Клонирование растений: этапы, примеры, плюсы и минусы

На самом деле клонирование растений намного проще осуществить, чем мы можем себе представить. Более простое строение растений по сравнению с животными позволяет проводить клонирование образцов не только в лабораторных условиях, но и дома. В отличие от высших животных, которые в природе размножаются только половым путем, для растений, помимо полового, характерно размножение вегетативным способом. Вегетативное размножение – один из видов бесполого размножения. У растений оно характеризуется отделением от материнской особи дочерних – корневищ, побегов, луковиц, клубней и т. д.

Клонирование. Начало

Все мы знаем об успешном клонировании животных. В 1996 году появилась на свет овечка Долли, являвшаяся точной копией своей предшественницы. Это событие стало поворотным как в научной среде, так и в массовой культуре. Ученые и СМИ были озабочены возможностью клонирования человека или более крупного животного. О клонировании растений все забыли – ведь это не так интересно и ново. Но даже само слово «клон» с древнегреческого переводится как «побег, веточка, отпрыск», что, несомненно, указывает на раннее развитие именно растений как объекта клонирования в целях селекции.

Бесполое размножение растений – естественный процесс

Как мы уже сказали, для растений характерно как бесполое размножение, так и половое. Любой огородник и садовод своими руками хоть раз, но клонировал наиболее удачные образцы помидора, яблони, садовых цветов и т. д. Для клонирования посадок в домашних условиях достаточно взять живые и здоровые клетки цветка, куста или деревца (лист, побег, корень, черенок и т. д.) и создать им правильные условия для роста. Спустя некоторое время мы получим взрослое растение, генетически ничем не отличающееся от материнской особи. Обычно для создания клона у растений берут клетки апикальной меристемы (то есть клетки, находящиеся на верхушках побегов растения и на концах его корешков). Эти клетки осуществляют образование всех органов растения, поэтому при клонировании с их помощью новая особь растения развивается значительно быстрее.

Плюсы и минусы клонирования растений

Увеличение числа растений посредством клонирования имеет как преимущества, так и недостатки. Для клонирования мы отбираем образцы с самыми высокими качественными характеристиками. Например, будем отбирать усики тех кустов клубники, на которых зреет самая крупная и сладкая ягода. Или выберем луковицы самых ярких и устойчивых к холодам тюльпанов. Каждый дачник может привести множество примеров клонирования растений на своем огороде. Как доказала практика, популяция растений, выращенных с помощью клонирования намного чище и плодовитее, чем популяция, выращенная из семян. Но существуют и темные стороны клонирования, из-за которых часто страдает качество клонов.

Недостатки клонирования

Главная проблема создания клонов заключается в том, что при клонировании одного или даже нескольких особей растений сильно обедняется генетический код. Природа недаром дала нам генетическое разнообразие во всем – оно помогает живым организмам выживать и претерпевать важные изменения из поколения в поколение. Растения, полученные в результате клонирования, совершенно не приспособлены к диким условиям жизни. Ведь все особи имеют одинаковый генетический код, значит, в природе они запрограммированы вести себя одинаково. К примеру, их может убить один штамм болезни, тогда когда растения с разной генетикой воспринимали бы его по-разному.

Избалованные клоны

Чем ближе к лабораторным условиям происходит процесс клонирования, тем сложнее в итоге пересадить клоны на открытый грунт и заставить расти их самостоятельно. Развивающиеся в идеальных условиях, образцы учатся только потреблять. Ни продуцировать достаточное количество кислорода, ни заботиться о себе растения не умеют. Поэтому важно время от времени давать рассаде возможность находиться в более диких и нетепличных условиях, чтобы у саженцев вырабатывались необходимые для самостоятельного существования умения.

Подходящая среда для развития клонов

Чтобы клоны из апикальной меристемы выросли максимально здоровыми, их необходимо поместить в среду, богатую питательными веществами. Также растениям нужно обеспечить оптимальные освещение, влажность и температуру воздуха. Клонированные образцы особенно чувствительны ко всем нюансам окружающей среды. Обычно на начальном этапе клонирования используют специальные питательные растворы. Они в большом ассортименте продаются в магазинах. Из таких препаратов, помогающих быстрее вырастить клонированное растение, выделяют стимулятор корнеобразования. Затем молодые особи помещаются в богатую полезными бактериями и удобрениями землю.

Клонирование черенкованием

Как правильно клонировать нужное растение в домашних условиях? Существует огромное множество нюансов размножения растений черенкованием. Мы отметим только главные правила культивирования данным способом.

Первый этап

На первом этапе клонирования растений от материнского растения нужно отделить выбранный вами черенок. Для этого подойдет небольшой острый режущий предмет – маникюрные ножницы, лезвие бритвы, маленький нож и т. д. Предмет, выбранный для обрезания, обязательно нужно продезинфицировать спиртом, чтобы бактерии не попали в срез черенка.

Срез обязательно делается на молодых здоровых побегах с такой же молодой зеленой листвой. Черенки срезаются с нижних веток растения – они быстрее пускают корни. Черенок должен быть длиной 10-20 сантиметров и обрезаться под углом 45 градусов точно в месте его соединения с побегом. Незамедлительно после обрезания черенок должен оказаться в емкости с водой с уровнем кислотности 5,8-6,2 для того, чтобы остановить заживление среза, предотвратить заражение вредными бактериями, и, конечно, обеспечить растение необходимой влагой.

Второй этап

На втором этапе клонирования растений начинается их укоренение – то есть образование корней. Чтобы корни были гуще и крепче, у черенка обрезаются все листья. Срез обновляется по мере необходимости. Можно оставить растение в обычной воде и ждать прорастания корней, но лучше использовать самодельный или покупной активатор корнеобразования.

Из не фабричных активаторов роста корней можно использовать кислоты: индолилуксусную, индолилмасляную, нафтилуксусную, янтарную и марганцевокислый калий. Из безопасных корнеобразователей известен простой мед, в который нужно обмакивать срез, а также сок алоэ. Следует не допускать передозировки активаторами роста – от этого растение может перестать развиваться и даже погибнуть.

Микроклимат

Уровень влажности во время развития клонов должен быть не меньше 80%, так как пока корни не развились, черенки получают влагу из воздуха. Температура в помещении с рассадой должна быть не меньше 23 градусов, а иногда и больше 25.

Освещение

Во время укоренения клонам нужно очень яркое освещение. Для подачи света используют неоновые лампы дневного света. Флуоресцентные или энергосберегающие. Чем больший световой спектр будет у лампы, тем лучше. Некоторые селекционеры используют красные и синие лампы, свет которых неярок, но тоже полезен растениям. Лампы не будут работать целые сутки. Световой режим нужно выставить в значении 18/6 или 16/8. Растения тоже должны спать.

Микроклональное размножение растений

Так как у черенкового клонирования есть свои минусы, селекционные достижения привели нас к концепции микроклонального размножения растений. Размножение растений черенками лучше показывает себя при небольших популяциях в частном садоводстве. В научной среде при стандартном клонировании растений ученые столкнулись с некоторыми проблемами:

1. Хвойные и некоторые лиственные деревья (например, дуб), а также орехоплодные сложно поддаются размножению путем черенкования.
2. Посредством черенкования практически не размножаются многие виды деревьев возрастом более 10 – 15 лет.
3. Не всегда получается стандартный материал для посадки, так как при черенковом клонировании высока вероятность инфекционного заражения клонов.
4. Сложно размножать взрослые древесные растения с помощью прививок.

Преимущества микроклонирования растений

У микроклонального размножения растений есть ряд преимуществ, которых невозможно добиться при клонировании образцов обычным – черенковым способом. Многие садоводы в настоящее время начинают интересоваться микробиологией и закупаться необходимыми для микроклонирования материалами и приборами. С одной стороны, урожай растений, полученных путем клонирования клеток, по своим качествам намного превосходит урожай, выращенный из черенков:

1. Посадочный материал однороден генетически – это может быть как плюсом, так и минусом.
2. Использование безвирусного посадочного материала, так как при микроклонировании используются клетки меристемы.
3. Высокая способность размножения любых видов растений. Даже хвойных.
4. Требуется меньше времени на выведение новых улучшенных сортов растений.
5. Растение быстрее переходит из ювенильной фазы в репродуктивную.
6. Микроклональное размножение растений может происходить весь год в специальных помещениях.
7. Рассада, полученная данным способом, занимает меньше места, чем черенковая.

Этапы микроклонирования растений

Их всего пять:

1. Под микроскопом в стерильных условиях у растения отщипывается малое количество меристемы. Это называется взятием образца для клонирования. Из меристемы в будущем появятся все ткани и органы будущего клона.
2. Дальше с тканью меристемы поступают так же, как с черенком - дезинфицируют срез и помещают образец в питательную среду.
3. Когда растение достигнет фазы микрокопии, с него опять срезают черенки под микроскопом и каждый кладут в питательный раствор. Затем из каждого черенка вырастает микрорастение. С него опять берут черенки и выращивают из них микрокопии. Так продолжается неограниченное количество раз до тех пор, пока не образуется требуемое количество клонов.
4. Подросшие растения высаживают в специальные установки для подготовки к условиям жизни в открытом грунте.
5. Взрослые растения пересаживают в теплицу и готовят к высадке в открытую почву.