Растения в пробирке выращивание

Значение растительного мира в жизни человека и животных

Рис.1. Полное восстановление цветущей моркови из одной клетки.

Свойства организмов запрограммированы в молекулах ДНК. Все клетки данного растения имеют одинаковые молекулы ДНК. Следовательно, из каждой клетки может вырасти целое растение. Однако специализация клеток и образование органов растения определяются многими причинами. В зависимости от местоположения клетки, внутренних и внешних условий ее потенциальные возможности могут или проявиться, или нет. Так, подбирая определенную питательную среду, в каллусе, где происходит монотонное размножение и рост клеток, можно вызвать образование корней или побегов. Таким образом, в каждой специализированной клетке растения реализуется из всей генетической программы лишь ее небольшая часть, необходимая для поддержания жизнедеятельности и выполнения функций данной клетки.

Сейчас во многих странах идут эксперименты по скрещиванию растений разных видов путем слияния их клеток и последующего размножения. Сущность нового способа гибридизации заключается в том, что в качестве родительских клеток используются не половые клетки (гаметы), а соматические (клетки тела) клетки растений. С помощью специальной обработки ферментами растворяют клеточные оболочки и получают «голые» клетки — протопласты, которые сравнительно легко размножаются на жидких искусственных средах в чашках Петри или в пробирках. В дальнейшем из-за отсутствия жесткой оболочки такие клетки можно заставить соединиться друг с другом. И вот что удивительно — у слившихся протопластов восстанавливается клеточная оболочка. Из таких гибридных клеток выращивают новые растения.

За последние десятилетия на эту тему появились публикации всего о нескольких десятках экспериментов, среди которых сообщение о том, что советским исследователям удалось слиянием протопластов создать гибридные клетки между разными видами табака, а также картофеля и вырастить из них целые растения. К сожалению, в межвидовой гибридизации успехи достигнуты пока лишь в единичных опытах. Ученые из ФРГ соединили клетки культурного томата с клетками обыкновенного картофеля и получили гибридные клетки, назвав их томофель. Им же удалось добиться слияния протопластов различных видов дурмана, не способных к половой гибридизации, и вырастить из них растения, приносящие семена.

Слияние протопластов и создание гибридов отдаленных видов растений оказалось делом трудным. Но все-таки ученые слили клетки свеклы и лука, гороха и бобов, табака и петуньи, пшеницы, сои и сизого табака, дурмана и белены, сныти и моркови. Успехов в получении межвидовых гибридов добились и молодые сотрудники лаборатории цитологии и конструирования растительной клетки Института ботаники АН УССР под руководством доктора биологических наук Ю. Ю. Глебы. Здесь смогли из слившихся протопластов арабидопсиса и турнепса вызвать развитие гибридного растения, у которого листья и цветки имели признаки обоих родителей, но само новое растение оказалось стерильным, то есть не давало семян. Анализ хромосом и биохимические исследования показали, что в процессе неорганизованного роста и размножения у таких клеток происходят перестройка и исчезновение части хромосом.

В последнее время широко используют культуру тканей верхушек стебля для оздоровления посадочного материала. Распространенные сейчас сорта картофеля, томатов, малины, садовой земляники часто поражаются вирусными болезнями, что приводит не только к большим потерям урожая, но и вырождению этих хозяйственно-ценных растений. Фитопатологи — специалисты, изучающие болезни растений, — установили, что верхние части верхушек стебля и корня свободны от вирусов. Но как получить из кусочков этих здоровых тканей целые растения? И здесь помог метод культуры тканей. С хирургической точностью и стерильностью вырезали крохотный верхний кончик стебля — конус нарастания — размером всего 0,5 миллиметра и даже меньше (чем меньше кусочек ткани, тем больше гарантия, что он свободен от вирусов), затем быстро перенесли его в пробирку со специальной питательной средой. Через месяц в пробирке из изолированной верхушки побега выросло мини-растение. Пересаженное в почву, оно образовало взрослое здоровое растение. Таким способом в нашей стране уже оздоравливают многие сорта картофеля, сои, земляники, малины и даже декоративные растения — гвоздику и орхидею.

Старший научный сотрудник Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева Раиса Георгиевна Бутенко подносит к окну обычную лабораторную пробирку, закрытую ватной пробкой и обернутую сверху целлофаном. В ней — растение с удлиненными листьями, расширяющимися у стебля. Растение еще молодое, цветов нет, но листья его уже так разрослись, что пробирка для них явно тесна. Сильные, хорошо развитые корни опущены во что-то, напоминающее застывший «клейстер» из картофельной муки.

— Узнаете? — спрашивает Бутенко. — Это обыкновенный табак. Мы вырастили его из кусочка ткани весом в 30 — 40 миллиграммов, посаженного на питательный раствор. Из маленького комочка, который трудно даже удержать пальцами,— такое сильное красивое растение. Раиса Георгиевна показывает новые и новые пробирки. В каждой из них свой собственный зеленый житель. Я вижу стебель с нежными кремовыми цветами, имеющими форму колокольчика. Другое растение венчает ярко-желтый цветок с многочисленными лепестками, как у полевой ромашки. Придирчиво осматриваю растения, выращенные человеком «искусственно»: обыкновенные цветы, такие же, как и их собратья на обычных грядках под естественным солнцем.

И это только начало ожидающих меня чудес. Вот пробирка, где на питательной среде зеленеет… один единственный листок. Рядом, в колбах с жидким питательным раствором, вытянулись, разветвились корни. Какому растению они принадлежат? Непосвященному человеку в этом невозможно разобраться: ведь корни здесь тоже существуют самостоятельно, без растения. А в колбах по соседству — что-то совсем уж неживое, похожее на темно-желтый кристаллический минерал.

— Это разросшиеся на питательной среде клетки, — объясняет Бутенко,— наш основной рабочий материал.

Еще около 100 лет назад ботаник Фегтинг, живший в небольшом немецком городке, пытался заставить расти кусочки листа размером около сантиметра на питательном растворе, содержащем сахар и минеральные соединения. Его опыты окончились неудачей. Но надо сказать, что и более совершенные опыты многих его последователей не имели успеха. Культивирование растительных тканей оказалось делом довольно сложным. И даже когда в лабораториях физиологов клетки, изъятые из организмов животных, уже прекрасно росли, клетки растений все еще никак не хотели подчиниться человеку.

Основная причина в том, что для животных тканей оказалось не трудно найти «питание». Это — кровь и лимфа. Для растительных же такой «естественной» питательной среды не нашлось. Пришлось создавать ее искусственно. Теперь известно, что для нормального роста растительной ткани нужны по крайней мере одиннадцать элементов, не считая кислорода, водорода и углерода, а также множество сложных органических веществ, в том числе сахара. Кроме того, если животные ткани все способны к росту, то ученым пришлось немало потрудиться, чтобы найти «растущие» клетки у растений.

Первыми удались опыты с выращиванием в жидкой питательной среде кончиков корней длиной 5 — 7 миллиметров. Хорошо растут в лабораториях клетки так называемого каллюса. Каллюс — это «наплывы», которые образуются на «ранах» растения — трещинах, надрезах, срезанных концах черенков, иногда на пнях спиленных деревьев. И, разумеется, быстро идут в рост почки.

…Сегодня я с особым нетерпением открываю тяжелые двери института. Мне разрешено присутствовать при закладке опыта.

С утра все готово к эксперименту. Долго моем руки горячей водой со щеткой и мылом. Одеваем белые стерильные халаты и становимся похожими на докторов. В комнате для экспериментов — как в настоящей операционной — яркое освещение, стены выложены белым кафелем. Здесь нет окон, чтобы не могла проникнуть инфекция с улицы; нет отопления, чтобы не возникали токи воздуха и случайно уцелевшие после облучения комнаты большой кварцевой лампой микробы не переносились ими с места на место. На длинном столе — ряды пробирок с питательной средой, колбы с каллюсом винограда. Начинается кропотливая операция. Ткань из колбы пинцетом переносят в плоскую стеклянную чашку с крышкой. Здесь ее (под чуть приподнятой крышкой) нарезают на кусочки по 30 — 40 миллиграммов и быстро пересаживают в заранее приготовленные пробирки. Так же поступают с тканью из других колб.

Стерильные инструменты и посуда все время меняются, колбы, пробирки, банки остаются открытыми только одно мгновение. В этом — основная сложность работы. Нужно все делать очень быстро — не то клетки, несмотря на принятые меры, все же окажутся пораженными микроорганизмами и опыт не удастся.

Ткань из той пробирки, где она лучше привилась и быстрее разрастается, пересадят на новую среду. От пересадки к пересадке она все больше «акклиматизируется» — привыкает, становится менее капризной. Если раньше она требовала всех тех условий, какие имела в организме (а жила она не самостоятельно, ее обслуживали корни, листья, другие ткани), то с течением времени она привыкает обходиться без посторонней помощи. Ткань начинает сама себя кормить: создавать все необходимые сложные органические вещества из неорганических соединений без помощи организма. Питательную среду, приготовленную из органических веществ, близких к тем, которые ткани имели «на воле» — витаминов, вытяжек из неспелых семян кукурузы, ячменя и т. п.— заменяют другой, более простой по составу — неорганической.

Наконец наступает момент, когда ткань, взятая из растения, окончательно привыкает к жизни в условиях, искусственно созданных человеком. И тут вдруг оказывается, что клетки, только что отлученные от растения, и те же клетки после нескольких месяцев жизни в лабораторных пробирках — во многом отличаются друг от друга. Вполне привыкшие к «неволе», «ручные» ткани обладают способностью очень быстро расти. Из комочка каллюса весом в 30 миллиграммов в течение двух месяцев можно получить до 300 граммов растительной массы. Прирост невиданный, нигде в природе не наблюдающийся: за два месяца клетки увеличивают свой вес почти в 10 000 раз!

В лаборатории ткани приобретают и еще одно чудесное свойство: исключительное долголетие. Среди ученых разных стран пользуется широкой известностью ткань из корня моркови, живущая на питательной среде более 20 лет и продолжающая себя превосходно чувствовать и поныне. А срок жизни самого растения — всего два года. Кто знает, может быть, впоследствии выяснится, что «ручные» ткани вообще бессмертны.

Но выращиваемые в лаборатории клетки, размножаясь, обычно дают только свое подобие. Бесчисленное количество одинаковых клеток образует бесформенную массу, которую я и приняла за минерал в первый свой приезд в институт. В 1956 году американский ученый Скуг обнаружил вещество, названное впоследствии нинетином, которое заставляет клетки давать начало росту стеблевых почек. Из стеблевой почки вырастает стебель, стебель дает боковые побеги, листья. Так кусочек ткани и превращается в лабораторной пробирке в настоящее растение — сложный, стройный организм.

Используя чрезвычайно быстрый рост «ручных» тканей, можно получить в лабораториях очень нужные для нас вещества. Конечно, было бы нелепо выращивать в искусственных условиях ткани самых обычных сельскохозяйственных продуктов, моркови, например. Но выращиваются же в лабораториях плесневые грибы, из которых получают антибиотики! Точно так же предлагается культивировать на питательных средах ткани растения раувольфии, из которого получают резерпин — препарат, снижающий кровяное давление. Раувольфия — растение тропическое, в нашем климате оно не растет.

Так же заманчиво выращивать искусственные ткани женьшеня — корня жизни, как его называют, который очень медленно растет в естественных условиях, и другие редкие лекарственные растения.

Важные функции выполняют в растительном организме корни. Это своеобразная «кухня» растения. Здесь «сырые» неорганические вещества перерабатываются в «полу фабрикаты» и передаются наверх — остальным органам растения. В институте физиологии пересадили и заставили расти в искусственной среде свыше 11 видов корней. Здесь работают и над выяснением взаимодействия корней разных растений. Знать, как реагируют друг на друга корни разных растений, очень важно для сельского хозяйства. Например, известно, что корни злаковых и корни бобовых культур, существуя рядом, оказывают благотворное влияние друг на друга. Но есть и противоположные примеры.

Из культивируемых корней, как и тканей, можно получать ценные вещества. Так никотин образуется только в корнях табака, а сосудорасширяющее средство атропин — в корнях растения белладонны. Эти вещества можно было бы получать из выращиваемых в лаборатории корней.

Особое место занимают работы с растительными тканями, растущими по тем же законам и обладающими такими же свойствами, как и злокачественные опухоли животных и человека. Например, филоксера, вредитель виноградников, вызывает у винограда опухоли, подобные раковым. Если же ей не удается вызвать образования опухоли, то филоксера покидает растение, не приживается на нем. Понятно, что вывести сорт винограда, устойчивого к поражению филоксерой, не болеющего раком — очень заманчиво. Чем глубже разрабатывается метод культивирования тканей, тем все больше возможностей открывает он перед различными областями науки и практики…

От семени до товарного саженца

Итак, семена собрали, подобрали правильный субстрат и условия, посеяли, теперь необходимо обеспечить все условия…

Обустройство посевного отделения в теплице и в открытом грунте минипитомника

То, без чего не обойтись: как рассчитать площади под посевы, что и где сажать (закрытый/открытый грунт), о сборе и хранении семян.…

Основные способы размножения растений в питомнике

Главнейшая задача любого питомника — выращивание здорового посадочного материала, что не возможно без базовых знаний особенностей размножения растений, определяющих базовое направление деятельности предприятия.…

• Аптекарский огород 11
• Декоративные деревья 6
• Декоративные злаки 4
• Декоративные кустарники 33
• Декоративные цветы 103
• Флористика 4
• Хвойные 7
• RSS лента

Немезия покоряет сердца

Нежность цветов очаровательной немезии предполагает её использование в местах, защищенных от палящего солнца и сквозняков. Но в остальном — это стойкое растение, переносящее даже лёгкие заморозки и цветущее с начала лета до осени.…

Золотые брызги декоративной череды

Череда декоративная — героиня модных миксов в ампельных композициях, по-другому — биденс ферулелистная, не так проста. как кажется на первый взгляд! …

Тубероза – королева ночи

Тубероза — один из самых ароматных садовых цветов в мире и за одно только это качество она заслуживает особого внимания у цветоводов-любителей. …

• Видеоуроки и фотоотчеты 10
• Календарь садовника 13
• RSS лента

Посадочный материал ex-vitro: покупка, уход и доращивание

Благодаря технологиям in-vitro «в пробирке» значительно ускорен процесс массового воспроизводства растений. Стало возможным существенное…

Когда и как сажать тюльпаны

Сажают ли тюльпаны зимой? К чему ведет мелкая посадка луковиц? Почему нет смысла обрабатывать посадочный материал марганцовкой? Ответы на эти и другие вопросы в лучшей инструкции по посадке тюльпанов осенью.…

Флоксы круглый год!

Всему своё время. Каждое растение требует заботы и определенных действий от садовода в конкретные периоды роста и развития. Флоксы — не исключение, для них мы и составили сезонный график работ. Когда посадить и начать удобрять, когда делить и черенковать, когда обрезать и укрывать флоксы?…

Разное

Астры – пёстрые звезды сада

Огненные всполохи флоксов

Как вырастить морозник?

Яркие краски и незабываемые формы в саду зимой

Как размножить гелиопсис?

Золотые брызги декоративной череды

Дачникам

Заветное желание обзавестись растительной новинкой производства Голландии, Таиланда, Японии, США, Польши, Франции и других передовых в селекции растений стран при минимальном капиталовложении провоцирует рассматривать такую позицию как меристемные растения или растения in vitro, а значит приобрести растения в пробирках, колбах или баночках и самостоятельно их адаптировать к условиям выращивания в грунте. Сразу возникает вопрос – что же это такое и как им пользоваться.

Услышав термин «растение из пробирки», многие ассоциируют его с генно-модифицированными растениями. Это заблуждение, в обычной культуре in vitro генную инженерию никто не применяет, все гены остаются на тех позициях, которые уготовила для них матушка-природа.

Размножать растения меристемным способом в домашних условиях проблематично, для этого необходимо специальное лабораторное оборудование, инструменты и посуда, стерильные условия, специальные питательные среды, гормоны и еще кое-что. Но можно приобрести уже готовые комнатные и садовые растения, размноженные in vitro, по каталогам садоводческих фирм, и самостоятельно их адаптировать к условиям внешней среды с помощью наших рекомендаций.

Преимущества меристемных растений

1. Отсутствие грибковых, вирусных и бактериальных инфекций;

2. Генетическая однородность посадочного материала

3. Размножение гибридных растений или растений с редкими признаками, которые при семенном размножении могут быть утеряны

4. Возможность поставок растений круглогодично

5. Размножение растений, которые не дают семенного потомства

6. Увеличение темпов роста и развития растения

7. Низкая стоимость посадочного материала

Пересадка растения из пробирки в почву

1. За сутки перед высадкой меристемных растений из контейнера необходимо подготовить почвенный субстрат. Для этого нужно взять подходящую для культуры почвенную смесь и обработать ее либо термическим, либо химическим способом.

— Термический способ в домашних условиях: почву пропаривают при температуре 100 ºС на протяжении 1 часа.

— Если не хочется разводить грязь на кухне, почву можно обработать с помощью фунгицидов. Для этого применяют раствор марганцовки или препаратов Фитоспорин-М, Превикур, Витарос, Максим.

Целесообразно для высаживания меристемных растений использовать торфяные таблетки. Изначально при производстве торфотаблетки пропариваются, поэту наличие в них инфекций и вирусов исключено. При выращивании растений в торфяных таблетках также необходимо дополнительно вносить подкормки.

2. Прежде чем распечатать контейнер с меристемными растениями, необходимо подготовить пинцет, чтобы его извлечь и раствор марганцовки для промывания корней от питательной среды, в которой оно росло. Кроме этого, предварительно нужно сформировать лунки в посадочной смеси.

3. Для промывания корней понадобится около 1 л раствора марганцовки и такая емкость, чтобы вам было удобно производить все манипуляции, например небольшой тазик. Раствор должен получиться бледно-розового цвета, чтобы не обжечь растения.

4. Далее откройте контейнер, аккуратно с помощью пинцета захватите растение у основания корня, не передавливая его, и извлеките из геля.

5. Аккуратно освободите корневую систему растения из пробирки от геля, тщательно промывая ее в растворе марганцовки. Остатки питательной среды могут провоцировать развитие плесени.

6. А теперь можно приступить непосредственно к посадке растения в субстрат.

7. После этого поместите высаженные растения в парник или аквариум, постепенно закаляйте их, не забывая при этом соблюдать оптимальный для данного вида растения режим влажности.

8. Процесс закаливания займет почти месяц, затем можно высаживать растение в открытый грунт.

Адаптация меристемных растений к условиям внешней среды

Если вы прочитали на этикетке, что меристемные растения не болеют, это значит, что вам доставили здоровый безвирусный материал. Но только вы вынули его из стерильных условий контейнера, как тут же на него со всей силой набросятся инфекции из окружающей среды. Поэтому при появлении первых признаков грибковых или бактериальных инфекций сразу обрабатывайте растение фунгицидом.

Недостатки меристемных растений

В принципе, недостатков у меристемных растений не может быть. Но, как говорится, человеческий фактор может сыграть свою роль и здесь. Желание нечестных предпринимателей быстро и много заработать может привести к тому, что на начальном этапе введения растения в культуру использовали низкокачественные среды или не добавили достаточного количества нужных гормонов, в этом случае растение может утратить некоторые ценные качества. Поэтому приобретать меристемные растения нужно на предприятиях, хорошо зарекомендовавших себя на рынке производства посадочного материала.

Наталья Высоцкая, дендролог, кандидат с. -х. наук.

© 2012 — 2014, Сажаем Сад. Все права защищены.

«>