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EINLEITUNG
Die Gewebekulturtechnik ist im kommerziellen Bereich für die großmaßstäbliche Vermehrung von Pflanzen elitärer überlegener Sorten beliebt. Der Erfolg beim Erhalt von gewebekultivierten Pflanzen mit hoher Produktivität und Leistung hängt von mehreren Faktoren ab, darunter physikalische, physiologische, und Umweltfaktoren.
Die Kulturinitiation hängt vom Genotyp der Explantatquelle ab, Alter der Explantation, und die Art des Explantats und die Explantatquelle. Ähnlich, die in vitro-Mikroumgebung von kultivierten Pflanzen beeinflusst die Qualität ihres Wachstums und ihrer Entwicklung.
Dieser Artikel behandelt alles über die Rolle von Umweltfaktoren bei der Entscheidung über die In-vitro-Entwicklung von Pflanzen.
Die Wellenlänge, Flussdichte, und Photoperiode sind die drei Eigenschaften des Lichts, die die Pflanzenentwicklung in der Gewebekultur beeinflussen. Sie beeinflussen hauptsächlich die Wachstumseigenschaften wie Stängelverlängerung, Blattgröße, und Pflanzenanatomie von Kulturpflanzen.
Das weiße Fluoreszenzlicht ist die primäre Lichtquelle für die Mikropropagation. Ihr Wellenlängenspektrum liegt zwischen 400-700 nm, was den Anforderungen von In-vitro-Kulturen entspricht.
Anders als weiße Leuchtstoffröhren, Leuchtdioden (LED) mit einer einzigen Wellenlänge, ist die beste Alternative unter Kulturschaffenden.
Einige Wissenschaftler beobachteten, dass eine Mischung aus blauen (450-480 nm) und roten (640-660 nm) LEDs ein besseres Pflanzenwachstum unterstützt als fluoreszierendes Licht. Aber, das Verhältnis dieser Lichter hängt von der Art und Sorte der Pflanzen ab. Zum Beispiel, die Erdbeersorte 'Akihime' bevorzugt eine Kombination aus 30% blauen + 70% roten Lichtern für ihr gesundes Wachstum.
Wissenschaftler beobachteten, dass eine erhöhte Lichtintensität mit CO2-Anreicherung der Kulturumgebung die Akkumulation von photosynthetischen Verbindungen fördert und das photoautotrophe Wachstum von chlorophyllösen Geweben stimuliert.
Die erhöhte Lichtintensität beeinflusst eine positive Veränderung der Pflanzengewebemorphologie einschließlich einer erhöhten Blattdicke, größere Palisaden, schwammiges Parenchym, und funktionelle Stomata, Biomasseertrag, und Enzyme, die an der Produktion von Sekundärmetaboliten beteiligt sind.
Die Lichtqualität ist ein weiterer Faktor, der das Wachstum beeinflusst, physiomorphologische Eigenschaften, und Sekundärmetabolitenproduktion in In-vitro-Pflanzengeweben. Und, bei manchen Pflanzen, es spielt auch eine Rolle bei der Embryogenese. Zum Beispiel in Cydonia oblonga , dunkelrot, oder Rot-Far-Rot-Belichtung, rotes Licht vervierfacht somatische Embryonen, im Vergleich zur Dunkelheit.
Die typische relative Luftfeuchtigkeit in einem dicht verschlossenen Kulturgefäß liegt zwischen 95 und 100 %, was eine wesentliche Rolle bei der Keimung somatischer In-vitro-Embryonen spielt. Aber, durch hohe relative Luftfeuchtigkeit im Kulturgefäß, die Planeten bilden schwach entwickelte epikutikuläre Wachsschichten und funktionsgestörte Spaltöffnungen.
Diese Anomalien führen zum Absterben der Pflanze aufgrund eines übermäßigen Wasserverlusts, wenn sie einer ex-vitro-Umgebungsfeuchtigkeit ausgesetzt werden.
Die relative Luftfeuchtigkeit in kultivierten Pflanzen kann gesteuert werden durch:
Es kann das Pflanzenwachstum verbessern, epikutikuläre Wachsablagerung, stomatale Funktion, und reduziert Hyperhydrierung, und führt folglich zu einem verbesserten Ex-vitro-Überleben und einer verbesserten Resistenz gegenüber Austrocknung.
Aber, für nicht-hyperhydrisches Gewebe, reduzierte relative Luftfeuchtigkeit kann zu einer leicht reduzierten Nettophotosynthese führen, dadurch kleinere Blattfläche, reduzierte Öffnung der Stomata, was zu einer reduzierten Mesophyll-Diffusion von interzellulärem CO2 führt, und verringerte Quantenausbeute und Effizienz.
Der richtige Gasaustausch zwischen den kultivierten Pflanzen ist wichtig, um die Ansammlung von Ethylen zu vermeiden, hohe Luftfeuchtigkeit, und Erschöpfung von CO2, die sich negativ auf die kultivierten Pflanzen auswirkt.
Die in vitro-Pflanzen werden in einem geschlossenen Kulturgefäß gezüchtet. Und um den Gasaustausch zwischen Anlage und Umgebung zu ermöglichen, entweder werden die Verschlüsse gelockert oder ein Durchgang im Deckel des Kulturgefäßes vorgesehen.
Wenn Sie ein fest verschlossenes Gefäß verwenden, der Gasaustausch wird reduziert, die das normale Wachstum und die normale Entwicklung von Pflanzen während der In-vitro-Kultivierung negativ beeinflusst. Wohingegen, die Verwendung von Verschlüssen mit Filtern oder belüfteten Gefäßen, die einen Gasaustausch ermöglichen, erhöht die Photosyntheseleistung, die Multiplikationsrate, und das Überleben von Pflanzen nach der Übertragung auf Ex-vitro-Bedingungen.
Eine Erhöhung der CO2-Konzentration im Kulturgefäß fördert die Photosynthese und das autotrophe Wachstum, begleitet von erhöhter Lichtintensität. Ein normaler Bereich der CO2-Konzentration in Gewebekulturpflanzen liegt zwischen 0,1–0,3%.
Der Gasaustausch kann erhöht werden, indem entweder die passive Belüftung in Kulturbehältern erhöht oder ein System zur Zwangsbelüftung integriert wird.
Die Zwangsbelüftung ist zu einem wesentlichen Werkzeug für die Aufrechterhaltung eines effizienten Gasaustauschs für das photoautotrophe Wachstum in großen Kulturbehältern geworden. wie Bioreaktoren.
Die Temperatur ist einer der Hauptfaktoren, die die physiologischen Prozesse von Pflanzen beeinflussen, einschließlich Atmung und Photosynthese. Die am häufigsten bevorzugte Kulturtemperatur liegt zwischen 20 °C und 27 °C. Aber, es variiert auch je nach Genotyp der Pflanzen.
Die Schaffung und Aufrechterhaltung einer perfekten Mikroumgebung um die Kulturen herum sind für das richtige Wachstum und die Entwicklung von In-vitro-Pflanzen unerlässlich.
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