Back to chapter

35.6:

Plantenweefselcultuur

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

Traditioneel kweken boeren gewassen over vele generaties voor wenselijke eigenschappen zoals hoge opbrengst, grotere zaden, zoeter fruit en hogere ziekteresistentie. Nieuwe variëteiten worden gemaakt door enting of kruisbestuiving van de ouderlijke planten. Maar deze methoden kosten veel tijd en zijn aspecifiek en verliezen vaak wenselijke eigenschappen. Met het gebruik van invitrotechnieken genaamd weefselkweek kan men snel vele klonen maken met wenselijke eigenschappen. Deze techniek bouwt op ‘totipotentie’, wat betekent dat een deel van de plant kan uitgroeien tot een hele plant wanneer blootgesteld aan de juiste groeiregulatoren en omgeving. Afhankelijk van de oorsprong van het plantendeel of explantaat kennen we diverse typen weefselkweektechnieken. Bij een calluscultuur ondergaat het weefselexplantaat, dat op een groeimedium wordt geplaatst, snelle celdeling en vormt zo een massa ongedifferentieerde cellen genaamd een callus. Planthormonen zoals auxines en cytokinines reguleren diverse aspecten van plantengroei en helpen de callus te differentiëren tot verschillende delen van de plant. Men kan scheuten induceren van een callus met een hoge concentratie cytokinines relatief ten opzichte van auxines, en wortels als de verhouding andersom is. Bij een gelijke hormonenconcentratie vormen wortels en scheut en ontstaat een nieuwe plant. Virussen zijn een groot probleem in de agricultuur omdat ze serieuze plantenziektes veroorzaken. Een meristeemcultuur is met name nuttig om virusvrije planten te verkrijgen. Deze methode gebruikt de sneldelende scheuttop als explantaat. Deze scheuttoppen zijn doorgaans virusvrij. Weefselkweek maakt niet alleen het klonen van wenselijke planten mogelijk, maar vergemakkelijkt ook genetische modificatie. Bij één soort modificatie worden nuttige genen geïntroduceerd die de gezondheid, grootte of opbrengst van de plant verbeteren. Deze modificaties worden door latere generaties geërfd en produceren de wenselijke eigenschappen zonder noodzaak van verdere weefselkweek. Zo is genetisch gemodificeerd maïs met een gen voor herbicidetolerantie algemeen in gebruik door boeren in de VS. Door deze modificatie kan herbicide worden gebruikt, waardoor concurrerend onkruid wel maar het gewas niet doodgaat.

35.6:

Plantenweefselcultuur

Het kweken van plantenweefsel wordt veel gebruikt in zowel de primaire als de toegepaste wetenschap. Toepassingen variëren van plantontwikkelingsstudies tot functionele genenstudies, gewasverbetering, commerciële micropropogatie, eliminatie van virussen en de instandhouding van zeldzame soorten.

Het kweken van plantenweefsel hangt af van het vermogen van plantenweefsel om een geheel nieuwe plant te laten ontstaan wanneer het wordt voorzien van een groeimedium en een geschikte omgeving. Dit vermogen van plantencellen of weefsels wordt 'totipotentie' genoemd.

De vier fundamentele stappen van het kweken van plantenweefsel zijn als volgt:

  1. Kies een gezonde ouderplant (explantaat).
  2. Verwijder microbiële besmetting van blootgestelde oppervlakken van het explantaat.
  3. Inoculeer het explantaat in een geschikt kweekmedium.
  4. Incubeer het explantaat in een gecontroleerde omgeving met de juiste temperatuur, vochtigheid, luchtkwaliteit en verlichting.

Er zijn ook vier verschillende soorten plantenweefselkweek, waaruit gekozen kan worden afhankelijk van de doelen van de kweek of de plantensoort:

  1. celkweek (zoals gametische cellen, celsuspensie en protoplastcultuur).
  2. weefselkweek (callus en gedifferentieerde weefsels).
  3. orgelcultuur (alle organen zoals wortels, scheuten en helmknoppen).

Een van de populaire toepassingen van plantenweefselkweek is de in vitro klonale voortplanting – die ook wel bekend staat als micropropagatie. Deze plantenweefselkweek kan helpen bij de reproductie van planten die problemen hebben met het ontkiemen van zaden (weerspannige planten), of die een korte levensvatbaarheid als zaadje hebben. Hoewel micropropogatie op elke soort kan worden toegepast, wordt het aanbevolen voor commercieel essentiële planten of planten die met uitsterven worden bedreigd. Micropropogatie wordt bijvoorbeeld veel gebruikt voor de teelt van orchideeën zoals Paphiopedilum delenatii – een soort die inheems is in de Himalaya. Deze orchideeën worden traditioneel vermeerderd via zaden. Het duurt echter ongeveer 2-3 jaar voor volwassen orchideeën om deze te produceren. Daarom is plantenweefselkweek een ideale methode geworden om deze soort tegen uitsterven te beschermen en commerciële levensvatbaarheid te bereiken.

Micropropagatie kan op drie verschillende manieren worden uitgevoerd:

  1. met behulp van een apicale of okselknop.
  2. met behulp van de adventieve knop.
  3. door de vorming van een somatisch embryo met behulp van somatische ouderplantencellen.

Het succes van elk van de technieken hangt af van de genetische achtergrond, het kweekmedia en de incubatieomstandigheden.