Как вырастить растение в пробирке
Обновлено: 05.10.2024
Когда сидишь в кинотеатре, закусывая начос под просмотр охеренного фильма Гая Ричи , "Джентльмены", то ненароком просыпается вдохновение на написание постов. Ни в коем случае не хочу вас сподвигнуть на криминальный бизнес, но о микроклональном размножении и его использовании в мире рассказать желаю.
Если кто не успел посмотреть этот шедевр, то не ссыте, господа, спойлеров не будет. В фильме наркоторговец-ботаник выращивал у себя под землей кучу травы. И как у биолога, у меня возникло два вопроса: как и зачем выращивать столько травки в искусственных условиях. Ну зачем вы и без меня догадаетесь. А вот как - это уже не хухры мухры. Но сначала разберемся с определениями.
Микроклональное размножение - это один из способа вегетативного размножения растений "ın vıtro" (в пробирке). По сути, все мы подобным занимались, когда из всяких черенков и усиков выращивали клон растения, различия лишь в масштабах. Вы брали орган растения, а тут нужны клетки.
Ну а теперь перейдем к этапам. Для начала мы должны выбрать растение, которое нам необходимо вырастить в массовых масштабах. Так как пропаганда наркотиков запрещена, то выберем "картошку", будем так её называть.
Например, нам нужно много "крахмала". Сначала мы выбираем нужный нам сорт "картошки", в котором необходимого нам вещества больше всего. Далее проверяем её на всякие бяки, отводим к доктору в ботаническую поликлинику. Пока растение жалуется на своё здоровье и т.д, мы, как повар, готовим будущим клонам питательную среду. Среда - это смесь всяких вкусняшек, антибиотиков, фитогормонов для существования кусочка растения.
Вот наша здоровая "картошка" прибыла к нам в подвал, и мы романтишно-эротишно срезаем у нее почку, кусочек корня или кусочек листа. После эти кусочки измельчают в кашу и помещают в среду. Они тусят 1-2 месяца и пытаются развиваться. Из всего этого образуется каша - каллус. Это куча клеток, которые и дадут все растение. Потом взрослое растение готовят к пересадке.
Этот метод прекрасен тем, что на небольшой площади можно вырастить сотни растений, которые будут идентичны друг другу, будут более устойчивыми, а еще и производительность в них веществ выше. Теперь вы готовы стать фермером.
А вы уже пробовали выращивать что-либо подобным образом? Расскажите о вашем опыте в комментах. И не забываем поддерживать авторов лайками и подпиской.
Ваша Книга растений)
А вот тут можно дополнительно почитать наши статьи про микрозелень . а также про роль азота и фосфора в развитии растений.
Многие не только не понимают значение подобных терминов, но и боятся приобретать растения и посадочный материал, полученный подобными способами, хотя их опасения часто беспочвенны.
Сразу хотелось бы отметить, что речь в данной статье пойдет исключительно о растениях и все описанные методы применимы только к растительному миру!
Что же такое клонирование растений?
Известно 2 способа размножения растений – семенной и вегетативный (черенками, прививками, отводками и т.д.). Семенной способ размножения обеспечивает биологическое разнообразие за счет случайной комбинации генов, а вегетативный позволяет сохранить и передать индивидуальные особенности размножаемого растения и получить точную генетическую копию, т.е. клон.
Практически каждый человек, даже не задумываясь над тем, что делает, хотя бы раз в жизни занимался клонированием растений, когда размножал листовым черенком фиалку, стеблевыми черенками или отводками смородину, розы и многие другие культуры. Чтобы сохранить все качества сорта человек размножает растения вегетативно, получая все новые генетические копии материнского растения. Многочисленные копии растений одно и того же сорта растут в садах в различных уголках страны.
Но количество растений, которое можно получить, например черенкованием или прививкой ограничено несколькими десятками или сотнями экземпляров. В то же время, чтобы удовлетворить потребности сельского хозяйства и получить в сжатые сроки большое количество растений определенного сорта или быстро размножить новый гибрид прибегают к современным методам, таким как микроклонирование растений. Проще говоря, микроклонирование – это то же вегетативное размножение, но на микроуровне в условиях лаборатории.
В качестве исходного материала для размножения могут использоваться меристемы, кусочки ткани взрослого растения или незрелые зародыши, полученные из семян. Но зачастую именно меристемы являются исходным материалом для микроклонирования.
Как получают меристемные растения?
Меристема происходит от греческого слова meristos — делимый. Меристемы растений сохраняют способность к делению, обеспечивают рост растения, дают начало новым клеткам и тканям, помогают в заживлении ран.
Существует несколько видов меристем, но для размножения in vitro (в пробирке) чаще всего используют верхушечные (апикальные) или боковые меристемы.
Меристема извлекается из растения в стерильных условиях и помещается в пробирку с питательной средой, которая содержит все необходимые микро-, макроэлементы и витамины, необходимые для роста растения. Клетки апикальной меристемы делятся, формируя побег.
Впоследствии полученный побег можно снова разделить на несколько частей, так чтобы каждая часть несла меристему, способную сформировать новый побег. Подобный цикл может продолжаться до бесконечности или пока не будет получено необходимое количество побегов. Теоретически из одной почки за год можно получить несколько десятков миллионов клонов, что невозможно при классических способах вегетативного размножения.
Полученные побеги помещают на специальную среду, чтобы стимулировать образование корней. Укорененные растения высаживают из пробирки в торфотаблетки или горшочки с почвосмесью и адаптируют к условиям открытого грунта в специальных гринхаузах, где поддерживается очень высокая влажность воздуха благодаря туманообразующим установкам.
Через несколько месяцев молодое растение может быть высажено в открытый грунт или в тепличку.
Видео: Клонирование (микроклонирование) растений
Преимущества и недостатки меристемных растений
Одно из главных преимуществ данного метода размножения – это возможность получить здоровое растение, которое будет полностью соответствовать сорту. При размножении растений черенками или прививками от материнского растения берется слишком большой фрагмент, который несет в себе не только характеристики сорта, но и болезни, которыми возможно заражено растений. При меристемной культуре берется микроскопический фрагмент активно делящихся клеток, которые зачастую делятся гораздо быстрее, чем успевают поражаться инфекцией (вирусами, бактериями и т.д.). Эту особенность используют для сохранения наиболее ценных сортов, очистки от инфекций и последующего размножения. Именно с помощью данных методов были очищены от вирусов и размножены многочисленные сорта плодовых (черешня, яблоня), ягодных (земляника) и овощных культур.
Также к достоинствам метода следует отнести возможность получить за сравнительно короткий срок практически неограниченное число растений заданного сорта. Теоретически из одной почки можно за один год получить миллионы растений, что вполне может удовлетворить все потребность сельского хозяйства и других отраслей.
Меристемные аквариумные растения (in vitro) – живые растения, полученные в лабораторных условиях. Клонирование осуществляется за счет меристемы – образовательной растительной ткани.
Ее можно найти растущих частях растения – почках, корешках и на верхушках стеблей. Она работает по типу стволовых клеток – из меристемы могут сформироваться не только другие ткани и органы, но и полноценное растение.
Размножение растений в пробирке (in vitro) сейчас набирает большой популярности, так как позволяет вырастить новые сорта в несколько раз быстрее, чем при традиционном способе. Но так как меристемное выращивание дорого обходится и довольно трудозатратно, таким способом в основном размножают редкие или очень капризные сорта.
Меристемное размножение
Размножение аквариумных растений происходит путем микрочеренкования – фрагмент меристемной ткани помещают в абсолютно стерильную среду на поверхность питательного геля. Там начинается деление клеток из которых вырастают полноценные растения, полные копии материнского.
Питательный гель состоит из сахаров, фитогормонов, аминокислот и минеральных солей. Крайне важно, чтобы среда была именно стерильной – ее нарушение спровоцирует рост плесени и гибель растений.
Используя меристему можно воссоздать любую часть растения, а значит, всего лишь с одного здорового материнского растения можно вырастить большое количество рассады.
Не стоит путать выращивание в лаборатории с генной инженерией. При меристемном размножении не происходит никаких действий с генами, они остаются в том же состоянии, которое было задумано природой.
В среднем, процесс формирования нового растения из клеток длится месяц-полтора. После этого его микрочеренкуют, чтобы вырастить еще сотни новых растений или переносят в тепличный комплекс. В теплице уже растение дорастает до размеров, пригодных к продаже.
Изначально меристемный способ размножения применялся в сельском хозяйстве и только недавно стал популярен в аквариумистике.
Посадка в аквариум
В посадке микроклонированных растений нет ничего сложного, главное – заранее тщательно продумать план посадки.
Открывать емкость с растением непосредственной перед посадкой. В открытый контейнер могут попасть бактерии, вирусы, которые начнут стремительно развиваться в питательном геле и стерильность среды будет нарушена.
Порядок действий при посадке:
- Аккуратно достаньте растение из контейнера. Для этого можно емкость перевернуть и немного потрясти или достать материал пинцетом. Чем меньше повреждений получит аквариумное растение, тем проще пройдет период адаптации. Можно осторожно перемещаясь по кругу поддеть пинцетом гель – так его будет легче вынуть.
- Смойте с корней растения питательный гель теплой проточной водой. Если корни слишком мелкие – лучше оставить все как есть, остатки геля – не такая страшная проблема, как поврежденные корни.
- Обрежьте корни до длины 1,5-2 см. С длинными корнями растение будет только дольше адаптироваться к новым условиям.
- Разберите материал на отдельные части. Если нужно посадить почвопокровные растения типа хемиантуса куба, их можно просто разрезать ножницами.
- В грунте подготовьте ямку и с помощью пинцета поместите туда растение корнями вниз, слегка прижав их почвой.
Чтобы растение проще перенесло адаптационный период, добавьте ему немного жидкого удобрения.
Так как у почвопокровных растений слабая корневая система, их лучше сажать как можно глубже, оставив вверху маленький участок с листьями. На рост такие меры не повлияют, но так растение точно не всплывет и не погибнет.
Плюсы и минусы
Меристемные аквариумные растения имеют много преимуществ перед обычными:
- Отсутствие спор других водорослей и улиток. Пожалуй, это самая главная сложность, с которой сталкиваются аквариумисты при покупке растений.
- Растения, выращенные в лаборатории абсолютно здоровы – у них нет предрасположенности к вирусным, грибковым и бактериальным инфекциям. За счет этого они не нуждаются в кропотливом уходе и нет риска что с новыми растениями аквариумист занесет инфекцию в чистый аквариум.
- Генетическое однообразие. Растения вырастают идентичными материнскому, что сводит к нулю вероятность вырастить что-то непредсказуемое. При стандартном размножении растений расщепляются сортовые признаки и молодые растения могут совсем утратить сходство с материнскими.
Учтите, что в это время аквариумное растение не просто ждет посадки, а активно продолжает расти!
Из недостатков многие аквариумисты отмечают долгий процесс адаптации растения в аквариуме. Но этот процесс занимает столько же времени и у обычных растений, выращенных традиционным способом.
Любому растению требуется время, чтобы адаптировать процесс обмена веществ от воздуха к водной среде и для формирования подводных листьев место воздушных. Главное при пересадке – аккуратно смыть питательное вещество, с которым транспортировалось растение и помещать в новую среду максимально постепенно, в идеале – на протяжении нескольких дней.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли сажать меристему в новый аквариум?
Опытные аквариумисты предупреждают, что в проблемном или чистом аквариуме меристемные растения могут плохо прижиться, обрасти ксеном. Если в нем уже устоявшийся баланс, то растение быстро адаптируется к новым условиям и пойдет в рост.
Какие виды растений приживаются лучше всего?
Наилучшая приживаемость у аммании бонсай, альтернатеры, элеохариса, анубиса, прозерпинаки, гигрофилы, перистолистника.
Почему нужно смывать питательный гель с корней?
Питательная субстанция, которой пропитаны корни меристемок после попадания в аквариум может стать идеальной средой для развития плесени, грибков и бактерий.
Как правильно выбрать растение?
Обязательно обращайте внимание на корни, они хорошо просматриваются через гель – вследствие неправильной транспортировки или условий хранения они могут подгнить и тогда растение просто погибнет или будет ослабленным.
Также важно покупать меристемные аквариумные растения только у официальных поставщиков и внимательно проверять упаковку – из-за популярности этого направления на рынке появилось много подделок.
Производители меристемных растений
Меристемный способ выращивания растений пришел из запада, отечественные производители только начинают набирать обороты. На сегодня есть три крупнейших производителя меристемных растений:
- Dennerle. Компания из Германии. Специализируется на культивировании водных растений, создании идеальной техники для прудов и аквариумов. Компании принадлежит один из самых масштабных питомников водных растений в Германии.
- Tropica. Датская компания, крупнейший в Европе производитель растений для аквариума. Каждый год в питомниках компании культивируются миллионы растений и регулярно проводятся исследования по созданию новых видов аквариумных растений.
В России вопросом размножения аквариумных растений в лаборатории занимается компания АкваРюмка. Преимущество компании на отечественном рынке в том, что растения не нужно доставлять из другой страны, за счет чего увеличивается их срок годности в упакованном виде.
Зародыш, который формируется в семечке цветкового растения полностью состоит из меристемных клеток.
Способом in vitro на сегодня выращивают около 60 видов растений. Кардинальных отличий между растениями разных производителей нет – все меристемы растут в одинаковых стерильных условиях в идентичных растворах и гелях.
Таким образом, меристемные аквариумные растения – надежный растительный материал высокого качества, который позволит создать пресноводный акваскейп любой сложности.
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.
…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.
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.
Так же заманчиво выращивать искусственные ткани женьшеня – корня жизни, как его называют, который очень медленно растет в естественных условиях, и другие редкие лекарственные растения.
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…
Читайте также: