Размножение винограда с помощью культивирования тканей и органов в изолированных условиях на искусственных питательных средах включает совокупность методов выращивания клеток, тканей и органов в изолированных условиях “in vitro” и носит название культура тканей. Методы культуры тканей получили развитие еще в 30-х годах 20 века, когда французский ученый Р Готре и американский Ф. Уайт сумели составить сложные питательные среды, обеспечивающие самостоятельное развитие кусочков некоторых растительных тканей (эксплантантов). При этом, обязательным требованием должны быть стерильные условия культуральных сосудов, питательных субстратов, операционных помещений, инструментов и самих эксплантантов.
В настоящее время учеными многих стран доказана способность определенных клеток к регенерации. Методы культуры тканей позволяют получить новые организмы не только из органов, тканей или клеток, отделенных от материнского растения, но и из отдельных протопластов.
Культура тканей, кроме стерильности, требует оптимальных контролируемых условий и соответствующий каждому объекту состав питательной среды, состоящий порой из 20 и более компонентов (макро- и микроэлементы, углеводы, витамины, регуляторы роста, аминокислоты, агар-агар и др.).
Культура тканей специфична для отдельных видов и даже сортов растений. Как правило, после культуры “in vitro” (в пробирке, колбе и др.), растения переводят в горшечную культуру, а после адаптации в открытый грунт.
Культура тканей используется в практических целях для повышения эффективности селекции, искусственного выращивания гибридных зародышей, получения генетически идентичного материала безвирусных растений, ускоренного размножения новых форм сортов и др.
Начало работы по культуре тканей винограда было положено французскими учеными Г. Морелем, Ж. Фало, Р. Галзи. В настоящее время вопросы культуры тканей винограда разрабатываются в России, Молдове, Украине, Венгрии, Румынии, Чехословакии, Германии, Австрии, США, Франции, Италии, Канаде, Новой Зеландии.
Основные направления этих исследований (рис. 23):
- выращивание верхушек побегов после термотерапии с целью радикального лечения винограда от термолабильных вирусов;
- клональное микроразмножение с использованием в качестве исходного материала меристематических верхушек (культура меристем) и целых почек;
- преодоление несовместимости при гибридизации (эмбриокультура, индуцирование генетической изменчивости в культуре каллюсов и получение на этой основе соматических эмбриоидов);
- попытки получения гаплоидных и гомозиготных растений на основе культуры микроспор и пыльников;
- культура изолированных протопластов каллюсных клеток, полученных из перикарпия ягод;
- сохранение и размножение отдельных ценных генотипов;
- микропрививка “in vitro” безвирусных клонов;
Рис. 23. Схема использования методов культуры тканей в селекции растений.
Степень изученности указанных направлений неодинакова. Поэтому практический выход в производство пока получил метод клонального микроразмножения с использованием в качестве исходного материала меристематических верхушек и целых почек (Республика Молдова НИВиВ), а также метод дробления верхушечной меристемы почек (ИВиВ “Магарач”, Украина), когда раздробленную меристему в стерильных условиях помещают на определенную питательную среду в “in vitro”. В питательной среде формируются проростки, которые переносят затем на твердую питательную среду в другие пробирки. В условиях термостата развивается побег, состоящий из 8-10 междоузлий. Проростки затем разрезают на черенки и высаживают в теплицы или в открытый грунт. Способ суспензионной культуры клеток с использованием каллюса практически освоен в ИВиВ “Магарач”, г. Ялта, Украина.
С целью ускоренного размножения новых форм и сортов, а также для получения безвирусного материала в НИВиВ РМ разработана технология оздоровления посадочного материала и размножения его на питательных средах. Метод оздоровления растений с помощью изолированных меристематических верхушек основан на неодинаковой концентрации вирусных частиц в различных органах растений. Причем, для точек роста характерно минимальное их содержание. Чем меньше размер меристематической верхушки побега, тем больше вероятность получить здоровое растение, но количество развивающихся при этом растений сокращается.
Технология размножения будет описана в последующих разделах.
