Кәсіби болсын, әуесқой болсын, әр бағбан үшін екпелерді қалай көбейту керектігін білу маңызды. Көптеген жолдар бар, олардың ең қызықты және тиімді бірі - микрокөбейту әдісі. Бұл не, ол қалай жұмыс істейді және оның барлық негізгі даналығы - біздің материалда.
Бұл не?
Ең маңызды нәрседен бастайық. «Микроклондық көбею» тіркесінде екінші сөз бәріне түсінікті, бірақ біріншісі - тек элита үшін. Жағдайды түсіндірейік. "Микроклоналды" деген не?
«Ақылды» ғылыми терминдермен айтатын болсақ, бұл өсімдіктерді қысқа мерзімде алуға мүмкіндік беретін «in vitro» (in vitro) деп аталатын әдісті қолданатын вегетативті көбеюдің ерекше кіші түрі. Біз одан әрі нақтырақ және егжей-тегжейлі түсінеміз және ол үшін алдымен вегетативті көбеюдің не екенін еске түсіреміз және «invitro» терминінің нені білдіретінін түсіндіреміз.
Ғылыми шөлде
Мектеп курсынанБиологияда өсімдіктерді екі жолмен көбейтуге болатынын білеміз: тұқымдық (топыраққа тұқым шашқанда) және вегетативті. Вегетативті көбею жыныссыз, ол ата-аналық өсімдіктен бір бөлігін бөліп алу арқылы жүреді. Бүршіктену, жас өркендердің тамырлануы, пияздарды көшіру - мұның бәрі вегетативті көбею.
Тұқымның көмегімен өсімдіктердің санын көбейту әлдеқайда оңай болатын сияқты - мұндай қиындық жоқ. Дегенмен, бұл әдістің біршама кемшіліктері бар; кейбір жағдайларда тұқымдарды мүлдем пайдалану мүмкін емес - және вегетативті әдіс, оның біріншіден артықшылығы ата-аналық өсімдік гендерінің жиынтығын сақтау болып табылатын жалғыз қол жетімді және ыңғайлы әдіс болып қала береді. Бірақ, өкінішке орай, оның да кемшіліктері бар. Мысалы, қажетті тиімділіктің болмауы (мысалы, емен, қарағай және т.б. өсімдіктерде), «ескі» ағаш түрлері (15 жастан асқан) кесу арқылы көбейе алмайды, мұндай процедуралар. өте еңбекқор және энергияны қажет етеді, нәтижесінде пайда болған өсімдіктер әрқашан норма мен үлгіге сәйкес келмейді (жұқтырған болуы мүмкін) - және т.б.
Дәл осы жағдайлар үшін Чип пен Дейл сияқты көмекке асығатын микрокөбейту технологиясы бар. Жоғарыда айтылғандай, ол латын тілінен «in vitro» деп аударылған «in vitro» техникасы арқылы жүзеге асырылады. Осылайша, бұл әдіс гендермен бірдей өсімдікті «пробиркада» «клондауға» мүмкіндік бередіата-ана сияқты. Бұл жасушаның сыртқы факторлардың әсерінен жаңа ағзаға өмір бере алатындығына байланысты.
Микрокөбейту технологиясы сөзсіз бірқатар артықшылықтар мен кемшіліктерге ие. Олар туралы кейінірек сөйлесеміз.
Қайсысы микрокөбейтуден жақсы
Көптерге! Ал ең алдымен тұқымды өсімдіктерде вирустар мен инфекциялардың болмауы (өйткені бұл үшін арнайы жасушалар қолданылады - оларды меристемалық жасушалар деп атайды, олардың ерекшелігі үздіксіз бөлінуінде және өмір бойы физиологиялық белсенділіктің болуы). Сондай-ақ, осылайша «шығарылған» өсімдіктердің көбею көлемі айтарлықтай жоғары және бүкіл өсіру процесі әлдеқайда жылдамырақ. Микрокөбейту технологиясының көмегімен бұл процедураны дәстүрлі, «дәстүрлі» әдістермен жасау өте қиын болатын өсімдіктер үшін жүзеге асыруға болады. Ақырында, «in vitro» техникасында өсімдіктерді кез келген бір интервалмен шектелмей, жыл бойы өсіруге болады. Сондықтан мұндай техниканың көптеген артықшылықтары бар. Ал өсімдіктердің микроклондық көбеюінің мәніне тереңірек үңілмес бұрын, осы әдістің пайда болу тарихына аздап тоқталайық. Бұл идеяны кім ойлап тапты және қалай?
Әдістің тарихы
Орхидеяларға алғашқы сәтті тәжірибені өткен ғасырдың елуінші жылдары француз ғалымы жасаған. Сонымен қатар, ол бастапқыда «invitro» техникасымен айналыспады - ол оған дейін әзірленді және өте сәтті болды. Дегенмен бұл ДжинМорель - француз экспериментаторының есімі осындай - ұқсас экспериментті шешіп, оны сәтті жүзеге асырды. Бұл техника туралы әңгімелейтін жұмыстар одан бірнеше ондаған жылдар бұрын – өткен ғасырдың жиырмасыншы жылдарында пайда болған.
Ағаш өсімдігінің, атап айтқанда көктеректің «пробиркалық клоны» алпысыншы жылдары алынған. Гүлдер мен өсімдіктердің басқа түрлеріне қарағанда ағашпен жұмыс істеу қиынырақ болды, бірақ бұл қиындықтар белгілі бір уақыт кезеңінен кейін еңсерілді. Қазіргі уақытта «пробирка» әдісімен қырықтан астам тұқымдас ағаштардың 200-ден астам түрін алуға болады. Өсімдіктерді микрокөбейту технологиясы өзін ақтап, жемісін беруде.
Әдіс туралы толығырақ
Өзіңіз болжағандай, өсімдіктерді микрокөбейтуді дамыту мен қолдануда көптеген нәзіктіктер бар. Мәселен, бұл технологияның арнайы кезеңдері бар, олар қажетті нәтижеге қол жеткізу үшін жай ғана орындалу керек. Іс-әрекеттер тізбегін немесе қандай да бір кезеңді елемеу селекционер сенетін нәтижеге әкелмейтінін түсіну керек. Сонымен, бұл техниканың кезеңдері туралы толығырақ айтатын боламыз.
Өсімдіктердің микрокөбейту кезеңдері
Бұл технология қалаған «клондарды» алу жолындағы төрт «қадамды» қамтиды. Біз олар туралы мүмкіндігінше ғылыми емес айтуға тырысамыз, өйткені биотехнология терминдері әлі де кең аудитория үшін ең түсінікті нәрсе емес. ЖӘНЕ,Айтпақшы, біз бұл терминдердің бірін бірден түсіндіреміз: эксплант - бұл сала ғалымдары ата-анадан бөлінген жаңа организмді осылай атайды. Яғни, әрі қарай өсірілетін "теңіз шошқасы".
Олай болса, «қадамымызға» көшейік. Бірінші қадам - ата-ананың өзі немесе донорды таңдау. Бұл мәселеге барынша байыптылықпен және жауапкершілікпен қарау керек, өйткені жақсы, күшті, сау өсімдікті алу үшін біз және «түпнұсқа» бірдей таңдау керек. Өздеріңіз білетіндей, алма ағаштан алыс түспейді.
Сол кезеңде экспланттарды оқшаулап, зарарсыздандыру керек, содан кейін дәл осы экспланттардың «in vitro» техникасында өсуі мүмкіндігінше ыңғайлы болатындай жағдайды ұйымдастыру керек.
Екінші «қадамның» оңай болуы мүмкін емес – бұл көбейтудің өзі. Шағын кесінділер қазірдің өзінде бұршақ өлшеміне жеткенде және барлық вегетативті органдардың рудименттеріне ие болған кезде, бір жарым айда мүмкін. Ол, өз кезегінде, алдыңғы кезеңде алынған өркендердің тамырлануымен жалғасады. Ол өсімдік жақсы тамыр жүйесі қалыптасқан кезде жүзеге асырылады.
Соңғы қадам – өсімдіктерді топырақтағы «өмірге» бейімделуге көмектесу, оларды жылыжайда өсіру, содан кейін оларды жерге көшіру немесе сату - былайша айтқанда, «үлкен әлемге кету». Бұл кезең, бір қызығы, ең көп уақытты қажет ететін және қымбатқа түсетін кезең, өйткені, өкінішке орай, жиі топырақта бір рет өсімдік басталады.жапырақтарын жоғалтады, өсуін тоқтатады - содан кейін ол мүлдем өлуі мүмкін. Мұның бәрі пробиркалық өсімдіктер жерге трансплантациялау кезінде көп суды жоғалтқандықтан болады. Сондықтан трансплантация кезінде мұндай мүмкіндікті болдырмау қажет - ол үшін глицериннің 50% сулы ерітіндісімен немесе парафин қоспасымен жапырақтарды шашырату ұсынылады. Бұл акклиматизация кезеңінде жасалуы керек. Сонымен қатар, кейбір жағдайларда әдейі микоризалау - яғни саңырауқұлақтарды оны зақымдайтын өсімдік тіндеріне жасанды енгізу ұсынылады. Бұл өсімдік мүмкіндігінше пайдалы қоректік заттар мен органикалық заттарды алуы, сонымен қатар әртүрлі қоздырғыштардан қорғалуы үшін жасалады.
Міне, микрокөбеюдің барлық кезеңдері, біз көріп отырғанымыздай, ғаламдық деңгейде күрделі немесе табиғаттан тыс ештеңе жоқ, дегенмен, тағы да қайталаймыз, бұл оқиғаның барлығы үлкен жауапкершілік пен назар аударуды талап етеді.
Әсер ететін факторлар
Микрокөбейту процесіне, басқалар сияқты, белгілі бір факторлар әсер етеді. Оларды тізіп көрейік, өйткені "жауды жеке тану керек."
- Ата-аналық өсімдіктің сорттық, түрлік және физиологиялық ерекшеліктері - ол сау болуы керек, қарқынды өседі, қажет болған жағдайда температура әсерінен өңделеді.
- Экспланттың жасы, құрылымы және шығу тегі.
- Өсіру ұзақтығы.
- Стерилизация тиімділігі.
- Жақсы өсетін жер.
- Гормондар, минералды тұздар, көмірсулар, витаминдер.
- Температура жәнежарықтандыру.
Микрокөбейту үшін не қажет
Жоғарыда аталған жолмен көбейетін өсімдіктерге бір өте маңызды талап бар – олар сау болуы керек. Бұл жоғарыда аталған барлық кезеңдерде генетикалық тұрақтылықтың таптырмас сақталуы болып табылады. Бұл талапты апикальды меристемалар, сондай-ақ сабақтан шыққан қолтық асты бүршіктері жақсы қанағаттандырады, сондықтан оларды бізді қызықтыратын процедура үшін қолданған жөн.
Жоғарыдағы терминдер қарапайым қарапайым адамға түсініксіз болуы керек. Төменде олардың қандай жануарлар екенін және оларға не беру керектігін түсіндіруге тырысамыз.
Апикальды меристемалар
Жоғарыда арнайы меристемалық жасушалардың - басқаша айтқанда, тәрбиелік жасушалардың бар екенін айттық. Бұл үнемі бөлінетін, әрқашан физикалық белсенділік жағдайында болатын жасушалар - соның арқасында өсімдік массасы өсіп, осы өсімдіктің ерекше ұлпасы пайда болады. Оны меристема деп атайды. Меристеманың көптеген түрлері бар. Жалпы, оларды жалпы және арнайы деп бөлуге болады. Жалпы меристемалар ұғымы бірінен соң бірі жалғасатын үш топты қамтиды. Өсімдіктегі ең бірінші меристема - эмбрион меристемасы, одан бізді қызықтыратын апикальды меристема басталады.
«Апикаль» сөзі латынның «apix» сөзінен шыққан және ол «жоғарғы» деп аударылады. Осылайша, бұл эмбрионның ең ұшында орналасқан апикальды тіндік жүйе - содан кейін қашу қалыптасады және оның өсуі мен дамуы басталады. Сонымен, апикальды меристеманы микроклондау объектісі ретінде айтатын болсақ, біз эмбрионның ұшын өз қажеттіліктеріміз үшін алатынымызды түсінуіміз керек.
Қолтық асты бүршіктері сәл оңайырақ. Бүйректің не екенін бәрі біледі. Жапырақтың қолтығынан пайда болған бүршік – қолтық бүршік. Жапырақ қолтығы, өз кезегінде, жапырақ пен оның сабағының арасындағы бұрыш; одан бүйрек немесе қашу өседі. Дәл осы бөлік, яғни болашақ бүйірлік түсірілім де кейінгі микрокөбейту үшін алынады.
Енді жұмбақ перденің үстінен біраз жарық түсірілгендіктен, біз ақырында микрокөбейту әдістеріне көшуге болады.
Микро өсіру әдістері
Микроклондық таралу әлі де жақсы, бұл негізінен бірнеше түрлі әдістерді бірден пайдалану мүмкіндігін білдіреді. Біз олардың әрқайсысын мүмкіндігінше қарапайым түрде қамтуға тырысамыз. Барлығы төрт микрокөбейту әдісі бар.
Бірінші. Зауытта бұрыннан бар меристемаларды белсендіру
Бұл нені білдіреді? Өсімдікте, тіпті осындай кішкентай микродақ болса да, белгілі бір меристемалар салынған. Бұл сабақтың жоғарғы жағы және оның қолтық асты бүршіктері. Өсімдікті микроклондау үшін осы уақытқа дейін ұйықтап жатқан меристемаларды «in vitro» жағдайында «оятуға» болады. Бұған микроөркеннің апикальды меристемасын, дәлірек айтсақ, сабағын алып тастау, содан кейін «in vitro» әдісімен өркенді кесу немесе өсімдіктің қоректік ортасына өсу мен дамуды белсендіретін арнайы заттарды енгізу арқылы қол жеткізіледі. аксиларлы өсінділерден. Әдіс«Ұйқыдағы» меристемаларды белсендіру негізгі, ең танымал және тиімді болып табылады және ол өткен ғасырдың жетпісінші жылдарында дамыды. Құлпынай осы түрдегі өсімдіктерді микрокөбейтуді қолданудағы алғашқы «гвинея шошқасы» болды. Алайда дақылдарды осылайша шексіз көбейтуге тыйым салынғанын атап өткен жөн, өйткені бұл тамыр алу қабілетінің жоғалуына, ал кейбір жағдайларда өсімдіктің өлуіне әкелуі мүмкін.
Екінші. Өсімдіктің өз күшімен кездейсоқ бүршіктердің пайда болуы
Өсімдіктің кез келген оқшауланған бөлігінде нағыз сиқырлы қабілет, өзінің керемет күші бар. Егер микроклондық көбею кезінде өсімдіктің қоректік ортасы және барлық басқа тіршілік жағдайлары қолайлы және қолайлы болса, онда ол жетіспейтін бөліктерді қалпына келтіре алады. Регенерацияның бір түрі орын алады - өсімдіктің тіндері адвентивті немесе аднексальды бүршіктерді құрайды, яғни жаңа тіндерден емес, «ескі қорлардан» пайда болатындар. Мұндай бүршіктер әдеттен тыс, олар, әдетте, олардың пайда болуын күтпеген жерлерде - мысалы, тамырларда пайда болады. Дәл осылайша көптеген гүлдер жиі таралады, қайтадан - құлпынай. Бұл өсімдіктерді микрокөбейтудің екінші ең танымал және тиімді әдісі.
Үшінші. Соматикалық эмбриогенез
Екінші сөзбен бәрі азды-көпті түсінікті болуы керек. Біріншісіне тоқталайық – соматикалық нені білдіреді? Бұл тамырдағы бұл сөз аттас жасушалармен тікелей байланысты. Мұндай жасушаларды көп жасушалы организмдер денесін құрайтындар деп атайдыжыныстық көбеюге қатысады. Қысқасы, бұл гаметаларды қоспағанда, барлық жасушалар. Соматикалық эмбриогенез өте қарапайым жолмен жүзеге асырылады: эмбриоидтар жоғарыда аталған жасушалардан (яғни соматикалық) «in vitro» әдісі арқылы түзіледі, олар кейіннен олар оңтайлы қоректік ортамен даму үшін қолайлы жағдайларды ұйымдастырғанда, эмбриоидтарға айналады. тәуелсіз тұтас зауыт. Бұл жағдайда тотипотенция (кез келген жасушаның бөлінуіне байланысты организмнің кез келген жасушалық түрін бастау мүмкіндігі) сияқты тұжырымдама туралы айтуға болады. Ақырында мұндай эмбриондар көшетке айналады деп саналады. Соматикалық эмбриогенез де жақсы, өйткені осылайша жасанды тұқым алуға болады. Бұл әдіс алғаш рет өткен ғасырдың ортасында сәбіз жасушаларында табылған.
Майлы пальманы көбейтуде өсімдіктерді микрокөбейтудің белсенді ұқсас әдісі қолданылады. Мәселе мынада, оның өркендері де, бүйірлік өркендері де жоқ болғандықтан, оның вегетативті көбеюі мүмкін емес (немесе, кез келген жағдайда, өте, өте қиын), кесу мүмкін емес. Осылайша, жоғарыда аталған әдістеме осы зауытпен жұмыс істеу кезінде ең қолжетімді және оңтайлылардың жалғыз бірі болып табылады.
Төртінші. Каллус тінімен жұмыс
Тағы бір термин біздің әңгімеміздің желісіне оңай «қалқып» кетті, ең алдымен оның мағынасын нақтылау қажет. Каллус ұлпасы дегеніміз не? Жарада аздап өмір сүрген кезде, кептіру қыртысы пайда болатынын бәрі біледі. Ал жұлып алсаңыз, жара қайтадан қан кете бастайды. Ойыншыққыртысының өзі, басқаша айтқанда, «емдік ұлпа - каллус ұлпасы. Бұл тіннің жасушалары жараларды емдеуге ықпал етіп қана қоймайды, сонымен қатар тотипотентті болып табылады, яғни жоғарыда түсіндірілгендей, олар жаңа өсімдіктің пайда болуына мүмкіндік береді. Сондықтан аднексальды бүршіктер (адвентивті - біз бұл терминді бұрын енгізген болатынбыз) мұндай тіндерде де пайда болуы мүмкін.
Жоғарыда аталған төрт әдістің барлығы ең танымал емес. Ең алдымен, бұл каллус тінінің жасушаларының тым жиі бөлінуі гендік бұзылуларға және әртүрлі деңгейдегі мутацияларға әкелуі мүмкін екендігіне байланысты. Микрокөбейту үшін генотипті сақтау өте маңызды болғандықтан, ұлпа мәдениеті ең жоғары деңгейде сақталуы керек. Сонымен қатар, жоғарыда аталған бұзушылықтармен басқа да кемшіліктер пайда болады: қысқа бойлық, ауруға бейімділік және т.б. Дегенмен, кейбір жағдайларда көбейту тек ұқсас жолмен мүмкін болады - мысалы, қант қызылшасы үшін басқа әдіс жоқ.
Келесі, мысалы, нақты өсімдіктерді клондау туралы бірнеше сөз айтамыз, бірақ алдымен отырғызу материалы ретінде пайдаланылатын өсімдіктерді қалпына келтіру туралы ақпаратпен бөлісу керек. Бұған қалай қол жеткізуге болады?
Қалпына келтіру
Өсімдікті аурудан сауға айналдырудың бірнеше жолы бар, оның біріншісі – өскінді стерильді жағдай сақталған арнайы камераға немесе қорапқа салып, антибиотиктермен «толтыру». Бұл әдіс барлық бактерияларға төтеп бермейтінін қоспағанда, барлығына пайдалы.және өсімдіктер ұшырауы мүмкін вирустар. Мұндай жағдайларда өсімдіктерді дезинфекциялау үшін оларға термотерапия жүргізіледі - басқаша айтқанда, температура бірнеше күн қатарынан күн сайын көтерілетін арнайы оқшауланған камераларда термиялық өңдеу. Химиотерапия - жұқтырған өсімдіктер үшін инфекциялар мен бактериялармен күресудің тағы бір әдісі.
Картопты клондау туралы
Картоп айтпақшы, жоғарыда аталған әдістердің төртіншісі арқылы көбейтуге болатын санаулы дақылдардың бірі. Бірақ, әрине, бұл жалғыз жолдан алыс - және көбінесе олар «ұйықтайтын» апикальды және аксиларлы меристемаларды белсендіруге жүгінеді. Клондаудан кейін алынған түйнектер «түпнұсқа» сияқты бірдей - олар тек кішірек өлшемде ерекшеленеді, бұл микротүбірлер деп аталады. Сонымен қатар, олар міндетті түрде сау және вируссыз болады.
Картопты микроклоналды көбейтуде оны екі кесіндіден тұратын пробиркаларда өсіреді, пробиркаларды қуаттылығы алты-сегіз мың люкс флуоресцентті лампалардың астында орналастырады, түнде температура он сегіз градусқа дейін сақталады. градус, күндіз - шамамен жиырма бес. Ресейде клондау арқылы ең белсенді өсірілетін картоп.
Алма ағашын клондау туралы: нені білу керек
Алма ағаштарын микрокөбейтуде бірінші әдіс кеңінен қолданылады – қолтық асты бүршіктері арқылы көбейту. Бұл мәдениеттің тамыр алу қабілеті және одан да көп өмір сүру деңгейі жоғарыэкспланттар.
Олар сұйық қоректік ортаға орналастырылды, ол үнемі - күн сайын - жаңартылды. Пробирка қондырғыларының температурасы да күндіз жиырма бес градуста сақталды, эксперимент үш-төрт апта бойы жүргізілді.
Қызықты фактілер
- Бұл техника, сіз оңай болжауға болатындай, өз атауын 1903 жылы пайда болған «клон» ұғымынан алды. Грек тілінен бұл сөз «ұрпақ» немесе «кесу» деп аударылады.
- Өсімдіктердің микроклондық көбеюінің алғашқы тәжірибелік әрекеттері біздің елімізде жүргізілген бірінші орын Тимирязев атындағы Мәскеу институты болды.
- Клондық микрокөбею - вирустарды бақылаудың және сау, инфекциясыз өсімдіктерді шығарудың тамаша әдісі.
- Өсімдіктің гүлдену мен жеміс беруіне дейінгі кезеңі ювенильдік деп аталады, ал клондау арқылы алынған организмдерде ол барынша азайтылады.
- Америка Құрама Штаттары, Нидерланды, Италия, Польша, Израиль және Үндістан жоғарыда аталған жолмен өсімдіктерді өндіруде жетекші елдер болып саналады.
- Енді "in vitro" әдісі арқылы өсімдіктердің екі жарым мыңға жуық түрі мен сорттарын көбейтуге болады.
- Алғашқы кезеңде in vitro жағдайында өсірілген өсімдіктер сыртқы түрі бойынша әр түрлі болуы мүмкін, бірақ олар өсіп келе жатқанда барлық айырмашылықтар жойылып, соңында өсімдіктер егіздер сияқты ұқсас болады.
- Жас өсімдіктерден алынған экспланттардың тамырға қарағанда тамыры жақсыжетілген.
- Микроклондық көбеюдің маңызды шарттарының бірі өсімдік үшін ең қолайлы қоректік ортаны таңдау болып табылады және ол сұйық және қатты күйде болуы мүмкін.
- Меристемалық тіндердің жасушаларында әдетте вирустар болмайды.
- Экспланттың мөлшері ондағы вирустардың болуы ықтималдығына тікелей байланысты. Ол неғұрлым аз болса, жұқтыру қаупі соғұрлым төмен болады.
- Микрокөбейтудің басқа атауы - меристеманың таралуы.
Бұл өсімдіктің микрокөбеюі туралы ақпарат, қаншалықты қызықты болса да күрделі тақырып.
