Pocket K No. 14: Tissue Culture Technology

BY admin
|

aivan kuten jokainen ihminen on erilainen ja ainutlaatuinen, niin on jokainen kasvi. Joillakin on ominaisuuksia, kuten parempi väri, tuotto tai tuholaisten vastustuskyky. Tiedemiehet ovat vuosien ajan etsineet menetelmiä, joiden avulla he voisivat tehdä tarkkoja kopioita näistä paremmista yksilöistä.

kasvit lisääntyvät yleensä muodostamalla siemeniä suvullisen lisääntymisen kautta. Toisin sanoen kukkien munasolut hedelmöittyvät kasvien heteiden siitepölystä. Jokainen näistä sukusoluista sisältää geneettistä materiaalia DNA: n muodossa. Suvullisen lisääntymisen aikana molempien vanhempien DNA yhdistetään uusilla ja arvaamattomilla tavoilla, jolloin syntyy ainutlaatuisia kasveja.

tämä arvaamattomuus on ongelma kasvinjalostajille, sillä ominaisuuksiltaan toivottujen kasvien kasvattaminen voi vaatia useita vuosia huolellista kasvihuonetyötä. Monet meistä ajattelevat, että kaikki kasvit kasvavat siemenistä. Nyt tutkijat ovat kuitenkin kehittäneet useita menetelmiä, joilla kasvien tarkkoja kopioita voidaan kasvattaa ilman siemeniä. Ja he tekevät tämän nyt menetelmällä nimeltä ”kudosviljely”.

mikä on Kudosviljelmä?

kudosviljely (TC) on kasvisolujen, kudosten tai elinten viljelyä erityisesti formuloiduilla ravinneaineilla. Oikeissa olosuhteissa kokonainen kasvi voidaan uudistaa yhdestä solusta. Kasvikudosviljely on tekniikka, joka on ollut olemassa yli 30 vuotta. Kudosviljely nähdään kehitysmaille tärkeänä teknologiana taudista vapaan, laadukkaan taimiaineiston tuottamiseen ja monien yhtenäisten kasvien nopeaan tuottamiseen.

mikropropagaatio, joka on kudosviljelyn muoto, lisää taimiaineiston määrää levityksen ja laajamittaisen istutuksen helpottamiseksi. Näin tehdasta voidaan valmistaa lyhyessä ajassa tuhansia kappaleita. Mikropropagoitujen kasvien on havaittu vakiintuvan nopeammin, kasvavan voimakkaammin ja olevan pitempiä, niiden tuotantosykli on lyhyempi ja yhtenäisempi ja ne tuottavat suurempia satoja kuin perinteiset lisukkeet.

Kasvikudosviljely on suoraviivainen tekniikka, ja monet kehitysmaat ovat jo oppineet sen. Sen soveltaminen vaatii vain steriilin työpaikan, lastenhuoneen ja vihreän talon sekä koulutettua työvoimaa. Valitettavasti kudosviljely on työvoimavaltaista, aikaa vievää ja voi olla kallista. Kehittyville maille tärkeitä kudosviljelyssä kasvatettuja kasveja ovat öljypalmu, piharatamo, mänty, banaani, taateli, munakoiso, jojoba, ananas, kumipuu, maniokki, jamssi, bataatti ja tomaatti. Tämä sovellus on yleisimmin sovellettu muoto perinteisen biotekniikan Afrikassa.

TC-teknologian käyttö Aasiassa

  • kudosviljely on jalostettu vastaamaan Kaakkois-Aasiassa kasvavien orkidealajien ja hybridien tarpeita. Thaimaan, Singaporen ja Malesian kokemusten perusteella koriste-ja leikkokukkakauppa on merkittävä ulkomaanvaluutan ja lisätulojen lähde pienviljelijöille.
  • Thaimaassa kudosviljelmää käytetään hidaskasvuisten ja ympäristölle herkkien orkideoiden lisääntymiseen. Thaimaa on johtava kudosviljely Kaakkois-Aasiassa, tuottaa 50 miljoonaa kasvia vuodessa. Suurin osa näistä on orkideoita, joiden ansiosta maasta on tullut maailman suurin kokonaisten ja leikattujen orkideojen viejä.
  • banaanin massalisäykseen on kehitetty mikropagiointia versoviljelytekniikalla. Filippiineillä tätä käytetään kontrollilähestymistapana banaanin virustauteihin, kuten banana bunchy top virus (BBTV) ja banana bract mosaic virus (bbrmv), jotka leviävät yleisesti propagandamateriaalin välityksellä.

TC-teknologian hyödyt pienimuotoisille banaanintuottajille Keniassa (lähde: ISAAA)

Keniassa, kuten monissa osissa trooppista ja subtrooppista kehitysmaata, banaani on erittäin tärkeä ravintokasvi. Viimeisten 20 vuoden aikana banaanintuotanto on kuitenkin vähentynyt nopeasti, koska maaperä on laajalti huonontunut ja banaanitarhoihin on tarttunut tuholaisia ja tauteja. Näitä ongelmia pahensi entisestään yleinen tapa levittää uusia banaanikasveja tartunnan saaneiden imijöiden avulla. Tilanne uhkasi ruokaturvaa, työllisyyttä ja tuloja banaanintuotantoalueilla. Kudosviljelyteknologiaa pidettiin sopivana vaihtoehtona tällaisten materiaalien riittävän laadun ja määrän varmistamiseksi.

asianmukaisen hoidon ja peltohygienian ansiosta tuholaisten ja tautien aiheuttamat sadonmenetykset maatiloilla ovat vähentyneet huomattavasti. Kudosviljelyteknologia on mahdollistanut viljelijöiden pääsyn seuraaviin:

  • suuret määrät varhaiskypsää puhdasta taimiainesta (12-16 kuukautta verrattuna 2-3 vuotta kestävään perinteiseen banaaniin)
  • isommat rypälepainot (30-45 kg verrattuna tavanomaiseen 10-15 kg: aan)
  • suurempi vuotuinen sadanta maayksikköä kohti (40-60 tonnia hehtaaria kohti verrattuna tavanomaisella materiaalilla aiemmin toteutettuun 15-20 tonniin)
  • suurempi vuotuinen sadanta maayksikköä kohti (40-60 tonnia hehtaaria kohti verrattuna tavanomaisella materiaalilla aiemmin toteutettuun 15-20 tonniin) 9071>

lisäksi hedelmätarhojen yhtenäisyys ja samanaikainen viljelmien kehittäminen helpottivat kaupan pitämisen koordinointia. Se tarjosi myös mahdollisuuden muuttaa banaaninviljely pelkästä toimeentulotasosta kaupalliseksi yritykseksi. Hankkeen kustannus-hyötyanalyysin rohkaiseva havainto on, että tc-banaanintuotanto on yrityksenä kannattavampaa kuin perinteinen banaanintuotanto. Hankkeesta on myös ollut hyötyä pääasiassa viljelyä hoitaville naisille, mikä on auttanut kaventamaan sukupuolten välistä eroa.

TC-teknologian hyödyt Riisinviljelijöille Länsi-Afrikassa (lähde: WARDA)

tutkijat unelmoivat vuosien ajan afrikkalaisen riisilajin (Oryza glaberrima) karuuden yhdistämisestä aasialaisen riisilajin (Oryza sativa) tuottavuuteen. Mutta ne kaksi ovat niin erilaisia. Yritykset ylittää ne epäonnistuivat, koska tuloksena olevat jälkeläiset olivat kaikki steriilejä. 1990-luvulla riisinjalostajat West Africa Rice Development Associationista (WARDA) kääntyivät biotekniikan puoleen yrittäessään päästä eroon hedelmättömyysongelmista. Avainasemassa olivat geenipankit, joissa on 1500 afrikkalaisen riisin siemeniä — jotka olivat vaarassa kuolla sukupuuttoon, koska maanviljelijät ovat jo hylänneet ne runsassatoisempien aasialaisten lajikkeiden vuoksi.

maataloustutkimuksen edistysaskeleet auttoivat tutkijoita risteytymään näiden kahden lajin välillä. Näiden kahden lajin ristikkäislannoituksen jälkeen alkiot poistettiin ja niitä kasvatettiin keinotekoisella alustalla käyttäen prosessia, joka tunnetaan nimellä ” embryo-rescue.”Koska tuloksena olevat kasvit ovat usein lähes steriilejä, ne risteytettiin uudelleen sativa-emon kanssa aina kun se oli mahdollista (tunnetaan selkäristeytyksenä). Kun jälkeläisten hedelmällisyys oli parantunut (usein useiden selkäytymissyklien jälkeen), Anter-viljelmää käytettiin urossukusolujen (anthers) geenikomplementin kaksinkertaistamiseen ja siten aitojalostavien kasvien tuottamiseen.

ensimmäinen ”New Rice for Africa” (tai NERICA) – nimellä kutsutuista uusista riceistä oli testattavissa vuonna 1994, ja sen jälkeen on syntynyt monia uusia linjoja. Joissakin uusissa kasveissa sativa-vanhemman piirteitä yhdistetään paikallisiin glaberriman sopeutumisominaisuuksiin.

yleensä Nericoilla on seuraavat ominaisuudet:

  • leveitä ja roikkuvia lehtiä, jotka tukahduttavat rikkaruohot varhaisessa kasvuvaiheessa
  • röyhyjä tai jyväpäitä, jotka ovat pitempiä ”haaroittuneine” oksineen ja joissa on enintään 400 jyvää
  • enemmän vahvarakenteisia viljelijöitä, jotka tukevat ja pitävät tiukasti kiinni raskasjyväpäistä
  • riisisato on jopa 2.5 tonnia hehtaarilta vähäisin tuotantopanoksin — ja vähintään 5 tonnia lannoitteiden käytön vähimmäistasolla (tuotannon kasvu on noin 25-250 prosenttia)
  • kypsyy 30-50 päivää aikaisemmin kuin nykyiset lajikkeet, jolloin viljelijät voivat kasvattaa ylimääräisiä vihannes—tai palkokasveja
  • korkeampia kuin useimmat riisilajikkeet ja kestää tuholaisia ja paremmin kuivuutta
  • kasvaa hyvin hedelmättömällä ja happamalla maaperällä, joka käsittää 70 prosenttia Länsi-Afrikan Uplannin riisialueella
  • on 2% enemmän kehonrakennusproteiinia kuin afrikkalaisilla tai aasialaisilla vanhemmillaan

menestyksensä vuoksi nericat adoptoitiin nopeasti maanviljelijöihin. Vuonna 2000 uusien rusien arvioitiin kattavan Guineassa noin 8 000 hehtaaria, josta 5 000 hehtaaria kasvoi 20 000 viljelijällä kansallisen laajennusviraston valvonnassa. Vuonna 2002 WARDA ennusti, että Nericasiin istutettaisiin 330 000 hehtaaria – mikä riittää tyydyttämään maan omat siementarpeet ja ylijäämää naapurimaihin vietäväksi.

Sanasto

Anther : koiraan pääasiallinen lisääntymisrakenne, johon siitepöly muodostuu ja varastoituu.

Apical meristem : juurten tai varsien kärjet, joista muodostuu uusia soluja.

DNA : molekyyli, joka löytyy eliöiden soluista, joihin on tallennettu geneettistä tietoa.

Embryo rescue : sekvenssi kudosviljelytekniikoita, joita käytetään mahdollistamaan spesiaalisten risteytysten tuloksena syntyvä hedelmöittynyt kypsymätön alkio jatkamaan kasvua ja kehitystä, kunnes se voidaan regeneroida aikuiseksi kasviksi.

heteet : Hedekukan osat, joissa on siitepölyä, ponnia, rihmastoja.

  1. DANIDA.2002. Kasvibioteknologian kehittämiseen ja käyttöön liittyvien mahdollisuuksien ja rajoitusten arviointi suhteessa kasvinjalostukseen ja kasvintuotantoon kehitysmaissa. Työpaperi. Ulkoministeriö, Tanska.
  2. DeVries, J. and Toenniessen, G. 2001. Sadon turvaaminen: bioteknologia, Afrikan viljelykasvien jalostus-ja siemenjärjestelmät. Rockefeller-Säätiö, New York. YHDYSVALLAT.
  3. FAO 2002 Crop Biotechnology: a working paper for administrators and policy makers in Saharan eteläpuolinen Africa. Kitch, L., Koch, M. ja Sithole-Nang, I.
  4. International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA). http://www.isaaa.org
  5. Philippine Recommends, 1994.
  6. Ruff, Anne Marie. ”Kylvän vallankumouksen siemeniä. Helmikuuta 2001. (http://www.undp.org.vn/mlist/envirovlc/022001/post50.htm)
  7. Wambugu, F. ja Kiome, R. 2001. Bioteknologian edut pienimuotoisille banaaninviljelijöille Keniassa. ISAAA Briefs No. 22. ISAAA: Ithaca, NY.
  8. West Africa Rice Development Association (WARDA) http://www.warda.cgiar.org

*marraskuu 2006