ടിഷ്യു കൾച്ചർ, സസ്യങ്ങളിൽ

ഒരു സസ്യത്തിന്റെ കോശമോ, കലയോ, ഭാഗമോ സസ്യത്തിൽ നിന്നും വേർപെടുത്തി അണുവിമുക്തമായ സാഹചര്യത്തിൽ അനുയോജ്യമായ മാധ്യമങ്ങളിൽhttp://www.phytotechlab.com/pdf/TissueCultureMediaComposition.pdf (media) പരീക്ഷണശാലയിൽ വളർത്തി തൈകളാക്കിത്തീർക്കുന്ന പ്രക്രിയയെ ടിഷ്യു കൾച്ചർ, സസ്യങ്ങളിൽ എന്നു പറയപ്പെടുന്നു. ഇത് ഊതകസംവർധനം എന്ന പേരിലും അറിയപ്പെടുന്നു. ടിഷ്യു കൾച്ചർ ചെയ്യുന്നതിനെടുക്കുന്ന സസ്യഭാഗത്തെ എക്സ്പ്ലാന്റ് (explant)http://www.liveauctioneers.com/item/10161335 എന്നു പറയുന്നു. അനുയോജ്യമായ വളർച്ചാമാധ്യമങ്ങളുംhttp://www.sigmaaldrich.com/life-science/molecular-biology/plant-biotechnology/tissue-culture-protocols/media-preparation.html (growth media) അണുവിമുക്തമായ സാഹചര്യങ്ങളും ടിഷ്യു കൾച്ചർ വിജയകരമായിത്തീരുന്നതിനത്യാവശ്യമാണ്.

ടിഷ്യു കൾച്ചർ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് നിരവധി ഉപയോഗങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും ഇന്ന് വളരെയധികം പ്രചാരം സിദ്ധിച്ചുവരുന്നത് കായികപ്രവർധനത്തിന്റെ (vegetative propagation)http://www.wisegeek.com/what-is-vegetative-propagation.htm ഒരു നൂതന സമ്പ്രദായം എന്ന നിലയിലാണ്. ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന തൈകൾക്കെല്ലാം മാതൃസസ്യത്തിന്റെ അതേ സ്വഭാവം ഉണ്ടായിരിക്കുമെന്നുള്ളതാണ് കായികപ്രവർധനത്തിന്റെ സവിശേഷത. പരപരാഗണം (cross pollination)http://www.thefreedictionary.com/cross-pollination നടക്കുന്ന സസ്യങ്ങളെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം കായികപ്രവർധനത്തിലൂടെ മാത്രമേ മാതൃസസ്യത്തിന്റെ തനിമ നിലനിറുത്തുവാൻ സാധിക്കുയുള്ളു. എന്നാലും ഇപ്രകാരം ഉത്പാദിപ്പിക്കാവുന്ന തൈകളുടെ എണ്ണത്തിന് ഒരു പരിധിയുണ്ട്.

ചുരുങ്ങിയ സമയം കൊണ്ട് മാതൃസസ്യത്തിന്റെ അതേ സ്വഭാവഗുണങ്ങളോടുകൂടിയ ഐകരൂപ്യമുള്ള ആയിരക്കണക്കിനു തൈകൾ ഉണ്ടാക്കിയെടുക്കാമെന്നുള്ളതാണ് ടിഷ്യു കൾച്ചർ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ശ്രദ്ധേയമായ നേട്ടം.

 ചരിത്രം 

എല്ലാ ജീവജാലങ്ങളുടെയും ജീവന്റെ അടിസ്ഥാനഘടകം കോശങ്ങളാണ് എന്നതത്ത്വം 1838-ൽ പുറത്തു വരികയും അത് പരക്കെ അംഗീകരിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്തു. എന്നാൽ കോശ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ (cell theory) വക്താക്കളായ ഷ്ലീഡനും, ഷ്വാനും കോശങ്ങൾക്ക് സ്വയം വളർന്ന് വികാസം പ്രാപിക്കുന്നതിനുള്ള സ്വതസ്സിദ്ധമായ കഴിവുണ്ടെന്ന് ഊന്നിപറയുകയുണ്ടായി. അക്കാലത്ത് ഇത് പരീക്ഷണശാലയിൽ തെളിയിക്കുവാൻ വേണ്ട ക്രിയാവിധികൾ ഉണ്ടായിരുന്നില്ല. അതിനാൽ ഈ സിദ്ധാന്തത്തിന് വേണ്ടത്ര അംഗീകാരവും ലഭിച്ചില്ല.

ഒരു സസ്യകോശത്തിന് പൂർണപുനരുത്ഭവത്തിനുള്ളhttp://www.cell.com/abstract/S0092-8674%2803%2900395-7 (regeneration) എല്ലാ ആന്തരികശേഷിയും ഉണ്ടെന്ന് 1902-ൽ ഗോട്ടിലിബ് ഹാബർലാൻഡ്(Gottlieb Haburlandt) എന്ന ജർമൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ആദ്യമായി കണ്ടുപിടിച്ചത്. സസ്യകോശങ്ങൾക്കു മാത്രം അവകാശപ്പെട്ട ഈ പ്രത്യേക കഴിവ് പൂർണശക്തിhttp://davesgarden.com/guides/articles/view/1777/ (Totipotency) എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നു. എങ്കിലും കോശങ്ങൾ കൾച്ചർ ചെയത് അദ്ദേഹം നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങൾ പരാജയപ്പെടുകയാണുണ്ടായത്. പക്ഷേ അദ്ദേഹത്തിന്റെ പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങൾ ഈ മേഖലയിൽ തുടർന്നും ഗവേഷണം നടത്തുന്നതിനുള്ള വാതിൽ തുറക്കുകയുണ്ടായി.

സസ്യഭ്രൂണങ്ങൾ പരീക്ഷണശാലകളിൽ വളർത്തിയെടുക്കുന്നത് ഒരു പരിധിവരെ വിജയമാണെന്ന് 1921 ൽ മൊല്ലിയാഡ് (Molliard) എന്ന സസ്യശാസ്ത്രജ്ഞൻ തെളിയിച്ചു. അതേ തുടർന്ന് ഹാബർലാൻഡിന്റെ വിദ്യാർഥി ആയിരുന്ന കൊറ്റെ (Kotte) 1922-ൽ വേരിന്റെ അഗ്രം കൾച്ചർ ചെയ്യുന്നതിൽ വിജയം വരിക്കുകയും ചെയ്തു. ഇതിനുശേഷം കാരറ്റിലും പുകയിലച്ചെടിയിലും ടിഷ്യു കൾച്ചർ വിജയകരമായി നടത്താൻ കഴിഞ്ഞു. ഇന്ന് ടിഷ്യു കൾച്ചർ ഒരു കായികപ്രവർധനരീതി എന്ന നിലയിൽ മാത്രമല്ല അനേകം പ്രായോഗികമേഖലകളിൽ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു സാങ്കേതിക വിദ്യയായി തന്നെ മാറിക്കഴിഞ്ഞിരിക്കുന്നു.

 ലബോറട്ടറി സൗകര്യങ്ങൾ 

ടിഷ്യു കൾച്ചറുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പ്രവർത്തനങ്ങൾ അണുവിമുക്തമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള സൗകര്യം ഉണ്ടായിരിക്കേണ്ടതാണ്. അതുപോലെ കൾച്ചർ ചെയ്യുന്നതിനാവശ്യമായ വളർച്ചാമാധ്യമങ്ങൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിനുവേണ്ട രാസവസ്തുക്കളും, പാത്രങ്ങളും ഉപകരണങ്ങളും ആവശ്യമാണുതാനും. ഉപകരണങ്ങളുടെ കൂട്ടത്തിൽ ലാമിനാർ എയർ ഫ്ലോഹുഡ് (laminar air flowhood), ആട്ടോക്ലേവ്, പ്രഷർകുക്കർ, ഫ്രിഡ്ജ്, ബാലൻസ്, ജലസ്വേദന യൂണിറ്റ് (water distilation unit) അവ്ൻ, പി.എച്ച് (pH) മീറ്റർ എന്നിവ പ്രധാനപ്പെട്ടവയാണ്.

 വളർച്ചാമാധ്യമം 

കോശത്തിന്റെ വളർച്ചയ്ക്കും വർധനവിനും ആവശ്യമായ എല്ലാ മൂലകങ്ങളും സൂക്ഷ്മമൂലകങ്ങളും, വിറ്റാമിനുകളും, ഹോർമോണുകളും മിതമായ അളവിൽ മാധ്യമത്തിൽ ഉണ്ടായിരിക്കണം. മാധ്യമത്തിന്റെ ചേരുവകളും അതിന്റെ തോതും നിർണയിക്കുന്നതിന് ചില പ്രാഥമിക പരീക്ഷണങ്ങൾ വേണ്ടിവരും. ഓരോ വളർച്ചാഘട്ടത്തിലും ആവശ്യമായിരിക്കുന്ന പോഷകമൂല്യങ്ങളും ഹോർമോണുകളും വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും. അതിനാൽ ഓരോ സസ്യത്തിനും ഓരോതരം കൾച്ചറിനും വിവിധ വളർച്ചാഘട്ടങ്ങൾക്കും വ്യത്യസ്തങ്ങളായ മാധ്യമങ്ങൾ തയ്യാറാക്കേണ്ടതായി വരും. എങ്കിലും അടിസ്ഥാനപരമായി മാധ്യമത്തിൽ അടങ്ങിയിരിക്കേണ്ട എല്ലാ ഘടകങ്ങളും ചേർത്തു കൊണ്ട് മുരാഷിഗേ, സ്കൂഗ് (Murashige & Skoog) എന്നീ ശാസ്ത്രകാരന്മാർ ചേർന്ന് എം.എസ്. മീഡിയം എന്ന പേരിൽ പുതിയ ഒരു കൾച്ചർ മാധ്യമം കണ്ടെത്തുകയുണ്ടായി. ഇത് വളരെ ഫലപ്രദമാണെന്ന് തെളിയുകയും ചെയ്തു. ഇതോടൊപ്പം B5 മാധ്യമം (Gemberg), N6 മാധ്യമം (zhu), വൈറ്റ് മാധ്യമം (white) തുടങ്ങിയവയും സാധാരണ ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നുണ്ട്.

കൾച്ചർ മാധ്യമത്തിലെ ഹോർമോണുകൾക്കു വളരെ നിർണായകമായ പങ്കാണുള്ളത്. പൊതുവേ ഓക്സിൻസ് (auxins), സൈറ്റോകൈനിൻ (cytokinin), ഗിബറിലിൻസ് (gibberelins) എന്നീ മൂന്നു വിഭാഗത്തിലുള്ള ഹോർമോണുകളാണ് ടിഷ്യു കൾച്ചറിനുപയോഗിക്കുന്നത്. ഓരോ ഹോർമോണിന്റെയും ഉപയോഗം വ്യത്യസ്തമാണ്. ഉദാഹരണമായി ഇൻഡോൾ അസറ്റിക് അമ്ലം, ഇൻഡോൾ ബ്യൂട്രിക് അമ്ലം എന്നീ ഹോർമോണുകൾ വേരുകളുടെ വളർച്ചയെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നവയാണ്. എന്നാൽ കൈനറ്റിൻ (kinetin), ബെൻസയിൽ അമിനോ പ്യൂരിൻ (Benzyl Amino Purine BAP)http://www.academicjournals.org/AJPS/PDF/Pdf2009/Jul/Mukhtar%20et%20al.pdf എന്നിവ തലപ്പുകൾ (shoots) ഉണ്ടാകുന്നതിനും, ബഹുമുളകൾ (multiple shoots) ഉണ്ടാകുന്നതിനും ഉത്തേജനം നൽകുന്നു.

 അണുനശീകരണം 

കൾച്ചർ ചെയ്യുന്നതിന് ശേഖരിച്ച സസ്യഭാഗങ്ങൾ (explants) മിക്കപ്പോഴും സൂക്ഷ്മാണുക്കൾ നിറഞ്ഞതായിരിക്കും. അതിനാൽ കൾച്ചർ പാത്രങ്ങളിലേക്കു മാറ്റുന്നതിനു മുമ്പായി സോഡിയം ഹൈപ്പോക്ലോറൈഡ്, മെർക്കുറി ക്ലോറൈഡ് എന്നിവയിലേതെങ്കിലും ഉപയോഗിച്ച് എക്സ്പ്ലാ ന്റുകൾ അണുവിമുക്തമാക്കേണ്ടതാണ്. എക്സ്പ്ലാന്റുകൾ പാത്രങ്ങളിലേക്ക് കൾച്ചർ ചെയ്യുന്നതിനായി വയ്ക്കുന്നതിനെ നിവേശനം (inoculation)http://www.answers.com/topic/inoculation എന്നു പറയുന്നു. നിവേശനത്തിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളിലൂടെയും കൾച്ചർ മാധ്യമത്തിൽ അണുബാധയുണ്ടാകാൻ സാധ്യതയുള്ളതിനാൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫോഴ്സെപ്സ്, ബ്ലേഡ്, സൂചി, പെട്രി ഡിഷുകൾ എന്നിവയെല്ലാം ആട്ടോക്ലേവിലോ പ്രഷർകുക്കറിലോ വച്ച് അണുനശീകരണം നടത്തേണ്ടതാണ്. മാധ്യമവും അതുപോലെ അണുനശീകരണത്തിനുശേഷമാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്.

ഇത്തരം മുൻകരുതലുകൾ എടുത്താലും നിവേശന സമയത്ത് അന്തരീക്ഷ വായുവിൽ നിന്നും മലിനീകരണം ഉണ്ടാകാനുള്ള സാദ്ധ്യതകളും തള്ളിക്കളയാനാവില്ല. അതിനാൽ ടിഷ്യു കൾച്ചർ പ്രക്രിയയിൽ നിവേശനം പോലെ അണുവിമുക്തമായ അന്തരീക്ഷത്തിൽ ചെയ്യേണ്ട പ്രവർത്തനങ്ങൾ ലാമിനാർ എയർഫ്ളോഹുഡിൽ വച്ചാണ് ചെയ്യുന്നത്. ഇതിന്റെയുള്ളിൽ മുകൾഭാഗത്ത് സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന അൾട്രാവയലറ്റ് ദീപം (ultra viloet light) അണുനശീകരണം ഉറപ്പാക്കുന്നു. കൂടാതെ ക്യാബിനറ്റിന്റെ പുറകിൽ നിന്ന് മുമ്പിലേക്ക് അടിക്കുന്ന വായു ബാക്ടീരിയ പോലുള്ള സൂക്ഷ്മാണുക്കളെ തടഞ്ഞുനിർത്തിയശേഷമാണ് കടന്നുവരുന്നത്.

ടിഷ്യു കൾച്ചർ മുറിയിൽ താപവും പ്രകാശവും ജലസാന്ദ്രതയും വായുസഞ്ചാരവും നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുള്ള സംവിധാനം ഉണ്ടായിരിക്കണം. അതിന് എയർകണ്ടീഷണറും, റാക്കുകളിൽ ഫ്ളൂറസെന്റ് ലൈറ്റുകളും സ്ഥാപിച്ചിരിക്കണം.

 ഗ്രീൻ ഹൗസ് 

ടിഷ്യു കൾച്ചർ ചെയ്യുമ്പോൾ ഒരു ഗ്രീൻ ഹൗസും ഉണ്ടായിരിക്കേണ്ടത് അനിവാര്യമാണ്. കാരണം നിയന്ത്രിതമായ സാഹചര്യങ്ങൾ കൊടുത്താണ് ടിഷ്യു കൾച്ചർ സസ്യങ്ങൾ വളർത്തിയെടുക്കുന്നത്. ഈ ചെറുസസ്യങ്ങൾ (plant lets)http://dictionary.reference.com/browse/plantlets നേരിട്ടു സാധാരണ സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ നട്ടാൽ വേഗത്തിൽ വാടിക്കരിഞ്ഞുപോകും. അതിനാൽ ടിഷ്യു കൾച്ചർ തൈകൾ ആദ്യത്തെ കുറച്ചുദിവസങ്ങൾ ഗ്രീൻഹൗസിൽ നിയന്ത്രിതമായ പ്രകാശവും താപവും വെള്ളവും നൽകി വളർത്തി പാകപ്പെടുത്തി എടുത്തശേഷമാണ് പുറത്തുനടുന്നത്. ഇതിനെ ഹാർഡനിങ്ങ് (hardening) എന്നു പറയുന്നു.

 വിവിധയിനം കൾച്ചറുകൾ 

 ഏകകോശ കൾച്ചർ 

സസ്യഭാഗങ്ങളിൽ നിന്ന് കോശങ്ങളെ നേരിട്ടോ എൻസൈമുകളുടെ സഹായത്താലോ വേർതിരിച്ചെടുത്ത് കൾച്ചർ ചെയ്യുന്ന രീതിയാണ് ഏകകോശ കൾച്ചർ എന്ന പേരിലറിയപ്പെടുന്നത്. ഇങ്ങനെയുള്ള കോശങ്ങൾ അനുകൂലമായ മാധ്യമത്തിൽ വളർന്ന് വർധിക്കുകയും കോശസമൂഹങ്ങളായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. ചില പ്രത്യേക ആവശ്യങ്ങൾക്കുവേണ്ടി കോശങ്ങൾ നിർധാരണം ചെയ്ത് എടുക്കുവാൻ സാധിക്കും. ഇങ്ങനെ നിർധാരണം ചെയ്തെടുക്കുന്ന കോശസമൂഹത്തെ കോശ നിരകൾhttp://www.invitrogen.com/site/us/en/home/References/gibco-cell-culture-basics/cell-lines.html (cell lines) എന്നു പറയുന്നു.

 പ്രോട്ടോപ്ലാസ്റ്റ് കൾച്ചർ 

സസ്യകോശങ്ങൾക്ക് കോശസ്തരവും കോശഭിത്തിയും ഉണ്ട്. ചില പ്രത്യേക എൻസൈമുകളുടെ സഹായത്താൽ കോശഭിത്തി അലിയിപ്പിച്ച് മാറ്റുന്നു. ശേഷിക്കുന്ന കോശത്തെ പ്രോട്ടോപ്ലാസ്റ്റ് എന്നാണ് പറയുന്നത്. പ്രോട്ടോപ്ലാസ്റ്റിൽ ജനിതക വ്യതിയാനങ്ങൾ വരുത്തുവാൻ എളുപ്പമായതിനാൽ സസ്യപ്രജനനത്തിൽ പ്രോട്ടോപ്ലാസ്റ്റ് കൾച്ചർ വളരെ പ്രയോജനകരമാണ്. ജനിതകമാറ്റത്തിനുശേഷം അനുയോജ്യമായ മാധ്യമത്തിലേക്ക് മാറ്റുമ്പോൾ കോശഭിത്തി പുനർനിർമ്മിക്കപ്പെടുന്നു. കോശവിഭജനം വഴി തൈകൾ പുനർജീവിപ്പിക്കുവാനും സാധിക്കും.

 അവയവ കൾച്ചർ 

ഭ്രൂണം, ഇല, തണ്ട്, കായ്, അഗ്രമുകുളങ്ങൾ തുടങ്ങിയ സസ്യ അവയവങ്ങൾ കൾച്ചർ ചെയ്യാവുന്നതാണ്. ചില പ്രത്യേക സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഭ്രൂണം കൾച്ചർ ചെയ്യുന്നത് വളരെ പ്രയോജനകരമാണ്. വിത്തിനുള്ളിൽ വച്ച് ഭ്രൂണം നശിച്ചുപോകാൻ സാധ്യതയുണ്ടെങ്കിൽ വിത്തിൽ നിന്ന് ഭ്രൂണം വേർപെടുത്തി കൾച്ചർ ചെയ്ത് തൈകളുണ്ടാക്കാൻ സാധിക്കും. അതുപോലെ വിത്ത് മുളയ്ക്കുന്നതിനുള്ള കാലദൈർഘ്യം ഒഴിവാക്കുന്നതിനും ഭ്രൂണ കൾച്ചർ സഹായകമാണ്.

വന്യ സ്പിഷീസുമായി സങ്കരണം നടത്തിയുണ്ടാക്കുന്ന വിത്തുകൾ പലപ്പോഴും മുളയ്ക്കാറില്ല. എൻഡോസ്പേം ശരിയായി വികാസം പ്രാപിക്കാത്തതാണ് ഇതിന്റെ പ്രധാന കാരണം. ഇങ്ങനെയുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ മൂപ്പെത്തുന്നതിനുമുമ്പ് തന്നെ വിത്തിൽ നിന്ന് ഭ്രൂണം വേർപെടുത്തി കൾച്ചർ ചെയ്ത് തൈകൾ ഉണ്ടാക്കിയെടുക്കാൻ സാധിക്കും.

 പ്രവർധന രീതികൾ 

 കക്ഷ്യമുകുള ഉത്തേജനരീതി 

ഈ പ്രവർധനരീതിയിൽ അഗ്രമുകുളത്തേയോhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2002631/ (apical bud), പാർശ്വമുകുളത്തേയോ (lateral bud), കുരുന്നിലകളുടെ കക്ഷ്യങ്ങളിലുള്ള കക്ഷ്യമുകുളത്തേയോhttp://en.goldenmap.com/Axillary_bud (axillary bud) ഒന്നിച്ചു ഉത്തേജിപ്പിക്കുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. ഈ മുകുളങ്ങൾ സുഷുപ്താവസ്ഥയിലാണെങ്കിലും വളർച്ചാമാധ്യമത്തിലെ ഹോർമോണുകളുടെ ഉത്തേജനത്താൽ ബഹുമുളകൾhttp://www.science20.com/humboldt_fellow_and_science/blog/high_frequency_multiple_shoot_regeneration_tissue_cultures_asparagus_racemosus (multiple shoots) ഉണ്ടാകുന്നു. ഈ ബഹുമുളകളിൽ നിന്ന് ചെറുതലപ്പുകൾ ഒന്നൊന്നായി വേർപെടുത്തി വീണ്ടും ബഹുമുളകൾ ഉണ്ടാകുന്നതിനുള്ള മാധ്യമത്തിലേക്കോ വേരുപിടിക്കണമെങ്കിൽ അതിനുള്ള മാധ്യമത്തിലേക്കോ മാറ്റാവുന്നതാണ്. ഈ രീതിയിൽ വളർത്തി എടുക്കുന്ന തൈകൾ ഐകരൂപ്യമുള്ളവയായിരിക്കും.

 മെരിസ്റ്റം കൾച്ചർ 

മുകുളങ്ങളുടെ ഏറ്റവും അഗ്രഭാഗത്തുള്ളതും കാര്യക്ഷമതയോടെ കോശവിഭജനം നടക്കുന്നതും 0.4 മി. മീറ്ററിന് താഴെ വലിപ്പമുള്ളതുമായ ഒരു ഭാഗം എടുത്തു കൾച്ചർ ചെയ്യുന്നതിനെ മെരിസ്റ്റം കൾച്ചർ എന്നു പറയുന്നു. വൈറസ് വിമുക്തമായ തൈകൾ ഉണ്ടാക്കിയെടുക്കുന്നതിനുള്ള ഉത്തമ മാർഗ്ഗമാണ് മെരിസ്റ്റം കൾച്ചർ.

 അംഗവികാസം 

അംഗവികാസം രണ്ടുവിധത്തിൽ നടക്കുന്നു; കാലസ് മുഖേനയും നേരിട്ടും. സസ്യത്തിൽ നിന്നും ശേഖരിക്കുന്ന എക്സപ്ലാന്റുകൾ അനുകൂലമായ വളർച്ചാമാധ്യമത്തിൽ വളർത്തുമ്പോൾ കോശവിഭജനം വേഗത്തിൽ നടക്കുകയും ഒരു കൂട്ടം കോശങ്ങൾ ഉണ്ടാകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിനെയാണ് കാലസ് എന്നു പറയുന്നത്. കാലസ് വീണ്ടും വേർപെടുത്തി അനുകൂലമായ മാധ്യമത്തിൽ വളരാൻ അനുവദിച്ചാൽ അതിൽ നിന്ന് മുകുളങ്ങളും തലപ്പുകളും ഉണ്ടാകുന്നു. തലപ്പുകൾ വീണ്ടും വേർപെടുത്തി മിതമായ തോതിൽ മാത്രം ഓക്സിനുകളുള്ള മാധ്യമത്തിലേക്ക് മാറ്റിയാൽ ഏതാനും ദിവസങ്ങൾ കൊണ്ട് ചെറുവേരുകൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടും. ഇപ്രകാരം ചെറുതൈകൾ ഉണ്ടാക്കിയെടുക്കുന്ന രീതിക്കാണ് അംഗവികാസംhttp://dictionary.reference.com/browse/organogenesis (organogenesis) എന്നു പറയുന്നത്.

എന്നാൽ ഇപ്രകാരം ഉണ്ടാകുന്ന തൈകളുടെ ജനിതക ഘടനയിലും ബാഹ്യരൂപത്തിലും ജനിതക വൈജാത്യം കടന്നുകൂടാനുള്ള സാധ്യത വളരെ കൂടുതലാണ്. അതിനാൽ ഐകരൂപ്യമുള്ള തൈകളുത്പാദിപ്പിക്കുകയാണ് ലക്ഷ്യമെങ്കിൽ കാലസ് മുഖേനയുള്ള അംഗവികാസരീതി അഭിലഷണീയ മാർഗ്ഗമല്ല. എങ്കിലും ജനിതക വൈജാത്യം ഉള്ളതിനാൽ ഗുണകരമായ സ്വഭാവങ്ങൾ പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന തൈകൾ നിർധാരണം ചെയ്ത് പുതിയ ഇനങ്ങൾ വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുവാനുള്ള സാധ്യതകളുണ്ട്.

ചില സസ്യങ്ങളിൽ എക്സ്പ്ലാന്റുകളിൽ നിന്നു തന്നെ നേരിട്ട് മുകുളങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുവാൻ സാധിക്കും. ഉദാഹരണമായി, ബിഗോണിയയുടെ ഇലയിൽ നിന്നുതന്നെ മുകുളങ്ങൾ വളർന്നുവരാറുണ്ട്. ഇങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന മുകുളങ്ങളാണ് അപസ്ഥാനിക മുകുളങ്ങൾhttp://www.bionity.com/en/encyclopedia/Adventitious.html (adventitious buds) എന്നറിയപ്പെടുന്നത്. 

 കായിക ഭ്രൂണോദ്ഭവം 
(Somatic embryogenesis). 

സാധാരണയായി ബീജസങ്കലനം നടന്നശേഷം യുഗ്മനജത്തിൽhttp://www.answers.com/topic/zygote (zygote) നിന്നാണ് ഭ്രൂണം ഉണ്ടാകുന്നത്. എന്നാൽ അനുയോജ്യമായ വളർച്ചാമാധ്യമങ്ങളിൽ വളരുന്ന കായികകോശങ്ങൾ തന്നെ ഭ്രൂണങ്ങളായി രൂപാന്തരപ്പെട്ട്, അവയിൽ നിന്ന് തൈകളുണ്ടാകാറുമുണ്ട്.

കാരറ്റുപോലുള്ള സസ്യങ്ങളുടെ ഏതു ഭാഗത്തുള്ള കോശങ്ങളും എക്സ്പ്ലാന്റുകളായി കായിക ഭ്രൂണോദ്ഭവത്തിനുപയോഗിക്കാം. എന്നാൽ ചില സസ്യങ്ങളുടെ പ്രത്യുത്പാദനകോശങ്ങൾ തന്നെ ഇതിനായി ഉപയോഗിക്കേണ്ടിവരും. എക്സ്പ്ലാന്റുകൾ ശേഖരിക്കുമ്പോഴുള്ള സസ്യത്തിന്റെ ആന്തരിക വളർച്ചാഘട്ടം കായിക ഭ്രൂണോദ്ഭവത്തിന്റെ നിർണയഘടകമാണ്.

എല്ലാ സസ്യങ്ങളുടെയും പോഷകാവശ്യങ്ങൾ ഒരുപോലെയല്ല. ഓരോ സസ്യത്തിനും അനുയോജ്യമായ പോഷകവസ്തുക്കളുടെ തരവും അളവും കണ്ടുപിടിക്കുകയാണ് ടിഷ്യു കൾച്ചറിന്റെ വിജയം ഉറപ്പാക്കുന്ന പ്രധാനഘടകം. മാധ്യമത്തിന്റെ ഘടന കണ്ടുപിടിക്കുക എന്ന കർമം പലപ്പോഴും ദീർഘവും ക്ലേശകരവുമാവാറുണ്ട്.

കാസർകോടുള്ള കേന്ദ്രതോട്ടവിള ഗവേഷണകേന്ദ്രത്തിൽ തെങ്ങിന്റെ കുരുന്നിലകളാണ് (കുരുത്തോല) ടിഷ്യു കൾച്ചറിന് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഓലയുടെ ചുവടുഭാഗമാണ് കൾച്ചറിന് ഉത്തമം. തക്കാളിയോ, ഓർക്കിഡോ വളരുന്ന സാധാരണ മീഡിയം തെങ്ങിന് ഫലപ്രദമല്ല. തെങ്ങിന്റെ ടിഷ്യു വിഭജിക്കുകയും യഥാകാലം വ്യതിരീകരണം നടക്കുകയും ചെയ്യാൻ ആവശ്യമായ രാസഘടകങ്ങൾ എന്താണെന്നും ഇവ മാധ്യമത്തിൽ ഏതേത് അനുപാതത്തിൽ ഉണ്ടാവണമെന്നും കണ്ടുപിടിക്കേണ്ടിയിരിക്കുന്നു.

തെങ്ങു മാത്രമല്ല, തെങ്ങിന്റെ കുടുംബത്തിൽപ്പെട്ട മറ്റു സസ്യങ്ങളും ടിഷ്യു കൾച്ചറിന് എളുപ്പത്തിൽ വഴങ്ങുന്നവയല്ല. എണ്ണപ്പനയുടെ കൾച്ചർ ദശകങ്ങൾ നീണ്ടുനിന്ന ഗവേഷണത്തിനുശേഷമാണ് വിജയിച്ചത്. സാമ്പത്തിക പ്രാധാന്യമുള്ള മറ്റൊരു സസ്യമായ ചൂരലിലും ടിഷ്യു കൾച്ചർ പൂർണമായി വിജയിച്ചിട്ടില്ല. മറ്റൊരു പ്രശ്നസസ്യമായ മുളയിലെ ഗവേഷണം വിജയപ്രദമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. ഡൽഹി സർവകലാശാലയിലെ പ്രൊഫ. മോഹൻ റാമിന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഗവേഷകസംഘം നടത്തിയ ഒരു പതിറ്റാണ്ടു കാലത്തെ ഗവേഷണത്തിന്റെ ഫലമായിട്ടാണ് മുളയ്ക്കുവേണ്ട ടിഷ്യു കൾച്ചർ മാധ്യമം കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടത്.

പ്രായോഗിക നേട്ടങ്ങൾ. സസ്യപ്രവർധനത്തിന്റെ നൂതന സാങ്കേതികവിദ്യ എന്ന നിലയിൽ ചുരുങ്ങിയ സമയം കൊണ്ട് മാതൃസസ്യത്തിന്റെ അതേ സ്വഭാവവും ഐകരൂപ്യവുമുള്ള തൈകൾ ഉണ്ടാക്കിയെടുക്കാൻ സാധിക്കും എന്നതാണ് ടിഷ്യു കൾച്ചറിന്റെ പ്രധാന പ്രായോഗിക നേട്ടമായി കരുതപ്പെടുന്നത്. ഓർക്കിഡ്, ആന്തൂറിയം തുടങ്ങിയ അലങ്കാരസസ്യങ്ങളിലും, വാഴ, ഏലം, ഔഷധസസ്യങ്ങൾ എന്നിവയിലും വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ ടിഷ്യു കൾച്ചർ ഇന്ന് വിജയകരമായി നടത്തിവരുന്നു.

ഐകരൂപ്യമുള്ള തൈകളാണ് ടിഷ്യു കൾച്ചറിന്റെ പ്രത്യേകത എങ്കിലും ചില രീതികളുപയോഗിച്ചു ടിഷ്യു കൾച്ചർ ചെയ്യുമ്പോൾ ജനിതകവ്യതിയാനങ്ങൾ കണ്ടുവരാറുണ്ട്. ഇതിന് സോമാക്ലോണൽ വ്യതിയാനങ്ങൾ എന്നാണ് പേര്. ഇത്തരം വ്യതിയാനങ്ങളിൽ അഭികാമ്യമായവയെ കണ്ടുപിടിച്ച് അവയിലൂടെ പുതിയ ഇനങ്ങൾ വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുവാൻ സാധിക്കും.

വ്യത്യസ്തങ്ങളായ സ്പീഷീസ് തമ്മിൽ സങ്കരണം ചെയ്ത് അങ്കുരണശേഷിയുള്ള വിത്തുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുക എളുപ്പമല്ല. എന്നാൽ വ്യത്യസ്തങ്ങളായ സ്പീഷീസിന്റെ പ്രോട്ടോപ്ലാസ്റ്റ് വേർതിരിച്ചെടുത്ത് അവ തമ്മിൽ സംയോജിപ്പിച്ച് കായിക സങ്കരങ്ങൾ (somatic hybrids) ഉണ്ടാക്കിയെടുക്കാൻ സാധിക്കും. ഇപ്രകാരമുള്ള കായിക സങ്കരത്തിന് രണ്ടു സ്പീഷീസിന്റെ സ്വഭാവങ്ങളെയും സംയോജിപ്പിക്കുവാൻ സാധിക്കും. ജനിതക എഞ്ചിനീയറിംഗി ലൂടെ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ട്രാൻസ്ജീനിക് സസ്യങ്ങളും പൂർണരൂപം പ്രാപിക്കുന്നത് ടിഷ്യു കൾച്ചറിലൂടെയാണ്.

പരാഗം, അണ്ഡം തുടങ്ങിയ ബീജകോശങ്ങളിൽ നിന്നും തൈകളുത്പാദിപ്പിക്കുവാൻ കഴിയും. എന്നാൽ കായികകോശങ്ങളിലുള്ളതിന്റെ പകുതി ക്രോമസോമുകൾ മാത്രമേ ഇതിൽ കാണുകയുള്ളു. അതിനാൽ ഇത്തരം കൾച്ചറുകളെ അഗുണിത കൾച്ചർhttp://ddr.nal.usda.gov/bitstream/10113/42088/1/IND44376955.pdf (haploid culture) എന്നു പറയുന്നു. ഇത്തരം സസ്യങ്ങളുടെ ക്രോമസോം കോൾച്ചിസിൻhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmedhealth/PMH0000756/ (colchicine) പോലുള്ള രാസപദാർഥങ്ങളുടെ സഹായത്താൽ ഇരട്ടിപ്പിച്ച് സമയുഗ്മജ ദ്വിഗുണിതങ്ങൾhttp://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1601-5223.1971.tb02433.x/abstract (homozygous diploids) ഉണ്ടാക്കാം. സസ്യപ്രജനനരംഗത്ത് ഇതിന് വളരെ പ്രയോജനങ്ങൾ ഉണ്ട്.

രോഗപ്രതിരോധശേഷിയുള്ളതും, ലവണതയെ (salinity) പ്രതിരോധിക്കുന്നതുമായ കോശങ്ങൾ നിർധാരണം ചെയ്തെടുത്ത് അവയിൽ നിന്ന് പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള സസ്യങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാം. ഇങ്ങനെ ചെയ്യുന്നതിന് യോഗ്യമായ രീതിയിൽ മാധ്യമത്തിൽ വ്യത്യാസങ്ങൾ വരുത്തേണ്ടതുണ്ട്. ഉദാഹരണമായി രോഗപ്രതിരോധശേഷിയുള്ള കോശങ്ങൾ വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ മാധ്യമത്തിൽ രോഗാണു (pathogen) നിവേശനം നടത്തേണ്ടതായി വരും.

ഓരോ സ്പീഷീസിന്റെയും ജനിതക വൈജാത്യം കാത്തുസംരക്ഷിക്കുക വളരെ ക്ലേശകരമാണ്. കായിക പ്രവർധനം നടക്കുന്ന സസ്യങ്ങളിൽ ഇത് ഏറെ പ്രയാസവുമാണ്. വിത്തുമൂലം പ്രത്യുത്പാദനം നടക്കുന്ന സസ്യങ്ങളെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം വിത്തിന്റെ അങ്കുരണശേഷി നഷ്ടപ്പെടുന്നതാണ് ഒരു പ്രശ്നമായി അനുഭവപ്പെടാറുള്ളത്. എന്നാൽ ഇന്ന് ദ്രവരൂപത്തിലുള്ള നൈട്രജൻ ഉപയോഗിച്ച് അതിശീതാവസ്ഥയിലേക്ക് (-196 °C) കോശങ്ങളെ മാറ്റി കേടുകൂടാതെ സൂക്ഷിക്കുവാൻ സാധിക്കും എന്ന നില വന്നിട്ടുണ്ട്.

ലുപ്തപ്രചാരമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന താതിരി, മരമഞ്ഞൾ, വയമ്പ്, ആരോഗ്യപച്ച, കച്ചോലം തുടങ്ങിയ സസ്യങ്ങളുടെ തൈകൾ വൻതോതിൽ ടിഷ്യുകൾച്ചർ വഴി വളർത്താനും ആവശ്യക്കാർക്ക് എത്തിച്ചുകൊടുക്കാനും ഇവയുടെ കൃഷി പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുവാനും പാലോട് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ട്രോപ്പിക്കൽ ബോട്ടാണിക്കൽ ഗാർഡൻ ആൻഡ് റിസർച്ച് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ശ്രമിച്ചുവരുന്നു.

സൂക്ഷ്മാണുക്കൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന മലിനീകരണമാണ് (microbial contamination)http://www.fda.gov/NewsEvents/Testimony/ucm114914.htm ടിഷ്യു കൾച്ചറിലെ മറ്റൊരു പ്രശ്നം. അണുനശീകരണം കൊണ്ട് കുമിളുകളെ ഒരു പരിധിവരെ നിയന്ത്രിക്കാമെങ്കിലും ആന്തരികമായി (endogenous)http://www.answers.com/topic/endogenous എക്സ്പ്ലാന്റുകളിൽ കാണുന്ന ബാക്ടീരിയപോലുള്ള സൂക്ഷ്മാണുക്കളെ നശിപ്പിക്കുക പ്രയാസമാണ്.

കൾച്ചർ ചെയ്യുന്ന കാലയളവിൽ കോശങ്ങളിൽ നിന്നു പുറത്തുവരുന്ന പോളിഫീനോളുകൾ (polyphenols) എക്സ്പ്ലാന്റുകളുടെ വളർച്ചയ്ക്ക് ഹാനികരമാണ്. ഇവ മാധ്യമത്തെ തവിട്ടുനിറമാക്കുകയും എൻസൈം പ്രവർത്തനത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. അസ്കോർബിക് അമ്ലം, സക്രിയിത മരക്കരി (activated charcoal) എന്നിവ ശരിയായ തോതിൽ മാധ്യമത്തിൽ ചേർക്കുന്നത് ഈ പ്രശ്നം ലഘൂകരിക്കാൻ സഹായിക്കും.

ടിഷ്യു കൾച്ചർ മുഖേനയുണ്ടാകുന്ന ചെറു സസ്യങ്ങളിൽ ആന്തരികവും ഭൗതികവുമായ ചില വൈകല്യങ്ങൾ കണ്ടുവരാറുണ്ട്. ഇവയ്ക്ക് ബലഹീനമായ തണ്ടുകളും, കട്ടിയും നീളവും കൂടിയതും ഹരിതകം കുറഞ്ഞതും വേഗം കൊഴിഞ്ഞുപോകുന്നതുമായ ഇലകളും ചിലപ്പോൾ കാണപ്പെടാറുണ്ട്. ഇങ്ങനെയുള്ള അസാധാരണമായ പ്രതിഭാസത്തെ കാചനം (vitrification) എന്നു പറയുന്നു.
ടിഷ്യു കൾച്ചർ പ്രവിധിയിലൂടെ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത് റോസാച്ചെടികൾ

ടിഷ്യു കൾച്ചർ ചെയ്ത സസ്യങ്ങൾ കൾച്ചർ പാത്രങ്ങളിൽ നിന്ന് പുറത്തെടുത്തു സാധാരണ സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ (ex vitro establishment) വളർത്തുമ്പോഴും പ്രശ്നങ്ങളുണ്ടാകാറുണ്ട്. നല്ലൊരു ശതമാനം തൈകളും ഉണങ്ങിപ്പോകുന്നു. ഇതിനു കാരണം ടിഷ്യു കൾച്ചർ സസ്യങ്ങളിൽ പലപ്പോഴും വേരും കാണ്ഡവും തമ്മിലുള്ള സംവഹനബന്ധം (vascular connection) ശരിയായി രൂപപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടാവുകയില്ല എന്നതാണ്. ആസ്യര ന്ധ്രങ്ങൾ പ്രതികൂലാവസ്ഥയിലും തുറന്നു തന്നെയിരിക്കും എന്നതും മറ്റൊരു പ്രധാന കാരണമാണ്. ഈ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുവാൻ ശരിയായ ദൃഢീകരണത്തിന് (hardening) ശേഷം മാത്രമേ സസ്യങ്ങൾ ഗ്രീൻ ഹൗസിൽ നിന്ന് സാധാരണ സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ വളർത്താവൂ.

ഔഷധനിർമ്മാണരംഗത്ത് ടിഷ്യു കൾച്ചർ വഴിയുള്ള ദ്വിതീയ ഉപാപചയകാരികളുടെ ഉത്പാദനം (production of secondary metabolites) വളരെ പ്രയോജനകരമാണ്. കാലസ് കൾച്ചറുകളിൽ നിന്നാണ് ദ്വിതീയ ഉപാപചയകാരികളെ വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്നത്.      

 അവലംബം 

വർഗ്ഗം:സസ്യ പ്രജനനം