§ 43. Вегетативное размножение покрытосеменных растений (окончание)
Размножение растений культурой тканей
Сравнительно недавно начали выращивать растения из клеток образовательной ткани, помещенных в особую питательную среду. Такой способ размножения растений называют культурой тканей [151].
В специальных камерах, в которых поддерживают определенную температуру, влажность и освещенность, клетки образовательной ткани активно делятся и из них образуются крохотные растения.
В настоящее время этот способ используют для размножения орхидей, садовой гвоздики, герберы, женьшеня и даже картофеля.
Используя культуру тканей, можно получить большое количество посадочного материала в любое время года.
Очень важно, что получаемый посадочный материат не заражен никакими болезнетворными микроорганизмами.
Значение вегетативного размножения растений в природе
Благодаря вегетативному размножению многие растения быстро расселяются, захватывая новые территории.
Кроме того, в некоторых случаях семенное размножение бывает затруднено. Например, земляника или сныть, растущие в тени, практически не цветут и не образуют плодов и семян. В таких условиях они размножаются в основном вегетативно. Важную роль вегетативное размножение играет в распространении таких растений, как ландыш, майник, живучка и др.
Черенок, отпрыск, отводок. Прививка. Культура тканей. Привой. Подвой
1. Какие способы размножения надземными побегами вы знаете? 2. Что такое черенок? 3. Что такое прививка? 4. Когда следует проводить прививку черенком, а когда — глазком? Почему? 5. Какое значение имеет вегетативное размножение в природе?
Задания для самостоятельной работы
Размножьте комнатные растения черенками
1. Осторожно срежьте стеблевые черенки с 3—4 листьями с предложенных вам комнатных растений.
2. Удалите с них два нижних листа, поместите в стаканы (или банки) с водой так, чтобы нижний узел был в воде. Поставьте черенки в теплое и хорошо освещенное место.
3 Через каждые 3—4 суток воду в сосудах заменяйте отстоявшейся водопроводной водой.
4. После того как придаточные корешки достигнут 2 см, высадите черенки в цветочные горшки с почвой.
5. Накройте черенки стеклянной банкой и выдержите на рассеянном свету до тех пор, пока у них полностью не разовьется корневая система и почки не тронутся в рост.
6. Ведите регулярные наблюдения за их ростом и развитием. Данные записывайте в таблицу.
С 1 га земляники можно получить за год до 250 тыс. усов — количество, достаточное для засадки 5 га.
Повсеместно растущая почти во всех реках и озерах элодея канадская, или «водяная чума», впервые появилась в Европе в середине XIX в. Из Америки в Европу попали лишь женские растения, поэтому она может размножаться только вегетативно, легко отламывающимися веточками — стеблевыми черенками.
Корнеотпрысковые сорняки (бодяк, осот, льнянка) — самые злостные и трудноискоренимые. Их отпрыски появляются с глубины более метра, а корни проникают в почву на глубину до 10 м и выделяют вещества, снижающие всхожесть семян и рост культурных растений.
Культура тканей растения
КУЛЬТУРА ТКАНЕЙ РАСТЕНИЯ — способность растительных клеток размножаться на искусственных питательных средах. Основана на выращивании в длительной пересадочной культура тканей растений в виде недифференцированной каллусной массы в стерильных условиях. В природе каллусообразование встречается в основном как реакция на повреждение растения, когда на месте раны образуется нарост, а в культуре ткани все растительные клетки превращаются в каллусные. Каллусы растений легко образуются на эксплантатах из различных органов: отрезков стебля, листа, корня, проростков семян, фрагментов паренхимы ткани клубня, органов цветка, плодов, зародышей и т. д.
Читайте также: Все виды тканей по английский
При помещении эксплантатов на питательную среду паренхимные клетки дедифференцируются, переходят к делению, образуя однородную недифференцированную биомассу, получившую название каллуса. В асептических условиях каллус отделяют и помещают на поверхность агаризованной питательной среды для дальнейшего роста. В результате получают культуру каллусной ткани, которую можно поддерживать неограниченно долго, периодически разделяя ее на трансплантаты и пересаживая на свежую питательную среду.
Одна из важных особенностей культура тканей растений — сохранение способности к синтезу вторичных веществ, свойственных данному виду, — алкалоидов, гликозидов, эфирных масел, стероидов и др. Эта особенность определяет практическую ценность культура тканей растений в области выращивания биомассы клеток как принципиально нового вида лекарственного сырья. В настоящее время технологии, основанные на культивировании тканей высших растений для получения редких и дорогостоящих веществ, включены в биотехнологические программы, создаваемые в России и во многих странах мира (см. Биотехнология).
Использование технологий, основанных на промышленном выращивании культур тканей продуцентов в качестве лекарственного сырья, имеет ряд преимуществ перед традиционными способами получения сырья. Однако использование такого сырья в фармации экономически выгодно только для продуктов, рыночная стоимость которых достаточно велика на международном рынке.
Культуру тканей растений в настоящее время выращивают главным образом двумя способами: поверхностным — на агаризованных питательных средах или различных гелеобразующих подложках и в жидкой питательной среде. В жидкой питательной среде каллус легко распадается на отдельные агрегаты клеток и дает начало суспензионной культуре. Известны два способа культивирования тканей в жидкой питательной среде: а) накопительное и б) непрерывное.
Важный фактор создания эффективной биотехнологической системы — подбор питательной среды, обеспечивающей потребности культуры ткани продуцента в химических компонентах, необходимых для оптимального биосинтеза целевого продукта. Обязательными компонентами питательных сред служат смеси минеральных солей (макро- и микроэлементов), фитогормоны, выступающие как факторы регуляции процессов клеточного деления и дифференциации, и, поскольку питание культур тканей гетеротрофно, источник углерода вводится в состав среды в виде сахарозы. Получение автотрофных культур тканей — пока задача будущего. При приготовлении питательных сред в качестве подложки используют агар-агар, образующий с водой гель. В последнее время в качестве подложки для культуры тканей растений испытывают и другие гелеобраующие вещества: силикагели, биогели, полиакриламидные гели, пенополиуретан и др.
Культура тканей растения служит источником значительной генетической изменчивости, которую называют сомаклональной. Благодаря этой особенности культуру ткани стали интенсивно использовать в генетико-селекционных исследованиях для улучшения свойств растений. Сомаклональная изменчивость представляет основу для получения клеточных линий и штаммов с высокой биосинтетической способностью. Для увеличения спектра изменчивости используют мутагенез и селекцию на клеточном уровне наиболее продуктивных клеточных линий. Получение мутантных клеточных линий в самом ближайшем будущем будет дополнено методами создания продуктивных штаммов путем гибридизации соматических клеток и генетической инженерии (см. Биотехнология).
В СССР развитие метода культуры тканей лекарственных растений связано с именем Р. Г. Бутенко. С 1967 г. по инициативе И. В. Грушвицкого в создана первая лаборатория культуры тканей лекарственных растений в Ленинградском химико-фармацевтическом институте.