Мікроклональне розмноження і оздоровлення рослин

В природі існує два способи розмноження рослин: статевий (насіннєвий) і вегетативний. Обидва ці способи мають як свої переваги, так і недоліки.

До недоліків насіннєвого розмноження відносяться генетична різнобарвність посівного матеріалу і тривалість ювенільного періоду.

При вегетативному розмноженні генотип материнської рослини зберігається, а також скорочується тривалість ювенільного періоду. Однак більшість видів погано розмножуються вегетативним способом, до них відносять багато деревних порід. Наприклад, ефективність розмноження, навіть на ювенільній стадії, дубу, сосни, ялини, горіхоплідних не дуже висока. Крім того, за допомогою черенкування неможливо розмножувати більшість видів деревних рослин віком старше 10 – 15 років. Важко одержати стандартний посадковий матеріал, так як існує можливість накопичення та передачі інфекції. Операції по розмноженню за допомогою прищеп складні та трудомісткі.

Досягнення в галузі культури клітин і тканин призвели до створення принципово нового методу вегетативного розмноження – клонального мікророзмноження. Клональне мікророзмноження – одержання in vitro, нестатевим шляхом, генетично ідентичних вихідному екземпляру рослин. В основі методу лежить унікальна здатність рослинної клітини реалізовувати властиву їй тотипотентність. Термін «клон» був запропонований у 1903 році Уебстером (від грецького klon – черенок або пагін, придатний для розмноження рослин). У відповідності з науковою термінологією клонування передбачає одержання ідентичних організмів з поодиноких клітин. Цей метод має ряд переваг перед існуючими традиційними способами розмноження:

– одержання генетично однорідного посадкового матеріалу;

– звільнення рослин від вірусів за рахунок використання меристемної культури;

– високий коефіцієнт розмноження (105 – 106 – для трав’янистих, квіткових рослин, 104 – 105 – для кущових та деревних рослин і 104 – для хвойних);

– скорочення тривалості селекційного процесу;

– пришвидшення переходу рослин від ювенільної до репродуктивної фази розвитку;

– розмноження рослин, які важко розмножуються традиційними способами;

– можливість проведення робіт протягом всього року;

–можливість автоматизації процесу вирощування.

Піонером клонального мікророзмноження вважається французький вчений Жан Морель, який у 50-х роках двадцятого століття одержав перші рослини-регенеранти орхідей. В цей час техніка культивування апікальних меристем in vitro була вже добре розроблена. Як правило, дослідники в чкості первинного експлантат використовували верхівкові меристеми трав’янистих рослин: гвоздики, хризантеми, соняшника, гороху, кукурудзи і т.д. В СРСР роботи з клонального мікророзмноження були початі в 30-х роках в лабораторії культури тканин і морфогенезу ІФРа. Під керівництвом Р.Г. Бутенко були вивчені умови мікророзмноження картоплі, цукрового буряку, гвоздики, гербери та інших рослин і запропоновані промислові технології. В подальшому дослідження з клонального мікророзноження охопили і деревні рослини.

Перші роботи з культури тканин деревних рослин були опубліковані в середині 20-х років ХХ століття і пов’язані з ім’ям Готре, який показав, що камбіальні тканини деяких рослин здатні до каллусогенезу in vitro. Але перші рослини-регенеранти осики, доведені до грунтової культури, були одержані лише в середині 60-х років ХХ ст.. Матесом.

Культивування тканин хвойних порід in vitro довгий час рідко використовувалось як об’єкт дослідження. Це було пов’язано зі специфічними складностями культивування тканин, ізольованих з рослини. Відомо, що деревні, і особливо хвойні рослини характеризуються повільним ростом, складно укорінюються, містять велику кількість вторинних сполук (феноли, терпени і т. д.), які в ізольованих тканинах активуються. Окислені феноли зазвичай інгібують поділ і ріст клітин, що призводить до загибелі первинного експланту або зменшення здатності тканин деревних рослин до регенерації адвентивних бруньок, яка з віком рослини-донору зникає практично повністю. В даний час, не дивлячись на перераховані складності, нараховується більше 200 видів деревних рослин із 40 родин, які були розмноженні in vitro (каштан, дуб, береза, клен, сосна, ялина, секвоя та ін.)