Показываю как мы клонируем растения в нашей лаборатории. Технология микроклонального размножения

Приветствую друзья, продолжаю делиться историями из лаборатории и сегодня хотел бы рассказать Вам о технологии микроклонального размножения.

С её помощью можно клонировать растения и получать практически неограниченное количество клонов для сельскохозяйственных, коммерческих или научных нужд.

Как обычно постараюсь показать всё максимально наглядно и обойтись без сложных терминов.

Теория

Давайте представим, что есть очень ценное растение, обладающее выдающимися или полезными признаками, например: внешний вид, урожайность, устойчивость к температуре, вкус плодов и т.д.

Эти полезные признаки могли появиться из-за удачного слияния родительских генов или в результате случайных мутаций.

Нам бы очень хотелось размножить это растение и получить максимальное количество его копий, но к сожалению при использовании классических методов возникает ряд проблем.

Растения полученные от семян с этого растения могут уже не обладать теми выдающимися признаками, что были у родителя, ведь при их образовании происходит половой процесс и возникают новые сочетание генов.

Дети не являются 100% копией родителей.

Поэтому остаётся лишь размножение растений с помощью частей его тела: листьев, побегов, клубней и т.д. Это называется “вегетативным размножением“.

При таком способе размножения новое растение будет полностью идентично исходному, поскольку половой процесс не происходит и генетический код организма не меняется. Мы просто берём часть от растения и из неё получается ещё одно, абсолютно такое же.

Поэтому теперь можете смело говорить друзьям, что не сажаете картошку, а занимаетесь вегетативным клонированием
сельскохозяйственных культур.

Вегетативное размножение растений

Вегетативное размножение возможно благодаря тому, что растения обладают способностью к неограниченному росту.

У растений есть особый тип ткани, клетки которой могут при необходимости превратиться в любые другие (в клетки стебля, листьев, побегов, корней и т.д.).

Образовательные ткани растения

Казалось бы вот и решение. Можно просто нарезать с нужного растения черенков и размножать его до бесконечности. Однако в реальности мы столкнёмся с рядом ограничений:

1. Не все виды растений хорошо размножаются вегетативным способом. Черенки многих древесных растений плохо приживаются в грунте и крайне медленно растут.

2. Сложно получить однородный посадочный материал. Черенки, листья и другие структуры обладают разным потенциалом и скоростью роста.

3. Риск накопления и передачи инфекций. Черенки очень уязвимы для бактериальных и вирусных инфекций.

4. Физические лимиты. Классическими методами вегетативного размножения мы всё-равно сможем получить лишь ограниченное количество клонов.

Микроклональное размножение растений

Для решения этой проблемы и была создана технология микроклонального размножения .

С её помощью в лабораторных условиях всего из одного черенка (почки или даже нескольких образовательных клеток) можно получить неограниченное количество клонов исходного растения. При этом попутно можно очистить их от инфекций и вирусов.

Теперь давайте посмотрим на процесс наглядно. В качестве примера проследим все этапы клонирования семенного картофеля.

Введение стерильной культуры

Допустим мы вывели новый сорт картофеля и нам поступил заказ на 1 000 000 растений к следующему сезону. Что нам нужно делать?

Воспользуемся самым простым способом. Мы отбираем несколько клубней от исходного растения и кладём их на проращивание. На месте глазков образуются почки.

В почках находятся образовательные ткани растения из которых в дальнейшем вырастает новое, полноценное растение. Это нам как раз и нужно.

Мы срезаем почки, стерилизуем их хлоркой, белизной, перекисью, так чтобы очистить их поверхность от бактерий и грибных спор и помещаем почки на специальную питательную среду.

Введение почки

Спустя несколько дней (около 7 – 14), почка прорастает и из неё появляется полноценное растение. Поскольку объём пробирки сильно ограничивает его рост, то растение получается маленьким, но тем не менее у него присутствуют все необходимые для полноценной жизни структуры (корни, листья, побеги и т.д.)

Почка картофеля под микроскопом и пробирочное микрорастение

Далее мы берём это микрорастение и в стерильных условиях разрезаем его на маленькие черенки. На каждом черенке обязательно должен быть участок с образовательной тканью (почка), иначе даже на самой лучшей питательной среде он расти не будет.

В нашем случае из одного микрорастения получилось 7 черенков.

Черенкование микрорастения

С помощью пинцета эти черенки помещают в новые пробирки с питательной средой.

Микрочеренки в пробирках

Благодаря особой питательной среде и гормонам они растут очень быстро. Всего через 2-3 недели растения уже снова можно черенковать.

Рост микрочеренка

После каждого черенкования количество растений увеличивается кратно коэффициенту размножения. У разных видов растений он отличается, у картофеля он примерно равен 5-6.

Это означает, что после черенкования от одного растения мы получим 5 – 6 новых. Таким образом даже имея небольшое количество исходного материала (всего несколько почек) можно через несколько месяцев получить десятки тысяч микрорастений.

Микрорастения на световых стеллажах

При этом все эти растения генетически будут абсолютно идентичны исходному. Они обладают теми же признаками и уникальными свойствами.

Когда получено нужное количество микрорастений и черенковать их больше не требуется, то их отправляют в теплицу на адаптацию. Там их достают из пробирок, отмывают от питательной среды, чтобы в ней не размножались бактерии и сажают в грунт.

Адаптация растения

Переход из пробирочных условий в обычные это большой стресс для растений, поэтому в этот момент за ними нужен особый уход. Агрономы поддерживают оптимальную температуру и влажность.

С декоративными растениями поступают так же. Только их обычно высаживают в специальные кассеты или лотки, в которых они потом поедут клиентам.

Кассеты с декоративными растениями

Таким образом размножают огромное количество культур от сельскохозяйственных до декоративных и экзотических видов, например аквариумные или хищные растения.

Ассортимент одной из фирм по клонированию растений “НПП Микроклон”

А вот как выглядит весь процесс для картофеля на одной схеме.

1 – Введение почки в культуру in vitro;
2 – Рост первичного микрорастения;
3 – Первое микрорастение;
4 – Черенкование;
5 – Размещение черенков в новых пробирках с питательной средой;
6 – Рост новой партии микрорастений (пункты 4 – 6 могут повторяться неограниченное количество раз до достижения нужного количества микрорастений);
7 – Адаптация растений;
8 – Высадка растений в грунт;

Спасибо, что дочитали, если будут вопросы, то можете задать их в комментариях, постараюсь по возможности ответить.

Другие соц.сети проекта:
Дзен (блог про биологию)
Ютуб
Вконтакте
Boosty (бонусы от автора за поддержку проекта)

Источник