Состав питательной среды растений

1.2 Питательные среды, их состав, и приготовление.

В культуре in vitro применяют жидкие и агаризованные (плотные) среды. Жидкие среды используют для культивирования суспензий, каллусов, изолированных органов и тканей, растений-регенерантов. При этом для поддержания эксплантов в пробирки со средой помещают специальные мостики-поддержки из фильтровальной бумаги или синтетических пористых материалов.

В зависимости от вида растений необходимо использовать как плотные (агаризованные), так и жидкие питательные среды. Иногда жидкие среды имеют преимущество, так как обеспечивают большую подвижность трофических элементов. Например, при размножении роз более успешным было культивирование побегов на двухслойной питательной среде: нижний слой агаризованный, верхний жидкий.

На эффективность размножения могут также влиять расположение экспланта (горизонтальное или вертикальное), тип пробок (ватные, пластмассовые, стеклянные, металлические и т. д.), а также соотношение объема эксплантов и количества питательной среды для оптимального освещения и газообмена эксплантов. Состав питательной среды необходимо подбирать для каждого вида растений. На микроклональное размножение влияют гормоны, минеральные соли, витамины и углеводы. При размножении in vitro часто используют среды Мурасига и Скуга, Гамборга, Хеллера и другие. Обычно используют среду Мурасига и Скуга (MS), которая содержит много неорганического азота, что стимулирует процессы органогенеза и соматического эмбриогенеза. Вопрос оптимального соотношения NH₄ NO₃ остается открытым, так как литературные данные весьма противоречивы и универсального рецепта для всех видов растений нет.

В качестве источника углеродного питания используют различные углеводы типа сахарозы, глюкозы, фруктозы, галактозы. Разные культуры требуют различной концентрации углеводов на разных этапах микроклонального размножения. Компоненты среды для выращивания растительных клеток и тканей можно разделить на 6 основных групп, что обычно отражает порядок приготовления концентрированных маточных растворов: макроэлементы, микроэлементы, источники железа, витамины, источники углерода, фитогормоны. Основой для всех питательных сред для культивирования растительных эксплантов является смесь минеральных солей. Это соединения азота в виде нитратов, нитритов, солей аммония; фосфора – в виде фосфатов; серы – в виде сульфатов; а также растворимых солей К + , Na + , Са ++ , Мg ++ . Железо используется в виде хелатов [Fe₂SО₄ или Fe₂SO₄ + ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота) или её натриевая соль Na ЭДТА (трилон Б)] наиболее доступной форме для усвоения растительными тканями.

Азот, фосфор, сера входят в состав органических соединений: белков, жиров, нуклеиновых кислот. Железо, цинк, марганец, молибден, кобальт в сочетании с порфиринами образуют макромолекулы пигментов фотосинтеза (хлорофилла), окислительно-восстановительных ферментов (каталазы, пероксидазы, полифенолоксидазы). Следовательно, все эти соединения выполняют в клетках и тканях структурную функцию. В то же время ионы К + , Na + , Са ++ , Cl – , Н + необходимы для регуляции pH среды и поддержания физиологических градиентов клеток (тургора, осмотического давления, полярности).

В качестве источника углерода для биологических макромолекул, а также при культивировании гетеротрофных тканей (каллусов и суспензий) в питательные среды добавляют углеводы в концентрации 20-60 г/л. Обычно это дисахариды (сахароза), моносахариды (гексозы: глюкоза и фруктоза, пентозы: ксилоза и другие). Полисахариды в питательных средах практически не используются. Только некоторые типы тканей (опухолевые), содержащие гидролитические ферменты, выращивают на средах с крахмалом, рафинозой, целлобиозой.

Для стимуляции биохимических реакций в клетке используют биологические катализаторы – витамины группы В (В1, В6, В12), С (аскорбиновую кислоту), РР (никотиновую кислоту), мезоинозит.

Для управления процессами формообразования в культуре тканей необходимы биологические регуляторы роста и развития – фитогормоны. Эти вещества влияют на дифференциацию и дедифференциацию клеток и тканей, инициируют гистогенез, индуцируют деление и растяжение клеток, участвуют в процессах старения и созревания, либо стимулируют, либо ингибируют рост и развитие клеточных культур, обуславливают формирование пола. В биотехнологических исследованиях чаще используют гормоны, стимулирующие рост и развитие: ауксины, цитокинины, гиббереллины (Егорова Т.А. 2003).

Порядок приготовления питательной среды

1. Взять навеску агар-агара 8 грамм поместить в стакан на 800 мл, смочить холодной водой, перемешать, налить 300мл горячей воды и поставить в кипящую водяную баню для растворения.
2. Включить магнитную мешалку без нагрева, в литровую колбу поместить магнит, налить 300 мл дистиллированной воды и поставить на мешалку, отрегулировать обороты так, чтобы не было брызг среды.
3. И начать приливать в колбу:

Источник

Состав питательных сред на различных этапах морфогенеза.

Основное требование к составу питательной среды – полнота по составу и сбалансированность по содержанию минеральных солей.

Наиболее часто для культивирования используется среда Мурасиге и Скуга. Для различных культур применяется модифицированная среда, когда качественный состав минеральной части остается без изменений или делают кратное увеличение или уменьшение концентрации того или иного компонента. Содержание отдельных компонентов питательных сред часто оказывает значительное влияние на эффективность микроклонального размножения того или иного вида растений.

В качестве органических добавок используют различные наборы витаминов, аминокислот, регуляторов роста, вводимых в среду для управления морфогенезом или органогенезом растительных тканей и органов.

В состав питательных сред часто вводят витамины – пиридоксин, тиамин, никотиновую кислоту и другие.

На практике для каждого вида растений необходим более или менее индивидуальный подбор минерального состава среды, однако процесс ее оптимизации возможен только при постановке специальных экспериментов и применении методов математического моделирование.

Роль регуляторов роста.

Регуляция процессов роста в растениях представляет собой результат сбалансированного действия фитогормонов, стимулирующих и задерживающих рост.

Образование фитогормонов, их динамика и соотношение, инактивация и деструкция в растительном организме оказывают большое влияние на показатели процессов роста и развития растений: интенсивность, масштабность, направленность, локализацию, а также структуру и качество всех морфогенетических эффектов (Табл.1).

Экспериментальные данные показывают, что наиболее эффективным способом индукции различных форм морфогенеза является манипулирование с составом и концентрациями регуляторов роста в питательных средах. Согласно «модели Скуга-Миллера» образование побегов стимулируется при наличии преобладания концентраций цитокининов по отношению к ауксину, тогда как обратное соотношение способствует образованию корней. Эта модель приемлема для большинства растений, однако ее нельзя считать универсальной, так как способность к морфогенезу зависит не только от соотношения ауксинов и цитокининов, но и от других гормонов.

Исследования в области регуляторов роста позволили наметить пути управления такими процессами у растений, как цветение, плодообразование, вегетативное размножение, а также позволили осуществлять контроль за ростом растений, повышать их адаптацию к факторам, вызывающим стресс.

До последнего времени считалось, что регуляция физиологических процессов растений осуществляется пятью группами фитогормонов: ауксинами, гиббереллинами, цитокининами, абсцизовой кислотой, этиленом. Недавно было доказано существование шестой группы фитогормонов – брассиностероидов. Каждая из этих групп обладает специфичностью действия, а результат их действия определяется соотношением фитогормонов, характерным для каждой фазы онтогенеза, в котором следует выделять доминирующие фитогормоны. Фитогормоны явились фундаментом для возникновения биотехнологии и фитотехники растений.

Область влияния классов регуляторов роста на различных этапах онтогенеза.

Источник