Pocket K nr 14: Vävnadsodlingsteknik

BY admin
|

precis som varje person är annorlunda och unik, så är varje växt. Vissa har egenskaper som bättre färg, utbyte eller skadedjursresistens. I åratal har forskare letat efter metoder för att låta dem göra exakta kopior av dessa överlägsna individer.

växter reproducerar vanligtvis genom att bilda frön genom sexuell reproduktion. Det vill säga äggceller i blommorna befruktas av pollen från plantans ståndare. Var och en av dessa sexuella celler innehåller genetiskt material i form av DNA. Under sexuell reproduktion kombineras DNA från båda föräldrarna på nya och oförutsägbara sätt, vilket skapar unika växter.

denna oförutsägbarhet är ett problem för växtförädlare eftersom det kan ta flera år av noggrant växthusarbete att odla en växt med önskvärda egenskaper. Många av oss tror att alla växter växer från frön. Men forskare har nu utvecklat flera metoder för att odla exakta kopior av växter utan frön. Och de gör nu detta genom en metod som kallas”vävnadskultur”.

Vad är vävnadskultur?

vävnadskultur (TC) är odling av växtceller, vävnader eller organ på speciellt formulerade näringsmedier. Under de rätta förhållandena kan en hel växt regenereras från en enda cell. Växtvävnadskultur är en teknik som har funnits i mer än 30 år. Vävnadsodling ses som en viktig teknik för utvecklingsländer för produktion av sjukdomsfritt plantmaterial av hög kvalitet och snabb produktion av många enhetliga växter.

mikropropagation, som är en form av vävnadsodling, Ökar mängden planteringsmaterial för att underlätta distribution och storskalig plantering. På detta sätt kan tusentals kopior av en växt produceras på kort tid. Mikropropagerade växter observeras etablera sig snabbare, växa kraftigare och är högre, har en kortare och mer enhetlig produktionscykel och ger högre avkastning än konventionella förökningar.

växtvävnadskultur är en enkel teknik och många utvecklingsländer har redan behärskat den. Dess tillämpning kräver endast en steril arbetsplats, plantskola och växthus och utbildad arbetskraft. Tyvärr är vävnadskulturen arbetsintensiv, tidskrävande och kan vara dyr. Växter som är viktiga för utvecklingsländer som har odlats i vävnadskultur är oljepalm, plantain, tall, banan, datum, aubergine, jojoba, ananas, gummiträd, kassava, yam, sötpotatis och tomat. Denna ansökan är den vanligaste formen av traditionell bioteknik i Afrika.

användningar av TC-teknik i Asien

  • vävnadskultur har förfinats för att passa behoven hos orchid-arter och hybrider som är kända för att växa bra i Sydostasien. Att döma av erfarenheterna från Thailand, Singapore och Malaysia är Prydnads-och snittblommahandeln en betydande källa till utländsk valuta och extra inkomst för små odlare.
  • i Thailand används vävnadskultur för att reproducera långsamt växande och miljökänsliga orkider. Thailand är ledande inom vävnadskultur i Sydostasien och producerar 50 miljoner plantor per år. De flesta av dessa är orchids, som har hjälpt landet att bli den största exportören av hela och skära orchids i världen.
  • Mikropagation med skottkulturteknik har utvecklats för massutbredning av banan. På Filippinerna används detta som en kontrollmetod för virussjukdomar i banan som: banana bunchy top virus (BBTV) och banana bract mosaic virus (BBrMV), som vanligtvis sprids genom propagativa material.

fördelar med TC-teknik för småskaliga bananproducenter i Kenya (källa: ISAAA)

i Kenya, som i många delar av den tropiska och subtropiska utvecklingsvärlden, är banan en mycket viktig matskörd. Under de senaste 20 åren var det dock en snabb nedgång i bananproduktionen på grund av omfattande markförstöring och angrepp av bananodlingar med skadedjur och sjukdomar. Dessa problem förvärrades ytterligare av den vanliga praxisen att föröka nya bananväxter med infekterade sugare. Situationen hotade livsmedelssäkerhet, sysselsättning och inkomster i bananproducerande områden. Vävnadsodlingsteknik ansågs vara ett lämpligt alternativ för att tillhandahålla tillräcklig kvalitet och kvantitet av sådana material.

med korrekt hantering och fälthygien har avkastningsförluster orsakade av skadedjur och sjukdomar på gårdsnivå minskat avsevärt. Vävnadsodlingsteknik har gjort det möjligt för jordbrukare att få tillgång till följande:

  • stora mängder överlägsna rena planteringsmaterial som är tidigt mogna (12-16 månader jämfört med den konventionella banan på 2-3 år)
  • större gängvikter (30-45 kg jämfört med 10-15 kg från konventionellt material)
  • högre årsavkastning per markenhet (40-60 ton per hektar mot 15-20 ton som tidigare realiserats med konventionellt material

dessutom gjorde enhetlighet i Orchard etablering och samtidig plantage utveckling marknadsföring lättare att samordna. Det erbjöd också möjligheten att omvandla bananodling från enbart en försörjningsnivå till ett kommersiellt företag. Ett uppmuntrande resultat från en kostnads-nyttoanalys av projektet är att TC bananproduktion är mer lönsam som företag än traditionell bananproduktion. Projektet har också gynnat främst kvinnor som tenderar grödan, vilket bidrar till att minska klyftan mellan könen.

fördelar med TC-teknik för risodlare i Västafrika (källa: WARDA)

i åratal drömde forskare om att kombinera robustheten hos de afrikanska risarterna (Oryza glaberrima) med produktiviteten hos de asiatiska arterna (Oryza sativa). Men de två är så olika. Försök att korsa dem misslyckades eftersom de resulterande avkommorna var alla sterila. På 1990-talet vände sig risuppfödare från West Africa Rice Development Association (WARDA) till bioteknik i ett försök att övervinna infertilitetsproblemen. Nyckeln till ansträngningen var genbanker som håller frön av 1,500 Afrikansk ris — som mötte utrotning eftersom bönder redan har övergivit dem för högre avkastande asiatiska sorter.

framsteg inom jordbruksforskning hjälpte forskare att korsa dessa två arter. Efter korsbefruktning av de två arterna, embryon avlägsnades och odlades på konstgjorda medier med hjälp av en process som kallas ”embryo-rescue.”Eftersom de resulterande växterna ofta är nästan sterila, korsades de igen med sativa-föräldern när det var möjligt (känd som back-crossing). När fertiliteten hos avkomman förbättrades (ofta efter flera cykler av bakkorsning) användes anterkultur för att fördubbla genkomplementet hos de manliga könscellerna (anthers) och därmed producera äkta avelsväxter.

den första av de nya riserna som kallades ’New Rice for Africa’ (eller NERICA) var tillgänglig för testning 1994 och sedan dess har många nya linjer genererats. Några av de nya växterna kombinerade avkastningsegenskaper hos sativa-föräldern med lokala anpassningsegenskaper från glaberrima.

generellt har NERICAs följande egenskaper:

  • breda och droopy löv som kväver ogräs i tidig tillväxt
  • panicles eller kornhuvuden som är längre med ’forked’ grenar och håller upp till 400 korn
  • fler jordfräsar med starka stammar för att stödja och hålla tätt de tunga kornhuvudena
  • ris ger så högt som 2.5 ton per hektar vid låga ingångar — och 5 ton eller mer med bara en minimal ökning av gödselanvändningen (uppgår till cirka 25% till 250% ökning av produktionen)
  • mognar 30 till 50 dagar tidigare än nuvarande sorter, vilket gör att jordbrukare kan odla extra grödor av grönsaker eller baljväxter
  • högre än de flesta rissorter och motstår skadedjur och tolererar torka bättre
  • växer bra på infertila och sura jordar—som utgör 70% av Västafrikas Upland Rice area
  • har 2% mer kroppsbyggande protein än sina afrikanska eller asiatiska föräldrar

på grund av deras framgång antogs nericas snabbt av jordbrukare. År 2000 uppskattades att de nya riserna täckte cirka 8 000 ha i Guinea, varav 5 000 ha odlades av 20 000 jordbrukare under övervakning av National extension agency. År 2002 beräknade WARDA att 330 000 ha skulle planteras till NERICAs – vilket är tillräckligt för att möta landets egna fröbehov med överskott för export till grannländerna.

ordlista

Anther : Huvud manlig reproduktiv struktur, där pollen bildas och lagras.

apikal meristem : spetsarna på rötter eller stjälkar från vilka nya celler bildas.

DNA: en molekyl som finns i celler av organismer där genetisk information lagras.

Embryo rescue : en sekvens av vävnadsodlingstekniker som används för att möjliggöra ett befruktat omoget embryo som härrör från ett interspecifikt kors för att fortsätta tillväxt och utveckling tills det kan regenereras till en vuxen växt.

ståndare : manliga blomma delar som innehåller pollen, ståndarknappar, filament.

  1. DANIDA.2002. Bedömning av potentialer och begränsningar för utveckling och användning av växtbioteknik i förhållande till växtförädling och växtproduktion i utvecklingsländer. Arbetsdokument. Utrikesministeriet, Danmark.
  2. DeVries, J. och Toenniessen, G. 2001. Säkra skörden: bioteknik, avel och frösystem för afrikanska grödor. Rockefeller Foundation, New York. USA.
  3. FAO 2002 Crop Biotechnology: ett arbetsdokument för administratörer och beslutsfattare i Afrika söder om Sahara. Kitch, L., Koch, M. och Sithole-Nang, I.
  4. internationell tjänst för förvärv av Agri-biotech Applications (ISAAA). http://www.isaaa.org
  5. Filippinska Rekommenderar, 1994.
  6. Ruff, Anne Marie. ”Såning av revolutionens frön.”15 februari 2001. (http://www.undp.org.vn/mlist/envirovlc/022001/post50.htm)
  7. Wambugu, F. Och Kiome, R. 2001. Fördelarna med bioteknik för småskaliga bananbönder i Kenya. ISAAA Trosor nr 22. ISAAA: Ithaca, NY.
  8. Västafrika Rice Development Association (WARDA) http://www.warda.cgiar.org

*November 2006