Pocket K No. 14: vævskultur teknologi

BY admin
|

ligesom hver person er forskellig og unik, så er hver plante. Nogle har træk som bedre farve, udbytte eller skadedyrsbestandighed. I årevis har forskere ledt efter metoder, der giver dem mulighed for at lave nøjagtige kopier af disse overlegne individer.

planter reproducerer normalt ved at danne frø gennem seksuel reproduktion. Det vil sige, at ægceller i blomsterne befrugtes af pollen fra plantens stammer. Hver af disse seksuelle celler indeholder genetisk materiale i form af DNA. Under seksuel reproduktion kombineres DNA fra begge forældre på nye og uforudsigelige måder og skaber unikke planter.

denne uforudsigelighed er et problem for planteopdrættere, da det kan tage flere års omhyggeligt drivhusarbejde at opdrætte en plante med ønskelige egenskaber. Mange af os tror, at alle planter vokser fra frø. Forskere har imidlertid nu udviklet flere metoder til dyrkning af nøjagtige kopier af planter uden frø. Og de gør det nu gennem en metode kaldet”vævskultur”.

Hvad er vævskultur?

vævskultur (TC) er dyrkning af planteceller, væv eller organer på specielt formulerede næringsmedier. Under de rette forhold kan en hel plante regenereres fra en enkelt celle. Plantevævskultur er en teknik, der har eksisteret i mere end 30 år. Vævskultur ses som en vigtig teknologi for udviklingslandene til produktion af sygdomsfrit plantemateriale af høj kvalitet og hurtig produktion af mange ensartede planter.

mikropropagation, som er en form for vævskultur, Øger mængden af plantemateriale for at lette distribution og storskala plantning. På denne måde kan tusinder af kopier af en plante produceres på kort tid. Mikropropagerede planter observeres at etablere sig hurtigere, vokse mere kraftigt og er højere, har en kortere og mere ensartet produktionscyklus og producerer højere udbytter end konventionelle formeringsformer.

Plantevævskultur er en ligetil teknik, og mange udviklingslande har allerede mestret det. Dens anvendelse kræver kun en steril arbejdsplads, børnehave og grønt hus og uddannet arbejdskraft. Desværre er vævskultur arbejdskrævende, tidskrævende og kan være dyrt. Planter, der er vigtige for udviklingslande, der er dyrket i vævskultur, er oliepalme, plantain, fyr, banan, dato, aubergine, jojoba, ananas, gummitræ, kassava, yam, sød kartoffel og tomat. Denne applikation er den mest anvendte form for traditionel bioteknologi i Afrika.

anvendelse af TC-teknologi i Asien

  • vævskultur er blevet raffineret, så den passer til behovene hos orkidearter og hybrider, der vides at vokse godt i Sydøstasien. At dømme ud fra erfaringerne fra Thailand, Singapore, og Malaysia, ornamental og afskårne blomster handel er en væsentlig kilde til udenlandsk valuta og ekstra indtægter for små avlere.
  • i Thailand bruges vævskultur til at reproducere langsomt voksende og miljøfølsomme orkideer. Thailand er førende inden for vævskultur i Sydøstasien og producerer 50 millioner plantlets om året. De fleste af disse er orkideer, som har hjulpet landet med at blive den største eksportør af hele og skære orkideer i verden.
  • Mikropagation ved skyde kultur teknik er udviklet til masseformering af banan. I Filippinerne bruges dette som en kontrolmetode til virussygdomme i banan, såsom: banana bunchy top virus (BBTV) og banana bract mosaic virus (BBrMV), som ofte spredes gennem formeringsmaterialer.

fordele ved TC-teknologi til småskala bananproducenter i Kenya (kilde: ISAAA)

i Kenya, som i mange dele af den tropiske og subtropiske udviklingsverden, er banan en meget vigtig fødevareafgrøde. I de sidste 20 år var der imidlertid et hurtigt fald i bananproduktionen på grund af udbredt jordforringelse og angreb af bananplantager med skadedyr og sygdomme. Disse problemer blev yderligere forværret af den almindelige praksis med formering af nye bananplanter ved hjælp af inficerede suckers. Situationen truede fødevaresikkerheden, beskæftigelsen og indkomsterne i bananproducerende områder. Vævskulturteknologi blev betragtet som en passende mulighed for at tilvejebringe tilstrækkelig kvalitet og mængde af sådanne materialer.

med korrekt forvaltning og markhygiejne er udbyttetab forårsaget af skadedyr og sygdomme på bedriftsniveau blevet reduceret betydeligt. Vævskulturteknologi har gjort det muligt for landmænd at få adgang til følgende:

  • store mængder overlegne rene plantematerialer, der er tidligt modne (12-16 måneder sammenlignet med den konventionelle banan på 2-3 år)
  • større bundvægte (30-45 kg sammenlignet med 10-15 kg fra konventionelt materiale)
  • højere årligt udbytte pr.jordenhed (40-60 tons pr. hektar mod 15-20 tons, der tidligere blev realiseret med konventionelt materiale

Desuden gjorde ensartethed i etablering af frugtplantager og samtidig plantageudvikling markedsføring lettere at koordinere. Det gav også mulighed for at omdanne bananavl fra blot et eksistensniveau til en kommerciel virksomhed. En opmuntrende konklusion fra en cost-benefit-analyse af projektet er, at TC-bananproduktion er mere lønsom som virksomhed end traditionel bananproduktion. Projektet har også især været til gavn for kvinder, der plejer afgrøden, hvilket har bidraget til at indsnævre kønsforskellen.

fordele ved TC-teknologi til risbønder i Vestafrika (kilde: Varda)

i årevis drømte forskere om at kombinere robustheden af de afrikanske risarter (Orys glaberrima) med produktiviteten af de asiatiske arter (Orys sativa). Men de to er så forskellige. Forsøg på at krydse dem mislykkedes, da de resulterende afkom alle var sterile. I 1990 ‘ erne vendte risavlere fra Vestafrika Rice Development Association (Varda) sig til bioteknologi i et forsøg på at overvinde infertilitetsproblemerne. Nøglen til indsatsen var genbanker, der indeholder frø af 1.500 afrikansk ris — som står over for udryddelse, da landmændene allerede har forladt dem for højere udbytter asiatiske sorter.

fremskridt inden for landbrugsforskning hjalp forskere med at krydse disse to arter. Efter krydsbefrugtning af de to arter, embryoner blev fjernet og dyrket på kunstige medier ved hjælp af en proces kendt som “embryo-redning.”Fordi de resulterende planter ofte er næsten sterile, blev de krydset igen med sativa-forældrene, når det var muligt (kendt som back-crossing). Når afkomets frugtbarhed blev forbedret (ofte efter flere cyklusser med tilbagekrydsning), blev anther-kultur brugt til at fordoble genkomplementet af de mandlige kønsceller (støvknapper) og således producere ægte avlsplanter.

den første af de nye rices kaldet ‘Ny ris til Afrika’ (eller NERICA) var tilgængelig til test i 1994, og siden da er der genereret mange nye linjer. Nogle af de nye planter kombinerede udbyttegenskaber hos sativa-forælderen med lokale tilpasningsegenskaber fra glaberrima.

generelt har NERICAs følgende egenskaber:

  • brede og hængende blade, der kvæler ukrudt i tidlig vækst
  • panik eller kornhoveder, der er længere med ‘forked’ grene, og holder op til 400 korn
  • flere skovle med stærke stængler til at understøtte og holde tæt på de tunge kornhoveder
  • risudbytter så højt som 2.25% til 250% stigning i produktionen)
  • modnes 30 til 50 dage tidligere end de nuværende sorter, hvilket giver landmændene mulighed for at dyrke ekstra afgrøder af grøntsager eller bælgfrugter
  • højere end de fleste rissorter og modstår skadedyr og tolererer tørke bedre
  • vokser godt på ufrugtbar og sur jord — som omfatter 70% af Vestafrika højland ris område
  • har 2% mere organ—bygning protein end deres afrikanske eller asiatiske forældre

på grund af deres succes blev nericas hurtigt vedtaget af landmænd. I 2000 blev det anslået, at de nye ris dækkede omkring 8.000 ha i Guinea, hvoraf 5000 ha blev dyrket af 20.000 landmænd under tilsyn af det nationale udvidelsesagentur. I 2002 forventede Varda, at 330.000 ha ville blive plantet til NERICAs – hvilket er tilstrækkeligt til at imødekomme landets egne frøbehov med overskud til eksport til nabolandene.

ordliste

Anther : hoved mandlig reproduktiv struktur, hvor pollen dannes og opbevares.

Apical meristem : spidserne af rødder eller stammer, hvorfra nye celler dannes.

DNA : et molekyle, der findes i celler af organismer, hvor genetisk information opbevares.

Embryonredning : en sekvens af vævskulturteknikker, der bruges til at gøre det muligt for et befrugtet umodent embryo, der er resultatet af et interspecifikt kryds, at fortsætte vækst og udvikling, indtil det kan regenereres til en voksen plante.

Stamen : mandlige blomsterdele indeholdende pollen, støvknapper, filamenter.

  1. DANIDA.2002. Vurdering af potentialer og begrænsninger for udvikling og anvendelse af plantebioteknologi i forhold til planteavl og afgrødeproduktion i udviklingslande. Arbejdsdokument. Udenrigsministeriet, Danmark.
  2. DeVries, J. og Toenniessen, G. 2001. Sikring af høsten: bioteknologi, avl og frøsystemer til afrikanske afgrøder. Rockefeller Foundation. USA.
  3. FAO 2002 Crop Biotechnology: et arbejdsdokument for administratorer og beslutningstagere i Afrika syd for Sahara. Kitch, L., Koch, M. Og Sithole-Nang, I.
  4. International tjeneste for erhvervelse af Agri-biotech applikationer (ISAAA). http://www.isaaa.org
  5. Filippinske Anbefaler, 1994.
  6. Ruff, Anne Marie. “Såning af revolutionens frø.”15. februar 2001. (http://www.undp.org.vn/mlist/envirovlc/022001/post50.htm)
  7. F. Og Kiome, R. 2001. Fordelene ved bioteknologi for småskala bananbønder i Kenya. ISAAA Trusser No. 22. ISAAA: Ithaca, NY.
  8. Vestafrika Rice Development Association) http://www.warda.cgiar.org

*November 2006