Pocket K No. 14: szövettenyésztési technológia

ahogy minden ember más és egyedi, úgy minden növény is. Néhány olyan tulajdonsággal rendelkezik, mint a jobb szín, a hozam vagy a kártevők ellenállása. A tudósok évek óta olyan módszereket kerestek, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy pontos másolatokat készítsenek ezekről a kiváló egyénekről.

a növények általában úgy szaporodnak, hogy magokat képeznek nemi szaporodás útján. Vagyis a virágokban lévő petesejteket a növények porzójából származó pollen megtermékenyíti. Ezen nemi sejtek mindegyike genetikai anyagot tartalmaz DNS formájában. A nemi szaporodás során mindkét szülő DNS-ét új és kiszámíthatatlan módon kombinálják, egyedi növényeket hozva létre.

ez a kiszámíthatatlanság problémát jelent a növénynemesítők számára, mivel a kívánatos tulajdonságokkal rendelkező növény tenyésztése több év gondos üvegházi munkát igényelhet. Sokan úgy gondolják, hogy minden növény magból nő. A kutatók azonban számos módszert fejlesztettek ki a magvak nélküli növények pontos másolatainak termesztésére. És most ezt egy “szövettenyészetnek”nevezett módszerrel teszik.

mi a szövettenyészet?

a Tissue culture (TC) a növényi sejtek, szövetek vagy szervek termesztése speciálisan kialakított tápközegeken. Megfelelő körülmények között egy egész növény regenerálható egyetlen sejtből. A növényi szövetkultúra olyan technika, amely több mint 30 éve létezik. A szövettenyésztést a fejlődő országok számára fontos technológiának tekintik a betegségmentes, kiváló minőségű ültetési anyagok előállítása és számos egységes növény gyors előállítása szempontjából.

a mikropropagáció, amely a szövettenyészet egyik formája, növeli az ültetési anyag mennyiségét az eloszlás és a nagyszabású ültetés megkönnyítése érdekében. Ily módon egy növény több ezer példánya előállítható rövid idő alatt. Megfigyelték, hogy a mikropropagált növények gyorsabban telepednek le, erőteljesebben nőnek, magasabbak, rövidebb és egyenletesebb termelési ciklusuk van, és magasabb hozamot produkálnak, mint a hagyományos szaporulatok.

a növényi szövettenyészet egyszerű technika, és sok fejlődő ország már elsajátította. Alkalmazása csak steril munkahelyet, óvodát és zöld házat, valamint képzett munkaerőt igényel. Sajnos a szövettenyészet munkaigényes, időigényes és költséges lehet. A fejlődő országok számára fontos növények, amelyeket szövettenyészetben termesztettek, olajpálma, útifű, fenyő, banán, dátum, padlizsán, jojoba, ananász, gumifa, manióka, Jam, édesburgonya és paradicsom. Ez az alkalmazás a hagyományos biotechnológia leggyakrabban alkalmazott formája Afrikában.

a TC technológia használata Ázsiában

• a Szövettenyészetet finomították, hogy megfeleljen a Délkelet-Ázsiában jól növekvő orchideafajok és hibridek igényeinek. Thaiföld, Szingapúr és Malajzia tapasztalatai alapján a dísznövény-és vágott virágkereskedelem jelentős deviza-és kiegészítő jövedelemforrás a kistermelők számára.
• Thaiföldön a szövettenyészetet lassan növő és környezetérzékeny orchideák szaporítására használják. Thaiföld a délkelet-ázsiai szövetkultúra vezetője, évente 50 millió növényt termel. Ezek többsége orchideák, amelyek segítettek az országnak a teljes és vágott orchideák legnagyobb exportőrévé válni a világon.
• a banán tömeges szaporítására a hajtáskultúrával történő Mikropagációt fejlesztették ki. A Fülöp-szigeteken ezt használják a banán vírusos betegségeinek ellenőrzési megközelítéseként, mint például a Banana bunchy top vírus (BBTV) és a banana bract mosaic vírus (BBrMV), amelyek általában szaporítóanyagokon keresztül terjednek.

a TC technológia előnyei A Kenyai kis banántermelők számára (forrás: ISAAA)

Kenyában, mint a trópusi és szubtrópusi fejlődő világ számos részén, a banán rendkívül fontos élelmiszernövény. Az elmúlt 20 évben azonban a banántermelés gyorsan visszaesett a széles körű talajromlás és a banánültetvények kártevőkkel és betegségekkel való fertőzése miatt. Ezeket a problémákat tovább súlyosbította az új banánnövények fertőzött szopókkal történő szaporításának általános gyakorlata. A helyzet az élelmezésbiztonságot, a foglalkoztatást és a jövedelmeket veszélyeztette a banántermelő területeken. A szövettenyésztési technológiát megfelelő lehetőségnek tekintették az ilyen anyagok megfelelő minőségének és mennyiségének biztosítására.

megfelelő gazdálkodással és szántóföldi higiéniával a mezőgazdasági üzemek szintjén jelentősen csökkentették a kártevők és betegségek által okozott termésveszteséget. A szövettenyésztési technológia lehetővé tette a mezőgazdasági termelők számára, hogy hozzáférjenek a következőkhöz:

• nagy mennyiségű kiváló tiszta ültetési anyagok, amelyek korai érés (12-16 hónap, mint a hagyományos banán 2-3 év)
• nagyobb csomó súlyok (30-45 kg, mint a 10-15 kg hagyományos anyagból)
• magasabb éves hozam egységnyi földterület (40-60 tonna hektáronként szemben 15-20 tonna korábban realizált hagyományos anyagból

ezenkívül a gyümölcsösök létrehozásának egységessége és az egyidejű ültetvényfejlesztés megkönnyítette a marketing koordinálását. Lehetőséget kínált arra is, hogy a banántermesztést pusztán megélhetési szintről kereskedelmi vállalkozássá alakítsák. A projekt költség-haszon elemzésének biztató megállapítása az, hogy a tc banántermelése vállalkozásként jövedelmezőbb, mint a hagyományos banántermelés. A projekt elsősorban a terményt gondozó nők számára is előnyös volt, ezáltal segítve a nemek közötti különbség csökkentését.

a TC technológia előnyei a nyugat-afrikai rizstermelők számára (forrás: Warda)

a tudósok évek óta álmodtak arról, hogy az afrikai rizsfajok (Oryza glaberrima) robusztusságát kombinálják az Ázsiai Fajok (Oryza sativa) termelékenységével. De a kettő annyira különbözik. Az átkelési kísérletek kudarcot vallottak, mivel a kapott utódok mind sterilek voltak. Az 1990-es években a nyugat-afrikai Rizsfejlesztési Szövetség (WARDA) rizstenyésztői a biotechnológiához fordultak, hogy megpróbálják leküzdeni a meddőségi problémákat. Az erőfeszítés kulcsa az 1500 afrikai rizs magjait tartalmazó génbankok voltak-amelyek kihalással szembesültek, mivel a gazdák már elhagyták őket a magasabb hozamú ázsiai fajták miatt.

az agrárkutatás fejlődése segítette a tudósokat e két faj átlépésében. A két faj kereszttermékenyítése után az embriókat eltávolították és mesterséges táptalajon termesztették az “embriómentés” néven ismert eljárás segítségével.”Mivel a keletkező növények gyakran szinte sterilek, amikor csak lehetséges, újra keresztezték őket a sativa szülővel (kereszteződés néven ismert). Miután az utódok termékenysége javult (gyakran több keresztezési ciklus után), a portokkultúrát a férfi nemi sejtek (portok) gén komplementjének megduplázására használták, és így valódi tenyésznövényeket hoztak létre.

a ‘New Rice for Africa’ (vagy NERICA) névre keresztelt új rizikók közül az első 1994-ben volt tesztelhető, és azóta számos új sor jött létre. Néhány új növény kombinálta a sativa szülő termésjellemzőit a glaberrima helyi adaptációs tulajdonságaival.

a Nericák általában a következő jellemzőkkel rendelkeznek:

• széles és lankás levelek, amelyek elfojtják a gyomokat a korai növekedésben
• panicles vagy gabonafejek, amelyek hosszabbak, ‘villás’ ágakkal, és legfeljebb 400 szemet tartanak
• több, erős szárú talajművelő, amely támogatja és szorosan tartja a nehéz gabonafejeket
• rizs hozama olyan magas, mint 2.5 tonna hektáronként alacsony ráfordítás mellett — és 5 tonna vagy annál több, a műtrágyahasználat minimális növekedésével (a termelés körülbelül 25-250%—os növekedése)
• 30-50 nappal korábban érik, mint a jelenlegi fajták, lehetővé téve a gazdák számára, hogy a legtöbb rizsfajtánál magasabb zöldség-vagy hüvelyes növényeket termesszenek
• ellenáll a kártevőknek és jobban tolerálja az aszályt
• terméketlen és savas talajokon jól növekszik-amelyek Nyugat-Afrika 70% – át teszik ki hegyvidéki rizsterület
• 2% – kal több testépítő fehérje van, mint afrikai vagy ázsiai szüleiknél

sikerük miatt a nericákat gyorsan elfogadták a gazdák. 2000-ben becslések szerint az új Rizsek mintegy 8000 hektárt fedtek le Guineában, ebből 5000 hektárt 20 000 gazdálkodó termesztett a nemzeti kiterjesztési ügynökség felügyelete alatt. 2002 – ben WARDA azt tervezte, hogy 330 000 ha-t ültetnek Nericasba-ami elegendő az ország saját magigényének kielégítéséhez, többlettel a szomszédos országokba történő exportra.

szószedet

Porther : fő hím reproduktív szerkezet, amelyben pollen képződik és tárolódik.

apikális merisztéma : a gyökerek vagy szárak hegyei, amelyekből új sejtek képződnek.

DNS: olyan molekula, amely olyan organizmusok sejtjeiben található, ahol genetikai információt tárolnak.

Embriómentés : szövettenyésztési technikák sorozata, amely lehetővé teszi, hogy az interspecifikus keresztezésből származó megtermékenyített, éretlen embrió tovább növekedjen és fejlődjön, amíg felnőtt növényré nem regenerálódik.

porzó : pollent, portokat, szálakat tartalmazó Hímvirágrészek.

1. DANIDA.2002. A növényi biotechnológia fejlesztésével és alkalmazásával kapcsolatos lehetőségek és korlátok értékelése a fejlődő országokban a növénynemesítéssel és növénytermesztéssel kapcsolatban. Munka papír. Külügyminisztérium, Dánia.
2. DeVries, J. és Toenniessen, G. 2001. A betakarítás biztosítása: Biotechnológia, tenyésztési és vetőmagrendszerek az afrikai növények számára. A Rockefeller Alapítvány, New York. USA.
3. FAO 2002 növényi biotechnológia: munkadokumentum a szubszaharai Afrika adminisztrátorai és politikai döntéshozói számára. Kitch, L., Koch, M. és Sithole-Nang, I.
4. nemzetközi agrár-biotechnológiai Alkalmazások beszerzési szolgáltatása (ISAAA). http://www.isaaa.org
5. Fülöp-Szigetek Ajánlja, 1994.
6. Ruff, Anne Marie. “A forradalom magjainak elvetése.”Február 15, 2001. (http://www.undp.org.vn/mlist/envirovlc/022001/post50.htm)
7. Wambugu, F. és Kiome, R. 2001. A biotechnológia előnyei A Kenyai banántermesztők számára. ISAAA rövidnadrág 22.szám. ISAAA: Ithaca, NY.
8. nyugat-afrikai Rizsfejlesztési Egyesület (WARDA) http://www.warda.cgiar.org

*2006. November