לכל גנן, בין אם הוא מקצוען או חובבן, חשוב לדעת כיצד להפיץ את הנטיעות. ישנן דרכים רבות, ואחת המעניינות והיעילות היא שיטת המיקרו-ריבוי. מה זה, איך זה עובד וכל החוכמה העיקרית שלו - בחומר שלנו.
מה זה?
בוא נתחיל בדבר הכי חשוב. בביטוי "רבייה מיקרוקלונלית" המילה השנייה ברורה לכולם, אבל הראשונה - רק לאליטה. בואו נבהיר את המצב. מה זה "מיקרוקלונלי"?
אם מדברים במונחים מדעיים "חכמים", זהו תת-מין מיוחד של ריבוי וגטטיבי בטכניקה הנקראת "in vitro" (in vitro), המאפשרת להשיג צמחים בזמן קצר יותר. נבין יותר בבירור ובפירוט רב יותר, ולשם כך נזכיר תחילה מהי ריבוי וגטטיבי, ונסביר מה פירוש המושג "אינביטרו".
במדבר המדעי
מהקורס של בית הספרבביולוגיה אנו יודעים שניתן להפיץ צמחים בשתי דרכים: זרעים (כאשר אנו מפזרים זרעים לאדמה) וצמחיים. ריבוי צומח הוא א-מיני, הוא מתרחש על ידי הפרדת חלק כלשהו מצמח האם. ניצנים, השתרשות של נצרים צעירים, השתלת פקעות - כל זה הוא ריבוי וגטטיבי.
נראה שבעזרת זרעים הרבה יותר קל להגדיל את מספר הצמחים - אין בעיה כזו. עם זאת, לשיטה זו יש לא מעט חסרונות; במקרים מסוימים, אי אפשר להשתמש בזרעים כלל - והשיטה הווגטטיבית, שיתרונה הבלתי ניתנים להכחשה על פני הראשונה היא שימור מכלול הגנים של צמח האם, נותרה הנגישה והנוחה היחידה. אבל למרבה הצער, יש לו גם חסרונות. לדוגמה, חוסר היעילות הרצויה (לדוגמה, בצמחים כמו אלון, אורן וכדומה), מיני עצים "מבוגרים" (שגילם יותר מ-15 שנים) אינם מסוגלים להתפשט על ידי ייחורים, הליכים כאלה. הם די עמלניים וצורכים אנרגיה, הצמחים המתקבלים לא תמיד תואמים את הנורמה והמדגם (עשויים להיות נגועים) - וכן הלאה.
ובמקרים אלה קיימת טכנולוגיית מיקרו-ריבוי, אשר, כמו צ'יפ ודייל, ממהרת להציל. כפי שהוזכר לעיל, הוא מתבצע בטכניקת "in vitro", המתורגמת מלטינית כ"in vitro". לפיכך, טכניקה זו מאפשרת "לכפול" ב"מבחנה" צמח עם גנים זהים בדיוק לכמו ההורה. זאת בשל העובדה שהתא מסוגל להעניק חיים לאורגניזם חדש בהשפעת גורמים חיצוניים.
לטכנולוגיית המיקרו-ריבוי ללא ספק יש מספר יתרונות וחסרונות. נדבר עליהם מאוחר יותר.
מה יותר טוב ממיקרו-ריבוי
לרבים! וקודם כל, היעדר וירוסים וזיהומים בצמחים גדלים (מכיוון שתאים מיוחדים משמשים לכך - הם נקראים תאי מריסטם, המוזרות שלהם טמונה בחלוקה בלתי פוסקת ובנוכחות של פעילות פיזיולוגית לאורך החיים). כמו כן, לצמחים ש"חולצו" בדרך זו יש נפח רבייה גבוה למדי, וכל תהליך הרבייה מהיר הרבה יותר. בעזרת טכנולוגיית מיקרו-ריבוי, ניתן לבצע הליך זה עבור אותם צמחים שעבורם בעייתי ביותר לעשות זאת בשיטות קונבנציונליות, "מסורתיות". לבסוף, בטכניקת "in vitro", ניתן לגדל צמחים לאורך כל השנה, לא מוגבל לאף מרווח אחד. אז יש הרבה יתרונות לטכניקה כזו. ולפני שנעמיק במהות ההתפשטות המיקרוקלונלית של צמחים, בואו ניגע בהיסטוריה קטנה של הופעתה של שיטה זו. מי הגה את הרעיון הזה ואיך?
היסטוריית השיטה
הניסוי המוצלח הראשון בסחלבים נעשה על ידי מדען צרפתי עוד בשנות החמישים של המאה הקודמת. יחד עם זאת, הוא לא עסק בתחילה בטכניקת ה"אינביטרו" - היא פותחה לפניו, ודי בהצלחה. עם זאת, זה ג'יןמורל - כך הוא שמו של הנסיין הצרפתי - החליט על ניסוי דומה וביצע אותו די בהצלחה. יצירות המספרות על טכניקה זו הופיעו כמה עשורים לפניו - בשנות העשרים של המאה הקודמת.
"שיבוט מבחנה" של צמח עצי - במיוחד אספן - הושג בשנות השישים. התברר שקשה יותר לעבוד עם עץ מאשר עם פרחים וסוגי צמחים אחרים, אולם קשיים אלו התגברו לאחר פרק זמן מסוים. כיום ניתן להשיג יותר מ-200 מיני עצים מיותר מארבעים משפחות בשיטת "מבחנה". הטכנולוגיה של ריבוי מיקרו של צמחים מצדיקה את עצמה ומניבה פרי.
עוד על השיטה
כפי שאולי ניחשתם, ישנן דקויות רבות בפיתוח וביישום של מיקרו-ריבוי של צמחים. כך, למשל, ישנם שלבים מיוחדים עבור הטכנולוגיה הזו, שפשוט צריך לעקוב אחריהם כדי להשיג את התוצאה הרצויה. אתה צריך להבין שהזנחת רצף הפעולות או שלב כלשהו יכולה להביא לחלוטין לא את התוצאה שהמגדל סומך עליה. אז, נדבר על השלבים של הטכניקה הזו.
שלבים של ריבוי מיקרו של צמחים
טכנולוגיה זו כוללת ארבעה "צעדים" בדרך להשגת ה"שיבוטים" הנחשקים. ננסה לדבר עליהם בצורה לא מדעית ככל האפשר, שכן מונחי הביוטכנולוגיה הם עדיין לא הדבר המובן ביותר עבור קהל רחב. ו,אגב, מיד נסביר את אחד המונחים האלה: explant - כך מכנים מדענים בתחום זה אורגניזם חדש המופרד מאורגניזם האב. כלומר, אותו "שפן ניסיונות" שיגדל עוד יותר.
אז בואו נעבור ל"צעדים" שלנו. השלב הראשון הוא בחירת ההורה עצמו – או התורם. יש להתייחס לנושא זה במלוא הרצינות והאחריות, כי כדי להשיג צמח טוב, חזק ובריא, עלינו וה"מקורי" לבחור באותו אחד. תפוח, כידוע, לא נופל רחוק מהעץ.
באותו שלב, יש צורך לבודד ולעקר את האקספלנטים, ולאחר מכן לארגן תנאים כאלה כך שהצמיחה של אותם אקספלנטים בטכניקת "in vitro" מתרחשת בצורה נוחה ככל האפשר.
ה"צעד" השני לא יכול להיות קל יותר - זה השעתוק עצמו. זה אפשרי בעוד חודש וחצי, כאשר המיני ייחורים כבר הגיעו לגודל של אפונה ויש להם את הבסיס של כל איברי הצומח. זה, בתורו, מלווה בהשתרשות של יורה שהתקבלו בשלב הקודם. זה מתבצע כאשר הצמח כבר יצר מערכת שורשים טובה.
השלב האחרון הוא לעזור לצמחים להסתגל ל"חיים" באדמה, לגדל אותם בחממה, ואז להשתיל אותם באדמה או למכור אותם - כביכול, "יציאה לעולם הגדול". השלב הזה, למרבה הפלא, הוא האורך והיקר ביותר, מכיוון שלעתים קרובות, למרבה הצער, קורה שפעם באדמה, הצמח מתחיללאבד עלים, להפסיק לגדול - ואז הוא עלול למות לגמרי. כל זה קורה בגלל שצמחי מבחנה מאבדים הרבה מים כשהם מושתלים באדמה. לכן, יש צורך למנוע אפשרות כזו במהלך ההשתלה - עבורה מומלץ לרסס את העלים בתמיסה מימית 50% של גליצרין או תערובת פרפין. יש לעשות זאת לאורך כל תקופת ההתאקלמות. בנוסף, במקרים מסוימים כדאי לבצע מיקוריז בכוונה - כלומר החדרה מלאכותית של פטריות לרקמות צמחיות שמדביקות אותה. זה נעשה כדי שהצמח יקבל כמה שיותר חומרי הזנה שימושיים וחומרים אורגניים, והוא גם מוגן מפני פתוגנים שונים.
זה כל השלבים של מיקרו-ריבוי, שבהם, כפי שאנו רואים, אין שום דבר מורכב או על-טבעי בעולם, עם זאת, אנו חוזרים שוב ושוב, כל האירוע הזה דורש אחריות ותשומת לב רבה.
גורמים משפיעים
תהליך המיקרו-ריבוי, כמו כל תהליך אחר, מושפע מגורמים מסוימים. בואו נרשום אותם, כי "אתה צריך להכיר את האויב באופן אישי."
- זן, מינים ומאפיינים פיזיולוגיים של צמח האם - עליו להיות בריא, לגדול באינטנסיביות, במידת הצורך, מטופל בחשיפה לטמפרטורה
- גיל, מבנה ומקור השתל.
- משך הטיפוח.
- יעילות עיקור.
- מגרש גידול טוב.
- הורמונים, מלחים מינרלים, פחמימות, ויטמינים.
- טמפרטורה ותאורה.
מה שאתה צריך עבור מיקרו-הפצה
יש דרישה אחת מאוד חשובה לצמחים שיורבו בדרך הנ ל - מלבד העובדה שהם חייבים להיות בריאים. זהו שימור הכרחי של היציבות הגנטית לאורך כל השלבים לעיל. דרישה זו מתמלאת בצורה הטובה ביותר על ידי מריסטמים אפיקליים, כמו גם ניצנים ביתיים ממקור גזע, וזו הסיבה שהם מעדיפים להשתמש בהם להליך המעניין אותנו.
המונחים שלעיל צריכים להיות בלתי מובנים להדיוט הממוצע. להלן ננסה להסביר איזה סוג של חיות הם ואיזה לשרת אותם.
Apical meristems
למעלה, כבר הזכרנו את קיומם של תאי מריסטם מיוחדים - במילים אחרות, חינוכיים. אלו תאים שמתחלקים כל הזמן, תמיד במצב של פעילות גופנית - שבגללה מסת הצמח גדלה ונוצרת רקמה מיוחדת של צמח זה. זה נקרא המריסטם. ישנם סוגים רבים של מריסטמים. באופן כללי, ניתן לחלק אותם לכללי ומיוחד. המושג מריסטמים נפוצים כולל שלוש קבוצות, אשר, כביכול, עוקבות אחת מהשנייה. המריסטם הראשון בצמח הוא המריסטם של העובר, שממנו נובע המריסטם האפיקי המעניין אותנו.
המילה "אפיקל" מגיעה מהמילה "apix" הלטינית ומתורגמת כ"טופ". לפיכך, זוהי מערכת הרקמות האפיקאלית הממוקמת ממש בקצה העובר - וממנה נוצר לאחר מכן הנבט ומתחיל גדילתו והתפתחותו.אז אם כבר מדברים על המריסטם האפיקי כאובייקט למיקרו-cloning, עלינו להבין שאנו לוקחים את קצה העובר לצרכים שלנו.
ניצני בית השחי הם קצת יותר קלים. כולם יודעים מה זה כליות. ניצן השחי הוא זה שנולד מהציר של העלה. ציר העלה, בתורו, הוא הזווית בין העלה לגזע שלו; משם תצמח כליה או בריחה. החלק הזה עצמו, כלומר, צילום הצד העתידי, נלקח גם למיקרו-הפצה שלאחר מכן.
עכשיו, כשמעט אור נשפך מעל מסך המסתורין, נוכל סוף סוף לעבור לשיטות מיקרו-ריבוי.
שיטות גידול מיקרו
התפשטות מיקרוקלונלית עדיין טובה, מה שמרמז בעצם על האפשרות להשתמש במספר טכניקות שונות בו-זמנית. ננסה לכסות כל אחד מהם בצורה פשוטה ככל האפשר. ישנן ארבע שיטות מיקרו-ריבוי בסך הכל.
ראשון. הפעלה של מריסטמים שכבר קיימים במפעל
מה זה אומר? בצמח, אפילו במיקרו-פיס זעיר כזה, כבר מונחים מריסטמים מסוימים. זהו החלק העליון של הגבעול וניצני השחי שלו. על מנת לבצע מיקרוקלון של צמח, אפשר "להעיר" את המריסטמים הרדומים הללו "במבחנה". זה מושג על ידי הסרת המריסטם האפיקי של המיקרונבט, או ליתר דיוק, הגבעול שלו, ולאחר מכן חיתוך היורה בטכניקת "in vitro", או על ידי הכנסת חומרים מיוחדים למדיום התזונתי של הצמח המפעילים את הצמיחה וההתפתחות. של יריות בית השחי. שיטההפעלה של מריסטמים "ישנים" היא העיקרית, הפופולרית והיעילה ביותר, והיא פותחה עוד בשנות השבעים של המאה הקודמת. תות הפך ל"שפן הניסיונות" הראשון ביישום מיקרו-ריבוי של צמחים מסוג זה. עם זאת, חשוב לציין שאסור להרבות באופן זה יבולים ללא הגבלת זמן, שכן הדבר כרוך באובדן כושר ההשרשה, ובמקרים מסוימים, במוות של הצמח.
שני. הופעתם של ניצנים ספונטניים על ידי כוחות הצמח עצמו
לכל חלק מבודד בצמח יש יכולת קסומה באמת, כוח-על משלו. אם במהלך התפשטות מיקרוקלונלית המדיום התזונתי של הצמח וכל תנאי החיים האחרים נוחים ונוחים, אז זה יכול לשחזר את החלקים החסרים. מתרחשת מעין התחדשות - רקמות הצמח יוצרות ניצנים ספונטניים, או אדנקסאליים - כלומר כאלה המופיעות כביכול "ממאגרים ישנים", ולא מרקמות חדשות. ניצנים כאלה הם יוצאי דופן בכך שהם מופיעים, ככלל, באותם מקומות שבהם לא היית מצפה שהם יופיעו - על השורשים, למשל. זה בדרך זו כי פרחים רבים מופצים לעתים קרובות, שוב - תותים. זוהי השיטה השנייה הפופולרית והיעילה ביותר למיקרו ריבוי צמחים.
שלישי. עוברים סומטיים
עם המילה השנייה, הכל צריך להיות פחות או יותר ברור. ניגע בראשון - מה המשמעות של סומטי? מילה זו ברוח זו קשורה ישירות לתאים בעלי אותו שם. תאים כאלה נקראים אלה המרכיבים את הגוף של אורגניזמים רב-תאיים ולאלהשתתף ברבייה מינית. בקיצור, כל אלה הם תאים, למעט גמטות. העוברות הסומטית מתבצעת בצורה פשוטה למדי: עוברים נוצרים מהתאים הנ"ל (כלומר סומטיים) בטכניקת "in vitro", אשר לאחר מכן, כאשר הם מארגנים תנאים מתאימים להתפתחות עם תווך תזונתי אופטימלי, הופכים ל- מפעל שלם עצמאי. במקרה זה, אנו יכולים לדבר על מושג כזה כמו טוטיפוטנציה (היכולת של כל תא, עקב חלוקה, ליזום כל סוג תא של אורגניזם). מאמינים שבסופו של דבר עוברים כאלה מתפתחים לשתיל. עוברות סומטית טובה גם כי אפשר להשיג זרעים מלאכותיים בדרך זו. שיטה זו התגלתה לראשונה באמצע המאה הקודמת בתאי גזר.
שיטה דומה באופן פעיל של מיקרו-ריבוי של צמחים משמשת בריבוי של דקל שמן. העניין הוא שמכיוון שאין לו נבטים ולא צלעות צדדיות הרי שההתפשטות הצמחית שלו בלתי אפשרית (או בכל מקרה מאוד מאוד קשה), כשם שאי אפשר ייחורים. לפיכך, המתודולוגיה שלעיל היא היחידה מבין כל הנגישה והאופטימלית ביותר בעבודה עם מפעל זה.
רביעי. עבודה עם רקמת יבלת
מונח אחר "ריחף" בצורה חלקה לרשת הנרטיב שלנו, וקודם כל, הוא נדרש להבהיר את משמעותו. מהי רקמת קאלוס? כולם יודעים שעל הפצע, כשהוא חי מעט, מופיע קרום ייבוש. ואם אתה מושך אותו, הפצע מתחיל לדמם שוב. צַעֲצוּעַהקרום עצמו, במילים אחרות, "רקמת הריפוי, היא רקמת הקאלוס. התאים של רקמה זו, לא רק תורמים לריפוי פצעים, הם גם טוטיפוטנטיים - כלומר, כפי שכבר הוסבר לעיל, הם מאפשרים לצמח חדש להתעורר. ובגלל זה יכולים להופיע גם ניצני אדנקס (אדוונטי - כבר הצגנו את המונח הזה בעבר) על רקמה כזו
שיטה זו מבין כל הארבעה למעלה היא אולי הפחות פופולרית. קודם כל, זה נובע מהעובדה שהפרדה תכופה מדי של תאי רקמת היבלת עלולה להוביל להפרעות גנים ולמוטציות ברמות שונות. מאחר ושמירה על הגנוטיפ חשובה מאוד למיקרו ריבוי, ויש לשמור על תרבית רקמות ברמה הגבוהה ביותר. בנוסף, עם ההפרות הנ ל מופיעים חסרונות נוספים: קומה נמוכה, רגישות למחלות וכדומה. עם זאת, במקרים מסוימים, רבייה אפשרית רק בצורה דומה - למשל, עבור סלק סוכר, פשוט אין שיטה אחרת
לאחר מכן, למשל, נגיד כמה מילים על שיבוט של צמחים ספציפיים, אבל ראשית, עלינו לחלוק מידע על התאוששות של צמחים המשמשים כחומר שתילה. כיצד ניתן להשיג זאת?
Recovery
ישנן מספר דרכים להפוך צמח מחולה לבריא, והראשונה שבהן היא להניח את הנבט בתא מיוחד, או קופסה, שבה נשמרים תנאים סטריליים, ו"למלא" אותו באנטיביוטיקה. שיטה זו טובה לכולם, אלא שהיא לא מתמודדת עם כל החיידקים.ונגיפים אליהם ניתן להיחשף צמחים. במקרים כאלה, על מנת לחטא צמחים, נותנים להם תרמו-תרפיה - כלומר טיפול בחום בחדרים מבודדים מיוחדים, שבהם הטמפרטורה מוגברת מדי יום במשך מספר ימים ברציפות. כימותרפיה היא דרך נוספת להילחם בזיהומים וחיידקים עבור צמחים נגועים.
על שיבוט תפוחי אדמה
תפוח אדמה, אגב, הוא אחד הגידולים הבודדים שניתן להרבות בשיטות הרביעית מבין השיטות הנ"ל. אבל, כמובן, זו רחוקה מלהיות הדרך היחידה - ולעיתים קרובות הם גם פונים להפעלה של מריסטמים אפיקיים ושחיים "ישנים". הפקעות המתקבלות לאחר השיבוט זהות לחלוטין לאלו ה"מקוריות" - הן נבדלות רק בגודל קטן יותר, אלו הם מה שנקרא מיקרו-פקעות. וחוץ מזה, הם בהחלט יהיו בריאים וללא וירוסים.
בהתפשטות מיקרוקלונלית של תפוחי אדמה, מגדלים אותו במבחנות של שני ייחורים, המבחנות ממוקמות מתחת לאור של מנורות פלורסנט בעוצמה של שישה עד שמונה אלף לוקס, הטמפרטורה נשמרת בלילה תוך שמונה עשרה מעלות, במהלך היום - כעשרים וחמש. ברוסיה, תפוחי אדמה גדלים בצורה הפעילה ביותר באמצעות שיבוט.
על שיבוט עצי תפוח: מה שאתה צריך לדעת
במיקרו-ריבוי של עצי תפוח, נעשה שימוש נרחב בשיטה הראשונה - ריבוי באמצעות ניצנים ביתיים. יש יכולת גבוהה של תרבות זו להשתרש ושיעור ההישרדות של יותרexplants.
הם הונחו במצע תזונתי נוזלי, שהיה מעודכן כל הזמן - יומי. הטמפרטורה לצמחי מבחנה נשמרה גם היא על עשרים וחמש מעלות במהלך היום, הניסוי בוצע במשך שלושה עד ארבעה שבועות.
עובדות מעניינות
- טכניקה זו, כפי שניתן לנחש בקלות, קיבלה את שמה מהמושג "שיבוט", שהופיע ב-1903. מהשפה היוונית, מילה זו מתורגמת ל"צאצאים" או "חתך".
- המקום הראשון בארצנו בו בוצעו ניסיונות הניסוי הראשונים של ריבוי מיקרוקלונאלי של צמחים היה מכון Timiryazev Moscow.
- ריבוי מיקרו-שבטי היא שיטה מצוינת לשלוט בנגיפים ולייצר צמחים בריאים ללא זיהומים.
- התקופה שעובר צמח לפני הפריחה והפרי נקראת נעורים - ואצל אותם אורגניזמים שמתקבלים בשיבוט היא מצטמצמת.
- ארצות הברית של אמריקה, הולנד, איטליה, פולין, ישראל והודו נחשבות למדינות המובילות בייצור צמחים באופן הנ"ל.
- כמעט אלפיים וחצי מינים וזנים של צמחים ניתנים כעת לריבוי בטכניקת "in vitro".
- בשלבים המוקדמים, צמחים שגדלו במבחנה עשויים להיות שונים במראה, אבל ככל שהם גדלים, כל ההבדלים נעלמים, ובסופו של דבר הצמחים הופכים דומים, כמו תאומים.
- שתלים מצמחים צעירים עדיף להשריש מאשר מצמחים צעיריםבוגר.
- אחד התנאים החשובים בהתפשטות מיקרוקלונאלית הוא בחירת המצע התזונתי המועדף ביותר לצמח, והוא יכול להיות במצב נוזלי וגם במצב מוצק.
- תאים של רקמות מריסטמטיות בדרך כלל אינם מכילים וירוסים.
- גודל האקספלנט קשור ישירות לנוכחות האפשרית של וירוסים בו. ככל שהוא קטן יותר, כך הסיכון לזיהומים נמוך יותר.
- שם אחר למיקרו-ריבוי הוא ריבוי מריסטם.
זהו המידע על מיקרו-ריבוי צמחים, נושא מורכב כמו שהוא מעניין.
