Култура биљних ћелија, ткива и органа, подразумева умножавање и гајење ћелија, ткива или органа биљака на чврстом или течном медијуму, у условима контролисане температуре, светлости, влажности ваздуха и гасова у атмосфери. Додатно, култура биљака in vitro подразумева асептично култивацију, односно ћелије, ткива и органи се гаје у стерилним условима и ослобођени су, не само микроорганизама, већ и свих живих организама изузев биљака.
Базирана на принципу тотипотентности, тј. плурипотентности биљних ћелија, in vitro култура се може применити за готово сваку биљну врсту, при чему се активно користи за масовну производњу биљног материјала, за добијање униформних потомака, очување гермплазме, проучавање регулације растења и развића, синтезу значајних метаболита и др. Захваљујући могућности проучавања великог броја узорака на малом простору и у кратком временском интервалу, култура ткива омогућава ефикасна проучавања биохемијских процеса код биљака. Додатно, различити типови in vitro културе биљног ткива омогућавају испитивања анатомских, морфолошких и физиолошких карактеристика биљних ћелија, ткива и органа, али и проучавања комплексног одговора биљке на абиотичке и биотиче еколошке факторе.
In vitro култура биљака подразумева како гајење недиференцираних биљних структура (култура калуса, култура ћелијских суспензија, култура микроспора, култура протопласта), тако и биљних структура које карактерише организовано растење (култура клијанаца, култура органа, култура меристема…).
Култура калуса
Култура калуса је in vitro техника која омогућава одржавање недиференцираних биљних ћелија дужи временски период. Може се добити из било ког органа процесом дедиференцијације. Узорак биљног ткива се поставља на медијум за индукцију калуса, након чега се развија недиференцирано калусно ткиво.
Илустрација успостављања културе калуса у лабораторијским условима
Успешну културу калуса карактерише неколико развојних стадијума – индукција калуса, деоба ћелија и диференцијација ћелија. Ове фазе у култури калуса су праћене променом у величини ћелија и ткива, али и структури и метаболичкој активности ткива. У фази индукције калуса долази до припреме ћелија експланата за ћелијску деобу, па се метаболизам ћелија активира. Трајање ове фазе зависи од физиолошког стања ћелија почетних експланата, али и од услова у којима се култура калуса одржава. Индукција калуса је праћена даљом деобом ћелија која резултира јединственим обрасцем раста калусног ткива. Иако након деобе ћелија калусног ткива следи диференцијација, не постоји јасна граница између друге и треће фазе, обзиром да током деобе ћелија може доћи до диференцијације и обрнуто. Успешност успостављања културе калуса углавном зависи од правилног одабира типа почетног експланта, концентрације регулатора растења (биљних хормона), као и концентрације нутријената у медијуму.
Калусно ткиво може бити одржавано у активној фази раста преношењем фрагмената калусног ткива на свежи медијум. Понављање оваквог поступка пропагације могуће је обезбедити већу количину биљног материјала која се даље може користити и у научне и у практичне сврхе. Приликом пасажирања материјала мора се обратити пажња на величину материјала (у циљу одржавања потенцијала за даљи раст), као и на смањење могућности оштећења ткива. Текстура и физиолошке карактеристике калусног ткива могу се значајно разликовати, па може доћи до појаве ткива које је компактно и чврсто, или ткива које се лако дезинтегрише и чија структура се лако наруши. Трошно калусно ткиво се даље може користи за успостављање ћелијске суспензије. Такође, додавањем одговарајућих регулатора растења у медијум, могуће је изазвати формирање коренова и стабала из недиференцираног калусног ткива, при чему се на крају добијају комплетно формиране биљке. Промена од једне форме калусног ткива до друге најчешће се може изазвати променама у концентрацији и саставу регулатора растења.
Илустрација поступка добијања нових биљака посредством културе калуса
Најраније метаболичке промене у ћелијама калуса у вези су са оштећењима која настају засецањем почетних експланата. Међутим, иако калусно ткиво у култури може да задржи карактеристике биљке или биљног органа са којег је развијено, ћелије калусног ткива може карактерисати и метаболизам другачији од оног који карактерише експлант са којег је калус развијен. Даље постављање калусног ткива у услове који доводе до интензивнијих метаболичких процеса у ћелијама и синтезу биолошки активних компоненти, поред проучавања физиолошких процеса и разјашњавања путева синтезе биљних метаболита, данас налази велику примену у синтези биолошки активних секундарних метаболита.
Органи in vitro регенерисаних биљака могу бити значајан извор секундарних метаболита. Појачана производња биљних секундарних метаболита може се осигурати успостављањем униформне in vitro културе биљних калуса које су независне од промена у спољашњем окружењу биљака. Производња природних фенолних киселина, есенцијалних уља и антоцијанина путем културе калуса додатно пружа и јасну предност у погледу приноса и очувања биомасе.
Како култура калуса калусних ћелија подразумева масовну пролиферацију недиференцираних ћелија продукованих од in vitro изолованих ћелија, ткива или органа, гајењем оваквог типа ћелија асептично на одговарајућем медијуму може се постићи масовна продукција метаболита од интереса. Додатно, ћелије калусног ткива третиране различитим концентрацијама биљних хормона (регулатора растења), или побуђивачима, могу продуковати високе секундарне метаболите у концентрацијама и до неколико пута већим у поређењу са биљкама гајеним стандарним методама култивације, као и у поређењу са биљкама узоркованим са њихових природних станишта.
In vitro култура ткива генерисана из листова Арабидопсис халлери (а) и Арабидопсис тхалиана (б). Када се произведе трошни калус, асептички се преноси у медијум за регенерацију изданака (ц), а затим у медијум за регенерацију корена (д). Потпуно регенерисане биљке се гаје у стакленику (е). Добијени калус се може користити за генерисање стабилних култура ћелијске суспензије (ф)
Фотографија преузета са: Researchgate
Литература
Јаковљевић Драгана. Босиљак (Ocimum basilicum L.) у култури in vitro. 2020. Задужбина Андрејевић, Београд
Аутор: др Драгана Јаковљевић
Обрадио: Дејан Милошевић
БОТАНИЧКА БАШТА САЈТ, ФБ СТРАНА, ИНСТАГРАМ
ПМФ КРАГУЈЕВАЦ САЈТ, ФБ СТРАНА, ИНСТАГРАМ, ЈУТЈУБ
ПРВИ ПРВИ НА СКАЛИ ПОРТАЛ, ФБ СТРАНА, ТВИТЕР, ИНСТАГРАМ, ЈУТЈУБ
Добитници признања Зелени лист из Крагујевца, Ботаничка башта и удружење ПРВИ ПРВИ НА СКАЛИ јавности представљају заједничко стварање Еколумне на сајту Екологија Крагујевац и на порталу удружења.
Досадашње објаве:
УПОЗНАЈ ПРИРОДУ ДА БИ ЈЕ ВИШЕ ВОЛЕО
Извор: ПРВИ ПРВИ НА СКАЛИ
