iEpsilon

Размножать растения в лаборатории стоит очень дорого. Помимо специального помещения с особой системой вентиляции (чистой зоны) и кучи оборудования (ламинаров, стерилизаторов, автоклавов и т.д.) нужны специалисты с опытом и профильным образованием.

Поэтому в лаборатории работают только с растениями, которые имеют наибольшую коммерческую или научную ценность. Например выращивать обычную продовольственную пшеницу или картофель никто не будет (объёмы и трудозатраты не позволят окупить предприятие), в поле это можно сделать в тысячи раз дешевле.

А вот получить новый сорт, оздоровить культуру от бактерий и вирусов, получить качественный семенной материал или вырастить очень прихотливые экзотические растения можно порой только в лабораторных условиях.

Тара

Процесс начинается с подбора подходящей тары. К ней предъявляется ряд специфичных требований: она должна пропускать свет, герметично закрываться и выдерживать высокие температуры (до +121 градуса).

Обычно это стеклянные пробирки, банки и полипропиленовые контейнеры различных форм и размеров.

Субстрат

Большинство растений на Земле растут в почве. Не смотря на то, что растения самостоятельно производят питательные вещества за счёт фотосинтеза им всё-равно нужны микро и макроэлементы для протекания биохимических реакций. Основным их источником в природе служит почва.

Однако при работе с почвой в лабораторных условиях возникает много проблем, очень сложно постоянно контролировать её состав, кислотность, влажность и отсутствие патогенов.

К тому же почва непрозрачна и в ней очень трудно наблюдать за динамикой роста корневой системы, поэтому со временем учёные разработали специальные питательные среды.

Питательные среды для растений

Питательные среды

Питательные среды для растений можно условно разделить на две группы: жидкие и твёрдые. Первые обычно используются в биореакторах (расскажу про них в следующий раз), а вторые как раз чаще всего встречаются в лабораториях.

В ходе длительных экспериментов, двумя физиологами растений Тосио Мурасигэ и Фольке К. Скугом в 1962 году была подобрана оптимальная для большинства растений концентрация веществ в питательной среде.

Состав питательной среды MS

Чтобы ускорить рост растения, в среду также добавляют сахара (глюкозу или сахарозу), а для того, чтобы сделать её плотной используют агар. Чем больше его концентрация, тем плотнее получается питательная среда. Стандартное значение 5 - 7 грамм агара на 1 литр питательной среды.

Со временем стали появляться и другие варианты питательных сред, в них отличаются концентрации химических соединений (больше / меньше азота) и могут присутствовать дополнительные вещества (например аминокислоты).

Сейчас почти на каждом предприятии есть биотехнолог, который занимается подбором оптимальной среды для каждой конкретной культуры.

Растения на различных питательных средах QL, MS, среда Андерсона

Гормоны

Помимо минеральных и питательных веществ в питательную среду могут добавлять различные растительные гормоны, для того, чтобы повлиять на его рост.

Одни гормоны могут вызывать активный рост корней, другие побегов, третьи удлинять поверхность листьев и т.д.

Влияние гормонов на рост растения в питательной среде

Приготовление и розлив среды

Приготовление питательной среды очень важный и ответственный процесс. Всего одна ошибка в концентрации вещества может привести к ухудшению роста или даже гибели всей партии растений.

За простой разговор со специалистом во время его работы на некоторых предприятиях можно получить серьёзный штраф.

Среду обычно готовят в больших колбах, добавляя все необходимые вещества по очереди, а после доведения pH (кислотности) ставят на плитку с магнитной мешалкой, чтобы агар как следует разошёлся.

Питательная среда в колбах во время приготовления

Очень важно контролировать процесс. Необходимо следить, чтобы вещества не выпали в осадок, а среда не закипела и не начала выливаться из колбы.

После того как среда приготовилась, её необходимо разлить в посуду. Для этого можно использовать мерные цилиндры, пипетки или специальные дозаторы.

Процесс розлива питательной среды в пробирки

В пике наша лаборатория разливает до 80 000 пробирок в неделю. Конечно перед этим их все необходимо тщательно помыть и прополоскать дистиллированной водой, чтобы смыть остатки солей и других веществ содержащихся в водопроводной воде.

Подготовленные к розливу пробирки

Стерилизация

После того как среда разлита, а тара закрыта (для пробирок мы используем ватные пробки), её необходимо простерилизовать. Как бы мы не старались поддерживать чистоту, условия при розливе очень далеки от стерильных, в воздухе всё-равно находится большое количество грибных спор и бактерий для которых питательная среда идеально подходит для жизни.

Если не простерилизовать среду, то микроорганизмы размножаться и подавят своей жизнедеятельностью растение.

Инфекция в питательной среде

Для стерилизации пробирки составляют в закрытые корзины (биксы - 16) и отправляют на стерилизацию в специальный прибор (автоклав - 15), где они стерилизуются горячим паром 20 минут при температуре примерно 120 градусов.

Пробирки, биксы (16) и автоклав для стерилизации (15)

После стерилизации среда застывает, поскольку верхняя часть пробирки закрыта ватной пробкой, то все споры и бактерии оседают на ней. Внутреннюю часть пробирки можно считать абсолютно стерильной до момента открытия пробки.

В дальнейшем в эту среду в стерильных условиях будут посажены растения.

Микрочеренок и почка картофеля в питательной среде

Приемущества

Благодаря оптимальной концентрации элементов, гормонов и питательных веществ, растения в среде растут намного быстрее, чем в почве, поэтому методами микроклонального размножения можно очень быстро увеличить их количество.

Рост растения на питательной среде за 2 недели

Подробнее про это я писал вот тут.

Однако есть и недостатки, по причине того, что условия в питательной среде могут сильно отличаться от естественных, культура может начать вырождаться. Это проявляется в ухудшении роста, образовании не характерных структур (корней на листьях, побегах) и другие виды соматической (телесной) изменчивости.

Выродившийся в питательной среде картофель. Стебель преобразовался в вытянутый клубень.

Спасибо, что дочитали, если будут вопросы, то можете задать их в комментариях, постараюсь по возможности ответить. В следующей статье подробнее расскажу про жидкие питательные среды и устройство биореактора для растений.

Другие соц.сети проекта:

Дзен (блог про биологию)
Ютуб
Вконтакте
Boosty (бонусы от автора за поддержку проекта)

Пылевые клещи – это группа микроскопических паукообразных, включающая в себя более ста пятидесяти различных видов. Они относятся к так называемым синатропным организмам, так называют существ, жизнь которых тесно связана с человеком и его жилищем.

Пылевые клещи живут внутри мягкой мебели и ковров, на одежде, книгах, но больше всего предпочитают пыль, за что и получили своё название.

В дикой природе эти виды не могут выжить, поскольку они привыкли существовать в узком диапазоне температур (примерно от 18 до 25 градусов) и очень чувствительны к влажности окружающего воздуха.

Пылевой клещ под микроскопом

Зато в наших квартирах они чувствуют себя как дома. Тут у них нет конкурентов, много места и пищи.

Размер клещей в зависимости от вида колеблется от 0.1 до 0.5 миллиметров. Их туловище прозрачное, обычно цельное или разделено на две части: голову и брюшко.

Строение пылевого клеща

Обычно на теле имеется 6 пар придатков, из которых четыре это ходильные ноги, а передняя пара— хелицеры. Они представляют собой грызущий или колюще-режущий ротовой аппарат.

Вторая пара передних придатков — педипальпы. Они также входят в комплекс ротовых органов. У самых примитивных клещей они свободные, но обычно они срастаются вместе с хелицерами и некоторыми другими частями тела образуя «головку», подвижно причленённую к туловищу.

Ротовой аппарат клеща. Х - хелицеры, П - педипальпы

В качестве органов чувств имеется четыре простых глазка, однако у разных видов число глаз может варьироваться от нуля до пяти штук.

Покровы тела у некоторых видов мягкие, а у других наоборот могут быть защищены твёрдым щитком или панцирем из хитина.

На поверхности тела может располагаться множество длинных волосков.

Поверхность тела и волоски пылевого клеща

Продолжительность жизни клеща в благоприятных условиях составляет около двух, четырёх месяцев. Всё это время они производят огромное количество экскрементов, а самки успевают отложить до трёхсот яиц.

Процесс дефекации пылевого клеща

Напрямую они не нападают и не кусают человека, однако все-равно наносят вред.

Всё дело в том, что основной пищей для клещей выступают частички органики и отмершие чешуйки человеческой кожи. Для их разрушения и переваривания в пищеварительной системе клеща имеются специальные энзимы и ферменты.

Домашняя пыль с частичками кожи под микроскопом

Однако эти вещества не разрушаются в процессе пищеварения полностью и в достаточно большом количестве выделяются вместе с экскрементами.

Из-за этого при попадании экскрементов клеща на поверхность кожи или внутрь дыхательных путей вместе с пылью, они могут вызывать раздражение, зуд и сильную аллергическую реакцию.

Ещё Антигены этих клещей могут служить причиной приступов бронхиальной астмы, дерматита, аллергического ринита и конъюнктивита у людей с повышенной чувствительностью.

Симптомы аллергии на пыль

Приступы обычно возникают в весенне-осенний период, особенно в ночное время суток.

Для того, чтобы определить есть у вас особая чувствительность к пылевому клещу можно сделать специальный иммунный тест в лаборатории.

Тест на аллерген клеща домашней пыли

Полностью избавиться от пылевого клеща в квартире практически невозможно, однако существенно снизить их количество и аллергическую нагрузку можно с помощью регулярной уборки, удалению из квартиры ковров, мягких игрушек и других предметов выступающих в роли пылесборников.

В зимнее время можно проветривать и выстужать помещение.

Люди с высокой чувствительностью могут дополнительно использовать специальную бытовую химию, пылесосы и ультрафиолетовые лампы.

Средства от пылевого клеща

Видеоверсия статьи:

Другие соц.сети проекта:

Дзен (блог про биологию)
Ютуб
Вконтакте
Boosty (бонусы от автора за поддержку проекта)

1 - бинокулярный микроскоп, 2 - биологический микроскоп

Оба микроскопа активно используются в работе.

Стереоскопический микроскоп благодаря особому устройству оптической системы позволяет рассматривать непрозрачные объекты (поверхность материалов, растений, схемы и т.д.) картинка получается очень чёткой, объёмной, а полученное изображение можно плавно увеличивать или уменьшать.

Проросток картофеля в окуляре стереоскопического микроскопа

Однако у стереомикроскопов имеется два существенных недостатка - цена и увеличение. Мало кто захочет ограничивать себя и покупать дорогой микроскоп с максимальным увеличением х20 - х90 раз.

Но есть способ, как можно рассматривать непрозрачные объекты и с помощью обычного биологического микроскопа.

Цена стереомикроскопов

В обычном биологическом микроскопе подсветка объекта идёт снизу. Это по умолчанию закрывает возможность рассматривать всё, что не пропускает (хотя бы частично) свет.

Оптическая схема микроскопа

Однако мы сможем увидеть поверхность объекта если свет отразится от неё и попадёт в объектив. Однако есть проблема, биологические микроскопы почти не комплектуют внешней подсветкой, а если она и есть, то светодиоды там обычно очень тусклые и не позволяют увидеть что-то вменяемое.

Но есть решение, берём мощный фонарик (чем больше люменов, тем лучше) и направляем его на непрозрачный объект, находящийся под объективом.

В результате видим вот следующую картину. Мы получили четкое изображение непрозрачного объекта, при этом увеличение намного выше, чем при использовании стереомикроскопа.

Проросток картофеля. Увеличение х72

Метод отлично работает на увеличении вплоть до x400, потом отражённого света перестаёт хватать и нужно уже полное просвечивание образца снизу.

Проросток картофеля. Увеличение х180

Концепция казалась мне максимально очевидной (как 2х2=4), но я был удивлен сколько людей (даже среди специалистов с профильным образованием), не догадывались, что можно сделать так.

Поэтому хотел поделиться этим знанием с Вами. Если Вы уже знали про этот способ, то можете поругаться в комментариях, а остальным желаю приятных наблюдений.

Мой блог про биологию на Дзен