Τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί μία νέα μέθοδος πολλαπλασιασμού των φυτών που λέγεται ιστοκαλλιέργεια ή καλλιέργεια in vitro.
Ο όρος Ιστοκαλλιέργεια ή καλλιέργεια in vitro αφορά μια τεχνική, κατά την οποία μικρά τεμάχια φυτικού ιστού, από ορισμένα όργανα του φυτού ή κύτταρα, απομονώνονται από το μητρικό φυτό κάτω από ασηπτικές συνθήκες και καλλιεργούνται σε ειδικά γυάλινα δοχεία που περιέχουν αποστειρωμένο θρεπτικό υπόστρωμα σε χώρους με ελεγχόμενο περιβάλλον όσον αφορά τον φωτισμό και τη θερμοκρασία. Το μικρό αυτό τμήμα του φυτού που λαμβάνεται από το μητρικό φυτό με σκοπό τον πολλαπλασιασμό του και την παραγωγή νέων φυτών ονομάζεται «έκφυτο».
Ανάλογα με τη σύνθεση του θρεπτικού υποστρώματος αλλά και των συνθηκών του περιβάλλοντος το έκφυτο έχει διαφορετικά αποτελέσματα, δηλαδή μπορεί να δώσει φυτά με ρίζες ή αυτό να γίνει σε δεύτερο στάδιο αφού αλλάξει η σύνθεση του θρεπτικού υλικού.
Ιδιότητες
Τα φυτά έχουν δύο ιδιότητες που δεν έχουν τα ζώα και στις ιδιότητες αυτές στηρίζεται η ιστοκαλλιέργεια. Η πρώτη λέγεται «ολοδυναμικότητα του φυτικού κυττάρου». Το φυτικό κύτταρο έχει τη μοναδική ικανότητα να μπορεί να αναγεννήσει ολόκληρο το φυτό από το οποίο προήλθε. Ανεξάρτητα από τον βαθμό διαφοροποίησής του, δηλαδή από ένα σωματικό κύτταρο μπορεί να αναπαραχθεί ένας τεράστιος αριθμός φυτών σε έναν χρόνο. Θεωρητικά μπορεί να παραχθούν ένα εκατομμύριο φυτά, και μάλιστα υγιή (κυρίως χωρίς ιώσεις) και με παρόμοια ανάπτυξη. Η δεύτερη ιδιότητα του φυτικού κυττάρου είναι η ικανότητα της «αποδιαφοροποίησης» των πλήρως διαφοροποιημένων και ώριμων φυτικών κυττάρων ώστε να μπορούν να ξαναποκτήσουν «νεανικότητα» (αποδιαφοροποίηση) αποκτώντας ξανά ιδιότητες παραγωγής φυτικών οργάνων όπως έχουν τα νεαρά κύτταρα (μεριστώματα).
Τα φυτά έχουν δύο ιδιότητες που δεν έχουν τα ζώα και στις ιδιότητες αυτές στηρίζεται η ιστοκαλλιέργεια. Η πρώτη λέγεται «ολοδυναμικότητα του φυτικού κυττάρου». Το φυτικό κύτταρο έχει τη μοναδική ικανότητα να μπορεί να αναγεννήσει ολόκληρο το φυτό από το οποίο προήλθε. Ανεξάρτητα από τον βαθμό διαφοροποίησής του, δηλαδή από ένα σωματικό κύτταρο μπορεί να αναπαραχθεί ένας τεράστιος αριθμός φυτών σε έναν χρόνο. Θεωρητικά μπορεί να παραχθούν ένα εκατομμύριο φυτά, και μάλιστα υγιή (κυρίως χωρίς ιώσεις) και με παρόμοια ανάπτυξη. Η δεύτερη ιδιότητα του φυτικού κυττάρου είναι η ικανότητα της «αποδιαφοροποίησης» των πλήρως διαφοροποιημένων και ώριμων φυτικών κυττάρων ώστε να μπορούν να ξαναποκτήσουν «νεανικότητα» (αποδιαφοροποίηση) αποκτώντας ξανά ιδιότητες παραγωγής φυτικών οργάνων όπως έχουν τα νεαρά κύτταρα (μεριστώματα).
Εκμεταλλευόμενοι αυτές τις μοναδικές ιδιότητες των κυττάρων των φυτών έχουν αναπτυχθεί πολλές τεχνικές καλλιέργειας των κυττάρων in vitro, με τη δημιουργία ενός νέου επιστημονικού κλάδου, αυτού της σύγχρονης εφαρμοσμένης Βιοτεχνολογίας. Η δυνατότητα να απομονώνονται κύτταρα και να καλλιεργούνται αυτόνομα, μακριά από το μητρικό σώμα, έδωσε τη δυνατότητα για εκτεταμένη έρευνα στο κυτταρικό επίπεδο και επεμβάσεις που στις μέρες μας φτάνουν ακόμη και σε χειρισμούς του γενετικού υλικού των κυττάρων, με τις εφαρμογές των μεθόδων της Μοριακής Βιολογίας και της Γενετικής Μηχανικής.
Τα φυτά που παράγονται δεν είναι μεταλλαγμένα, επειδή η επέμβαση δεν γίνεται στο DNA του κυττάρου.
Η ιστοκαλλιέργεια σε γενικές γραμμές μπορεί να χωριστεί σε δύο μεγάλες κατηγορίες. Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει την καλλιέργεια οργάνων ή ακόμη και σπερμάτων για τη δημιουργία ενός ολόκληρου φυτού. Η δεύτερη κατηγορία συμπεριλαμβάνει την in vitro καλλιέργεια κυττάρων με απώτερο σκοπό τη δημιουργία αναγεννημένου φυτού. Ο σημαντικότερος παράγοντας ο οποίος ελέγχει την ανάπτυξη και τη μορφογένεση του εκφύτου, είναι η σύνθεση του θρεπτικού διαλύματος. Η επιτυχία της ιστοκαλλιέργειας ως τεχνική για τον μαζικό πολλαπλασιασμό των φυτών, εξαρτάται κατά πολύ από το υπόστρωμα που θα χρησιμοποιηθεί. Το κατάλληλο υπόστρωμα για κάθε καλλιέργεια μπορεί να διαφέρει μεταξύ ειδών, μεταξύ ποικιλιών του ίδιου είδους και ανάλογα του σταδίου ανάπτυξης στο οποίο βρίσκεται.
Η ιστοκαλλιέργεια σε γενικές γραμμές μπορεί να χωριστεί σε δύο μεγάλες κατηγορίες. Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει την καλλιέργεια οργάνων ή ακόμη και σπερμάτων για τη δημιουργία ενός ολόκληρου φυτού. Η δεύτερη κατηγορία συμπεριλαμβάνει την in vitro καλλιέργεια κυττάρων με απώτερο σκοπό τη δημιουργία αναγεννημένου φυτού. Ο σημαντικότερος παράγοντας ο οποίος ελέγχει την ανάπτυξη και τη μορφογένεση του εκφύτου, είναι η σύνθεση του θρεπτικού διαλύματος. Η επιτυχία της ιστοκαλλιέργειας ως τεχνική για τον μαζικό πολλαπλασιασμό των φυτών, εξαρτάται κατά πολύ από το υπόστρωμα που θα χρησιμοποιηθεί. Το κατάλληλο υπόστρωμα για κάθε καλλιέργεια μπορεί να διαφέρει μεταξύ ειδών, μεταξύ ποικιλιών του ίδιου είδους και ανάλογα του σταδίου ανάπτυξης στο οποίο βρίσκεται.
Πλεονεκτήματα
Τα πλεονεκτήματα του μικροπολλαπλασιασμού είναι:
• Ολα τα στάδια της διαδικασίας πραγματοποιούνται κάτω από ασηπτικές συνθήκες με αποτέλεσμα να εξασφαλίζεται η παραγωγή υγιών φυταρίων.
• Με τη μέθοδο αυτή μπορεί να παραχθεί κάτω από ασηπτικές συνθήκες μεγάλος αριθμός φυτών αμόλυντων από ιώσεις.
• Ο ρυθμός παραγωγής φυτών είναι μεγαλύτερος από κάθε άλλη μέθοδο αγενούς πολλαπλασιασμού. Με τις νέες τεχνικές καλλιέργειας είναι δυνατόν από ένα μεμονωμένο κύτταρο να παραχθούν ένα εκατομμύριο φυτάρια σε έναν χρόνο.
• Μπορούν να αναπαραχθούν εύκολα φυτά που έχουν μεγάλη δυσκολία να αναπαραχθούν με τις κλασικές μεθόδους.
• Σε αντίθεση με τα φυτώρια όπου απαιτούνται μεγάλες επιφάνειες για τη διατήρηση του μητρικού φυτικού υλικού, με τη μέθοδο αυτή απαιτείται πολύ μικρός αριθμός μητρικού φυτικού υλικού αλλά και πολύ μικρός χώρος για τη συντήρησή τους.
• Υπάρχει η δυνατότητα διατήρησης του αναπαραγόμενου φυτικού υλικού στο ψυγείο για αρκετό χρονικό διάστημα.
• Η μέθοδος αυτή δίνει τη δυνατότητα γρήγορης αναπαραγωγής νέων ή βελτιωμένων ποικιλιών ή υβριδίων και τη γρήγορη εισαγωγή τους στην παραγωγική διαδικασία.
• Η δυσκολία της μεθόδου αφορά ότι απαιτούνται ειδικές εγκαταστάσεις με μεγάλο κόστος και εξειδικευμένο προσωπικό.
Τα πλεονεκτήματα του μικροπολλαπλασιασμού είναι:
• Ολα τα στάδια της διαδικασίας πραγματοποιούνται κάτω από ασηπτικές συνθήκες με αποτέλεσμα να εξασφαλίζεται η παραγωγή υγιών φυταρίων.
• Με τη μέθοδο αυτή μπορεί να παραχθεί κάτω από ασηπτικές συνθήκες μεγάλος αριθμός φυτών αμόλυντων από ιώσεις.
• Ο ρυθμός παραγωγής φυτών είναι μεγαλύτερος από κάθε άλλη μέθοδο αγενούς πολλαπλασιασμού. Με τις νέες τεχνικές καλλιέργειας είναι δυνατόν από ένα μεμονωμένο κύτταρο να παραχθούν ένα εκατομμύριο φυτάρια σε έναν χρόνο.
• Μπορούν να αναπαραχθούν εύκολα φυτά που έχουν μεγάλη δυσκολία να αναπαραχθούν με τις κλασικές μεθόδους.
• Σε αντίθεση με τα φυτώρια όπου απαιτούνται μεγάλες επιφάνειες για τη διατήρηση του μητρικού φυτικού υλικού, με τη μέθοδο αυτή απαιτείται πολύ μικρός αριθμός μητρικού φυτικού υλικού αλλά και πολύ μικρός χώρος για τη συντήρησή τους.
• Υπάρχει η δυνατότητα διατήρησης του αναπαραγόμενου φυτικού υλικού στο ψυγείο για αρκετό χρονικό διάστημα.
• Η μέθοδος αυτή δίνει τη δυνατότητα γρήγορης αναπαραγωγής νέων ή βελτιωμένων ποικιλιών ή υβριδίων και τη γρήγορη εισαγωγή τους στην παραγωγική διαδικασία.
• Η δυσκολία της μεθόδου αφορά ότι απαιτούνται ειδικές εγκαταστάσεις με μεγάλο κόστος και εξειδικευμένο προσωπικό.
Κάσσανδρος Γάτσιος
Γεωπόνος -Symagro, Επιστημονικό & Τεχνολογικό Πάρκο Ηπείρου, www.symagro.com
Γεωπόνος -Symagro, Επιστημονικό & Τεχνολογικό Πάρκο Ηπείρου, www.symagro.com
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου