Bevezetés a mikroszaporításba
Azt kérditek, mi ez az őrület?
Sziasztok!
Biztosan sokan hallottatok már a mikroszaporított növényekről, páran vásároltatok is talán. A Facebook csoportokban sorban tűnnek fel az eladásra kínált kis növények, akár még üvegben, akár már kiültetve.
Mégis nagyon kevés bejegyzés (leginkább csak hozzászólás) van arról, hogy valójában mit is jelent a mikroszaporítás, magyarul pedig kifejezetten kevés információ található az interneten. Ezt a hiányosságot szeretném legjobb tudásom szerint pótolni. Remélem, érdekesnek, hasznosnak találjátok majd.
Holcsik Annamária vagyok, okleveles kertészmérnök. A diplomamunkámat a Kontyvirágfélék (Araceae család) mikroszaporításából írtam, a kitchen culture lelkes gyakorlója vagyok.
Bevezetés a mikroszaporításba
A mikroszaporítás (hívják még szövetkultúrának, azaz tissue culture-nek vagy TC-nek) egy modern növényszaporítási technológia. Az első komolyabb botanikai és gazdasági jelentősége az orchideák megbízható és költséghatékony szaporítása volt, majd a 80-as, 90-es években vált általánossá.
Napjainkban elengedhetetlen a dísznövények és gyümölcsök termesztésében: a kereskedelmi forgalomban lévő szobanövényeink jelentős részét így állítják elő, a banántermesztés manapság elképzelhetetlen lenne nélküle, valamint fontos szerepet játszik a nemesítésben és az egészséges szaporítóanyag előállításában, csak hogy néhány példát említsek.
Gyakorlatilag mesterségesen előállítjuk a növény számára az ideális környezetet a szaporodáshoz. In vitro.
In vitro?
A mikroszaporítás dióhéjban összefoglalva: egy tetszőleges növényi részt steril, zárt környezetbe helyezünk, majd növényi hormonok megfelelő arányával szaporodásra ösztönüzzük. A klasszikus vegetatív szaporításhoz (például dugványozáshoz) képest annyiban különbözik, hogy gyakorlatilag bármilyen növényi rész felhasználható, illetve kis mennyiségű szaporító anyagból nagy mennyiségű növényt nyerünk.
A mikroszaporítás folyamatát négy1 szakaszra lehet bontani:
inicializáció
multiplikáció
gyökereztetés
akklimatizáció
Az inicializáció során a megtisztított növényeket in vitro környezetbe helyezzük. Az “in vitro” szó szerint azt jelenti, hogy “üvegben” - egy lezárt edény biztosítja, hogy steril, kontrolált körülmények közt növekedjenek a növények.
A multiplikáció során sokszorosítjuk a növényt, amit elsősorban citokininekkel2 érhetünk el.
A gyökereztetés során magasabb auxin3 tartalmú táptalajt használunk. Valamennyi in vitro szakaszban használható mind citokinin, mind auxin, viszont általánosságban elmondható, hogy kezdeti szakaszban előbbi, későbbi szakaszban utóbbi magasabb szintje kedvező.
Az utolsó szakasz a sokaknak már ismerősen hangzó akklimatizáció, amely során a kis méretű, de teljes értékű növényeket az ex vitro, azaz üvegen kívüli környezethez szoktatjuk. Ez a váltás komoly stressz a számukra; ha nem fokozatosan végezzük, könnyen el is pusztulhatnak.
Az egyes növényekre alkalmazandó folyamategyüttest protokolnak nevezzük, melyek igen gondosan őrzött szakmai titkok a laboroknál. Azonban számos egyetem és kutatóintézet foglalkozik mikroszaporítással kapcsolatos témakörökkel, az általuk kifejlesztett protokolok jelentős része nyilvánosan elérhető.
A továbbiakban kicsit részletesebben tekintsünk bele a mikroszaporítás folyamatába.
Táptalaj készítése
Első lépésként elkészítjük a táptalajt (más néven médiumot), amiben a növényeinket nevelni fogjuk. A táptalaj fontosabb összetevői a következők:
desztillált víz
cukor, amelyből a növények az energiájukat fogják meríteni, ugyanis in vitro nem képesek az önálló tápanyagkészítésre
mikro- és makroelemek, amelyek elengedhetetlenek a növények egészséges fejlődéséhez
növényi hormonok
agar vagy más zselésítő anyag
Ezeken felül számos egyéb összetevője lehet a médiumnak, többek közt aktív szén, kókusztej vagy vatta. Az összetétel és az összetevők mennyisége a kívánt hatás, a növény faja és fajtája, a rendelkezésre álló technológia és anyagi keret függvényében változhat.
A táptalaj összeállítása után hőálló tégelyekbe öntjük, majd sterilizáljuk. Laboratóriumi körülmények közt erre kuktát vagy autoklávot (a kukta ipari megfelelőjét) használnak, amelyben a magas nyomás hatására 120 C fok körüli hőmérsékleten történik a víz forralása, így nagyjából fél óra alatt kiöli a táptalajban található élő organizmusokat.
Explantálás és sterilizáció
Következő lépésként kiválasztjuk a megfelelő alanyt, mely egészséges, a fajra és fajtára jellemző tulajdonságokkal rendelkezik. Igény szerint előkezelhetjük lemosópermetezéssel (például gombaírtó használatával), ezzel megelőzve a későbbi befertőződést.
Ezután tiszta szikével vagy metszőollóval a protokolnak megfelelő növényi részt (melyet explantátumnak, explantnak nevezünk) lemetszük. Az explant lényegében bármi lehet, de a leggyakrabban rügyeket, hajtásokat, leveleket és virágzatokat szokás használni, illetve ezek részeit.
A sterilizálást alapos csapvizes mosással kezdjük, majd további kettő-három vagy akár több fertőtlenítési szakasz következik.
A legáltalánosabban elterjedt fertőtlenítőszerek a háztartási hypo, a hidrogén-peroxid, a denaturált szesz, illetve a higany-klorid, melyekből külön-külön oldatokat készítünk a prokolnak megfelelően. A protokol szerinti töménységű oldatban, a leírásnak megfelő ideig, folyamatos kevergetés-rázogatás (agitálás) mellett sterilizáljuk az explantokat.
A sterilizáció befejeztével az explantokat a táptalajhoz hasonlóan hőkezelt, desztillált vagy ioncserélt vízzel leöblítjük. Ezt a lépést már a steril környezetben végezzük.
A steril környezet laboratóriumokban a lamináris fülke4 munkafelületét jelenti, melyet használat előtt szintén fertőtlenítünk. Erre használhatunk hypo- vagy denaturált szesz oldatot, illetve a modern lamináris fülkék sok esetben rendelkeznek beépíttett UV lámpával, melyek pár óra alatt hatékonyan sterilizálják a munkafelületet.
A mikroszaporítást steril munkaeszközökkel végezzük, melyeket a korábban leírtak alapján készítünk elő. Az explantok mozgatásához rozsdamentes csipeszt, darabolásához sebész ollót vagy szikét, munkafelületnek petricsészét, fém tálcát, vagy hőkezelt papírlapokat használhatunk. Az eszközök sterilitásának fenntartásához hypooldatot vagy gyöngyös sterilizálót használunk.
A “szövetkultúra”
Mivel ebben az állapotában az explant valóban nem egy teljes növény, hanem bizonyos szerve vagy szövete, nevezhetjük a mikroszaporítás ezen szakaszát szövetkultúrának. Ez azonban egy pontatlan elnevezés, hiszen végeredményben teljes értékű növényeket kívánunk létrehozni, míg a szövetkultúra során kifejezetten szöveteket állítunk elő, például gyógyszerészeti felhasználásra.
Miután az explantot finoman a táptalajba tűztük, az edényt lezárjuk a kupakjával. Jól bevált megoldás bébiételes üvegekkel dolgozni, amelyeknek a száját folpakkal lehet legkönyebben befedni. Az edény kiválasztása során fontos szempont, hogy ne gátolja a növényeket abban, hogy megfelelő megvilágítást kapjanak.
A továbbiakban tiszta, jól megvilágított polcokon tartjuk a növényeket. A megvilágítási időtartam szintén protokol függő, de általánosan bevett gyakorlat 12-16 órás fotoperiódust beállítani. A hőmérséklet általában 22-26 fok közötti.
A növekedési periódus hossza változó, de a bevett gyakorlat szerint 1-2 havonta érdemes táptalajt cserélni, hogy elkerüljük az etilén felhalmozódást5, illetve megfelelő tápanyag- és hormontartalmat biztosítsunk a növényeink számára.
Először a multiplikáció történik meg, amely során a citokininek hatására az explant nagy mennyiségben új hajtást hoz. A folyamat ennél természetesen összetettebb, melyre egy későbbi hírlevélben térek majd ki.
A létrejött hajtásokat leválasztjuk az explantról, amikor elégedettek vagyunk a mennyiségükkel és fejlettségükkel. A leválaszttott növénykéket gyökeresítő médiumra helyezzük, amelyben az auxinok hatására megtörénik a gyökeresedés és végre új, akklimatizálható növényekkel rendelkezünk.
Akklimatizáció
Az akklimatizáció során a növényeket kivesszük az edényekből, óvatosan lemossuk a gyökerekre ragadt táptalajt (ehhez a lépéshez erősen ajánlott kesztyűt használni6), eltávolítjuk a sérült vagy elhalt gyökereket és leveleket, majd jó víztartóképességű közegbe ültetjük, például tőzegmohába, perlitbe vagy kókuszrostba. A lemosáshoz használhatunk gombaölő szereket, alacsony koncentrációjú hidrogén-peroxid oldatot vagy betadines desztillált vizet, de a kézmeleg csapvíz is megteszi. Arra kell figyelni, hogy az agarból ne maradjon a növényeken, mert az növeli a penészesedés esélyét.
Az elsődleges és legjelentősebb szempont az akklimatizálás során a páratartalom: míg kultúrában 100% páratartalommal számolhatunk, addig ex vitro ez a szám drasztikusan alacsonyabb. A növényeket ezért az akklimatizáció folyamán magas páratartalom alatt kell tartanunk, amíg helyre nem áll a párologtatás és a vízfelvétel egyensúlya - tehát amikor a növények fejlett(ebb) gyökérzettel rendelkeznek. Ezt legkönnyebben egy páradoboz használatával érhetjük el, vagy a kis növényeket átlátszó zacskóval is befedhetjük. Pár naponta érdemes néhány percre megszellőztetni őket. Amikor láthatóan új gyökereket növesztett a növény, fokozatosan csökkenthetjük a páratartalmat, azaz minden nap egyre több ideig hagyjuk a dobozon kívül, vagy takarás nélkül, amíg el nem érjük a későbbi környezet szintjét.
Az akklimatizáció során érdemes figyelni a kórokozók megjelenésére. Ez leggyakrabban penészesedést jelent, melyet gombaölőszeres lemosással kezelhetünk. A korábbi, steril környezet biztosította a növények zavartalan fejlődését, ám kiültetés után alkalmazkodniuk kell az ültetőközegben, levegőben, illetve az öntözővízben található mikroorganizmusokhoz. Ideális esetben erős, egészséges növényeink vannak, melyek probléma nélkül fejlődnek tovább, ám vásárolt mikroszaporított növények esetén mindig számolhatunk azzal a kockázattal, hogy a szállítás során sérülnek, legyengülnek.
A növények meghálálják, ha továbbra is megvilágítást kapnak, ám ez elhagyható. Öntözéshez kezdetben használhatunk desztillált vizet, majd egy-két hét után tápoldatot, ám többi szobanövényünkhöz hasonlóan a csapvíz is megfelelő a számukra.
Az akklimatizáció hossza elsősorban a növények fejlettségétől függ, ám bizonyos fajok, fajták több időt igényelnek, mint mások. 1 héttel mindenképp számolhatunk, de akár 1 hónapig is eltarthat. A növényt rendszeresen figyeljük, hoz-e új gyökereket és leveleket. Amennyiben szemmel láthatóan fejlődik, valószínűsíthetjük, hogy készen áll a páratartalom csökkentésére és az ex vitro életre.
Mindenképpen türelemmel kell hozzáállni, és fontos észben tartani, hogy jó minőségű növények és hibátlanul végrehajtott akklimatizáció folyamán is fennáll annak a veszélye, hogy növényünk elpusztul. Feladni viszont ebben az esetben sem szabad - a növénytartás más területeihez hasonlóan itt is érhetünk el szép eredményeket egy döcögős indulás után!
A továbbiakban
Mint láthatjuk, a mikroszaporítás egy érdekes, összetett folyamat. A jelentősége elvitathatatlan, és manapság hobbi szinten is egyre nagyobb teret nyer a növénykedvelők körében.
Ebben a hírlevélben igyekeztem egy közérthető leírást adni, elképzelhetőbbé tenni, hogy hogyan is zajlik, ám ez igazán csak a jéghegy csúcsa. A következő bejegyzésben a gazdasági vonatkozásáról szeretnék egy pár szót ejteni, illetve kitérni arra, hogy miért is kerülnek olyan sokba a mikroszaporított növények.
Ha bármilyen kérdésed merült fel, vagy lenne olyan témakör, amiről szívesen olvasnál, kommentelj bátran!
Egyes esetekben egy középső szakaszt is említhetünk, az elongációt. Az elongáció során a nagy mennyiségű, de méretben kicsiny növényeket növesztjük akkorára, hogy könnyebben kezelhetőek legyenek. Ez általában természetesen megtörténik a multiplikáció során, de bizonyos fajok, fajták igényelhetnek külön táptalajt ebben a szakaszban is.
A citokininek a növényi hormonok egyik csoportja, főleg a sejtek osztódásáért és növekedéséért felelnek a hajtásokban és a gyökerekben.
Az auxinok a növényi hormonok egy másik csoportja, a mikroszaporításban fontos szerepet játszanak: segítik a sejtosztódást és a sejtdifferenciálódást.
A lamináris fülke HEPA filterekkel szűrt levegőt fúj a munkafelületen keresztül a mikroszaporítást végző személy irányába, ezzel biztosítva a steril munkakörnyezetet.
Az etilén egy újabb növényi hormon, mely a mikroszaporításban gátolhatja a növények növekedését, vagy akár meg is ölheti őket.
A táptalajokban használt hormonok vegyszerek, akad köztük az emberi szervezetre kifejezetten egészségkárosító hatású. Vásárolt növény esetén különösen fontos kesztyűt húzni, hiszen nem tudhatjuk, milyen hormonokat használtak a termesztés során. Aggodalomra azért nincs ok, és vegyvédelmi szkafandert sem nem kell felvenni: a táptalajokban kis mennyiségben vannak jelen a hormonok, nagy részük fel is szívódik vagy lebomlik, mire a növényt kézhez kapjuk, ráadásul sok esetben eleve olyan táptalajon postázzák őket, amibe hormonokat már nem is kevernek. Viszont a kesztyű használata csupán kis kényelmetlenséggel járó elővigyázatosság.)