Rozmnażanie wegetatywne roślin w kulturach in vitro, czyli rośliny rosnące w szkle

Rozmnażanie roślin in vitro polega na klonowaniu roślin w sterylnych i ściśle kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Fragmenty pochodzące z roślin macierzystych (tzw. eksplantaty) umieszcza się na specjalnym podłożu w szklanych pojemnikach, które następnie przechowuje się w pomieszczeniach zwanych fitotronami. To one zapewniają odpowiednie warunki oświetlenia i temperatury, optymalne dla dalszego wzrostu eksplantatów. Komórki roślinne posiadają bowiem szczególną właściwość jaką jest zdolność do totipotencji, czyli zdolność do powtórnych podziałów mitotycznych i odtworzenia całej rośliny. Ta koncepcja, której autorem jest austriacki botanik Hildebrandt, dała teoretyczne podstawy roślinnych kultur tkankowych. W wyniku badań prowadzonych w kolejnych latach otrzymano nieograniczony i długotrwały wzrost tkanki roślinnej (marchwi zwyczajnej i tytoniu) na pożywce mineralnej. Równocześnie poszukiwano jak najlepszych warunków zewnętrznych prowadzenia kultur oraz składników pożywek. Mimo początkowych niepowodzeń, zaczęto osiągać pożądane rezultaty. Przełomowy okazał się rok 1965, w którym Murashige i Skoog opracowali sposób klonalnego rozmnażania storczyków, który w późniejszym czasie został zaadoptowany do rozmnażania na skalę produkcyjną ważnych roślin gospodarczych.

Z praktycznego i ekonomicznego punktu widzenia to właśnie rozmnażanie klonalne roślin, inaczej określane mianem mikrorozmnażania lub mikropropagacji, stanowi podstawę przemysłu in vitro. Najważniejszą zaletą mikrorozmnażania jest szybkie i wydajne powielanie (klonowanie) genotypów cennych gospodarczo roślin ozdobnych, sadowniczych, leśnych oraz roślin o dużej wartości jednostkowej, tj. roślin rzadkich, ginących lub wyróżniających się szczególnie wartościowymi cechami. Wdrożenie masowego namnażania roślin in vitro pozwala uzyskać niemal dowolną ilość wysokiej jakości materiału roślinnego z niewielkiej liczby eksplantatów. Otrzymane w ten sposób rośliny potomne są wiernymi kopiami osobników macierzystych, dając gwarancję uzyskania roślin potomnych o pożądanych cechach.

Dotychczas techniki in vitro są jednak w ograniczonym zakresie stosowane do otrzymywania sadzonek roślin zielarskich, które są przecież bardzo cenne dla medycyny i niejednokrotnie wspierają proces leczenia wielu chorób. Do takich roślin należy wierzbówka kiprzyca, która zawiera liczne związki biologicznie czynne, wykazujące działanie przeciwobrzękowe, przeciwzapalne i przeciwbakteryjne. Stwierdzono także aktywność przeciwbólową oraz działanie przeciwrakowe wyciągów tego gatunku na linii komórkowych raka prostaty. Korzystne działanie wyciągów z wierzbówki kiprzycy przypisuje się głównie związkom z grupy flawonoidów, a także fitosterolom oraz taninom. Poważnym problemem uniemożliwiającym wykorzystanie ziela wierzbówki kiprzycy w produkcji przemysłowej jest jednak brak upraw tego gatunku.

Rozwiązaniem problemu może być hodowla in vitro, którą podjęto w ramach projektu biotechnologicznego EPIMAN w Instytucie Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich PIB w Poznaniu. Jednym z celów prowadzonych badań było opracowanie metody mikrorozmnażania. Otrzymane wyniki są bardzo obiecujące i pozwalają stwierdzić, że dzięki zastosowanej metodzie namnażania z jednego eksplantatu można otrzymać od kilku do kilkudziesięciu roślin potomnych w jednym cyklu. W ten sposób otrzymano ponad 8 tysięcy sadzonek, które rozwijają się prawidłowo i doskonale aklimatyzują się do warunków polowych.

Zdjęcia: dr Mariola Dreger, Zakład Biotechnologii, Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich Państwowy Instytut Badawczy