Преимущества микроклонального размножения перед традиционными способами размножения растений. История метода В природе существует два способа размножения растений: половой (семенной) и вегетативный. Оба эти способа имеют как свои преимущества, так и недостатки. К недостаткам семенного размножения относятся генетическая пестрота семенного материала и длительность ювенильного периода.

При вегетативном размножении генотип материнского растения сохраняется, а также сокращается длительность ювенильного периода. Однако большинство видов плохо размножается вегетативным способом, к ним относятся многие древесные породы. Например, эффективность размножения, даже на ювенильной стадии, дуба, сосны, ели, орехоплодных не очень высока. Кроме того, с помощью черенкования невозможно размножать многие виды древесных растений в возрасте старше 10-15 лет. Трудно получить стандартный посадочный материал, так как существует возможность накопления и передачи инфекции. Операции по размножению с помощью прививок сложны и трудоемки.

Достижения в области культуры клеток и тканей привели к созданию принципиально нового метода вегетативного размножения - клонального микроразмножения. Клональное микроразмножение - получение in vitro, неполовым путем, генетически идентичных исходному экземпляру растений. В основе метода лежит уникальная способность растительной клетки реализовывать присущую ей тотипотентность.

Термин "клон" был предложен в 1903 году Уэбстером (от греческого klon - черенок или побег, пригодный для размножения растений). В соответствии с научной терминологией клонирование подразумевает получение идентичных организмов из единичных клеток. Этот метод имеет ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения: получение генетически однородного посадочного материала; освобождение растений от вирусов за счет использования меристемной культуры; высокий коэффициент размножения (105 - 106 - для травянистых, цветочных растений, 104 - 105 - для кустарниковых древесных растений и 104 - для хвойных); сокращение продолжительности селекционного процесса; ускорение перехода растений от ювенильной к репродуктивной фазе развития; размножение растений, трудно размножаемых традиционными способами; возможность проведения работ в течение всего года; возможность автоматизации процесса выращивания.

Пионером клонального микроразмножения считается французский ученый Жан Морель, который в 50-х годах двадцатого века получил первые растения - регенеранты орхидей. В это время техника культивирования апикальных меристем in vitro была уже хорошо разработана. Как правило, исследователи в качестве первичного экспланта использовали верхушечные меристемы травянистых растений: гвоздики, хризантемы, подсолнечника, гороха, кукурузы и т.д. В нашей стране работы по клональному микроразмножению были начаты в 30-х годах в лаборатории культуры тканей и морфогенеза ИФРа. Под руководством Р.Г.Бутенко были изучены условия микроразмножения картофеля, сахарной свеклы, гвоздики, герберы и др. растений и предложены промышленные технологии. В дальнейшем исследования по клональному микроразмножении охватили и древесные растения.

Первые работы по культуре тканей древесных растений были опубликованы в середине 20-х годов нашего столетия и связаны с именем Готре, который показал, что камбиальные ткани некоторых растений способны к каллусогенезу in vitro. Но первые растения - регенеранты осины, доведенные до почвенной культуры, были получены лишь в середине 60-х годов Матесом. Культивирование тканей хвойных пород in vitro долгое время редко использовалось как объект исследования. Это было связано со специфическими трудностями культивирования тканей, изолированных из растения. Известно, что древесные, и особенно хвойные растения характеризуются медленным ростом, трудно укореняются, содержат большое количество вторичных соединений (фенолы, терпены и т.д.), которые в изолированных тканях активируются. Окисленные фенолы обычно ингибируют деление и рост клеток, что ведет к гибели первичного экспланта или уменьшению способности тканей древесных растений к регенерации адвентивных почек, которая с возрастом растения-донора исчезает практически полностью. В настоящее время, несмотря на перечисленные трудности, насчитывается более 200 видов древесных растений из 40 семейств, которые были размножены in vitro (каштан, дуб, береза, клен, сосна, ель, секвойя и др.).

МЕРИСТЕМНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ – МИФ И РЕАЛЬНОСТЬ Многие мои знакомые, далекие от мира настоящих лилейников, очень часто говорят, что лилейники из садовых центров и стоят дешевле и растут неплохо. Поэтому и хочется поговорить о том, чем же отличаются чистосортные лилейники от их меристемных собратьев.

Я не буду грузить Вас научными терминами по меристемному размножению. Если Вас заинтересует эта тема, вы безо всякого труда найдете нужную информацию. Итак. Что же такое меристемное размножение? Этот метод размножения был разработан в конце 50-х годов прошлого века французским ученым Жоржем Морелем. Меристема - это растительная ткань, способная регенерировать, образовывая новые растения, аналогичные материнскому. Он основан на том, что соматические (неполовые) клетки растения при определенных условиях способны воссоздать новое растение.

Да простят меня специалисты, простыми словами, это происходит примерно так: берется нужная клетка, помещается в искусственную питательную среду и после процессов деления и формирования различных частей получается новое растение, т.е. используя клетки только одного растения можно получить сотни, а, то и тысячи таких же растений. Замечу, что при вегетативном размножении от материнского растения получают всего лишь несколько дочерних, аналогичных материнскому. Метод меристемного размножения дал возможность размножать декоративные растения в промышленных масштабах. Этот способ с успехом используется для размножения декоративных и плодово-ягодных кустарников, деревьев и травянистых многолетников.

Безопасность метода У многих, кто слышит об этом методе выращивания рассады впервые, возникают ассоциации с генно-модифицированными растениями. Однако это совершенно разные понятия. Если объяснять «на пальцах», то генно-модифицированные растения получают из обычных путем удаления из генной структуры клетки растения «вредных» генов или путем внедрения «полезных». При микроклональном размножении этого не происходит: исходная клетка не подвергается никаким изменениям, соответственно растение не приобретает новых свойств или новых сортовых качеств. Поэтому вы можете со спокойной душой покупать рассаду и саженцы, выращенные микроклональным способом.

Преимущества растений, полученных микроклональным размножением

1. Такие растения более здоровые. Они не поражаются вирусами, даже если меристемные ткани были взяты у зараженного растения, так как вирус не поражает меристемы на верхушках побегов.

2. Урожайность меристемных саженцев выше. Например, с обычного кустика клубники можно собрать 200–300 г ягод, а с меристемного – до 1 кг.

3. Микроклональное размножение дает возможность получения огромного количества однородных растений за время, при котором не даст того же результата не один другой метод (около 10 тысяч саженцев в год от одного маточного растения!).

4. Меристемное размножение становится единственно возможным в больших промышленных масштабах, если для размножения берутся растения, которые стерильны и не дают семенного потомства.

О методе Меристема (от греч. meristos - делимый) - это ткань растений, в течение всей жизни сохраняющая способность к образованию новых клеток. Именно за счет меристемы растения растут, образуют новые листья, стебли, корни, цветки. В процессе роста меристемная ткань в определенной степени сохраняется в некоторых частях растения: в узлах побега, в почках, в кончиках корней, в основаниях черешков листьев или цветоносах и т.д. Меристемным методом растения размножают в 4 этапа:

1. Введение: меристемные ткани отделяют от нужного экземпляра растения и помещают на специальные питательные среды в пробирки. Затем меристемные растения выдерживают в специальном шкафу в течение 20-40 дней при освещении до 14 ч. в сутки.

2. Размножение: через 1-1,5 месяца микрочеренки уже имеют размер горошины, у них образовались зачатки всех вегетативных органов растений. Подрощенные микрочеренки делят на пять-семь частей, а «кусочки» (вновь полученные меристемные черенки) снова проращивают в пробирках в течение 20-30 дней.

3. Укоренение и адаптация: когда меристемные микрочеренки образуют достаточную корневую систему, их извлекают из пробирок и пересаживают в горшочки, заполненные легким торфом. Затем горшочки устанавливают в защищенную среду - достаточно использовать небольшую пластиковую трубку. Через 4-6 недель микрочеренки привыкают к естественным условиям выращивания.

4. Подращивание: после укоренения и адаптации новые растения выращиваются при агротехнике, свойственной данной культуре, и могут быть высажены в теплицу, а затем и в открытый грунт. На ранних стадиях вегетативного развития меристемные растения могут иметь некоторые различия во внешнем виде, но по мере роста они исчезают. Полученные микроклональным способом растения наследуют все признаки, присущие данному сорту и вполне могут в дальнейшем размножаться обычным вегетативным или семенным способом.

Микроклональное размножение растений Что мы делаем, если хотим посадить на своем участке то или иное растение? Обычно мы покупаем семена или готовую рассаду для выращивания трав и овощей, саженцы – для посадки кустарников и деревьев, рассаду или луковицы – для выращивания цветов. Часто ли мы задумываемся над тем, каким образом получена рассада? Оказывается, помимо традиционных черенкования, прививок, выращивания из семян, размножения корневищами, луковицами и т.д. в большинстве стран рассаду многих растений сегодня получают путем микроклонального размножения. Особенно широко этот способ применяется для выращивания растений, которые плохо поддаются размножению другими способами. Также этот метод незаменим, если необходимо постоянно получать в достаточно короткие сроки значительное количество качественной рассады. С помощью микроклонального размножения (другое название метода – меристемное размножение) выращивают декоративные и плодово-ягодные растения, комнатные и срезочные цветы, картофель и прочие овощи. Микроклональное размножение растений широко применяется в США, Голландии, Польше, Франции, Японии, Таиланде. В России также накоплен большой опыт по меристемному размножению важных для сельского хозяйства видов растений. Практически во всех российских научно-исследовательских институтах и селекционных центрах созданы лаборатории для микроклонального размножения и оздоровления селекционного материала. Относительно недавно меристемные технологии начали применяться крупными питомниками растений и сельхозпредприятиями. В России наиболее широкое применение меристемная технология пока нашла в получении здоровых семян картофеля.