Клонирование растений в домашних условиях, как происходит

Клонирование растений — современный подход к вегетативному размножению

К одному из направлений биотехнологии относится клонирование растений и животных. Полученные искусственным путем при делении клеток клоны полностью идентичны исходному организму. В отношении растений клонирование – это способ вегетативного размножения, которым давно пользуются садоводы. Получение нового растения из черенков, отростков, усов – не новинка, а проверенный временем способ. По сравнению с семенным размножением это наиболее быстрый и эффективный способ получения саженцев.

Что такое клонирование

Создание организмов с одинаковым генетическим набором – это и есть клонирование. В растительном мире оно не представляет особой сложности, так как клетки продолжают деление в ходе роста и дифференцировки на ткани. Для элементарной единицы всего живого характерно свойство тотипотентности – способность дать начало любой клетке.

В ядре заложена генетическая информация, в которой полностью собраны все данные о конкретном растении. Это дает возможность из небольшого ростка или клетки воспроизвести организм, который является клоном — точной копией исходного растения.

Клонирование в природе происходит на протяжении миллиардов лет. В этом случае растения размножаются бесполым путем (вегетативно). Земляника укореняется с помощью усов. Этот же способ используют лапчатка гусиная и лютик ползучий.

Черника образует новые кустики за счет боковых побегов. Из водных растений прекрасно клонирует себе подобных стрелолист обыкновенный, горизонтальные побеги которого распространяются по дну водоема. На прибрежных отмелях растет водокрас, образующий усы для продолжения рода.

Молодой побег, попадая в благоприятные условия, способен укорениться и дать начало новому растению. Для некоторых представителей фауны это наиболее оптимальный способ размножения, который помогает быстро расселиться, сохранить свой ареал и занять новые местообитания.

Многие виды растений занесены в Красную книгу:о и находятся на грани исчезновения. Восстановить растительный мир способен метод клонирования.

Получать клоны от редких растений и высаживать их в благоприятные природные условия – это один из вариантов увеличения их численности, шанс сохранить некоторые виды.

Плюсы и минусы получения клонов

Садоводы давно занимаются клонированием растений, поскольку этот метод обладает целым рядом преимуществ:

1. Клон является точной копией материнского растения, поэтому его основные черты и этапы развития предсказуемы.
2. Гровер обладает полной характеристикой экземпляров, полученных от исходной формы: генетика необходимого вида (сорта) сохраняется полностью.
3. Одно материнское растение способно за короткий промежуток времени «произвести на свет» множество идентичных ей проростков, что дает возможность последующих массовых посадок.
4. Клонировать сорт удобнее зимой, а весной высаживать в грунт жизнеспособные экземпляры, которые быстро набирают зеленую массу, становятся взрослым растением.
5. Отбираются экземпляры с высокими качественными характеристиками, которые впоследствии приносят отменный урожай, обладают высокой декоративностью или другими, не менее ценными качествами.

Из недостатков следует отметить:

1. Сохранение генетической информации. В природе происходят перестройки в хромосомном наборе, что в ряде случаев полезно растению. Оно приобретает выносливость, устойчивость к некоторым болезням, способность жить в изменившихся климатических условиях и другие черты. При клонировании генетические перестройки встречаются редко.
2. Выращенные в лабораторной практически стерильной среде, клоны плохо адаптируются в природе. Поселяясь «под открытым небом», они не способны заботиться о себе. Искусственно созданные экземпляры часто болеют: их атакуют вредители, болезни, они плохо переносят климатические изменения.

Для клонирования используются клетки апикальной меристемы (верхушки побегов или кончики корешков), которые способны к быстрому делению.

Сбалансированная по всем компонентам питательная среда поможет создать полноценное питание для растений. При нарушении гормонального баланса прекращается дифференциация клеток и происходит рост бесформенной клеточной массы или каллуса.

Поэтапное клонирование растений

При клонировании растений в домашних условиях используют необходимое количество черенков выбранных сортов. Используют здоровое и продуктивное растение, чтобы получить высокую урожайность или декоративность сорта. Выращивают в зимний период для последующего высаживания в грунт саженцев с заданными качествами.

1 этап

На начальном этапе клонирования действуем следующим образом:

• используем здоровые черенки без признаков заболеваний;
• молодой стебель длиной 10-20 см срезаем острым, чистым ножом;
• срез проводим под углом в 45 градусов;
• расположение стебля – место ответвления черенка от побега;
• нижние листья убираем, чтобы усилить рост корневой системы;
• накануне высадки срез обновляем;
• саженцы ставим в воду со сбалансированным рН=5,8-6,2.

Корни в обычной воде прорастают медленно: потребуется 1-2 недели, чтобы увидеть начало образования молодых корешков. Ускорить процесс помогут стимуляторы корнеобразования, а для этого черенки помещают в питательный раствор.

Рассмотрим, как происходит клонирование с применением регуляторов корнеобразования. Биохимиками создано значительное количество различных стимуляторов. Как пример: препарат растительного происхождения Bio Roots, который усиливает рост и укрепляет корни, что помогает растению быстрее сформироваться.

Другой вариант стимулятора – это гель. Подходит гель гель Bioclone B.A.C., а также варианты отечественных производителей — Hesi ClonFix и Maxiclon. В них на несколько часов опускают место среза, чтобы гель попал во внутреннюю часть стебля. Затем черенок переносят в субстрат, которым служит кокосовое волокно или минеральная вата. Это стерильная среда, в которой идет процесс корнеобразования. Она способна удерживать влагу, питая корни.

Обратите особое внимание на выбор корнеобразующего средства. В его состав входят витамины, гормоны, другие важные для роста компоненты.

От выбора зависит дальнейший рост растения или его гибель. Обратитесь к специалисту, который подскажет наиболее оптимальный вариант для конкретной растительной культуры.

2 этап

Укоренившиеся черенки помещают в гидропонную систему. Один из вариантов – аэропонная система-пропагатор X-Stream 40. Гидропонная система любого типа не относится к «дешевым удовольствиям», но ее правильное использование окупается довольно быстро. Гровер будет получать значительное количество высококлассных саженцев для продажи или своих потребностей.

Клоны размещают в камере увлажнения со специальными выемками. Корневая система постоянно орошается питательным раствором. Температура и влажность устанавливается разово, а затем ее нужно просто контролировать.

Когда корни сформированы, важно создать оптимальный баланс питательных веществ, чтобы черенок превратился в крепкое, молодое растение. Достаточное количество тепла и света довершат процесс.

При клонировании растений создаются следующие условия:

1. Освещение на протяжении суток. Подойдут энергосберегающие или флюоресцентные лампы, обладающие широким спектральным диапазоном. Чтобы контролировать время освещения применяют таймеры для ламп.
2. Уровень увлажненности – в пределах 80%.
3. Средний температурный диапазон составляет +22-+25 °С, но он может меняться, исходя из конкретного вида растения. Тепловой режим необходимо постоянно контролировать.

Даже при правильном уходе надеятся на 100% результат бессмысленно, поэтому изначально нужно использовать значительное количество растительного материала.

Полезно установить рядом с клонами панели белого цвета. Процесс клонирования ускоряется, так как белая поверхность отражает широкий спектр цвета, необходимого для фотосинтеза и укоренения.

Клонированные деревья

Получение «лесов в пробирках» — важная задача, которая не отностися к разряду легких. Чтобы сохранить лесной генофонд и приумножить его, биотехнологи создают лаборатории по выращиваю деревьев-клонов.

Например, в Институте Леса НАН, в лаборатории генетики и биотехнологии выращивают клоновые леса и рощи. Их цель – изучить необходимые условия, чтобы ускорить процесс восстановления лесов, ведь для получение дерева и травянистого растения требуется разный временной промежуток.

Примеры клонирования – на лабораторных полках. В пробирках, in vitro, находятся разного возраста хвойные и широколиственные лесные саженцы.

Элитный побег разделяют на множество частей и выращивается на питательной среде в оптимальных условиях:

• влажность – 50%;
• температура – 23 °С;
• интенсивность освещения – 5000 люкс.

Сформированные саженцы попадают на плантации, где происходит их акклиматизация. Такие работы проводятся в промышленных масштабах. В специально оборудованных, огромных боксах массово выращивают саженцы лиственных и древесных пород, которые дают начало большому количеству древесных пород.

Просчитан экономический эффект при клонировании лесов. Это не только лесные массивы, дающие кислород. Осины и березы используют в качестве топлива, а ясень, дуб и липа пригодятся в мебельной и строительной отрасли.

Клонирование дает шанс на укоренение и получение саженцев редких, экзотических растений. Это возможность сохранение растительного генофонда планеты. Использование в частных хозяйствах дает возможность использовать новые, продуктивные сорта, которые сложно или долго размножаются другими способами. Решив использовать метод клонирования, необходимо взвесить все плюсы и минусы процесса, досконально изучить его и только затем приступать к делу.

Micro — клонирование растений — видео

о клонировании растений по-простому

Клонирование растений — о меристемном размножении растений (микроклонировании) простым и доступным языком

В последнее время садоводам и огородникам все чаще приходится встречаться с терминами «меристемные растения», «растения из пробирки», «микроклоноривание» и т.п.

Многие не только не понимают значение подобных терминов, но и боятся приобретать растения и посадочный материал, полученный подобными способами, хотя их опасения часто беспочвенны.

Сразу хотелось бы отметить, что речь в данной статье пойдет исключительно о растениях и все описанные методы применимы только к растительному миру!

Что же такое клонирование растений?

Известно 2 способа размножения растений – семенной и вегетативный (черенками, прививками, отводками и т.д.). Семенной способ размножения обеспечивает биологическое разнообразие за счет случайной комбинации генов, а вегетативный позволяет сохранить и передать индивидуальные особенности размножаемого растения и получить точную генетическую копию, т.е. клон.

Практически каждый человек, даже не задумываясь над тем, что делает, хотя бы раз в жизни занимался клонированием растений, когда размножал листовым черенком фиалку, стеблевыми черенками или отводками смородину, розы и многие другие культуры. Чтобы сохранить все качества сорта человек размножает растения вегетативно, получая все новые генетические копии материнского растения. Многочисленные копии растений одно и того же сорта растут в садах в различных уголках страны.

Но количество растений, которое можно получить, например черенкованием или прививкой ограничено несколькими десятками или сотнями экземпляров. В то же время, чтобы удовлетворить потребности сельского хозяйства и получить в сжатые сроки большое количество растений определенного сорта или быстро размножить новый гибрид прибегают к современным методам, таким как микроклонирование растений. Проще говоря, микроклонирование – это то же вегетативное размножение, но на микроуровне в условиях лаборатории.

В качестве исходного материала для размножения могут использоваться меристемы, кусочки ткани взрослого растения или незрелые зародыши, полученные из семян. Но зачастую именно меристемы являются исходным материалом для микроклонирования.

Как получают меристемные растения?

Меристема происходит от греческого слова meristos — делимый. Меристемы растений сохраняют способность к делению, обеспечивают рост растения, дают начало новым клеткам и тканям, помогают в заживлении ран.

Существует несколько видов меристем, но для размножения in vitro (в пробирке) чаще всего используют верхушечные (апикальные) или боковые меристемы.

Меристема извлекается из растения в стерильных условиях и помещается в пробирку с питательной средой, которая содержит все необходимые микро-, макроэлементы и витамины, необходимые для роста растения. Клетки апикальной меристемы делятся, формируя побег.

Впоследствии полученный побег можно снова разделить на несколько частей, так чтобы каждая часть несла меристему, способную сформировать новый побег. Подобный цикл может продолжаться до бесконечности или пока не будет получено необходимое количество побегов. Теоретически из одной почки за год можно получить несколько десятков миллионов клонов, что невозможно при классических способах вегетативного размножения.

Полученные побеги помещают на специальную среду, чтобы стимулировать образование корней. Укорененные растения высаживают из пробирки в торфотаблетки или горшочки с почвосмесью и адаптируют к условиям открытого грунта в специальных гринхаузах, где поддерживается очень высокая влажность воздуха благодаря туманообразующим установкам.

Через несколько месяцев молодое растение может быть высажено в открытый грунт или в тепличку.

Видео: Клонирование (микроклонирование) растений

Преимущества и недостатки меристемных растений

Одно из главных преимуществ данного метода размножения – это возможность получить здоровое растение, которое будет полностью соответствовать сорту. При размножении растений черенками или прививками от материнского растения берется слишком большой фрагмент, который несет в себе не только характеристики сорта, но и болезни, которыми возможно заражено растений. При меристемной культуре берется микроскопический фрагмент активно делящихся клеток, которые зачастую делятся гораздо быстрее, чем успевают поражаться инфекцией (вирусами, бактериями и т.д.). Эту особенность используют для сохранения наиболее ценных сортов, очистки от инфекций и последующего размножения. Именно с помощью данных методов были очищены от вирусов и размножены многочисленные сорта плодовых (черешня, яблоня), ягодных (земляника) и овощных культур.

Также к достоинствам метода следует отнести возможность получить за сравнительно короткий срок практически неограниченное число растений заданного сорта. Теоретически из одной почки можно за один год получить миллионы растений, что вполне может удовлетворить все потребность сельского хозяйства и других отраслей.

К недостаткам следует отнести недоступность данного метода для обычных садоводов и огородников, а также сложность адаптации меристемных растений вне специальных условий. Миниатюрные растения в пробирках или в колбах все чаще можно встретить в продаже на выставках и некоторые энтузиасты решаются на покупку. Многих постигает разочарование, поскольку они не в состоянии обеспечить растениям необходимые условия для адаптации, а свои неудачи ошибочно списывают на «слабость» и «нежность» клонированных растений. В то же время, если правильно провести адаптацию меристемных растений, можно получить здоровый элитный посадочный материал.

Клонирование растений: этапы, примеры, плюсы и минусы

На самом деле клонирование растений намного проще осуществить, чем мы можем себе представить. Более простое строение растений по сравнению с животными позволяет проводить клонирование образцов не только в лабораторных условиях, но и дома. В отличие от высших животных, которые в природе размножаются только половым путем, для растений, помимо полового, характерно размножение вегетативным способом. Вегетативное размножение – один из видов бесполого размножения. У растений оно характеризуется отделением от материнской особи дочерних – корневищ, побегов, луковиц, клубней и т. д.

Клонирование. Начало

Все мы знаем об успешном клонировании животных. В 1996 году появилась на свет овечка Долли, являвшаяся точной копией своей предшественницы. Это событие стало поворотным как в научной среде, так и в массовой культуре. Ученые и СМИ были озабочены возможностью клонирования человека или более крупного животного. О клонировании растений все забыли – ведь это не так интересно и ново. Но даже само слово «клон» с древнегреческого переводится как «побег, веточка, отпрыск», что, несомненно, указывает на раннее развитие именно растений как объекта клонирования в целях селекции.

Бесполое размножение растений – естественный процесс

Как мы уже сказали, для растений характерно как бесполое размножение, так и половое. Любой огородник и садовод своими руками хоть раз, но клонировал наиболее удачные образцы помидора, яблони, садовых цветов и т. д. Для клонирования посадок в домашних условиях достаточно взять живые и здоровые клетки цветка, куста или деревца (лист, побег, корень, черенок и т. д.) и создать им правильные условия для роста. Спустя некоторое время мы получим взрослое растение, генетически ничем не отличающееся от материнской особи. Обычно для создания клона у растений берут клетки апикальной меристемы (то есть клетки, находящиеся на верхушках побегов растения и на концах его корешков). Эти клетки осуществляют образование всех органов растения, поэтому при клонировании с их помощью новая особь растения развивается значительно быстрее.

Плюсы и минусы клонирования растений

Увеличение числа растений посредством клонирования имеет как преимущества, так и недостатки. Для клонирования мы отбираем образцы с самыми высокими качественными характеристиками. Например, будем отбирать усики тех кустов клубники, на которых зреет самая крупная и сладкая ягода. Или выберем луковицы самых ярких и устойчивых к холодам тюльпанов. Каждый дачник может привести множество примеров клонирования растений на своем огороде. Как доказала практика, популяция растений, выращенных с помощью клонирования намного чище и плодовитее, чем популяция, выращенная из семян. Но существуют и темные стороны клонирования, из-за которых часто страдает качество клонов.

Недостатки клонирования

Главная проблема создания клонов заключается в том, что при клонировании одного или даже нескольких особей растений сильно обедняется генетический код. Природа недаром дала нам генетическое разнообразие во всем – оно помогает живым организмам выживать и претерпевать важные изменения из поколения в поколение. Растения, полученные в результате клонирования, совершенно не приспособлены к диким условиям жизни. Ведь все особи имеют одинаковый генетический код, значит, в природе они запрограммированы вести себя одинаково. К примеру, их может убить один штамм болезни, тогда когда растения с разной генетикой воспринимали бы его по-разному.

Избалованные клоны

Чем ближе к лабораторным условиям происходит процесс клонирования, тем сложнее в итоге пересадить клоны на открытый грунт и заставить расти их самостоятельно. Развивающиеся в идеальных условиях, образцы учатся только потреблять. Ни продуцировать достаточное количество кислорода, ни заботиться о себе растения не умеют. Поэтому важно время от времени давать рассаде возможность находиться в более диких и нетепличных условиях, чтобы у саженцев вырабатывались необходимые для самостоятельного существования умения.

Подходящая среда для развития клонов

Чтобы клоны из апикальной меристемы выросли максимально здоровыми, их необходимо поместить в среду, богатую питательными веществами. Также растениям нужно обеспечить оптимальные освещение, влажность и температуру воздуха. Клонированные образцы особенно чувствительны ко всем нюансам окружающей среды. Обычно на начальном этапе клонирования используют специальные питательные растворы. Они в большом ассортименте продаются в магазинах. Из таких препаратов, помогающих быстрее вырастить клонированное растение, выделяют стимулятор корнеобразования. Затем молодые особи помещаются в богатую полезными бактериями и удобрениями землю.

Клонирование черенкованием

Как правильно клонировать нужное растение в домашних условиях? Существует огромное множество нюансов размножения растений черенкованием. Мы отметим только главные правила культивирования данным способом.

Первый этап

На первом этапе клонирования растений от материнского растения нужно отделить выбранный вами черенок. Для этого подойдет небольшой острый режущий предмет – маникюрные ножницы, лезвие бритвы, маленький нож и т. д. Предмет, выбранный для обрезания, обязательно нужно продезинфицировать спиртом, чтобы бактерии не попали в срез черенка.

Срез обязательно делается на молодых здоровых побегах с такой же молодой зеленой листвой. Черенки срезаются с нижних веток растения – они быстрее пускают корни. Черенок должен быть длиной 10-20 сантиметров и обрезаться под углом 45 градусов точно в месте его соединения с побегом. Незамедлительно после обрезания черенок должен оказаться в емкости с водой с уровнем кислотности 5,8-6,2 для того, чтобы остановить заживление среза, предотвратить заражение вредными бактериями, и, конечно, обеспечить растение необходимой влагой.

Второй этап

На втором этапе клонирования растений начинается их укоренение – то есть образование корней. Чтобы корни были гуще и крепче, у черенка обрезаются все листья. Срез обновляется по мере необходимости. Можно оставить растение в обычной воде и ждать прорастания корней, но лучше использовать самодельный или покупной активатор корнеобразования.

Из не фабричных активаторов роста корней можно использовать кислоты: индолилуксусную, индолилмасляную, нафтилуксусную, янтарную и марганцевокислый калий. Из безопасных корнеобразователей известен простой мед, в который нужно обмакивать срез, а также сок алоэ. Следует не допускать передозировки активаторами роста – от этого растение может перестать развиваться и даже погибнуть.

Микроклимат

Уровень влажности во время развития клонов должен быть не меньше 80%, так как пока корни не развились, черенки получают влагу из воздуха. Температура в помещении с рассадой должна быть не меньше 23 градусов, а иногда и больше 25.

Освещение

Во время укоренения клонам нужно очень яркое освещение. Для подачи света используют неоновые лампы дневного света. Флуоресцентные или энергосберегающие. Чем больший световой спектр будет у лампы, тем лучше. Некоторые селекционеры используют красные и синие лампы, свет которых неярок, но тоже полезен растениям. Лампы не будут работать целые сутки. Световой режим нужно выставить в значении 18/6 или 16/8. Растения тоже должны спать.

Микроклональное размножение растений

Так как у черенкового клонирования есть свои минусы, селекционные достижения привели нас к концепции микроклонального размножения растений. Размножение растений черенками лучше показывает себя при небольших популяциях в частном садоводстве. В научной среде при стандартном клонировании растений ученые столкнулись с некоторыми проблемами:

1. Хвойные и некоторые лиственные деревья (например, дуб), а также орехоплодные сложно поддаются размножению путем черенкования.
2. Посредством черенкования практически не размножаются многие виды деревьев возрастом более 10 – 15 лет.
3. Не всегда получается стандартный материал для посадки, так как при черенковом клонировании высока вероятность инфекционного заражения клонов.
4. Сложно размножать взрослые древесные растения с помощью прививок.

Преимущества микроклонирования растений

У микроклонального размножения растений есть ряд преимуществ, которых невозможно добиться при клонировании образцов обычным – черенковым способом. Многие садоводы в настоящее время начинают интересоваться микробиологией и закупаться необходимыми для микроклонирования материалами и приборами. С одной стороны, урожай растений, полученных путем клонирования клеток, по своим качествам намного превосходит урожай, выращенный из черенков:

1. Посадочный материал однороден генетически – это может быть как плюсом, так и минусом.
2. Использование безвирусного посадочного материала, так как при микроклонировании используются клетки меристемы.
3. Высокая способность размножения любых видов растений. Даже хвойных.
4. Требуется меньше времени на выведение новых улучшенных сортов растений.
5. Растение быстрее переходит из ювенильной фазы в репродуктивную.
6. Микроклональное размножение растений может происходить весь год в специальных помещениях.
7. Рассада, полученная данным способом, занимает меньше места, чем черенковая.

Этапы микроклонирования растений

1. Под микроскопом в стерильных условиях у растения отщипывается малое количество меристемы. Это называется взятием образца для клонирования. Из меристемы в будущем появятся все ткани и органы будущего клона.
2. Дальше с тканью меристемы поступают так же, как с черенком – дезинфицируют срез и помещают образец в питательную среду.
3. Когда растение достигнет фазы микрокопии, с него опять срезают черенки под микроскопом и каждый кладут в питательный раствор. Затем из каждого черенка вырастает микрорастение. С него опять берут черенки и выращивают из них микрокопии. Так продолжается неограниченное количество раз до тех пор, пока не образуется требуемое количество клонов.
4. Подросшие растения высаживают в специальные установки для подготовки к условиям жизни в открытом грунте.
5. Взрослые растения пересаживают в теплицу и готовят к высадке в открытую почву.

Источники:

http://glav-dacha.ru/klonirovanie-rasteniy/
http://dacha5.ru/interesnye-temy-dlja-obsuzhdenija/o-klonirovanii-po-prostomu.html
http://fb.ru/article/457785/klonirovanie-rasteniy-etapyi-primeryi-plyusyi-i-minusyi