Înmulțirea microclonală a plantelor este una dintre metodele de înmulțire vegetativă în condiții „ in vitro ”.
Plantele cu semințe se caracterizează prin două metode de reproducere : semințe și vegetativă. Ambele metode au atât avantaje, cât și dezavantaje. Dezavantajele reproducerii semințelor includ, în primul rând, diversitatea genetică a materialului săditor rezultat și durata perioadei juvenile . În timpul înmulțirii vegetative se păstrează genotipul plantei mamă și se reduce durata perioadei juvenile. Cu toate acestea, pentru majoritatea speciilor (în primul rând pentru speciile de arbori ), problema înmulțirii vegetative rămâne nerezolvată. Acest lucru se datorează următoarelor motive:
Realizările în domeniul culturii celulare și tisulare au condus la crearea unei metode fundamental noi de înmulțire vegetativă - micropropagarea clonală (obținerea in vitro (in vitro ), plante asexuate care sunt genetic identice cu specimenul original). Metoda se bazează pe capacitatea unei celule vegetale de a -și realiza totipotența inerentă, adică sub influența influențelor exogene, de a da naștere unui întreg organism vegetal .
Metoda de micropropagare are o serie de avantaje față de metodele tradiționale de propagare existente:
Primele realizari in domeniul micropropagarii clonale au fost obtinute la sfarsitul anilor 50 ai secolului XX de catre omul de stiinta francez Georges Morel , care a reusit sa obtina primele plante de orhidee regenerate .
Succesul lui J. Morel în micropropagare a fost facilitat de tehnica de cultivare a meristemului apical al plantelor în condiții in vitro , care fusese deja dezvoltată până la acel moment . De regulă, cercetătorii au folosit ca explant primar meristemele apicale ale plantelor erbacee : garoafe , crizanteme , floarea soarelui , mazăre , porumb , păpădie , salată verde și au studiat efectul compoziției mediului nutritiv asupra proceselor de regenerare și plante. formare. J. Morel a folosit în lucrările sale și vârful cymbidiumului (familia orhideelor ) format dintr-un con de creștere și două sau trei primordii de frunze, din care, în anumite condiții, a observat formarea sferelor sferice - proto- korme . Protokormele formate au putut fi împărțite și apoi cultivate independent pe un mediu nutritiv nou preparat până la formarea primordiilor frunzelor și a rădăcinilor . Drept urmare, el a constatat că acest proces este nesfârșit și a fost posibil să se obțină material săditor de înaltă calitate și omogen genetic, fără viruși, în cantități mari.
În Rusia, lucrările privind micropropagarea clonală au fost începute în anii 1960 în laboratorul de cultură de țesuturi și morfogeneză al Institutului de Fiziologie a Plantelor, numit după V.I. K. A. Timiryazev RAS . Sub conducerea lui Corr. RAS, academician al Academiei Ruse de Științe Agricole Butenko R. G., au fost studiate condițiile de micropropagare a cartofilor , sfeclei de zahăr , cuișoarelor , gerberei , freziei și a altor plante și au fost propuse tehnologii industriale. Astfel, primele succese în micropropagarea clonală sunt asociate cu cultivarea meristemelor apicale ale plantelor erbacee pe medii nutritive adecvate, ceea ce asigură până la urmă producerea de plante regenerate.
Cu toate acestea, domeniul de aplicare al micropropagarii este divers și tinde să se extindă constant. Acest lucru se aplică în primul rând înmulțirii in vitro a speciilor de arbori maturi, în special a coniferelor, și utilizării tehnicilor in vitro pentru conservarea speciilor de plante medicinale rare și pe cale de dispariție.
Primele lucrări despre cultura de țesut a plantelor lemnoase au fost publicate la mijlocul anilor 20 ai secolului XX și sunt asociate cu numele omului de știință francez Gautre. Ei au raportat despre capacitatea țesuturilor cambiale ale unor specii de ulm și pin de a calusogeneză in vitro . În lucrările ulterioare din anii 40, s-a aflat despre capacitatea diferitelor țesuturi ale frunzei de ulm de a forma muguri advențiali . Cu toate acestea, creșterea și formarea ulterioară a lăstarilor nu au fost obținute de autori. Abia la mijlocul anilor '60, Mates a reușit să obțină primele plante regenerate de aspen , care au fost aduse la cultura solului. Cultivarea in vitro a țesuturilor de conifere a fost mult timp folosită ca obiect de studiu. Acest lucru s-a datorat dificultăților specifice de cultivare a țesuturilor juvenile și mai ales adulte izolate din plantă. Se știe că lemnoase, și mai ales conifere, se caracterizează printr-o creștere lentă, sunt greu de înrădăcinat, conțin o cantitate mare de compuși secundari ( fenoli , terpene și alte substanțe), care sunt oxidați în țesuturi izolate de diferite fenolaze . La rândul lor, produsele de oxidare a fenolului inhibă de obicei diviziunea și creșterea celulară, ceea ce duce la moartea explantelui primar sau la scăderea capacității țesuturilor speciilor de arbori de a regenera mugurii advențiali, care dispar complet odată cu vârsta plantei donatoare. Cu toate acestea, în ciuda tuturor dificultăților, oamenii de știință folosesc din ce în ce mai mult diferite țesuturi și organe ale plantelor lemnoase ca obiecte de cercetare. Există peste 200 de specii de plante lemnoase din 40 de familii care au fost înmulțite in vitro ( castan , stejar , mesteacăn , arțar , aspen , hibrizi plop-aspen, pin , molid , sequoia etc.), iar munca în această direcție este desfășurat în instituții științifice Moscova, Sankt Petersburg, Voronezh, Ufa, Novosibirsk, Arhangelsk, Kiev, Odesa, Ialta etc.
Procesul de micropropagare clonală poate fi împărțit în patru etape: