Mikropavairošana

Mikropavairošana ir prakse, kurā salīdzinoši īsā laika periodā strauji tiek pavairots augu materiāls, lai radītu lielu skaitu jaunu augu, izmantojot modernas augu audu kultūru metodes."Micropropagation - Definitions from Dictionary.com". dictionary.reference.com. Retrieved 2008-03-17.
Mikropavairošana tiek izmantota, lai pavairotu vērtīgus augus, piemēram, tos, kas ir ģenētiski modificēti vai audzēti, izmantojot tradicionālās augu audzēšanas metodes. To izmanto, lai nodrošinātu lielu skaitu jauno augu stādīšanai uz lauka, kuri nespēj saražot sēklas, vai arī nav pietiekoša augu veģetatīvā pavairošana.
1950. un 1960. gadu sākumā Kornela universitātes botāniķis Frederick Campion Steward atklāja un pirmoreiz pielietoja mikropavairošanu un augu audu kultūras 
Mūsdienās, lai izaudzētu (selekcionēšanas ceļā) jaunas sīpolpuķu šķirnes, ir nepieciešams līdz pat 19 gadiem un, lai  apmierinātu lielo pieprasījumu pēc sīpolaugiem (tulpes, lilijas, hiacintes utt.), ir nepieciešama to ātra audzēšana, tāpēc mūsdienās to var paveikt ar mikropavairošanas metodēm in vitro, iegūtie sīpolaugi ir bez kaitīgiem vīrusiem.Smulders MJM, De Klerk GJ (2011) Epigenetics in plant tissue culture. Plant Growth Regulation 63, 137-146 Tāpat ar mikropavairošanas metodēm ir iespējams iegūt pavisam jaunus, vēl neredzētus sīpolaugus ar krāšņiem ziediem. Lai sekmīgi pavairotu sīpolaugus, nepieciešams sekot šiem pieciem soļiem: kultūras uzsākšana, pavairošana, sīpola veidošanās, miera perioda pārtraukšana un izstādīšana uz lauka/siltumnīcā.George EF, Debergh PC (2008) Micropropagation, uses and methods. In: George EF, Hall MA, De Klerk GJ (Eds) Plant Propagation by Tissue Cul-ture (3rd Edn, Vol 1), The Background, Springer-Verlag GmbH, Heidelberg, pp 29-64 Pirmajos divos posmos veidojas jauni dzinumi vai sīpoliņi. Uzsākot kultūru, ir liela varbūtība, ka paraugs tiks piesārņots ar sēnēm, baktērijām vai vīrusiem. Citi  negatīvie aspekti ir, ka neveidojas adventīvais pumpurs, neefektīva zarošanās, slikta augšana vai tas, ka eksplantam izveidojas tikai lapas, kurai nav meristēma. Sīpolaugi tiek pavairoti in vitro tāpēc, ka šis process ir samērā viegls/ātrs un nav nepieciešams sīpolus aklimatizēt. Labākiem rezultātiem pēc izstādīšanas augsnē pielieto dažādus preparātus, lai sīpolos pārtrauktu miera periodu. Šajā procesā nav nepieciešama apsakņošana, jo sīpolus var uzglabāt bez saknēm. Tāpat sīpolaugi var tikt uzreiz izsūtīti pie klientiem vai stādīti uz lauka, ietaupot daudz laika un naudas.
Izvēloties eksplantu, sīpolam ir jābūt spēcīgam, viendabīgam un bez vīrusiem. Šīs prasības ir grūti izpildīt uz lauka, jo apstākļi nav sterili, augam var būt fitopatoloģijas vai slimības (veģetatīvā vairošanās ceļā baktērijas spēj iekļūt sīpola šūnas iekšienē un izraisīt patoloģijas). Turklāt, kad augu pavairo in vitro kultūrā, visi nepieciešamie parametri tiek manuāli kontrolēti, iegūstot no slimībām brīvus augus.

 Kultūras uzsākšana 
Mikropavairošana sākas ar auga materiālu izvēli, kas tiks pavairoti. Augu audi tiek izņemti no nebojāta mātes auga. Tie ir augi, kas ir brīvi no vīrusiem un sēnītēm. Ir svarīgi pavairošanā izmantot veselīgākos augus. Kad augu materiāls ir izvēlēts, jāizvēlas pareizās auga daļas, kuras tiks izmantotas augu kultūrai, un tas ir atkarīgs no audu veida, piemēram, putekšnīca, ziedlapa, ziedputekšņi un citi augu audi. 

 Kontaminācija 
Auga virsējos slāņus vienmēr apdzīvo baktērijas. Sīpoli var tikt efektīvi sterilizēti, piemēram, ar atšķaidītu hipohlorīta šķīdumu. Tāpat mikroorganismu piesārņojums var tikt novērots starp sīpola šūnām, vai pat to iekšienē, šie mikroorganismi ievērojami samazina auga izdzīvošanas iespējas.Leifert C, Waites WM (1992) Bacterial growth in plant tissue culture media. Journal of Applied Bacteriology 72, 460-466
Uzsākot audu kultūru, vislielākā iespēja piesārņot kultūru ir endogēnā ceļā. Mikroorganismu neitralizēšanai pielieto arī antibiotikas, taču tās nespēj iznīcināt mikrobus, kas atrodas šūnas iekšienē. Endogēno piesārņojumu var mazināt ar siltu ūdeni. Atkarībā no sugas, ūdens temperatūra svārstās no 43 – 50˚C un augi tajā tiek turēti 1 – 4 stundas.Grondeau C, Samson R (1994) A review of thermotherapy to free plant mate- rials from pathogens, especially seeds from bacteria. Critical Reviews in  Plant Sciences 3, 57-75

 Pavairošana 
Sīpolaugus pavairo ar sānpumpuriem vai adventīvajiem pumpuriem. Pavairošana notiek šķidrā barotnē vai arī biezā agara barotnē. Agars pēc izmaksām ir dārgs un tas satur piemaisījumus, tāpat šķidrajā barotnē eksplantam ir pieejams vairāk barības vielu, jo barotne apskalo lielāku virsmas laukumu. Šķidrās barotnes lielākā problēma ir, ka tai ir zema gāzu apmaiņa, tāpat ir lielāka iespēja piesārņot tieši šķidro barotni, salīdzinājumā ar cieto agara barotni.Jackson MB (1985) Ethylene and responses of plants to soil waterlogging and submergence. Annual Review of Plant Physiology 36, 146-174

 Sīpola veidošanās 
Kad kultivārā ir attīstījušies sīpoliņi, var uzsākt sagatavošanu izstādīšanai augsnē. Īrisu dzimtas augiem ir raksturīgs neattīstīts sīpols, tas var būt raksturīgi arī citiem sīpolaugiem.Van Der Linde PCG, Schipper JA (1992) Micropropagation of iris with spe-cial reference to Iris x hollandica Tub. Bajaj YPS (Ed) Biotechnology in Agriculture and Forestry (Vol 20) High-Tech and Micropropagation IV, Springer, Berlin, pp 173-197
Vēl viena priekšrocība ir tā, ka pēc sīpoliņu attīstīšanās nav nepieciešama aklimatizēšana, kas ievērojami samazina pavairošanas periodu.

 Miera perioda pārtraukšana 
Kad sīpoliņi ir attīstījušies, tie atrodas miera periodā, nespēj izdzīt jaunus dzinumus pat tad, ja tiek nodrošināti tam labvēlīgi apstākļi (temperatūra un ūdens pieejamība). Piemēram, liliju sīpolam, lai pārtrauktu miera periodu, ir nepieciešama pazemināta temperatūra (dažas nedēļas 5˚C).De Klerk GJ (1992) Hormonal control of dormancy and apical dominance in  tissue-cultured plants. Acta Botanica Neerlandica 41, 443-451  Tā, piemēram īrisiem ir nepieciešama 30˚C temperatūra vairākas nedēļas.

 Izstādīšana uz lauka 
Liliju sīpoli, kultivēti in vitro, lapas veido rozetē, jaunie augi ir juvenili.Langens-Gerrits MM, Miller WBM, Croes AF, De Klerk GJ (2003b) Effect of low temperature on dormancy breaking and growth after planting in lily bulblets regenerated in vitro. Plant Growth Regulation 40, 267-275 Tāpat lilijas var izaugt par pieaugušiem augiem ar stumbru un daudz vairāk lapām (lielākā daļa sīpolu izaug ar stumbru). Jaunie augi var tikt pakļauti stresam un tie sāk veidot aizsargājošas vielas,  kas pasargā sīpolu no stresa faktoriem, piemēram, prolīnu, betanīnu un prehalozi.De Klerk GJ, Pumisutapon P (2008) Protection of in-vitro grown Arabidopsis  seedlings against abiotic stresses. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 95, turae 127, 542-547  Sīpoli ir daudz izturīgāki salīdzinājumā ar dzinumiem.

 Atsauces 

Kategorija:Botānika