Back to chapter

35.6:

תרבית רקמת צמח

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Plant Tissue Culture

Languages

Share

באופן מסורתי, החקלאים מגדלים יבולים לאורך דורות רבים כדי לייצר איכויות רצויות, כמו תשואה גבוהה יותר, זרעים גדולים יותר, פירות מתוקים יותר ועמידות גבוהה יותר למחלות. ניתן ליצור זני יבול חדשים על ידי הרכבה צמחי האב או האבקה צולבת. עם זאת, שיטות אלה הן מצריכות זמן רב ולא ספציפי, עם סיכוי גבוה לחסל תכונות רצויות.לחלופין, שימוש בטכניקות חוץ גופיות הידועות כתרבית רקמת צמחים יכולות לייצר במהירות מספר גדול של שיבוטים מהצומח עם איכויות רצויות. טכניקה זו מסתמכת על עוצמת התא. שמשמעותה שחלק מצמח יכול להוליד צמח שלם כאשר הוא מסופק עם מווסתים והסביבת גדילה המתאימים לו.בהתאם למקור החלק הצמח, או חוץ-תאית, ניתן להבחין בין טכניקות של תרבית רקמות למספר סוגים. לדוגמה, בתרבית קאלוס, הרקמות המונחות על מדיום צמיחה עוברים חלוקת תאים מהירה ויוצרים מסה של תאים לא מובחנים הנקראים קאלוס. הורמונים מהצומח, כמו תאוקסינים וציטוקינינים מווסתים כמה היבטים של צמיחת צמחים ועוזרים לקאלוס להתמיין לחלקי צמחים שונים.ניתן להניע שורש קאלוס עם ריכוז גבוה של ציטוקינינים יחסית לאוקסינים, ואילו שורשים יכולים להיווצר כאשר היחס מתהפך. בריכוז הורמונים שווה, שני סוגי השורשים יוצרים כדי להתחדש בצמח הצעיר. נגיפים מהווים דאגה גדולה בחקלאות מכיוון שהם יכולים לגרום למחלות צמחים קשות.תרבית מריסטמה שימושית במיוחד להקמת צמחים נטולי וירוסים. שיטה זו מסתמכת על קצה השורש המתחלק במהירות כברירת האקספלנט. קצוות השורש כאלה הם בדרך כלל נקיים מוירוסים תרבית רקמות צמחים לא רק מאפשרת שיבוט של צמחים רצויים, אלא גם מקלה על שינוי גנטי.סוג אחד של שינוי כולל הכנסת גנים מועילים העשויים לשפר את בריאותו, גודלו או התשואה הכוללת של הצמח. שינויים כאלה עוברים בירושה על ידי הדורות הבאים ומייצרים את התכונות הרצויות ללא צורך של תרבית רקמות נוספת. לדוגמא, תירס שעבר שינוי גנטי או GM עם גן לסובלנות לקוטלי עשבים אומץ באופן נרחב על ידי חקלאים בארה”ב.שינוי זה מאפשר לרסס יבולים בקוטל עשבים, להרוג עשבים מתחרים ולהשאיר את היבול ללא השפעה.

35.6:

תרבית רקמת צמח

Plant tissue culture is widely used in both primary and applied science. Applications range from plant development studies to functional gene studies, crop improvement, commercial micropropagation, virus elimination, and conservation of rare species.

Plant tissue culture depends on the ability of plant tissue to give rise to an entire new plant when provided with a growth medium and appropriate environment. This ability of plant cells or tissues is termed ‘totipotency.’

The fundamental steps of plant tissue culture are fourfold:

  1. Select a healthy parent plant (explant).
  2. Eliminate any microbial contamination from any exposed explant surfaces.
  3. Inoculation the explant in an adequate culture medium.
  4. Incubation of the explant in a controlled environment with appropriate temperature, humidity, air quality, and illumination.

There are also four different types of plant tissue culture, which may be chosen based upon the goals of the culture, or plant species:

  1. cell culture (such as gametic cells, cell suspension, and protoplast culture).
  2. tissue culture (callus and differentiated tissues).
  3. organ culture (any organs such as roots, shoots, and anthers).

One of the popular applications of plant tissue culture is the in vitro clonal propagation – also known as micropropagation. Plant tissue culture, in this case, can aid in the reproduction of plants that have problems with seed germination (recalcitrant plants), or have short-seed viability. Although micropropagation can be applied to any species, it is recommended for commercially essential plants or those at risk of extinction. For example, micropropagation is widely used for the cultivation of orchids such as Paphiopedilum delenatii – a species native to the Himalayas. These orchids are traditionally propagated through seeds. However, it takes about 2-3 years for mature orchids to produce these. Therefore, plant tissue culture has become an ideal method to protect this species from extinction and achieve commercial viability.

Micropropagation can be carried out in three different ways:

  1. using an apical or axillary bud.
  2. using the adventitious bud.
  3. through the formation of a somatic embryo, using somatic parent plant cells.

The success of each of the techniques depends on the genetic background, culture media, and incubation conditions.