Особенности микроклонального размножения древесных растений
Д еградация дубрав стала глобальным явлением, она отмечается практически во всех ареалах многих видов дуба на планете по целому ряду причин: это и усыхание деревьев, и нерегулярность их плодоношения, и длинный репродуктивный цикл породы. Кроме того, желуди имеют непродолжительный срок хранения, сильно поражаются вредителями и болезнями, а также поедаются мелкими и крупными лесными животными.
Проблема размножения
Состояние дубовых лесов как в России, так и во всем мире вызывает все большую тревогу. Эта проблема не обошла стороной даже особо охраняемые территории, в том числе Кавказский государственный природный биосферный заповедник, объявленный ЮНЕСКО всемирным природным наследием. Заповедник попал в зону строительства олим-пийских объектов, в результате чего над многими произрастающими здесь редкими видами нависла угроза уничтожения. Метод клонального микроразмножения поможет остановить деградацию дубрав и редких представителей флоры.
В природе есть два способа размножения растений: половой (семенной) и вегетативный. Оба имеют свои преимущества и недостатки. Так, при семенном размножении растения обладают высокой генетической разнородностью, поскольку содержат признаки обоих родителей. Например, при семенном размножении карельской березы только небольшая часть сеянцев обнаруживает свойства карелистости (к 8–10-му году роста) – характерные вздутия ствола, придающие высокую декоративность древесине.
При вегетативном размножении растений материнский генотип сохраняется, однако для многих видов, в особенности для древесных пород, данный способ не подходит. С возрастом дерева снижается его регенерационная способность, кроме того, размножение прививками затратно, трудоемко, часто случается отторжение привоя.
Одним из наиболее радикальных способов сохранения выдающихся и уникальных генотипов лесных древесных растений, и в частности различных видов дуба, является принципиально новый способ вегетативного размножения – клональное микроразмножение – это совокупность методов, позволяющих вырастить целые растения, генетически идентичные исходному, в условиях in vitro (в стерильной пробирочной культуре) из фрагментов их органов или тканей.
Микроразмножение – это совокупность методов, позво-ляющих вырастить целые растения, генетически идентичные исходным, в условиях in vitro (в стерильной пробирочной культуре) из фрагментов их органов или тканей.
Прорастание жёлудя в грунте Сеянец дуба красного ЛСП дуба летом
Следуя путем in vitro
Процесс основан на явлении тотипотентности – свойстве соматических (не половых) клеток растений полностью реализовывать наследственную программу онтогенетического развития и при определенных условиях выращивания (in vitro, на соответствующей питательной среде, в присутствии гормонов, в контролируемых условиях культивирования) развиваться до взрослого растения. Любая отделенная часть растений при создании благоприятных условий может индуцировать адвентивные (дополнительные) почки, из которых развивается целое растение, принятое называть регенерантом.
Метод клонального микроразмножения имеет ряд преимуществ перед традиционными способами размножения. Прежде всего, это:
- получение генетически однородного посадочного материала, свободного от вирусов;
- высокий коэффициент размножения; ускоренные развитие и рост и переход к репродуктивной фазе;
- размножение растений, трудно размножаемых традиционными методами;
- возможность размножения растений, которые в естественных условиях репродуцируются с большим трудом;
- проведение работ по размножению посадочного материала независимо от климатических и погодных условий в течение года и некоторые другие.
В 50-х годах XX века Жан Морель первым получил растения-регенеранты орхидеи. Затем в культуру in vitro были введены растения гвоздики, хризантемы, гороха, кукурузы и другие травянистые культуры. В нашей стране работы в этом направлении проводились в Институте физиологии растений, в лаборатории Раисы Георгиевны Бутенко. Число растений, размножаемых микроклональными способами, со временем многократно возросло и включило древесные породы.
Работы по культуре ткани древесных растений впервые были начаты в середине 20-х годов прошлого века во Франции. Роже Готре работал с несколькими видами вяза и сосны. В середине 1960-х годов Матес получил первые регенеранты осины, которые были доведены до почвенных культур.
Однако культивирование тканей древесных растений имеет ряд трудностей. Древесные культуры отличаются медленным ростом, плохой укореняемостью, содержанием фенольных соединений, приводящих к ингибированию роста эксплантов. Кроме того, с возрастом дерева-донора регенерация тканей значительно замедляется, в них происходит накопление внутренней инфекции. Но несмотря на перечисленные трудности, к настоящему времени насчитывается более 200 видов древесных растений из 40 семейств, которые были размножены in vitro (каштан, дуб, береза, клен, осина, секвойя, гибриды тополей и осины, некоторые хвойные и др.).
Жёлуди на жидкой питательной среде. Положение пузырька при посадке экспланта Пузырьки с вытягивающимися эксплантами
Сотворение регенеранта
Процесс микроклонального размножения состоит из нескольких эта-пов:
1) выбор растения-донора, изолирование эксплантов и получение хорошо растущей стерильной культуры;
2) собственно размножение – массовое получение посадочного материала и его укоренение;
3) адаптация к условиям тепличного грунта и перевод в полевые условия, подготовка к реализации.
На первом этапе необходимо добиться получения стерильной, хорошо растущей культуры, что зависит от выбора донорских тканей: стебля, корня, почек, листьев и др. – и от способа проведения поверхностной стерилизации. Иногда для получения стерильной культуры приходится добавлять стадию обработки антибиотиком, который может быть введен и в питательную среду на протяжении нескольких пересадок.
На втором этапе отрабатывают оптимальные условия индукции адвентивных почек и развития их в побеги, что обеспечивает получение необходимого количества посадочного материала.
При этом надо отметить, что в культуре клеток и тканей может наблюдаться явление сомаклональной изменчивости, т. е. возникновение мутаций, приводящих к формированию как нежизнеспособных форм, так и форм с новыми полезными свойствами (например, декоративные карликовые растения), что повышает генетическое разнообразие исходного материала и дает селекционеру возможность отбора новых форм с полезными свойствами.
Третий этап – укоренение. На этой стадии происходит смена гормо-нального состава питательных сред, причем одни растения образуют корни спонтанно, без гормонов (карельская береза, петунии и др.), а для других требуется сложная гормональная система, состоящая из 2–3 различных укоренителей.
Растения-регенеранты в пробирках отличаются от обычных растений целым рядом параметров. Во-первых, они находятся в условиях 100 %-ной влажности, при которых нет необходимости функционирования устьичного аппарата. Во-вторых, изменено клеточное дыхание. Поэтому на третьем этапе возникает множество проблем, для разрешения которых необходима медленная адаптация микроклонально размноженных растений к условиям in vivo: посадка в грунт под пленочные покрытия, повышенная влажность (туманные установки), подбор температурных условий (закаливание) до образования первых нормальных листьев с хорошо развитым устьичным аппаратом.
Растения-регенеранты сохраняют в виде растущих коллекций в условиях in vitro. Все работы по клональному микроразмножению проводят в лаборатории, в закрытых боксах, где обеспечивается асептика путем подачи стерильного воздуха.
В культуре клеток и тканей может наблюдаться возникновение мутаций, приводящих к образованию как нежизнеспособных форм, так и форм с новыми полезными свойствами.
Преодолевая трудности
При микроразмножении дуба, в отличие от других древесных видов, возникает много сложностей. Об этом упоминается в многочисленных статьях отечественных и зарубежных авторов. Так, например, указывается, что у развивающихся почек в условиях in vitro происходит отмирание верхушки почки (апикальное усыхание); экспланты необходимо постоянно снабжать ростовыми гормонами, направляющими их развитие в ту или иную сторону, и часто пересаживать на свежую питательную среду.
До настоящего времени исследования по микроклональному размно-жению дуба черешчатого проводились в основном на ювенильном материале (проростках желудей). Деревья дуба значительно различаются по внешним фенотипическим признакам: высоте, форме ствола, ветвистости, урожайности. Селекция ведется на выявление плюсовых деревьев, обладающих этими признаками в большей степени.
В силу ветроопыляемости дуба в естественных условиях определить, какое дерево является опылителем (отцом), практически невозможно, поэтому семенное потомство плюсовых деревьев может не проявлять признаков плюсовости. В связи с этим для сохранения материнского генотипа наиболее перспективным подходом является микроклональное размножение (почками, побегами) взрослых плюсовых деревьев. При этом растения-регенеранты будут обладать всеми признаками материнских деревьев.
Необходимо поэтапное освоение методики. Для подбора способов стерилизации, минерального и гормонального состава питательных сред целесообразно начинать с размножения ювенильного материала. После чего можно приступать ко второму этапу – разработке методики для размножения взрослых деревьев.
Сотрудникам лаборатории лесной генетики НИИЛГиС удалось пре-одолеть ряд трудностей, связанных с культивированием дуба in vitro, и найти пути решения проблемы размножения и сохранения различных видов дуба с помощью биотехнологических способов.
Большие возможности
Размноженный in vitro ценный генетический материал дуба может быть использован для закладки архивов клонов и испытательных культур на различных территориях, в том числе и природоохраняемых (Краснодарский и Ставропольский край). Используя биотехнологические приемы, можно вырастить необходимое количество растений д. колонновидного, являющегося хорошим подвоем для прививок по причине слабой отторгаемости последних. Особое место должно занимать размножение д. ножкоцветного, который в настоящее время остался в виде отдельно растущих деревьев в Кавказском заповеднике.
Микроклональное размножение древесных растений имеет большое значение для практического лесоводства, поскольку биотехнологические подходы дают возможность получения заданного количества посадочного материала с улучшенными наследственными свойствами независимо от пе-риодичности плодоношения деревьев, что способствует повышению качественного состава лесонасаждений и обеспечивает значительный экономический эффект. Появляется возможность размножения отдельных деревьев, имеющих ценный и уникальный генотип, а также сохранения исчезающих видов и, следовательно, биоразнообразия.
В настоящее время микроклональное размножение интенсивно используется в производстве посадочного материала березы, тополя, ели черной, сосны ладанной и с. скрученной практически во многих развитых странах, где имеются технологии, применяющиеся в промышленных масштабах, и созданы многочисленные лесоводческие фирмы (в ФРГ, Финляндии, Франции, Канаде, Австралии, Новой Зеландии и др.). К сожалению, в лесном хозяйстве России эта биотехнология пока не заняла достойного места, хотя отечественные разработки по применению методов клеточной инженерии в селекции древесных пород стоят на передовых позициях
В нашей стране исследования в данном направлении проводятся (или ранее проводились) в ФГУП НИИЛГиС (г. Воронеж); ФГУ СПбНИИЛХ; ИЛ СО РАН (г. Красноярск); ИБХ РАН (г. Пущино Моск. обл.); ВНИАЛМИ (г. Волгоград); ботаническом саду–институте УНЦ РАН (Уфа); Институте леса Кар НЦ РАН (Петрозаводск); Марийском государственном техническом университете (Йошкар-Ола) на различных лесных древесных растениях (дуб, сосна, ель, лиственница, береза и др.).
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).
В природе существует два способа размножения растений: половой (семенной) и вегетативный. Эти способы имеют свои преимущества и недостатки. К недостаткам семенного размножения следует отнести генетическую пестроту получаемого посадочного материала и длительность ювенильного периода. При вегетативном размножении сохраняется генотип материнского растения и сокращается продолжительность ювенильного периода. Однако для большинства видов (в первую очередь для древесных пород) проблема вегетативного размножения остается до конца не решенной.
Это обусловлено следующими причинами:
1) не все породы, даже на ювенильной стадии, могут размножаться вегетативным способом с требуемой эффективностью (дуб, сосна, ель, орехоплодные и др.);
2) практически невозможно с помощью черенкования размножать многие виды древесных пород в возрасте старше 10-15 лет;
3) не всегда удается получать стандартный посадочный материал (существует возможность накопления и передачи инфекции);
4) операции при размножении взрослых (древесных) растений с помощью прививок отличаются трудоемкостью и сложностью;
5) разработанные технологии не эффективны для получения достаточного количества генетически однородного материала в течение года.
Достижения в области культуры клеток и тканей привели к созданию принципиально нового метода вегетативного размножения - клонального микроразмножения (получение в условиях in vitro (в пробирке) неполовым путем растений, генетически идентичных исходному экземпляру). В основе метода лежит уникальная способность растительной клетки реализовывать присущую ей тотипотентность, т.е. под влиянием экзогенных воздействий давать начало целому растительному организму.
Для обозначения растений, полученных бесполым размножением, в 1903 г. Уэббер из Министерства сельского хозяйства США ввел термин клон от греч. clon - черенок (побег), пригодный для размножения.
Клон - популяция клеток, возникших из одной клетки посредством митоза, или группа растений, развившихся вегетативным или бесполым путем, все члены которой произошли из одной повторно культивируемой клетки.
Клональное микроразмножение - получение in vitro неполовым путем растений, генетически идентичных исходному.
Этапы и методы клонального микроразмножения растений
Процесс клонального микроразмножения можно разделить на четыре этапа: 1 - выбор растения-донора (донор - растение, часть которого вводится в культуру), изолирование эксплантов (эксплант - ткань, взятая из своего оригинального места и перенесенная в искусственную среду для роста и поддержания жизнедеятельности) и получение хорошо растущей стерильной культуры; 2 - собственно микроразмножение, когда достигается получение максимального количества мериклонов (микропобегов); 3 - укоренение размноженных побегов с последующей адаптацией их к почвенным условиям, а при необходимости депонирование растений-регенерантов при пониженной температуре (2-10 С); 4 - выращивание растений в условиях теплицы и подготовка их к реализации или посадке в поле (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Схема клонального микроразмножения растений: I путь -активация развития существующих меристем; II путь - индукция возникновения адвентивных почек; 1 - выбор исходного экспланта; 2 - получение стерильной культуры; 3 - образование адвентивных почек на первичном экспланте; 4 - рост почек и формирование микропобегов; 5 - размножение микропобегов; 6 - укоренение микропобегов; 7 - депонирование растений-регенерантов; 8 - акклиматизация растений к грунту; 9 - высадка регенерантов в поле
Существует много методов клонального микроразмножения. Различные авторы, проводя индивидуальные исследования по влиянию условий культивирования эксплантов на процессы морфогенеза, наблюдали разные ответные морфогенетические реакции на изменение условий выращивания, что, в свою очередь, способствовало созданию новых классификаций методов клонального микроразмножения.
В литературе предложены следующие методы микроразмножения растений: активация развития уже существующих в растении меристем (апекс стебля, пазушные и спящие почки стебля); индукция возникновения адвентивных почек непосредственно тканями экспланта; индукция соматического эмбриогенеза; дифференциация адвентивных почек в первичной и пересадочной каллусной ткани.
Первый метод, используемый при клональном микроразмножении растений, - это активация развития уже существующих в растении меристем, основывающийся на снятии апикального доминирования. Это может быть достигнуто двумя путями:
1. Удаление верхушечной меристемы стебля (снятие апикального доминирования) и последующее микрочеренкование побега in vitro на безгормональной среде. Апикальное доминирование - подавление роста боковых почек растительного побега или наличие терминальной почки.
2. Добавление в питательную среду веществ цитокининового типа действия, индуцирующих развитие многочисленных пазушных побегов. Как правило, в качестве цитокининов используют 6-бензиламинопурин (БАП) или 6-фурфуриламинопурин (кинетин), а также 2-изопентениладенин (2-iр) и зеатин. Полученные таким образом побеги отделяют от первичного материнского экспланта (инокулюм (трансплант) - часть суспензионной или каллусной культуры, переносимой в свежую питательную среду) и вновь самостоятельно культивируют на свежеприготовленной питательной среде, стимулирующей пролиферацию пазушных меристем и возникновение побегов более высоких порядков (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Активация развития уже существующих в растении меристем, основывающаяся на снятии апикального доминирования: 1 -снятие апикального доминирования и последующее микрочеренкование побега in vitro на безгормоналыюй среде; 2 - индуцированное развитие многочисленных пазушных побегов под действием веществ цитокининового типа действия
В настоящее время этот метод широко используется в производстве безвирусного посадочного материала сельскохозяйственных культур, таких как технические (сахарная свекла, хмель, табак, топинамбур, стахис) и овощные (томаты, картофель, огурец, перец, тыква, спаржа и др.), а также для размножения культур промышленного цветоводства (гвоздика, хризантема, роза, гербера), тропических и субтропических растений (рододендрон, азалия, камелия, чай и др.), плодовых и ягодных культур (яблоня, слива, вишня, груша, виноград, малина, смородина, крыжовник и др.) и древесных растений (тополь, ива, ольха, береза, рябина, секвойя, туя, можжевельник и др.).
Для некоторых сельскохозяйственных культур, таких как картофель, технология клонального микроразмножения поставлена на промышленную основу (рис. 4.3). Применение метода активации развития существующих в растении меристем позволяет получать из одной меристемы картофеля более 105 растений в год, причем технология предусматривает получение в пробирках микроклубней - ценного безвирусного семенного материала.
Формирование растения капусты из пазушной почки показано на рис 4.4.
Рис. 4.3. Этапы размножения пробирочных растений картофеля черенкованием: а - микропобег - объект черенкования (линиями отмечены места разрезов при черенковании); б - микрочеренок на питательной среде; в - развитие растения картофеля из черенка (фото Н.В. Зобовой)
Рис. 4.4. Формирование растения капусты из пазушной почки на агаризованной питательной среде (фото Н.В. Зобовой): а - введение в культуру пазушной почки; б - развитие побега; в - формирование регенеранта
Второй метод - это индукция возникновения адвентивных почек непосредственно на тканях экспланта. (Адвентивный - добавочный побег. Развитие растений из необычных точек происхождения, например, почечные или корневые ткани, возникающие из каллуса, или зародыши, развивающиеся из других источников, а не из зигот.
Этот термин также может быть использован для описания агентов, загрязняющих клеточные культуры). Он основан на способности изолированных частей растения при благоприятных условиях питательной среды восстанавливать недостающие органы и таким образом регенерировать целые растения.
Образования адвентивных почек можно добиться почти из любых органов и тканей растения (изолированного зародыша, листа, стебля, семядолей, чешуек и донца луковицы, сегментов корней и зачатков соцветий), если их удается получить свободными от инфекции. Этот процесс, как правило, происходит на питательных средах, содержащих один цитокинин или в сочетании с ауксином, находящихся в соотношении 10:1 или 100:1. В качестве ауксина в этом случае наиболее часто используют в -индолил-3-уксусную кислоту (ИУК) или а-нафтилуксусную кислоту (НУК).
Это наиболее распространенный метод микроразмножения высших растений, которым были размножены многие луковичные цветочные растения (нарциссы, лилии, гиацинты, гладиолусы, тюльпаны) из луковичных чешуи, сегментов базальной части донца луковиц, эксплантов листьев; представители рода Бразика (капуста цветная, кочанная, брюссельская, листовая, брокколи) - из сегментов гипокотиля, котиледона, листьев; лук, чеснок - из верхушечной меристемы, ткани донца луковиц; томаты - из апикальных или пазушных меристем; салат цикорный - из сегментов листовых пластинок; петуния - из сегментов корней; глоксиния, сенполия, стрептокарпус, эшинапсус - из сегментов листовых пластинок, а также некоторые представители древесных растений - из изолированных зрелых и незрелых зародышей.
Несомненный интерес вызывает вопрос, связанный с происхождением адвентивных почек, в частности, какие клеточные слои участвуют в дифференциации меристем. Единого мнения по этому вопросу пока нет. Так, Тран Тан Ван в своих работах с тканями табака установила, что именно эпидермис является наиболее активной тканью, способной образовывать почки, каллус или корни в зависимости от гормонального баланса питательной среды.
Цитологические исследования, проведенные на сегментах базальной части донца луковиц тюльпанов и нарциссов, показали, что адвентивные побеги формируются из поверхностных слоев меристематических клеток, прилегающих к донцу, а для растений глоксинии, сенполии и стрептокарпуса процесс формирования адвентивных почек, как правило, происходит в субэпидермальных клеточных слоях листовых пластинок.
Единого мнения по этому вопросу также нет и среди исследователей, работающих с древесными растениями. Так, Арнольд и Эрихсон, Джонсон и Борнмап считают, что образование почек на изолированной хвое ели обыкновенной под действием БАП и 2ip происходит в эпидермальном слое культивируемого экспланта, по мнению Чин и Ченга, для псевдотсуги - в субэпидермальных слоях; а Вилалобос и другие утверждают, что при культивировании семядолей сосны замечательной на среде, содержащей один цитокинин, этот процесс происходит одновременно в эпидермальном и субэпидермальном слоях. Для сосны обыкновенной также было отмечено образование адвентивных почек в эпидермальном и субэпидермальном слоях семядолей зародыша. Этот процесс для сосны не зависит от применяемых цитокининов.
Третий метод, практикуемый при клональном микроразмножении, основывается на дифференциации из соматических клеток зародышеподобных структур, которые по своему внешнему виду напоминают зиготические зародыши. Этот метод получил название соматический эмбриогенез (рис. 4.5).
Основное отличие образования зародышей in vitro и in vivo (в естественных условиях) заключается в том, что соматические зародыши развиваются асексуально вне зародышевого мешка и по своему внешнему виду напоминают биполярные структуры, у которых одновременно наблюдается развитие апикальных меристем стебля и корня. Согласно Стеварду, соматические зародыши проходят три стадии развития: глобулярную, сердцевидную, торпедо-видную и в конечном счете имеют тенденцию к развитию в проросток.
Это явление впервые было отмечено в культуре клеток моркови еще в середине 50-х гг., а в настоящее время используется для размножения большинства растений из семейства Orchidaceae и Rutaceae, а также для некоторых представителей злаковых (пшеница, ячмень), люцерны, редиса, винограда и некоторых видов древесных пород (осина, эвкалипт, дуб, ель обыкновенная).
Рис. 4.5. Образование растений путем соматического эмбриогенеза на сегментах листовых пластинок сенполии (фото Н.В. Зобовой)
Формирование эмбриоидов в культуре тканей происходит в два этапа. На первом этапе клетки экспланта дифференцируются за счет добавления в питательную среду ауксинов, как правило, 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) и превращаются в эмбриональные. Для формирования эмбриоидов необходимо уменьшать концентрацию ауксина или полностью его исключать из состава питательной среды.
Соматический эмбриогенез возможно наблюдать непосредственно в тканях первичного экспланта, а также в каллусной культуре. Причем последний способ менее пригоден при клональном микроразмножении, так как посадочный материал, полученный таким методом, будет генетически нестабилен по отношению к растению-донору. Как правило, соматический эмбриогенез происходит при культивировании каллусных клеток в жидкой питательной среде (суспензии) и является наиболее трудоемкой операцией.
Однако этот метод размножения имеет свои преимущества, связанные с сокращением последнего (третьего) этапа клонального микроразмножения, не требующего подбора специальных условий укоренения и адаптации пробирочных растений, потому что соматические зародыши представляют собой полностью сформированные растеньица. При использовании соответствующей техники их капсулирования из этих эмбриоидов возможно получать искусственные семена.
Четвертый метод клонального микроразмножения - дифференциация адвентивных почек в первичной и пересадочной каллусной ткани. Каллус - неорганизованная, пролиферирующая масса дифференцированных растительных клеток. Дедифференциация - переход специализированных, неделящихся клеток к пролиферации. Практически он мало используется в целях получения посадочного материала in vitro.
Это связано с тем, что при периодическом пересаживании каллусной ткани на свежую питательную среду часто наблюдаются явления, нежелательные при микроразмножении: изменение плоидности культивируемых клеток, структурные перестройки хромосом и накопление генных мутаций, потеря морфогенетического потенциала культивируемыми клетками.
Наряду с генетическими изменениями наблюдаются изменения растений и по морфологии: низкорослость, неправильное жилкование листьев и их расположение по стеблю, образование укороченных, утолщенных междоузлий, уродливость, пониженная устойчивость к болезням и вредителям. Причем длительное культивирование каллусных клеток усугубляет эти изменения, поэтому период неорганизованного роста при микроразмножении должен быть сведен к минимуму.
Однако несмотря на некоторые недостатки, данный метод имеет свои положительные стороны и преимущества.
Во-первых, он является эффективным и экономически выгодным, так как в процессе размножения из каждой индивидуальной каллусной клетки при определенных благоприятных условиях культивирования может сформироваться адвентивная почка, дающая начало новому растению. Во-вторых, в ряде случаев он является единственно возможным способом размножения растений в культуре тканей. В-третьих, представляет большой интерес для селекционеров, так как растения, полученные данным методом, отличаются генетически и морфологически друг от друга. Это дает возможность селекционерам проводить отбор растений по хозяйственно важным признакам и оценивать их поведение в полевых условиях.
Этот метод целесообразно применять лишь к тем растениям, для которых показана генетическая стабильность каллусной ткани, а вариабельность между растениями-регенерантами не превышает уровня естественной изменчивости.
К таким растениям можно отнести амариллис, эписции, драцены, томаты, спаржу, некоторые древесные породы и другие культуры. Через каллусную культуру были размножены: сахарная свекла, некоторые представители рода Бразика, кукуруза, рис, пшеница и другие злаковые, подсолнечник, лен. Разработаны условия, способствующие регенерации растений из каллуса огурца, картофеля, томатов.
В целом методы клонального микроразмножения, несомненно, имеют ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения:
- получение генетически однородного посадочного материала;
- освобождение растений от вирусов за счет использования меристемной культуры;
- высокий коэффициент размножения (10 5-10 6 - для травянистых, цветочных растений, 10 4-10 5 - для кустарниковых и древесных, 104 - для хвойных);
- сокращение продолжительности селекционного процесса;
- ускорение перехода растений от ювенильной к репродуктивной фазе развития;
- размножение растений, трудно размножаемых традиционными способами;
- возможность проведения работ в течение круглого года и экономия площадей, необходимых для выращивания посадочного материала;
- возможность автоматизации процесса выращивания.
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Описание презентации по отдельным слайдам:
Вспомните, что такое вегетативное размножение растений.
- Это вегетативное (бесполое) размножение растений, при котором полученные особи растений генетически идентичны исходному экземпляру.
Клональное микроразмножение растений
Клон - это совокупность всех потомков одной клетки или одного организма, полученных путем бесполого размножения.
Клональное микроразмножение
- проводится в лабораторных условиях (вне живого организма на специальных питательных средах) из клеток растения – донора до полноценных растений, которые затем адаптируют к обычным климатическим условиям.
- для размножения используются клетки меристематической, или образовательной , ткани растений, которые обладают способностью к активному росту за счет деления и образования новых клеток.
В процессе роста растения меристематическая ткань сохраняется в определенных частях взрослого растения
- в узлах побега
- в почках
- в кончиках корней
- в основаниях черешков листьев
- в цветоносах.
Внешние факторы влияющие на процесс клонального микроразмножения
- состав питательной среды
- освещение
- температура
- влажность
- биологические особенности
- индивидуальная методика размножения
1. выделение клеток меристематической ткани растения и посадка их на специальные питательные среды в пробирки;
2. выращивание образующегося в пробирке микрорастения в специальном шкафу в течение 20-40 дней при освещении в течение 14 часов в сутки. И (образуются зачатки корней, стеблей, листьев и т. д.)
3. черенкование подросших микрорастений. Полученные микрочеренки помещают в пробирки в питательную среду.
Этапы клонального микроразмножения растений
4. проращивание микрочеренков в течение 20-30 дней до образования обильной корневой системы;
5. пересаживание укоренившихся микрочеренков в горшочки с легким торфом и помещают в защищенную среду;
6. высаживание черенков в открытый грунт через 4-6 недель, когда черенки могут адаптироваться к естественным условиям
-Растения обладают повышенными темпами роста и развития;
-Значительно сокращается продолжительность селекционного процесса;
-Такой способ размножения можно проводить круглогодично и получать большие объемы посадочного материала.
Преимущества клонального микроразмножения растений
Процесс адаптации к естественным условиям внешней среды. Адаптация растений происходит в специальных теплицах для первичного доращивания растений.
Недостатки клонального микроразмножения растений
Несмотря на определенные трудности, метод микроклонального размножения растений активно внедряется и используется в практике размножения самых разнообразных видов растений. Этот метод применяется как для размножения древесных пород, так и для сохранения редких и исчезающих видов растений.
Вывод
Краткое описание документа:
Технологии растениеводства. Клеточная и генная инженерия.Клональное микроразмножение растений это вегетативное размножение растений, при котором полученные особи растений генетически идентичны исходному материалу.
- подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
- по всем предметам 1-11 классов
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
- Сейчас обучается 952 человека из 80 регионов
Курс профессиональной переподготовки
Технология: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс повышения квалификации
Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС
- Курс добавлен 23.11.2021
- Сейчас обучается 49 человек из 30 регионов
- ЗП до 91 000 руб.
- Гибкий график
- Удаленная работа
Дистанционные курсы для педагогов
Самые массовые международные дистанционные
Школьные Инфоконкурсы 2022
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
5 563 157 материалов в базе
Материал подходит для УМК
Другие материалы
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
- 12.02.2022 49
- PPTX 253 кбайт
- 0 скачиваний
- Оцените материал:
Настоящий материал опубликован пользователем Крюкова Маргарита Аркадьевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Автор материала
40%
- Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
- Для учеников 1-11 классов
Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов
Дистанционные курсы
для педагогов
663 курса от 690 рублей
Выбрать курс со скидкой
Выдаём документы
установленного образца!
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
Профессия педагога на третьем месте по популярности среди абитуриентов
Время чтения: 1 минута
В Рособрнадзоре рассказали, как будет меняться ЕГЭ
Время чтения: 2 минуты
Объявлен конкурс дизайн-проектов для школьных пространств
Время чтения: 2 минуты
Тринадцатилетняя школьница из Индии разработала приложение против буллинга
Время чтения: 1 минута
Время чтения: 1 минута
У 76% российских учителей оклад ниже МРОТ
Время чтения: 2 минуты
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Читайте также: