Трава в подарок.

Существенное препятствие на пути внедрения нового сорта в практику — дефицит семян или посадочного материала для вегетативного размноже­ния, возникающий из-за того, что воспроизвести большое их количество в течение одно­го сезона невозможно. Био­технология предлагает селек­ционерам эффективный и бы­стрый метод микроразмноже­ния растений. Очень важно и то, что саженцы, получен­ные этим путем, генетически идентичны давшему им нача­ло растению, поскольку они возникли из соматических кле­ток родительского организма. При половом же размноже­нии растений потомство раз­вивается из зиготы, образо­ванной в результате слияния половых клеток двух разных особей. Эта зигота содержит гены как отцовского, так и ма­теринского организма, поэто­му потомство, возникшее в хо­де полового размножения, не идентично одному родителю, а несет наследственные за­датки их обоих.
Клональное микроразмно­жение — это массовое бес­полое размножение раститель­ных организмов, основанное на использовании метода куль­туры изолированных органов и тканей растений. Тео­ретические предпосылки этого способа размножения были разработаны в результате ис­следований особенностей пове­дения растительных тканей в культуре. Главное преимуще­ство клонального микрораз­множения растений заключа­ется в чрезвычайно высоком коэффициенте размножения, обеспечивающем получение огромного количества одно­родного посадочного материа­ла. Так, например, растение герберы при размножении  обычными способами дает в год до 50—100 растений. В то же время клональное микроразмножение этого растения, а также земляники, хризанте­мы и многих других способно обеспечить получение миллио­на единиц посадочного мате­риала. Из одной только верху­шки яблони за восемь ме­сяцев можно вырастить до 60 тысяч побегов. Высокий коэффициент размножения с помощью культуры изолиро­ванных тканей и органов поз­воляет сократить сроки полу­чения товарной продукции но­вых сортов до двух-трех лет. Но дело не только в этом. Ведь тысячи и тысячи расте­ний, получаемых с помощью метода культуры тканей и ор­ганов, растут на очень не­большой лабораторной пло­щади. Следовательно, бо­лее рационально используются площади теплиц, ие нужно содержать в иих обширные маточники. А поскольку усло­вия в лаборатории постоянны в течение всего года, можно осуществлять размножение растений беспрерывно.
Преимущества клонального микрордзмножения настолько очевидны, что в самое бли­жайшее время следует ожи­дать появления легко доступ­ных для практики технологий получения посадочного мате­риала плодовых, овощных, де­коративных, лекарственных и иных хозяйственно ценных ра­стений.




Основоположником клональ­ного микроразмножеиия расте­ний является французский уче­ный, руководитель лаборато­рии физиологии растений На­ционального центра агрономи­ческих исследований Жорж Морель. В 1960 году, культи­вируя на питательной среде верхушку цимбидиума — расте­ния из семейства орхидных, — ои обнаружил образование особых структур, из которых можно было получить целые растения. Эти наблюдения и легли в основу метода кло­нального микроразмножения орхидей. Французские фирмы, занимающиеся разведением этих популярных, оригиналь­ных высокодекоративных ра­стений, использовали предло­женный Морелем метод для массового производства орхи­дей.
С этого времени пробле­ма клонального микроразмно­жения растений стала одной из актуальнейших в совре­менной физиологии растений и биотехнологии.
В нашей стране работы в этой области были начаты в 60-х годах в лаборатории куль­туры тканей и морфогенеза Ин­ститута физиологии растений им. К. А. Тимирязева под руководством Р. Г. Бутен­ко.
Здесь изучили условия микроразмиожения картофе­ля, сахарной свеклы, малины, гвоздики, герберы, фрезии и некоторых других растений.
В настоящее время подобные исследования ведутся в ряде научно-исследовательских уч­реждений нашей страны. В зо­нальном Научно-исследова­тельском институте садоводст­ва Нечерноземной полосы Агропрома изучается клональное микроразмноже­ние плодово-ягодных культур, в Научно-исследовательском институте горного садоводства и цветоводства и в Централь­ном республиканском ботани­ческом саду — де­коративных растений, во России научно-исследова­тельском институте сельскохо­зяйственной биотехнологии ВАСХНИЛ совместно с научно-исследова­тельским институтом селекции и семеноводства овощных куль­тур — овощных растений, в научно-исследова­тельском институте кормов им. В. Р. Вильямса —кормовых трав, в Петербуржской лесо­технической академии — лес­ных пород. Таким образом, в нашей стране проводится об­ширная работа по внедрению в практику растениеводства ме­тода клонального микрораз­множения растений.
Процесс клонального микро­размножения ученые подраз­деляют на два типа: актива­ция развития уже существую­щих в растении образователь­ных тканей (меристем), нахо­дящихся в верхушках стебля, в пазушных и спящих почках; формирование в культуре тка­ней почек и зародышеобразных структур заново.
Клональное микроразмно­жение картофеля по первому типу осуществляется следу­ющим образом. Клубни кар­тофеля проращивают в тем­ноте в течение 10—15 дней. За это время наних появля­ются длинные желтоватого цвета побеги с мелкими недо­развитыми листьями. Такие побеги называются этиолиро­ванными. Стебли разрезают на сегменты, содержащие од­ну почку, и освобождают от микроорганизмов (стерилизу­ют) в 0,2 %-ном растворе диацида в течение трех — де­сяти минут. Затем их мно­гократно отмывают стериль­ной дистиллированной водой, осушают стерильной фильтро­вальной бумагой, подрезают оба конца каждого сегмента на полсантиметра и помеща­ют его на питательную среду для черенкования. Эта пита­тельная среда содержит ми­неральные элементы, а также витамины (B|, Be), сахарозу, ферулевую или изомасляную кислоту, агар-агар. При этом поддерживаются следующие условия: температура 25 °С, освещенность четыре — шесть тысяч люкс, влажность око­ло 70 процентов.
Вскоре сегменты стебля, на­ходящиеся в пробирках, обра­зуют растения, которые раз­множаются черенкованием. Для этого исходное стериль­ное растение вынимают пин­цетом из пробирки и на сте­рильной бумаге или в стек­лянных чашках Петри раз­резают острым скальпелем на сегменты с одним листом и пазушной почкой. Сегменты пинцетом переносят в пробир­ки со средой для черенко­вания, погружая их в агар до основания листового че­решка. Образовавшиеся кро­шечные растеньица можно переносить в почву, где они превращаются в нормальные растения картофеля. Перемес­тив пробирочные растения на питательную среду несколько иного состава и в иные усло­вия освещения, можно выз­вать образование крошечных клубней.
Что касается клонального микроразмножения второго ти­па, то о нем, по существу, мы уже говорили: в каллюсе при определенных условиях может происходить процесс формирования почек или за­родышеобразных структур. Основным фактором, опреде­ляющим переход к образо­ванию либо побегов, либо кор­ней, является соотношение фитогормонов, ауксинов и цитокининов При высоком отношении в питательной сре­де цитокининов к ауксинам возникают побеги, а при низ­ком — корни.
При работе этим методом следует иметь в виду, что длительное культивирование каллюса ведет к появлению в клетках нежелательных из­менений. Так, например, про­исходят сдвиги в структуре хромосом и генов, из старе­ющего каллюса становится все труднее и труднее полу­чать зачатки почек и заро­дышеобразных структур. Не­удивительно, что образующие­ся из длительно культивируе­мого каллюса растения имеют часто нежелательные призна­ки: они низкорослы, с непра­вильным жилкованием листь­ев, нередко уродливы, у них слабая жизнеспособность. Чем дольше культивируется каллюс, тем сильнее выражены эти изменения. В связи с этим необходимо свести до миниму­ма период неорганизованного роста в культуре, то есть пе­риод роста каллюса.
Каким же образом осущест­вляется процесс клонального микроразмножения в этом слу­чае? Для получения растений картофеля каллюсную ткань помещают на особую пита­тельную среду. Кусочек кал­люса размером 7X7 мил­лиметров переносят в пробир­ку с 12—15 миллилитрами среды и культивируют при температуре 25 °С, освещен­ности 8—10 тысяч люкс и влажности 70 процентов. Че­рез несколько дней рост кал­люса прекращается, ткань темнеет и сильно уплотняется. Спустя несколько недель с мо­мента пересадки в ней воз­никают зоны формирования молодой образовательной тка­ни, которые легко отличить по ярко-зеленой окраске. Их ко­личество и размер в каллюс- ной ткани могут быть различ­ными. Обычно они располага­ются в нижней части каллю- са, соприкасающейся с пита­тельной средой. Затем в обра­зовательной ткани возникают почки, которые через одну- две недели превращаются в хорошо развитые миниатюр­ные растеньица. На одном ку­сочке каллюса возможно об­разование нескольких десят­ков побегов. Наибольший вы­ход их обычно бывает в ве­сенний период.
Побеги, достигшие 5—10 миллиметров, отделяют от каллюса и переносят на среду для укоренения. Полученные таким образом растения за­тем размножают черенкова­нием, как это было описа­но ранее.
Перспективной областью практического использования клонального микроразмноже­ния растений является деко­ративное садоводство. Этим методом успешно размножа­ются гвоздики, нарциссы, бе­лоцветник летний, подснежник Воронова, жимолость Король­кова, сирень и ряд других растений. В нашей стране, как и во всем мире, все большее внимание уделяется разведе­нию орхидей. Однако слож­ность их выращивания и раз­множения не позволяют пока полностью удовлетворить спрос на эти высокодекоративные и оригинальные растения. Ме­тод клонального микроразмно­жения сделал производство некоторых орхидей более эко­номичным, чем культивирова­ние ряда других декоративных растений. В 1982 году Н. В. Катаева и Р. Г. Бутен­ко разработали метод кло­нального микроразмножения герберы — декоративного рас­тения из семейства сложно­цветных. В Англии созданы фирмы, специализирующиеся на производстве саженцев из тканевых культур. Метод кло­нального микроразмножения позволяет за 12—18 месяцев получить от одного растения до 10 тысяч штук рассады.
Промышленное производст­во многих овощей основано на использовании гетерозис — ных гибридов. Г етерозис — это способность гибридов пер­вого поколения давать более высокие урожаи (на 15—20 и более процентов), лучше противостоять неблагоприят­ным условиям и болезням. Однако в последующих поко­лениях явление гетерозиса проявляется ■ все слабее. Ме­тод клонального микроразмно­жения позволяет сохранить ге­нетическую однородность вы­ращиваемых растений. Среди овощных культур работа в этом направлении ведется с картофелем, капустой, спар­жей, чесноком … Довольно успешно размножаются этим способом и томаты, у которых почти из всех надземных ор­ганов можно получить каллюс и новые растения. Наивысшую способность к образованию «рассады» проявляют бутоны.
А вот для размножения злаков этот метод почти не применяется. Лишь сахарный тростник и бамбук в настоя­щее время разводят в про­мышленных масштабах через культуру ткани. Бамбук очень ценится в ряде стран. Он дает строительный материал, кото­рый в отличие от обычной древесины устойчив против гниения. А это имеет нема­ловажное значение в условиях влажного и теплого климата тропиков и субтропиков, где древесина легко разрушается микроорганизмами. Бамбук идет также на изготовление сувениров, удочек, лыжных палок и различных поделок. Некоторые его виды упот­ребляют в пищу, используют в качестве декоративных рас­тений.
Плодоводство — еще одна область практического исполь­зования метода клонального микроразмножения расте­ний. Для массового получе­ния посадочного материала плодово-ягодных культур наи­более эффективным оказался метод активации уже сущест­вующих в растении образова­тельных тканей. Лишь в от­дельных случаях применя­ется микроразмножение через культуру каллюса.
Клональное микроразмно­жение растений используется и при разведении ценных ле­карственных растений, напри­мер барвинка, хинного дерева. Очень перспективным оно ока­залось в лесоводстве. Дело в том, что при обычном размно­жении деревьев и кустарни­ков семенами в большинстве случаев возникает нестабиль­ное в генетическом отношении потомство. Отдельные расте­ния могут различаться по темпам роста, качеству древе­сины, форме кроны и т. д. Кроме того, древесные виды в случае размножения семенами длительное время находятся в фазе молодости и не скоро приступают к цветению и пло­доношению. Методы вегета­тивного размножения для многих древесных растений часто неэффективны, а для ряда ценных пород, например пальм, вообще не известны. Вот почему клональное микро­размножение так заинтересо­вало лесоводов.
При культивировании тка­ней древесных пород нередко используют камбий. Из бота­ники, известно, что камбий состоит из мелких клеток с тон­кими оболочками и находится в стебле между корой и древеси­ной. Он играет важную роль в жизни растения, образуя новые клетки древесины и коры. Основная труд­ность клонального микрораз­множения древесных пород по сравнению с травянистыми растениями заключается в по­лучении новых растений из каллюса. Даже если они обра­зуются, то, как правило, бы­вают слабыми и нежизнеспо­собными. Поэтому для них особенно важна закалка пе­ред высадкой в грунт.
В связи с трудностями получения посадочного мате­риала древесных пород их клональное микроразмноже­ние осуществляется с по­мощью культивирования веге­тативных почек или точек рос­та побега. Культура почек предпочтительнее по той при­чине, что они представляют собой сформировавшийся по­бег. К тому же почки хоро­шо защищены чешуями, что облегчает их введение в куль­туру. Наконец, они сравни­тельно легко укореняются. Культура почек используется для клонального микрораз­множения эвкалипта, кофе, сосны вяза и других деревьев и кустарников.
Большой практический ин­терес представляет микрораз­множение гевеи бразильской. Это растение широко исполь­зуется для получения нату­рального каучука. Несмотря на конкуренцию со стороны синтетического полнизопрена, производство натурального каучука год от года растет. Если в 1963 году мировое производство его составило 2,17 миллиона тонн, то в 1981 — около 4 миллионов тонн. В настоящее время об­щая площадь насаждений ка­учуконосов составляет при­мерно 6 миллионов гектаров.
Гевеи эксплуатируются только до определенного возраста, после чего их заменяют новы­ми растениями. Потребность в значительном количестве посадочного материала заста­вила исследователей разрабо­тать метод клонального микро­размножения гевеи бразиль­ской.
Создание высокорентабель­ных биотехнологий микрораз­множения полезных человеку растений и широкое внедре­ние этих методов в практи­ку приведет к значительной интенсификации сельскохо­зяйственного производства, повышению его эффективнос­ти.

Print Friendly

Это интересно: