلمی در مورد آنها صحبت کنیم، زیرا اصطلاحات بیوتکنولوژی هنوز قابل درک ترین چیز برای مخاطبان گسترده نیستند. و،به هر حال، ما بلافاصله یکی از این اصطلاحات را توضیح خواهیم داد: ریزنمونه - این گونه است که دانشمندان در این زمینه یک موجود جدید جدا شده از ارگانیسم والد را می نامند. یعنی همان "خوکچه هندی" که بیشتر رشد خواهد کرد.
پس، بیایید به "مراحل" خود برویم. اولین قدم انتخاب خود والدین - یا اهداکننده است. باید با نهایت جدیت و مسئولیت به این موضوع پرداخت، زیرا برای به دست آوردن یک گیاه خوب، قوی و سالم، ما و "اصیل" باید همان را انتخاب کنیم. همانطور که می دانید یک سیب از درخت دور نمی افتد.
در همان مرحله لازم است ریزنمونه ها جداسازی و استریل شوند و سپس چنین شرایطی سازماندهی شوند تا رشد همین ریزنمونه ها در روش "In vitro" تا حد امکان راحت انجام شود..
"مرحله" دوم نمی تواند ساده تر باشد - این خود تولید مثل است. این امکان در یک ماه و نیم وجود دارد، زمانی که قلمه های کوچک قبلاً به اندازه نخود رسیده باشند و پایه های تمام اندام های رویشی را داشته باشند. به نوبه خود ریشه شاخه هایی را که در مرحله قبل به دست آمده بودند دنبال می کند. زمانی انجام می شود که گیاه قبلاً یک سیستم ریشه ای خوب تشکیل داده باشد.
آخرین مرحله کمک به گیاهان برای سازگاری با "زندگی" در خاک است، آنها را در گلخانه رشد می دهند، سپس آنها را به زمین پیوند می دهند یا آنها را می فروشند - به اصطلاح، "رفتن به دنیای بزرگ". این مرحله، به طرز عجیبی، زمان‌برترین و پرهزینه‌ترین مرحله است، زیرا متأسفانه اغلب اوقات این اتفاق می‌افتد که وقتی در خاک قرار می‌گیرد، گیاه شروع می‌شود.برگها را از دست بدهید، رشد را متوقف کنید - و سپس ممکن است به طور کلی بمیرد. همه اینها به این دلیل اتفاق می افتد که گیاهان لوله آزمایش هنگام پیوند به زمین آب زیادی از دست می دهند. بنابراین، لازم است از چنین احتمالی در هنگام پیوند جلوگیری شود - که برای آن توصیه می شود برگ ها را با محلول آبی 50٪ گلیسیرین یا مخلوط پارافین اسپری کنید. این کار باید در طول دوره سازگاری انجام شود. علاوه بر این، در برخی موارد، توصیه می شود عمدی میکوریزه شود - یعنی ورود مصنوعی قارچ ها به بافت های گیاهی که آن را آلوده می کند. این کار به این دلیل انجام می شود که گیاه تا حد امکان مواد مغذی مفید و مواد آلی دریافت کند و همچنین از عوامل بیماری زا محافظت شود.
این همه مراحل ریزازدیاد است، که در آن، همانطور که می بینیم، هیچ چیز پیچیده یا فراطبیعی در سطح جهانی وجود ندارد، با این حال، یک بار دیگر تکرار می کنیم، کل این رویداد مسئولیت و توجه زیادی می طلبد.
عوامل مؤثر
فرایند ریزازدیادی، مانند سایر موارد، تحت تأثیر عوامل خاصی است. بیایید آنها را فهرست کنیم، زیرا "شما باید دشمن را شخصا بشناسید."
- گونه‌ها، گونه‌ها و ویژگی‌های فیزیولوژیکی گیاه مادر - باید سالم باشد، به شدت رشد کند، در صورت لزوم، با قرار گرفتن در معرض دما درمان شود.
- سن، ساختار و منشا ریزنمونه.
- مدت زمان کشت.
- کارایی عقیم سازی.
- محل پرورش خوب.
- هورمون‌ها، نمک‌های معدنی، کربوهیدرات‌ها، ویتامین‌ها.
- دما ونورپردازی.
آنچه برای ریزازدیادی نیاز دارید
برای گیاهانی که به روش فوق تکثیر می شوند یک نیاز بسیار مهم وجود دارد - علاوه بر این که باید سالم باشند. این حفظ پایداری ژنتیکی در تمام مراحل فوق ضروری است. این نیاز به بهترین وجه توسط مریستم های آپیکال و همچنین جوانه های زیر بغل با منشاء ساقه برآورده می شود، به همین دلیل ترجیح داده می شود از آنها برای روش مورد علاقه ما استفاده شود.
اصطلاحات فوق باید برای افراد عادی غیرقابل درک باشد. در زیر سعی خواهیم کرد توضیح دهیم که آنها چه نوع حیواناتی هستند و با چه چیزهایی به آنها خدمت کنیم.
مریستم های آپیکال
در بالا قبلاً به وجود سلولهای مریستمی خاص - به عبارت دیگر آموزشی - اشاره کردیم. اینها سلول هایی هستند که دائماً در حال تقسیم هستند و همیشه در حالت فعالیت بدنی هستند - به همین دلیل توده گیاه رشد می کند و بافت خاصی از این گیاه تشکیل می شود. مریستم نامیده می شود. مریستم ها انواع مختلفی دارند. به طور کلی می توان آنها را به عام و خاص تقسیم کرد. مفهوم مریستم مشترک شامل سه گروه است که به قولی یکی از دیگری را دنبال می کنند. اولین مریستم در یک گیاه مریستم جنین است که مریستم رأسی مورد علاقه ما از آن سرچشمه می گیرد.
کلمه "آپیکال" از لاتین "apix" گرفته شده است و به عنوان "بالا" ترجمه می شود. بنابراین، این سیستم بافت آپیکال است که در نوک جنین قرار دارد - و از آن است که ساقه متعاقبا تشکیل می شود و رشد و نمو آن آغاز می شود.بنابراین، وقتی از مریستم آپیکال به عنوان یک شی برای میکروکلونینگ صحبت می کنیم، باید درک کنیم که نوک جنین را برای نیازهای خود می گیریم.
جوانه های زیر بغل کمی راحت تر هستند. همه می دانند کلیه چیست. جوانه زیر بغل جوانه ای است که از بغل برگ متولد می شود. محور برگ، به نوبه خود، زاویه بین برگ و ساقه آن است. از آنجا یک کلیه یا یک فرار رشد خواهد کرد. همین قسمت، یعنی ساقه جانبی آینده، برای ریزازدیادی بعدی نیز گرفته می شود.
اکنون که نوری بر پرده رمز و راز ریخته شده است، در نهایت می توانیم به روش های ریز انتشار برویم.
روش های پرورش میکرو
تکثیر میکروکلونال هنوز خوب است، که اساساً به امکان استفاده از چندین تکنیک مختلف در یک زمان دلالت دارد. ما سعی خواهیم کرد که هر یک از آنها را به ساده ترین شکل ممکن پوشش دهیم. در مجموع چهار روش ریزازدیادی وجود دارد.
اول. فعال سازی مریستم های موجود در کارخانه
این به چه معناست؟ در یک گیاه، حتی چنین ریز قطعه کوچک، مریستم های خاصی قبلاً گذاشته شده اند. این قسمت بالای ساقه و جوانه های زیر بغل آن است. به منظور میکروکلون کردن یک گیاه، می‌توان این مریستم‌های تا به حال خفته را در شرایط آزمایشگاهی «بیدار کرد». این امر یا با برداشتن مریستم رأسی جوانه کوچک یا به عبارت بهتر ساقه آن و سپس بریدن شاخساره با استفاده از تکنیک "in vitro" و یا با وارد کردن مواد خاصی به محیط غذایی گیاه که باعث فعال شدن رشد و نمو می شود به دست می آید. از شاخه های زیر بغل. روشفعال سازی مریستم های "خواب" اصلی ترین، محبوب ترین و موثرترین است و در دهه هفتاد قرن گذشته توسعه یافت. توت فرنگی اولین "خوکچه هندی" در کاربرد ریزازدیادی گیاهان از این نوع شد. البته توجه به این نکته ضروری است که تکثیر محصولات به این روش برای مدت نامحدود ممنوع است، زیرا این امر مملو از از بین رفتن توانایی ریشه دهی و در برخی موارد مرگ گیاه است.
دوم. ظهور جوانه های ناخواسته توسط نیروهای خود گیاه
هر قسمت جدا شده از یک گیاه یک توانایی واقعا جادویی دارد، قدرت فوق العاده خودش. اگر در طول تکثیر میکروکلونال محیط غذایی گیاه و سایر شرایط زندگی مساعد و راحت باشد، می تواند قسمت های از دست رفته را بازیابی کند. نوعی بازسازی صورت می گیرد - بافت های گیاه جوانه های ناخواسته یا آدنکسی را تشکیل می دهند - یعنی آنهایی که ظاهر می شوند "از ذخایر قدیمی" و نه از بافت های جدید. چنین جوانه هایی غیرمعمول هستند زیرا معمولاً در مکان هایی ظاهر می شوند که انتظار ظاهر شدن آنها را ندارید - مثلاً روی ریشه ها. به این ترتیب است که بسیاری از گل ها اغلب تکثیر می شوند، دوباره - توت فرنگی. این دومین روش پرطرفدار و موثر برای تکثیر گیاهان است.
سوم. جنین زایی سوماتیک
با کلمه دوم همه چیز باید کم و بیش روشن باشد. بیایید اول را لمس کنیم - سوماتیک به چه معناست؟ این کلمه در این رگ ارتباط مستقیمی با سلول هایی به همین نام دارد. چنین سلول هایی به آنهایی گفته می شود که بدن موجودات چند سلولی را می سازند و نمی سازندشرکت در تولید مثل جنسی به طور خلاصه، اینها همه سلول هستند، به استثنای گامت ها. جنین زایی سوماتیک به روشی نسبتاً ساده انجام می شود: جنین ها از سلول های فوق (یعنی جسمی) با استفاده از تکنیک "in vitro" تشکیل می شوند که متعاقباً هنگامی که آنها شرایط مناسبی را برای رشد با یک محیط غذایی بهینه سازماندهی می کنند به تبدیل می شوند. یک گیاه کامل مستقل در این مورد، ما می توانیم در مورد مفهومی مانند تمام توان (توانایی هر سلول، به دلیل تقسیم، شروع هر نوع سلولی از ارگانیسم) صحبت کنیم. اعتقاد بر این است که در نهایت چنین جنین هایی به یک نهال تبدیل می شوند. جنین زایی سوماتیکی نیز خوب است زیرا از این طریق می توان بذر مصنوعی را به دست آورد. این روش اولین بار در اواسط قرن گذشته در سلول های هویج کشف شد.
روش فعالی مشابه ریزازدیادی گیاهان در تکثیر نخل روغنی استفاده می شود. موضوع این است که از آنجایی که نه شاخه دارد و نه شاخه جانبی، تکثیر رویشی آن غیرممکن است (یا در هر صورت بسیار بسیار دشوار است) همانطور که قلمه زدن غیرممکن است. بنابراین، روش فوق تنها یکی از در دسترس ترین و بهینه ترین روش ها هنگام کار با این گیاه است.
چهارم. کار با بافت پینه
اصطلاح دیگری به آرامی در شبکه روایت ما "شناور" شده است و قبل از هر چیز لازم است معنای آن روشن شود. بافت پینه چیست؟ همه می دانند که روی زخم، وقتی کمی زندگی می کند، پوسته خشک کننده ظاهر می شود. و اگر آن را بکشید، زخم دوباره شروع به خونریزی می کند. اسباب بازیخود پوسته، به عبارت دیگر، «بافت شفابخش، بافت پینه است. سلولهای این بافت نه تنها به بهبود زخم‌ها کمک می‌کنند، بلکه کاملاً قوی هستند - یعنی همانطور که در بالا توضیح داده شد اجازه می‌دهند تا گیاه جدیدی رشد کند. و به همین دلیل است که جوانه‌های آدنکس (تحقیقی - قبلاً این اصطلاح را معرفی کرده‌ایم) نیز می‌توانند روی چنین بافتی ظاهر شوند.
این روش از هر چهار روش فوق شاید کمترین محبوبیت را داشته باشد. اول از همه، این به این دلیل است که جداسازی بیش از حد مکرر سلول های بافت کالوس می تواند منجر به اختلالات ژنی و جهش در سطوح مختلف شود. از آنجایی که حفظ ژنوتیپ برای ریزازدیادی بسیار مهم است و کشت بافت باید در بالاترین سطح حفظ شود. علاوه بر این، با تخلفات فوق، کاستی های دیگری ظاهر می شود: کوتاهی قد، استعداد ابتلا به بیماری و غیره. با این حال، در برخی موارد، تولید مثل فقط به روشی مشابه امکان پذیر است - برای مثال، برای چغندرقند، به سادگی روش دیگری وجود ندارد.
بعد، برای مثال، چند کلمه در مورد شبیه سازی گیاهان خاص می گوییم، اما ابتدا باید اطلاعاتی در مورد بازیابی گیاهانی که به عنوان ماده کاشت استفاده می شود، به اشتراک بگذاریم. چگونه می توان به این امر دست یافت؟
بازیابی
راه های مختلفی برای تبدیل گیاه از بیمار به سالم وجود دارد، و اولین راه این است که جوانه را در یک محفظه یا جعبه مخصوص قرار دهید، جایی که شرایط استریل وجود دارد، و آن را با آنتی بیوتیک «پر کردن» کنید. این روش برای همه خوب است، با این تفاوت که با همه باکتری ها مقابله نمی کند.و ویروس هایی که گیاهان می توانند در معرض آنها قرار گیرند. در چنین مواردی، برای ضد عفونی گیاهان، گرما درمانی - به عبارت دیگر، عملیات حرارتی در اتاقک های جدا شده ویژه، که در آن دما روزانه برای چند روز متوالی افزایش می یابد، انجام می شود. شیمی درمانی روش دیگری برای مبارزه با عفونت ها و باکتری ها برای گیاهان آلوده است.
درباره شبیه سازی سیب زمینی
به هر حال سیب زمینی یکی از معدود محصولاتی است که می توان با روش چهارم از روش های فوق تکثیر کرد. اما، البته، این به دور از تنها راه است - و اغلب آنها همچنین به فعال سازی مریستم های آپیکال و زیر بغل "خواب" متوسل می شوند. غده هایی که پس از شبیه سازی به دست می آیند دقیقاً مشابه غده های "اصلی" هستند - آنها فقط در اندازه کوچکتر متفاوت هستند ، اینها به اصطلاح میکرو غده ها هستند. و علاوه بر این، آنها مطمئنا سالم و عاری از ویروس خواهند بود.
در تکثیر میکروکلونال سیب زمینی در لوله های آزمایش دو قلمه کشت می شود، لوله های آزمایش زیر نور لامپ های فلورسنت با توان شش تا هشت هزار لوکس قرار می گیرند، دما در شب در محدوده هجده حفظ می شود. درجه، در طول روز - حدود بیست و پنج. در روسیه، این سیب زمینی است که به طور فعال با استفاده از شبیه سازی رشد می کند.
درباره شبیه سازی درخت سیب: آنچه باید بدانید
در ریزازدیادی درختان سیب از روش اول بسیار استفاده می شود - تکثیر با استفاده از جوانه های زیر بغل. این فرهنگ توانایی بالایی در ریشه یابی و میزان بقای بیشتر داردریزنمونه.
آنها در یک محیط مغذی مایع قرار گرفتند که به طور مداوم - روزانه - به روز می شد. درجه حرارت برای گیاهان لوله آزمایش نیز در طول روز در بیست و پنج درجه حفظ شد، آزمایش به مدت سه تا چهار هفته انجام شد.
حقایق جالب
- این تکنیک، همانطور که به راحتی می توانید حدس بزنید، نام خود را از مفهوم "کلون" گرفته است که در سال 1903 ظاهر شد. از زبان یونانی، این کلمه به عنوان "فرزند" یا "بریدن" ترجمه شده است.
- اولین مکانی در کشور ما که اولین تلاش های آزمایشی برای تکثیر میکروکلونال گیاهان در آن انجام شد، موسسه تیمیریازف مسکو بود.
- ریزازدیادی کلونال یک روش عالی برای کنترل ویروس ها و تولید گیاهان سالم و عاری از عفونت است.
- دوره ای که گیاه قبل از گلدهی و باردهی طی می کند جوانی نامیده می شود - و در موجوداتی که از طریق شبیه سازی به دست می آیند به حداقل می رسد.
- ایالات متحده آمریکا، هلند، ایتالیا، لهستان، اسرائیل و هند از کشورهای پیشرو در تولید گیاهان به روش فوق به شمار می روند.
- تقریباً دو و نیم هزار گونه و گونه گیاهی اکنون می توانند با استفاده از روش "In vitro" تکثیر شوند.
- در مراحل اولیه، گیاهانی که در شرایط آزمایشگاهی رشد می کنند ممکن است از نظر ظاهری متفاوت باشند، اما با رشد آنها، همه تفاوت ها ناپدید می شوند و در نهایت گیاهان شبیه به دوقلو می شوند.
- ریزنمونه‌های گیاهان جوان بهتر از ریشه ریشه دارندبالغ.
- یکی از شرایط مهم در تکثیر میکروکلونال، انتخاب مطلوب ترین محیط غذایی برای گیاه است و می تواند هم حالت مایع و هم جامد باشد.
- سلولهای بافت مریستمی معمولاً حاوی ویروس نیستند.
- اندازه ریزنمونه ارتباط مستقیمی با حضور احتمالی ویروس در آن دارد. هرچه کوچکتر باشد، خطر عفونت کمتر است.
- نام دیگر ریزازدیادی، انتشار مریستم است.
این اطلاعاتی درباره ریزازدیادی گیاهان است، موضوعی به همان اندازه که جالب است.
