Оздоровление растений

Большинство культивируемых растений, особенно размножающихся

вегетативно, постоянно подвергаются инфекциям, вызываемым вирусами и патогенными микроорганизмами. Заболевание растений приводит к уменьшению урожайности и снижению его качества. Установлено, что у растений, свободных от патогенов, урожайность может быть увеличена на 300%. Т.о. из-за вирусных болезней погибает от 10 до 50% урожая сельскохозяйственный растений.

Вирусы быстро распространяются по проводящей системе растений. В меристеме е нет, поэтому клетки меристематических тканей растений обычно не содержат вирусов. Связывают это с возможными причинами.

- Вирусы в растении распространяются по сосудистой системе, которая не развита в меристеме.

- Репликация вирусов ингибируется эндогенными, метаболически активными веществами ауксиновой природы, которые синтезируются в зонах делящихся клеток.

Один из методов оздоровления растений, который широко применяется

для многих культур, - клональное микроразмножение с использованием культуры апикальных меристем.

В 1948 году были получены свободные от вирусов растения георгина gпутем размножения их отрезками побегов, вычлененных из инфицированных растений (Holmes, 1948). В 1949 году Лимассе и Корнюэ выявили, что во многих случаях меристематические ткани растений не содержат вирусов. Было обнаружено, что в инфицированном растении содержание вирусов снижается по направлению к верхушке, а собственно меристема может быть полностью свободна от вирусной инфекции.

Собственно апикальная меристема - это конус активно делящихся клеток высотой 0.1 мм и шириной 0.25 мм (рис.). В практической работе трудно вычленять экспланты такого размера без повреждения. Другая трудность заключается в слабой индукции маленьких эксплантов к регенерации растений. Поэтому для культивирования иногда используют экспланты размером до 1 мм, имеющие несколько листовых примордий, которые являются источником синтеза фитогормонов, индуцирующих развитие растения. В каждом конкретном случае размер экспланта должен быть оптимальным, чтобы растение могло регенерировать, но в то же время не содержать вирусов.

Морель и Мартин в 1952 году предложили проводить оздоровление растений, выращивая их из культивируемых in vivo меристем. Они срезали 100 мкм верхушки меристем георгина и культивировали на питательной среде. Были выращены свободные от вирусов проростки, которые сами не укоренялись, поэтому их прививали на здоровые укорененные растения.

И при выращивании верхушечной меристемы с 2-3 зачатками листьев можно получать генетически однородные безвирусные растения в большом количестве. Но в то же время, чем больше размер фрагмента ткани, тем легче из него образуется растение, хотя вероятность присутствия вируса в его тканях увеличивается.

Рис. Получение растений свободных от вирусов через культуру апикальных меристем

1 - инфицированные вирусом растения, 2 – сегменты стебля с узлами, вычленение апикальной меристемы, 3 – культивирование, 4 – растения, регенерировавшие из апикальной меристемы, 6 – тестирование растений на присутствие вирусов, 7 – размножение растения, свободного от вируса в культуральных условиях, 8 – размножение свободных от вирусов растений в теплице.

После тепловой обработки материнских растений можно вычленять относительно большие экспланты, так как вирусы в меристеме инактивированы. Во многих случаях тепловая обработка улучшает развитие растений, регенерирующих из меристем.

Метод культуры апикальных меристем получил развитие для получения растений, свободных не только от вирусов, но и от микоплазмы, бактерий, грибов (рис.).

В некоторых случаях для уничтожения инфекции приходится подвергать растения температурой или химической обработке, а уже потом выделять меристему и получать из нее здоровье растение – регенерат.

Культивирование in vitro сочетают с термо- и химиотерапией. Методы оздоровления от вирусов разработаны и применяются для многих овощных культур (картофеля, аспарагуса, цветной капусты, хрена, чеснока и др.), цветочных (гладиолуса, георгина, гвоздики, антурии, хризантемы, нарцисса, ириса и др.), плодовых и ягодных (яблони, малины, крыжовника, садовой земляники и др.).

Необходимо подчеркнуть, что как правило, растения инфицированы не одним вирусом, а несколькими. Поэтому говорить об оздоровлении растения от определенного вируса можно лишь после тестирования материала.

Основной принцип инактивации вирусов при прогревании растений основан на подборе условий таким образом, чтобы вирус был инактивирован, а ткани растения-хозяина не повреждались. Обработку проводят горячей водой (если почки спящие) или горячим воздухом (при наличии активно растущих почек). Температура обработки при постепенном повышении в первые дни - 35-40°С; продолжительность – от нескольких минут до нескольких недель при относительной влажности 85-95^. Например, для удаления.вирусов у гвоздики необходима термообработка при 38⁰С в течение 2 месяцев.

Однако многие вирусы термостабильны. Например, у картофеля только вирус скручивания листьев инактивируется при тепловой обработке. Поэтому для оздоровления растений часто используют культивирование изолированных меристем как без термообработки, так и в сочетании с термообработкой. В последнем случае проводят прогревание или растений до эксплантации меристем, или меристем во время.

Поиск по сайту: