Die pflanzliche Gewebekultur

Traditionell züchten Landwirte Feldfrüchte über viele Generationen, um die gewünschte Qualität zu produzieren, wie höhere Erträge, größere Samen, süßere Früchte und höhere Resistenz gegen Krankheiten. Neue Fruchtvarianten Können durch Propfung oder Kreuzbestäubung der Elternpflanzen erzeugt werden. Allerdings sind diese Methoden sehr zeitaufwändig und unspezifisch, mit einer hohen Wahrscheinlichkeit der Eliminierung der gewünschten Merkmale. Alternativ kann der Einsatz von In Vitro-Techniken, bekannt als Pflanzengewebekultur, rapide große Mengen an Pflanzenklonen mit den gewünschten Qualitäten produzieren. Diese Techniken verlassen sich auf ‘Totipotenz’, was soviel bedeutet, dass ein Teil einer Pflanze eine ganze Pflanze entstehen lassen kann, wenn sie die entsprechenden Wachstumsregulatoren erhält und der richtigen Umgebung ausgesetzt wird. Je nach der Quelle des Pflanzenteils oder Explantats können Gewebekulturtechniken in mehrere Arten unterteilt werden. Zum Beispiel bei einer Kalluskultur werden die Explantate auf ein Wachstumsmedium platziert, durchlaufen schnelle Zellteilung und bilden eine Masse undifferenzierter Zellen, die als Kallus bezeichnet werden. Pflanzenhormone, wie Auxine und Cytokinine, regulieren mehrere Aspekte des Pflanzenwachstums und helfen dem Kallus, sich in verschiedene Pflanzenteile zu differenzieren. Sprösslinge können von einem Kallus mit einer hohen Konzentration an Cytokininen relativ zu den Auxinen induziert werden, während Wurzeln gebildet werden können, wenn das Verhältnis umgekehrt wird. Bei einer gleichen Hormonkonzentration bilden sich sowohl die Wurzel als auch der Sprössling, um die junge Pflanze zu regenerieren. Viren stellen ein Hauptproblem bei der Landwirtschaft dar, da sie ernsthafte Erkrankungen der Pflanzen verursachen können. Die Meristemkultur ist teilweise nützlich zur Etablierung von virusfreien Pflanzen. Diese Methode verlässt sich auf die sich schnell teilende Sproßenspitze als Explantat der ersten Wahl. Solche Sprösslingsspitzen sind im Allgemeinen frei von Viren. Pflanzengewebekulturen ermöglichen nicht nur das Klonen von erwünschten Pflanzen, sondern erleichtern auch eine genetische Modifikation. Eine Art von Modifikation umfasst die Einführung vorteilhafter Gene, womit die Gesundheit, Größe oder der Gesamtertrag der Pflanze verbessert werden kann. Solche Modifikationen werden von nachfolgenden Generationen weitervererbt und produzieren die gewünschten Merkmale ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Gewebekulturen. Zum Beispiel wurde genetisch modifiziertes Korn, oder GM, mit einem Herbizidtoleranzgen in weitem Umfang von Landwirten in den USA übernommen. Diese Modifikation ermöglicht, die Feldfrüchte mit Unkrautvernichtungsmitteln zu besprühen, um konkurrierendes Unkraut zu vernichten, wobei die Feldfrucht unbeeinträchtigt bleibt.