Co to jest klonowanie roślin i dlaczego jest potrzebne?

Słysząc słowa „klon” i „klonowanie”, wielu przywołuje owce Dolly i eksperymenty w trzewiach tajemniczych laboratoriów, z których wychodzą stworzenia stworzone jakby w kopii węglowej. W rzeczywistości klony roślinne otaczają nas wszędzie i nie ma powodu, aby się ich bać!

Czy klony są przerażające i nienaturalne dla natury? Pytanie to jest czasem zadawane przez klientów naszej firmy, którzy są już przyzwyczajeni do kupowania roślin uzyskanych „z probówki”, to znaczy metodą mikropropagacji klonalnej. Spróbujmy zrozumieć, czym jest klonowanie, klonowanie i co te warunki mają wspólnego z naszymi ogrodami.

Klon: historia koncepcji

Po raz pierwszy termin „klon” zaproponował słynny angielski biolog John Haldane (1963). Klon (przetłumaczony z greckiego - „gałązka”, „pęd” i „potomstwo”) to jeden lub więcej nowych organizmów, które powstały z części lub całego organu ciała matki.

Najczęściej osoba ma do czynienia z klonowaniem w świecie roślin. Przykładem jest gałąź porzeczki, która zapuściła korzenie w szklance wody: krzew porzeczki jest ciałem matki, a gałąź oddzielona od niej i zapuszczona z korzeni to nowy, młody organizm lub klon. Oznacza to, że gdy ukorzenisz łodygę chryzantemy lub liść fiołka, zaangażujesz się w prawdziwe klonowanie!

Rozmiar części rośliny matecznej nie ma znaczenia, może to być pół krzewu piwonii lub tylko jedna komórka w ciele. Aby sklonować roślinę, najważniejsze jest umieszczenie jej części w warunkach, w których mogłaby wyrosnąć na cały organizm. W tym samym czasie nowa roślina będzie miała takie same właściwości i znaki jak matka.

Rośliny same się klonują

Przykład sadzonek porzeczki może prowadzić do idei, że klonowanie nie jest zjawiskiem naturalnym, ponieważ to osoba, która oddziela gałązkę i umieszcza ją w wodzie, a nie sama roślina. Ale zobaczmy, jak klonowanie jest powszechne w przyrodzie. Wiele przykładów może Cię zaskoczyć..

Najsłynniejszy „amator” klonowania - truskawka ogrodowa (Fragaria ananassa). Każdego roku tworzy kilka długich pędów zwanych stolonami (wąsami). Na końcach wąsów rozwijają się nowe krzewy - rozety, które szybko się zapuszczają.

Tak długo, jak młody wylot jest podłączony do matki, tak naprawdę jest to jego gałąź, ale ten warunek jest tymczasowy. Młody outlet staje się niezależną rośliną w następnym roku, kiedy umierają wąsy, łącząc je z macierzystym gniazdem. Naturalnie klonowanie występuje w naturze.

Po lewej stronie znajduje się ogrodowa roślina truskawkowa z wąsami i młodymi klonowymi rozetami (przykład naturalnego klonowania). Po prawej - klonowanie truskawek w sztucznych warunkach

Może się wydawać, że klonowanie nie jest zbyt powszechne w przyrodzie i jest wyjątkiem, a nie regułą. Jest to jednak tylko pozór: wśród otaczającej nas roślinności można znaleźć wiele przykładów naturalnego klonowania.

Podobny sposób tworzenia własnych kopii, z których korzystają truskawki pięciornik gęsi (Potentilla anserina) i pełzający jaskier (Jaskier repens). Rośliny te tworzą również wąsy z rozetami liściowymi na końcach. Osiedlając się na stronach, chwasty mogą poważnie niepokoić właścicieli ogrodu z powodu tej metody rozmnażania.

Kwitnąca Potentilla - chwast o niesamowitym potencjale klonowania, dobrze znany wszystkim ogrodnikom

Rośliny, które chętnie się klonują. Po lewej stronie znajduje się tiarella z długim pędem wąsów, który już powstał. Po prawej stronie znajduje się dobrze znany chlorophytum z nową młodą rośliną na długiej szypułce

Wiele roślin stosuje inną, choć podobną, taktykę klonowania.. Jagody leśne (Vaccinium Myrtillus) Jest także doskonałym specjalistą od klonowania. Wszystko zaczyna się od jednego krzaka wyrastającego z nasion. Tworzy dwa rodzaje pędów: pionowy, z liśćmi nośnymi i poziomy, podziemny. Pędy poziome, pełzające w grubości ściółki leśnej, promieniowo rozchodzą się w różnych kierunkach, rozgałęziają się i tworzą pędy boczne. W ten sposób powstają jagody o imponujących rozmiarach.

Przez kilka lat wszystkie krzewy jagód pozostają ze sobą połączone, wyrastając pędy poziome. Z czasem w centrum rozrastającego się „poziomego krzaka” umierają najstarsze krzewy. Taka jagoda zaczyna przypominać tak zwane „pierścienie wiedźmy” - koła utworzone przez różne rodzaje grzybów, gdy rośnie grzybnia..

Od tego momentu połączenie między krzakami jagód zostaje przerwane i stają się one niezależnymi roślinami. Tak więc jagody natychmiast tworzą wiele swoich kopii, to znaczy klonują się.

Młody krzak jagód

Rośliny wodne - rekordy klonowania

Przedstawiciele jednej z rodzin roślin wodnych - czerwono-wodny (Hydrohariaceae) - uważani za prawdziwych mistrzów klonowania. Ta rodzina jest dobrze znana akwarystom i miłośnikom ogrodnictwa. Specjaliści od wody i wody doskonale opanowali tę samą metodę klonowania rozmnożeniowego, którą stosują truskawki..

Najbardziej znanym przedstawicielem wody i ras jest wspólny grot strzały (Strzelec sagittifolia), mieszkaniec umiarkowanych rzek i jezior. Tworząc poziome pędy (wąsy), szybko rozprzestrzenia się wzdłuż dna zbiornika. Strzelec tworzy nie tylko wąsy, ale także bulwy, które niosą zapasy składników odżywczych dla potomków klonów.

Po lewej stronie kwitnąca roślina grot strzały. Po prawej wąsy grot strzały z młodą rośliną klonową (w kółku)

Typowym przedstawicielem tej rodziny jest płaszcz wodny (Hydroharis) - tworzy również wąsy. To on pokrywa przybrzeżne płycizny małymi liśćmi przypominającymi liście maleńkich lilii wodnych. Ta miękisz jest w stanie zacieśnić powierzchnię małego stawu w ciągu lata, rozprzestrzeniając się za pomocą wąsów, które przypadkowo są przenoszone przez ptactwo wodne na łapach, pomagając roślinie rozmnażać się. 

W rodzinie wodnej jest roślina, która dzięki niezrównanej zdolności klonowania była w stanie podbić cały kontynent. Jest elodea kanadyjska (Elodea canadensis), lub jak to się nazywa również „plaga wodna”. Na początku XIX wieku, roślina przylegająca do dolnych części statków „uciekła” z Ameryki Północnej, przekroczyła Ocean Atlantycki i wpadła do słodkich wód Europy.

Dzięki rozmnażaniu wegetatywnemu (klonowaniu) rozprzestrzenił się w całej Europie i jest już zwykłą rośliną na wodach Syberii. To doskonały przykład globalnego eksperymentu naturalnego klonowania..

Mówiąc o klonach i klonowaniu, nie można zignorować najbardziej imponującego rekordu w królestwie roślin. Grove topola w kształcie osiki (Populus tremuloides) - słynny klon.

Analiza genomu roślin tego gaju wykazała, że ​​wszystkie jego drzewa mają ten sam genotyp i są wegetatywnymi potomkami tej samej rośliny. Obszar zajmowany przez klon wynosi 43 ha, wiek gaju wynosi 80 000 lat. Ten klon ma nawet nazwę - Pando (przetłumaczone z lat. - „rozprzestrzenia się wszędzie”).

Klonowanie w świecie zwierząt

Nic dziwnego, że zwierzęta opanowały również klonowanie. Ze szkolnego kursu biologii wielu pamięta małe drapieżne zwierzę - hydra (Hydra). Dla niej klonowanie jest całkiem naturalne: wzrost w postaci gałązki tworzy się na bocznej powierzchni trzonu łodygi, na końcu którego usta następnie przecinają się i macki rosną. Po kilku dniach młoda hydra zostaje oddzielona od ciała rodzica i rozpoczyna samodzielne życie..

Hydra zwyczajna z młodą hydra-nerką - przykład naturalnego klonowania w świecie zwierząt

Nawet zwierzęta akordowe opanowały klonowanie (akord jest poprzednikiem kręgosłupa), to znaczy odległych krewnych osoby.

W ten sposób można pomnożyć ascidia (Ascidiacea). W wieku larw wyglądają jak mała kijanka. Po pewnym czasie larwa przyczepia głowę do kamienia i przechodzi zmiany, podczas których na jego ciele powstają nowe osobniki - klony organizmu rodzicielskiego.

Klonowanie ogrodnictwa

Można powiedzieć, że natura w pewnym stopniu przewyższyła człowieka w sztuce klonowania, a zjawisko to wcale nie jest obce naturalnemu przebiegowi rzeczy. Człowiek od dawna stosuje tę metodę replikacji interesujących go kopii organizmów, a przede wszystkim roślin. Istnieje wiele metod klonowania lub, jak to się powszechnie nazywa w odniesieniu do roślin, rozmnażanie wegetatywne. Są to sadzonki, oddzielanie wąsów (na przykład dzikimi truskawkami), nakładanie warstw, szczepienie, oddzielanie krzewów.

Na początku XX wieku nauka nadała ogrodnictwu nową metodę rozmnażania - w in vitro (in vitro) lub hodowla izolowanych tkanek i narządów roślin. Istotą tej metody jest to, że części narządów lub poszczególnych narządów (zwykle małej wielkości) rośliny są sterylizowane i umieszczane w izolowanych sterylnych warunkach, gdzie są hodowane na sztucznym podłożu odżywczym. Hermetycznie zamknięte rurki lub inne przezroczyste naczynia zwykle działają jako izolowane warunki..

Gotowe do sprzedaży pojemniki ze sklonowanymi roślinami

Logiczne pytanie brzmi: po co umieszczać część rośliny w izolowanych sterylnych warunkach? Rzeczywiście, na przykład rozdarty liść Saintpaulia jest oddzielnym organem i można go łatwo wyhodować w szklance wody.

Faktem jest, że w latach dwudziestych biologowie zbliżyli się do odpowiedzi na pytanie: jaka jest minimalna część rośliny, która może urosnąć w cały organizm? Próbując wyhodować poszczególne narządy i ich części pobrane z różnych roślin, naukowcy napotkali znaczącą przeszkodę: im mniejszy izolowany fragment rośliny, tym większe ryzyko uszkodzenia bakterii i grzybów, na które była narażona. Próby hodowania sterylnych fragmentów roślin w izolowanych warunkach wykazały, że nawet bardzo mały kawałek rośliny, jeśli jest wolny od zarodników bakterii i grzybów, może pozostać przy życiu przez długi czas, a nawet rosnąć!

Eksperyment umożliwił regenerację całych roślin zdolnych do kwitnienia z poszczególnych komórek. W końcu, aby wyhodować pełnoprawny organizm, w którym setki tysięcy komórek, z małego kawałka, składającego się tylko z kilkuset lub dziesiątek komórek, wymaga znacznej ilości składników odżywczych i energii.

Pożywka do klonowania

Sztuczne podłoże hodowlane jest jedynym składnikiem technologii hodowli w in vitro, wprowadzone przez człowieka. Ale w tym środowisku praktycznie nie ma substancji obcych dla natury. Składa się z:

• zrównoważony kompleks soli mineralnych-
• sacharoza (cukier bez zanieczyszczeń)-
• witaminy (B1, B3, B6, B8, C) niezbędne do utrzymania wzrostu-
• hormony (substancje, które regulują i kierują wzrostem w niezbędnym kierunku).

Obecność hormonów w środowisku może ostrzec miłośników produktów przyjaznych dla środowiska. Przypomnijmy jednak historię tej metody hodowlanej. Francuski naukowiec Georges Morel w 1960 roku opracował i zaproponował technologię masowego rozmnażania storczyków w kulturze w in vitro. I jednym z głównych składników środowiska, które w tym czasie zastępowało funkcję hormonów, aż do lat 80. był sok kokosowy.

Sok kokosowy zawiera te same hormony, które są teraz oddzielnie dodawane do pożywki, co oznacza, że ​​substancje, które mogą wydawać się niepożądanymi „sztucznymi” składnikami, okazały się prawie jednym z najbardziej naturalnych.

Technologia zaproponowana przez J. Morela pozwala szybko i skutecznie rozmnażać prawie każdą roślinę. Nadano jej nazwę - mikropropagacja klonalna. Większość rododendronów i storczyków sprzedawanych dziś w kwiaciarniach wyprodukowano tą właśnie metodą. Szczególnie niezwykły jest fakt, że ta niesamowita technologia pozwala na rozmnażanie w wymaganej ilości roślin, które zwykle są w stanie wytwarzać procesy tylko raz w roku..

Inną unikalną cechą tej technologii jest to, że rozmnażanie roślin odbywa się w izolowanych warunkach, co pozwala zachować klony wolne od chorób grzybowych, bakteryjnych i wirusowych. Brak chorób jest kluczem do pełnego ujawnienia potencjału rośliny.

Mamy nadzieję, że teraz słowo klon stało się bardziej zrozumiałe i nie tak przerażające, a klonowanie i technologia mikropropagacji klonalnej zainspirują Cię do tego, aby dać się ponieść tym interesującym procesom..

Teraz technologia ta stała się bliższa i bardziej dostępna niż kiedykolwiek: dzięki jej pomocy uzyskuje się wysokiej jakości materiał do sadzenia różnych kultur. My, pracownicy firmy NPP MICROCLONE LLC, dziękujemy za uwagę i chętnie przedstawimy Państwu bliżej świat mikropropagacji klonalnej.