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Die Technik der Erhaltung und Züchtung von Pflanzenzellen, Gewebe, und anderen Pflanzenteilen unter sterilen Bedingungen in einem Nährmedium heißt 'Gewebekultur' bei Pflanzen. Diese Technik oder Gewebekultur wird für Vermehrungszwecke verwendet. Deswegen, diese Methode wird auch als Mikropropagation bezeichnet. Durch die Verwendung dieser Methode, ein Klon einer Pflanze wird unter einer kontrollierten Umgebung hergestellt und dann in die äußere Umgebung vermehrt. Der Teil der Pflanze, der für die Gewebekultur verwendet wird, wird als bezeichnet „erklären“ . Diese Kultur wurde erstmals 1902 von Gottlieb Haberlandt etabliert. Die Fähigkeit einer Pflanzenzelle, sich zu einer ganzen Pflanze zu regenerieren, wird biologisch als „zelluläre Totipotenz“. Die Explantate werden in Gefäßen mit einem nährstoffreichen Medium angezogen. Alle mit der Gewebekultur verbundenen Materialien werden vor der Verwendung sterilisiert, um Infektionen und Verrottung des Gewebes zu verhindern. Es gibt verschiedene Arten von Gewebekulturen in Pflanzen wie Kalluskultur, Orgelkultur, Einzelzellkultur, Suspensionskultur, Embryokultur, Antherenkultur, Pollenkultur, Somatische Embryogenese, Protoplastenkultur, Triebspitze und Meristemkultur und Explantatkultur. Die drei wichtigsten Aspekte der Umgebung, die für die Gewebekultur benötigt werden, sind das Nährmedium (die Mischung aus Salzen, Vitamine, Nährstoffe, und andere Wachstumsstimulatoren), die aseptischen Bedingungen (Sterilisation), und die Belüftung des Gewebes (beinhaltet das Rühren des Mediums). Von der Gewebekultur in Pflanzen wird erwartet, dass sie vier Stadien durchläuft, bevor sie tatsächlich an die äußere Umgebung weitergegeben wird. Die Etappen sind:
Stufe 1 oder Initiierungsphase:Das zu kultivierende Explantat wird sterilisiert, um die Entwicklung von Mikroorganismen zu verhindern, die den Prozess negativ beeinflussen können.
Stufe 2 oder die Multiplikationsphase:In dieser Stufe das Explantat wird erneut geteilt und in das Medium eingebracht. Hier vermehrt sich das Gewebe und produziert neue Triebe.
Stufe 3 oder die Wurzelbildung:Hormone werden verwendet, um die Wurzelbildung zu induzieren und die Explantate werden vorbereitet, um in die regulären Kultursubstrate überführt zu werden.
Stufe 4 oder die Etablierungsphase:Die Vermehrungspflanzen werden schließlich in die äußeren Bodenverhältnisse gebracht.
Lesen Sie dies:Informationen zur Bananengewebekultur.
Pflanzen, die erfolgreich mit der Gewebekulturtechnik gezüchtet wurden, sind Banane, Ananas, Feige, Parval, Tindora, Zitrone, Ingwer, Süßkartoffel, Zuckerrohr, Tomate, Kartoffel, Kohl, Papaya, Mango, Guave, Erdbeere, Kurkuma, Jatropha, Eukalyptus, Teak, Orchideen, Bambus, usw.
Wenn die Gewebekultur zu Hause praktiziert wird, dann gibt es einige verfügbare Materialien, die nützlich sein können.
Das Medium für Gewebekulturpflanzen besteht aus Makronährstoffen, Mikronährstoffe, Vitamine, Wachstumsregulatoren, und Kohlenhydrate oder Saccharose. Diese Elemente sind für die meisten Pflanzen üblich und wurden von Murashige und Skoog entworfen. Einige spezielle Pflanzengruppen wie Nadelbäume benötigen möglicherweise zusätzliche Nährstoffe. Die allgemeinen Bestandteile der Medien sind:
Vorbereitung der Medien für Gewebekulturpflanzen:
Es ist eine sehr schwierige Aufgabe, jeden Bestandteil zu wiegen, um das Medium für jedes Pflanzengewebe vorzubereiten. So, zweckmäßigerweise wird der Vorrat des Mediums vorbereitet und im Kühlschrank gelagert und regelmäßig auf Verunreinigungen oder Ausfällungen überprüft. Die üblichen Medien für die Gewebekultur sind auf dem Markt leicht erhältlich und haben jeweils eine Spezifikation.
Ein Beispiel für den Medienmischungsprozess ist hier skizziert:
1-Liter-Behälter wird mit drei Tassen Wasser gefüllt.
2,2 g oder eine halbe Packung MS-Medium mit 2 Esslöffel Zucker werden hinzugefügt und gut vermischt.
Zu dieser Lösung werden 1 ml BAP (Benzyladenin) und 1 ml PPM (Pflanzenkonservierungsmittelmischung) gegeben.
Wasser wird zugegeben, um 1 Liter der Mischung herzustellen. Der pH-Wert der Lösung sollte zwischen 5 und 6 oder 5,6 bis 5,8 liegen. Wenn der pH-Wert sauer ist, fügen Sie eine kleine Menge Backpulver hinzu und mischen Sie alles gut. Andernfalls, wenn der pH-Wert basisch ist, fügen Sie ein paar Tropfen Essig hinzu und mischen Sie gut.
Geben Sie das Medium in das Babyglas, sobald der erforderliche pH-Wert erreicht ist. Jedes Glas kann 25 ml der Lösung aufnehmen.
Zu den 25 ml Lösung wird das Geliermittel Agar 30 ml oder 50 ml gegeben.
Die Gläser werden verschlossen und unter Hitzebedingungen wie in einer Mikrowelle platziert, Dampfkochtopf, usw. zur Sterilisation.
Die für die Pflanzenkultur verwendeten Medien werden in einen Glasbehälter gegeben und entweder mit Baumwoll- oder Plastikverschlüssen verschlossen und durch das Verfahren durch Autoklavieren für 30 Minuten bei 15 Pfund pro Quadrateinheit Druck sterilisiert. Die Vitamine, Aminosäuren, Hormone, und andere Pflanzenextrakte werden beim Autoklavieren zerstört, daher wird die Lösung dieser Verbindungen unter Verwendung von Millipore-Filterpapier mit einem Porendurchmesser von 0,2 Mikrometer sterilisiert. Wenn alte Bäume oder Pflanzen für die Gewebekultur ausgewählt werden, ist die Sterilisation des Explantats aufgrund der Kontamination ein ernstes Problem. Sporen in den Pflanzen werden entfernt, indem Insektizide und Pestizide verwendet werden und die Triebe mit dünnen, transparente Folienbeutel vor der Entnahme des Explantats. Die Oberfläche ist mikrobiell kontaminiert und wird daher vor dem Einpflanzen in das Nährmedium gründlich sterilisiert. Hypochlorit, Äthyl, und Isopropylalkohol werden als Oberflächensterilisierungslösungen für Pflanzengewebe verwendet. Die Explantate werden zunächst 20 bis 20 Minuten in destilliertem Wasser oder warmem Wasser gewaschen, um die Staubpartikel zu entfernen. dann mit einer Reinigungsmittellösung, und schließlich mit 0,1% HgCl2- und NaCl-Lösungen für fünf Minuten. Die Explantate werden erneut mit sterilisiertem destilliertem Wasser gewaschen, um die sterilen Knotensegmente von den Explantaten zu entfernen. Die Verwendung einer sterilen Pinzette zur Handhabung des Gewebes oder Explantats ist ein Muss.
Für die Gewebekultur in Pflanzen, wenn ein flüssiges Medium verwendet wird, dann besteht die Gefahr des Untertauchens des Gewebes und des Mangels an Sauerstoffversorgung, was zum Absterben des Gewebes führen kann. Um dieses Problem zu überwinden, wird ein Geliermittel verwendet. Geliermittel sollten eine für die Gewebekultur sehr wichtige Eigenschaft haben, d. h. das Mittel sollte beim Erhitzen eine Flüssigkeit bilden, werden beim Abkühlen halbfest und widerstehen der Sterilisation. Die am häufigsten verwendeten Geliermittel sind Agar, Agarose, und Gelrit. Andere verfügbare Geliermittel sind Gellangummis, Alginsäure, und Gelcarin. Das Gel wird hauptsächlich verwendet, um die Medien zu festigen; daher wird es in Pulverform zugegeben und so erhitzt, dass es die Siedetemperatur erreicht. Wenn die Medien abkühlen, es bildet das Gel. Dieses Gel ist eine partielle feste Oberfläche, um das Explantat vor dem Eintauchen zu verankern. aber weich genug, um den Explantaten zu helfen, Nährstoffe aufzunehmen. Die Medienmischungen sind mit dem Geliermittel und den zugesetzten Hormonen leicht auf dem Markt erhältlich. Zum Beispiel, für die MS-Medien, 1 Liter der Lösung benötigt 4,33 g der vorgefertigten Mischung, Wenn aber auch ein Geliermittel wie Agar vorhanden ist, benötigt 1 Liter der Lösung 9-12 g der Mischung.
Da das Explantat im Medium etabliert ist, es sollte unter guten und gemäßigten Lichtverhältnissen angebaut werden. Die Photoperiode sollte lang sein. Die Temperatur sollte um 25 Grad Celsius stabil sein, kann aber zwischen 22 – 28 Grad Celsius schwanken. Wenn das Gewebe oder Explantat nicht mehr wächst, ist es an der Zeit, sie entweder zu ersetzen oder zu teilen, um Subkulturen zu bilden. Dazu werden der erforderliche sterile Arbeitsraum und Medien vorbereitet. Um das Gewebe zu ersetzen, muss es einfach aus dem Gefäß gezogen und in das neue Gefäß mit dem Medium eingesetzt werden. Wenn das Gewebe jedoch geteilt werden muss, ist der sterile Arbeitsbereich so eingestellt, dass das Gewebe in Stücke geschnitten und in Gläser gefüllt wird. Die zum Schneiden verwendeten Instrumente müssen vor Gebrauch sterilisiert werden.
Dies ist das Stadium in der Gewebekultur, in dem die Triebe oder Pflänzchen, die gewachsen sind, zum Wurzelwachstum und zur Verhärtung stimuliert werden. Es wird auch in der internen Umgebung wie einem Reagenzglas durchgeführt. Nach dem Mikropropagationsprozess Wurzelwachstum ist eine wesentliche Voraussetzung und findet nicht in den frühen Stadien statt. Die Pflänzchen werden in ein Medium gelegt, das das Wachstum und die Wurzelinitiierung wie Auxin stimuliert.
Das Härten bereitet die Pflanze auf den Anbau in der natürlichen Umgebung vor. Da die Pflänzchen in einer konditionierten Zone gezüchtet werden, benötigen sie Zeit, um sich an die äußere Umgebung anzupassen. Die Pflanzen werden anfällig für Krankheiten, wenn sie aus dem In-vitro entnommen werden. Das Abhärten von Pflänzchen beinhaltet das langsame Absetzen von konstanten, stabile hohe Luftfeuchtigkeit, gedimmtes Licht, und warmer Umgebung bis hin zu variablem und instabilem Licht, Feuchtigkeit, und Temperaturniveaus. Die äußere Umgebung wird auch durch Sprühnebelbewässerung oder durch das Anbringen von Plastikabdeckungen mit einem Loch über den Pflanzen auf hoher Luftfeuchtigkeit gehalten.
Um die Pflanzen in die äußere natürliche Umgebung zu übertragen, Es ist sehr wichtig, dass das Gewebekulturmedium von den Wurzeln entfernt wird. Dazu werden die Pflänzchen unter fließendes warmes Wasser gelegt, so dass die Kraft des Wassers die Medien gründlich von den Wurzeln reinigt. Wenn dies nicht geschieht, dann besteht die Gefahr, dass sich Schimmelpilze von den Medien ernähren und die Pflanzen zerstören. Die Behandlung von Pflanzen sollte die gleiche sein, wie sie in vitro behandelt wurden. Die Abdeckung mit Plastiktüten über den Pflanzen sollte eine Woche bleiben, bis sich die Pflanzen an die natürliche Umgebung angepasst haben. Die Pflanzen sollten vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt werden und sobald sie ausgehärtet sind, sie können wie jede andere im Boden angebaute Pflanze behandelt werden.
Zukunft der Gewebekulturpflanzen:
Mit Hilfe der Biotechnologie kann die Landwirtschaft mit geringem Energieeinsatz und hochwertigen Erträgen nachhaltig werden. Die Technik der Gewebekultur in Pflanzen kann Pflanzen von höchster Qualität hervorbringen, aber ihr Potenzial wurde in vielen Entwicklungsländern nicht ausgeschöpft. Der Leistungsindex von gewebekultivierten Pflanzen ist im Vergleich zu konventionell vermehrten Pflanzen hoch. Der Markt für eine verbesserte Pflanzenvielfalt kann langsam sein, wenn die Vermehrungsrate langsam ist. Gewebekulturen können diesen Prozess durch eine schnellere Vermehrung beschleunigen. Auch der Einsatz von Chemikalien wird reduziert, da die Pflanzen in einer krankheitsresistenten Umgebung angebaut werden. Die Bedeutung der Gewebekultur in Pflanzen sollte für eine höhere landwirtschaftliche Produktion und auch für die Schaffung von ländlichen Arbeitsplätzen in Entwicklungsländern erkannt und umgesetzt werden.
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