Клональное размножение растений in vitro. Сохранение генетических коллекций in vitro

Использование методов культуры клеток, тканей и органов растений in vitro открывает новые возможности для вегетативного размножения и поддержания генетических коллекций. Сельскохозяйственные или декоративные растения размножают вегетативным способом в том случае, если они имеют специальные органы для такого типа размножения (клубни, луковицы, клубнелуковицы, столоны) или у них растянутый ювенильный период, что удлиняет сроки получения урожая, затрудняет селекционную оценку отдельных генотипов (древесные и кустарниковые культуры).

Сорта, породы вегетативно размножаемых растений – это, как правило, сложные гетерозиготы, нередко полиплоиды. Воспроизвести их генотип путем семенного размножения практически невозможно. Вегетативное размножение позволяет получить большое количество особей одного ценного для селекции и хозяйственной деятельности генотипа, что является его главным преимуществом по сравнению с семенным размножением. Кроме того, с помощью вегетативного размножения можно значительно быстрее получить урожай от растений, которые медленно развиваются. Например, сделав прививку в крону взрослого дерева яблони, можно уже через год-два получить плоды интересующего нас сорта.

Однако вегетативное размножение имеет ряд недостатков. Коэффициент размножения при естественном вегетативном размножении, как правило, не такой высокий, как при семенном размножении. Так, при размножении семенного картофеля от одного растения получают лишь 4-10 клубней, которые можно использовать на посадку. В то же время с одного растения пшеницы можно собрать более ста семян. Семенные клубни, луковицы намного крупнее обычных семян. Для их хранения нужны большие хранилища, в которых должна поддерживаться определенная температура, влажность, что нередко связано со значительными затратами энергии. Сорта вегетативно размножаемых культур в ходе вегетации накапливают разнообразные инфекции, которые передаются последующим поколениям. Если бактериальные и грибные инфекции можно искоренить с помощью соответствующих химических препаратов, то болезни растений, вызванные вирусами и вироидами, практически не поддаются лечению. В связи с этим семеноводство вегетативно размножаемых культур намного сложнее и более дорогостоящее, чем у культур, размножаемых семенами. Некоторые виды вегетативного размножения, проводимого с участием человека (прививки, отводки и другие) весьма трудоемки, носят выраженный сезонный характер, когда в короткий период времени необходимо выполнить очень большой объем работ.

Поддержание генетических коллекций вегетативно размножаемых культур также связано со значительными затратами. Они во многих случаях требуют ежегодной высадки, для чего надо вспахать большие площади, внести удобрения, провести полный комплекс агротехнических мероприятий по уходу за растениями, организовать охрану посадок, провести уборку и сортировку, закладку на хранение собранных клубней, луковиц. Особые требования предъявляются к поддержанию растений в здоровом состоянии, выбраковке тех из них, что поражены вирусными болезнями. Значительные сложности могут возникнуть с сохранением отдельных образцов, если они не приспособлены к условиям выращивания. Например, образцы диких видов картофеля, представляющие значительный интерес для селекции как источники ценных генов устойчивости к болезням и вредителям, могут не образовывать клубни в условиях длинного дня, характерного для умеренных широт.

Осуществление вегетативного размножения в условиях in vitro позволяет существенно повысить его эффективность, устранить многие из перечисленных недостатков. Современные технологии клонального размножения растений in vitro обеспечивают очень высокий коэффициент размножения. Так, от одного пробирочного растения картофеля за год можно получить более ста тысяч растений. Большим преимуществом этой технологии является то, что с ее помощью можно эффективно размножать те растения, которые с трудом размножаются традиционными методами. Все работы можно проводить круглогодично, для их проведения не требуются большие площади. Особенно важно, что при размножении растений в пробирках не возникает угрозы их повторного заражения вирусными и другими болезнями (при условии, что исходное маточное растение является здоровым). В целом, применение технологии клонального размножения растений in vitro экономически значительно более выгодно по сравнению с традиционными технологиями вегетативного размножения, дает возможность получать семенной материал более высокого качества.