Как управлять растениями. Несколько слов о растительных гормонах
Приветствую друзья, продолжаю делиться историями из лаборатории и по многочисленным просьбам тема сегодняшней статьи будет связана с растительными гормонами.
Я расскажу о том какие вещества мы используем в лаборатории и покажу как они влияют на рост и жизненный цикл растений и о том как эти знания можно применять в реальной жизни на своих комнатных растениях или дачном участке.
Как обычно постараюсь показать всё максимально наглядно и обойтись без сложных терминов.
Теория
У растений также как и у животных есть особые вещества с помощью которых они регулируют процессы своей жизнедеятельности, так называемые растительные гормоны или фитогормоны.
Эти вещества образуются в клетках растений под действием внутренних и внешних факторов (температура, свет, длина светового дня и т.д.) и позволяют подстраиваться под текущие условия окружающей среды.
Среди фитогормонов выделяют следующие соединения: ауксины, гиббереллины, цитокинины, абсцизовая кислота, этилен, брассиностероиды и гормоноподобные соединения.
Давайте рассмотрим самые основные и полезные в применении гормоны.
Ауксины
Ауксины - стимулируют рост плодов и побегов растений, отвечают за рост стеблей в направлении источника света, а корней вниз, а ещё усиливают рост придаточных корней.
Наглядный пример: молекулы ауксина отвечают за растяжение клеток и обеспечивают рост побегов в направлении источника света (фототропизм).
Ещё один пример с другим веществом, индол-3-уксусной кислотой. Этот гормон стимулирует образование корней.
На фотографии отлично видно как добавление Индол-3-уксусной кислоты (ИМК) улучшило образование корней и в следствии чего скорость роста микрорастений картофеля в пробирке. Растения выращенные на питательной среде с ИМК почти на 70% лучше адаптировались и выживали в открытом грунте, чем растения выращенные на безгормональной среде.
ИМК так же используется при укоренении черенков растений в нестерильных условиях. Вот эксперимент с различными концентрациями гормона на черенках Gardenia jasminoides.
Помимо ИМК для лучшего укоренения применяют и другие гормоны: ИУК (индолил-3-уксусная кислота) и НУК (нафтилуксусная кислота).
Гибберелины
Гибберелли́ны — группа фитогормонов, которые выполняют в растениях функции связанные с контролем длины стебля, прорастания семян, зацветания и т. д.
Гиббереллины применяют в растениеводстве для повышения выхода биомассы, для увеличения размеров ягод, для повышения урожайности трав, стимуляции прорастания семян и клубней (обработка гиббереллинами нарушает состояние покоя тканей и оказывает активирующее действие на семена и другие структуры).
Так как гиббереллины вызывают резкое ускорение роста зелёной массы растений, применение их должно сопровождаться усилением минерального питания растений.
Цитокинины
Цитокинины - группа гормонов стимулирующих деление клеток. Кроме того, к физиологическим функциям цитокининов относятся стимуляция транспорта питательных веществ в клетку, ограничение роста боковых корней и замедление старения листьев.
В лабораторных условиях над клеточной культурой за счёт изменения концентрации ауксинов и цитокининов можно заставить растения образовывать побеги или корни.
Если цитокининов > ауксинов, то в культуре тканей образуются побеги, если ауксинов > цитокининов, то происходит рост корней.
Соотношение ауксинов к цитокининам является ключевым фактором деления клеток и образование тканей в жизненном цикле растения.
Цитокинины часто применяют в виде пасты, которую наносят на почки растения для стимуляции их роста.
Применение и эксперименты
Практически все виды растительных гормонов можно свободно купить в интернет магазине или заказать на AliExpress.
Если Вы хотите поэкспериментировать с каким-то гормоном на вашей культуре, то было бы неплохо поискать исследования по этой теме на какой-нибудь платформе вроде https://www.sciencedirect.com по ключевым словам.
Или забить прямой запрос в гугл или ютуб:
Важно
Изучайте литературу перед применением. Частые ошибки заключаются в использовании слишком высоких концентраций, попытках растворить гормоны в воде, обработка одревесневевших структур (состоящих из мёртвых клеток) и т.д.
Спасибо, что дочитали, если будут вопросы, то можете задать их в комментариях, постараюсь по возможности ответить.
Другие соц.сети проекта:
Дзен (блог про биологию)
Ютуб
Вконтакте
Карта для донатов: 4276 3100 3165 8117
Нематоды под микроскопом
Тип Круглые черви или Нематоды включает в себя более 24 000 видов. Среди этих существ есть как свободноживущие, так и паразитические виды. Обитают в пресных, солёных водоёмах и почве.
Большинство видов нематод имеют микроскопические размеры (от 1 до 3 мм), но встречаются и настоящие гиганты, как например Placentonema gigantissima, имеющая более 8 метров в длину.
Тело представляет собой кожно-мускульный мешок с покровами из прочной кутикулы. Имеется примитивная нервная система и органы чувств. Размножение происходит с помощью яиц.
Тихоходки под микроскопом
Тип "Тихоходки" насчитывает более 1 000 различных представителей, из которых лишь около 10% обитает на территории России и стран СНГ.
При изучении тихоходок с помощью светового микроскопа довольно трудно увидеть детали и особенности внешнего строения, однако электронный микроскоп позволяет нам рассмотреть тихоходок во всей красе.
Благодаря его разрешающей способности мы можем увидеть внешние отличия разных видов тихоходок, выраженные в строении и форме ротового аппарата, покровов и коготков.
Лист Таро под микроскопом
Лист, как и другие структуры растения состоит из разных типов тканей.
На верхней и нижней части листа располагается эпидермис (1).Эта покровная ткань защищает лист от внешних повреждений, высыхания и проникновения внутрь различных зловредных микроорганизмов и вирусов.
Под эпидермисом находится основная ткань листа. Бывают два типа основной ткани - столбчатая (2) и губчатая (3). Столбчатая ткань более упорядочена и располагается прямо под эпидермисом, а губчатая находится под ней. В этих тканях протекают процессы фотосинтеза.
Связь листьев с другими частями растения и транспорт воды и образованных в результате фотосинтеза веществ происходит с помощью проводящей ткани (4). Она образует жилки внутри которых располагаются транспортные волокна и сосуды.
Бонус: Восковой налёт и волоски защищающие поверхность листа
Показываю как мы клонируем растения в нашей лаборатории. Технология микроклонального размножения
Приветствую друзья, продолжаю делиться историями из лаборатории и сегодня хотел бы рассказать Вам о технологии микроклонального размножения.
С её помощью можно клонировать растения и получать практически неограниченное количество клонов для сельскохозяйственных, коммерческих или научных нужд.
Как обычно постараюсь показать всё максимально наглядно и обойтись без сложных терминов.
Теория
Давайте представим, что есть очень ценное растение, обладающее выдающимися или полезными признаками, например: внешний вид, урожайность, устойчивость к температуре, вкус плодов и т.д.
Эти полезные признаки могли появиться из-за удачного слияния родительских генов или в результате случайных мутаций.
Нам бы очень хотелось размножить это растение и получить максимальное количество его копий, но к сожалению при использовании классических методов возникает ряд проблем.
Растения полученные от семян с этого растения могут уже не обладать теми выдающимися признаками, что были у родителя, ведь при их образовании происходит половой процесс и возникают новые сочетание генов.
Дети не являются 100% копией родителей.
Поэтому остаётся лишь размножение растений с помощью частей его тела: листьев, побегов, клубней и т.д. Это называется "вегетативным размножением".
При таком способе размножения новое растение будет полностью идентично исходному, поскольку половой процесс не происходит и генетический код организма не меняется. Мы просто берём часть от растения и из неё получается ещё одно, абсолютно такое же.
Поэтому теперь можете смело говорить друзьям, что не сажаете картошку, а занимаетесь вегетативным клонированием
сельскохозяйственных культур.
Вегетативное размножение растений
Вегетативное размножение возможно благодаря тому, что растения обладают способностью к неограниченному росту.
У растений есть особый тип ткани, клетки которой могут при необходимости превратиться в любые другие (в клетки стебля, листьев, побегов, корней и т.д.).
Образовательные ткани растения
Казалось бы вот и решение. Можно просто нарезать с нужного растения черенков и размножать его до бесконечности. Однако в реальности мы столкнёмся с рядом ограничений:
Не все виды растений хорошо размножаются вегетативным способом. Черенки многих древесных растений плохо приживаются в грунте и крайне медленно растут.
Сложно получить однородный посадочный материал. Черенки, листья и другие структуры обладают разным потенциалом и скоростью роста.
Риск накопления и передачи инфекций. Черенки очень уязвимы для бактериальных и вирусных инфекций.
Физические лимиты. Классическими методами вегетативного размножения мы всё-равно сможем получить лишь ограниченное количество клонов.
Микроклональное размножение растений
Для решения этой проблемы и была создана технология микроклонального размножения .
С её помощью в лабораторных условиях всего из одного черенка (почки или даже нескольких образовательных клеток) можно получить неограниченное количество клонов исходного растения. При этом попутно можно очистить их от инфекций и вирусов.
Теперь давайте посмотрим на процесс наглядно. В качестве примера проследим все этапы клонирования семенного картофеля.
Введение стерильной культуры
Допустим мы вывели новый сорт картофеля и нам поступил заказ на 1 000 000 растений к следующему сезону. Что нам нужно делать?
Воспользуемся самым простым способом. Мы отбираем несколько клубней от исходного растения и кладём их на проращивание. На месте глазков образуются почки.
В почках находятся образовательные ткани растения из которых в дальнейшем вырастает новое, полноценное растение. Это нам как раз и нужно.
Мы срезаем почки, стерилизуем их хлоркой, белизной, перекисью, так чтобы очистить их поверхность от бактерий и грибных спор и помещаем почки на специальную питательную среду.
Введение почки
Спустя несколько дней (около 7 - 14), почка прорастает и из неё появляется полноценное растение. Поскольку объём пробирки сильно ограничивает его рост, то растение получается маленьким, но тем не менее у него присутствуют все необходимые для полноценной жизни структуры (корни, листья, побеги и т.д.)
Почка картофеля под микроскопом и пробирочное микрорастение
Далее мы берём это микрорастение и в стерильных условиях разрезаем его на маленькие черенки. На каждом черенке обязательно должен быть участок с образовательной тканью (почка), иначе даже на самой лучшей питательной среде он расти не будет.
В нашем случае из одного микрорастения получилось 7 черенков.
Черенкование микрорастения
С помощью пинцета эти черенки помещают в новые пробирки с питательной средой.
Микрочеренки в пробирках
Благодаря особой питательной среде и гормонам они растут очень быстро. Всего через 2-3 недели растения уже снова можно черенковать.
Рост микрочеренка
После каждого черенкования количество растений увеличивается кратно коэффициенту размножения. У разных видов растений он отличается, у картофеля он примерно равен 5-6.
Это означает, что после черенкования от одного растения мы получим 5 - 6 новых. Таким образом даже имея небольшое количество исходного материала (всего несколько почек) можно через несколько месяцев получить десятки тысяч микрорастений.
Микрорастения на световых стеллажах
При этом все эти растения генетически будут абсолютно идентичны исходному. Они обладают теми же признаками и уникальными свойствами.
Когда получено нужное количество микрорастений и черенковать их больше не требуется, то их отправляют в теплицу на адаптацию. Там их достают из пробирок, отмывают от питательной среды, чтобы в ней не размножались бактерии и сажают в грунт.
Адаптация растения
Переход из пробирочных условий в обычные это большой стресс для растений, поэтому в этот момент за ними нужен особый уход. Агрономы поддерживают оптимальную температуру и влажность.
С декоративными растениями поступают так же. Только их обычно высаживают в специальные кассеты или лотки, в которых они потом поедут клиентам.
Кассеты с декоративными растениями
Таким образом размножают огромное количество культур от сельскохозяйственных до декоративных и экзотических видов, например аквариумные или хищные растения.
Ассортимент одной из фирм по клонированию растений "НПП Микроклон"
А вот как выглядит весь процесс для картофеля на одной схеме.
1 - Введение почки в культуру in vitro;
2 - Рост первичного микрорастения;
3 - Первое микрорастение;
4 - Черенкование;
5 - Размещение черенков в новых пробирках с питательной средой;
6 - Рост новой партии микрорастений (пункты 4 - 6 могут повторяться неограниченное количество раз до достижения нужного количества микрорастений);
7 - Адаптация растений;
8 - Высадка растений в грунт;
Спасибо, что дочитали, если будут вопросы, то можете задать их в комментариях, постараюсь по возможности ответить.
Другие соц.сети проекта:
Дзен (блог про биологию)
Ютуб
Вконтакте
Boosty (бонусы от автора за поддержку проекта)
Поиграем в бизнесменов?
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.
Сгусток крови под микроскопом
Для поддержания постоянства внутренней среды при травмах и порезах у организма имеется специальный защитный механизм, который останавливает кровопотерю.
Наибольшую роль в этом процессе выполняют тромбоциты. Это плоские, безъядерные клетки. В нормальном состоянии они просто циркулируют вместе с другими форменными элементами крови.
Особенностью тромбоцитов является их способность к активации — необратимому переходу в новое состояние. Стимулом к активации может служить почти любое возмущение окружающей среды, вплоть до простого механического напряжения.
Активированные тромбоциты становятся способны прикрепляться к месту повреждения и друг к другу, формируя пробку, перекрывающую повреждение.
На фотографиях мы видим кровяные сгустки сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа. Увеличение х3500.