Презентация микроклональное размножение

Просмотр видео «Лаборатория микроклонального размножения»

https://www.youtube.com/watch?v=r13a1KkaEh8
Почему микроклональное размножение актуально на сегодняшний день в научной среде?
Насколько микроклональное размножение растений поможет улучшить продовольственный кризис в мире?

Микроклональное размножение растений

Один из способов вегетативного размножения в условиях «in vitro» (в пробирке)

Группа клеток, отделенная от материнского организма. Используется в биологических исследованиях, связанных с микроклональным размножением растений. У двудольных растений, эксплантами могут являться, например, части гипокотилей, стеблей, корней, семядоли, пыльники и прочее. При культивировании эксплантов на питательных средах различного состава, можно наблюдать каллусогенез или органогенез (образование корней, побегов и пр.)

в селекции для поддержания и размножения растений с уникальными генотипами;
для быстрого размножения новых и уже существующих сортов;
массового получения оздоровленного посадочного материала у растений, подверженных вирусным заболеваниям;
для быстрого размножения некоторых гетерозиготных садовых культур, обычно размножающихся семенами и расщепляющихся при скрещивании;
для быстрого клонального размножения in vitro лучших экземпляров взрослых древесных растений, разведение и селекция которых осуществляется медленно вследствие длительности процесса полового размножения;
для сохранения редких и исчезающих видов.

Недифференцированные клетки, являющиеся тотипотентными и способными поэтому дать начало целому растению. Являются объектом генетической инженерии.

Свойство клетки под влиянием экзогенных воздействий давать начало целому растительному организму

Клональным микроразмножением называют неполовое размножение растений с помощью метода культуры тканей, позволяющее получать растения идентичные исходному.

В основе получения таких растений лежит способность соматических клеток растений полностью реализовать свой потенциал развития, т.е. свойство тотипотентности.

Первый и основной метод – активизация пазушных меристем.

Он состоит в снятии апикального доминирования и активизации развития меристем, существующих в растении.
Снятие апикального доминирования достигается:
1. Удалением апикальной меристемы побега;
2. Благодаря действию цитокинина.

Однако бесконечно размножать таким методом растения нельзя, поскольку длительное воздействие цитокининов, входящих в состав питательных сред, вызывает аномалии в морфологии стебля, потерю способности побегов к укоренению, иногда гибель растений. 

Метод клонального микроразмножения, основанный на использовании таких меристематических тканей, как меристемы верхушечные (1) стебля (2) и корня (3), камбий (4) представлены на рис. 3.24.

Этот метод имеет ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения:
высокий коэффициент размножения (105–106 – для травянистых, цветочных растений, 104–105 – для кустарниковых древесных, 104 – для хвойных);
возможность проведения работ в течение года и экономия площадей, необходимых для выращивания посадочного материала;
получение генетически однородного посадочного материала;
освобождение растений от вирусов за счет использования меристемной культуры;
ускорение перехода растений от ювенильной к репродуктивной фазе развития;
сокращение продолжительности селекционного процесса;
получение растений, трудно размножаемых традиционными способами;
возможность автоматизации процесса выращивания.

Процесс клонального микроразмножения можно разделить на несколько этапов:

1–й этап


2–й этап


3–й этап

4–й этап

1–й этап

Требования
Получения хорошо растущей стерильной культуры.
Используют среду МС, с различными биологически активными веществами и стимуляторы роста (ауксины, цитокинины) в различных сочетаниях в зависимости от объекта. Продолжительность первого этапа – от 1 до 2 месяцев.

2–й этап

Требования
Используют питательную среду МС с оптимальным соотношением и концентраций цитокининов (БАП - 1 - 10 мг/л) и ауксинов (ИУК и НУК - до 0,5 мг/л).
Не допускается культивирование растительных тканей в питательных средах с повышенным содержанием цитокининов (10 мг/л), т.к. происходит постепенное накопление их в тканях выше необходимого физиологического уровня, что приводит к формированию растений с измененной морфологией.

3–й этап

Требования
Замена основного состава среды. Уменьшение в 2-4 раза концентрации минеральных солей в среде МС, снижение концентрации сахара до 0,5–1 % и полное исключение цитокининов (оставляют лишь ауксины). В качестве стимулятора корнеобразования используют ИМК, ИУК или НУК.

Укоренение микропобегов проводят двумя способами:
- выдерживание микропобегов в течение 2–24 ч в стерильном концентрированном растворе ауксина (20–50 мг/л) с последующим их культивированием на агаризованной среде без гормонов или непосредственно в подходящем почвенном субстрате (импульсная обработка);
- культивирование микропобегов в течение 3–4 недель непосредственно на питательной среде, содержащей ауксин в невысоких концентрациях (1–5 мг/л).

4–й этап

Требования
Время для пересадки пробирочных растений – весна или начало лета. Растения с двумя–тремя листьями и хорошо развитой корневой системой вынимают из колб или пробирок пинцетом.
Корни отмывают от остатков агара и высаживают в почвенный субстрат, предварительно простерилизованный при 85–90 °С в течение 1–2 ч. Горшочки с растениями помещают в теплицы с регулируемым температурным режимом (20–22 °С), освещенностью не более 5 тыс. лк и влажностью 65–90 %.
Для лучшего роста растений создают условия искусственного тумана или горшочки с растениями накрывают стеклянными банками или полиэтиленовыми пакетами.

Микроклональное размножение картофеля:
1 - микрорастение картофеля; 2 – размножение картофеля in vitro; 3 – микроклубни безвирусного картофеля.

3

Питательная среда

Посадка апикальной меристемы

Проросток из меристемы

Пробирочное растение из меристемы

Пробирочное растение из меристемы после черенкования

Рост меристемы картофеля в пробирке

26

Ростки картофеля перед вычленением меристемы

Черенкование побегов картофеля

Растения картофеля перед высадкой в открытый грунт

Растения картофеля в открытом грунте

Растения картофеля in vitro