ZEL(e)NÉ LISTY

ROSTLINNÉ KULTURY IN VITRO III

Cesty regenerace celistvých rostlin v podmínkách in vitro

V celém našem povídání o kultivaci rostlin v podmínkách in vitro omezujeme náš zájem na oblast regenerace celistvých rostlin. Další možnosti využití této metody si shrneme v závěrečném (šestém) dílu našeho seriálu.

Již několik desetiletí je známo, že teoreticky lze dopěstovat celistvou rostlinu v podmínkách in vitro z jakékoli jediné rostlinné buňky s funkčním jádrem. Tuto schopnost buňky nazýváme její totipotencí. Podmínku zachovalého funkčního jádra splňuje valná většina buněk podílejících se na stavbě rostlinného těla. Situace v praxi je ale poněkud složitější. Z určitých buněk lze odvodit celistvou rostlinu snáze a z jiných hůře.

Rostlinné tělo se totiž skládá z mnoha typů buněk. Buňky se svojí stavbou v rostlině různě specializovaly (diferencovaly) pro výkon určitých funkcí. Jinak vypadají buňky, jejichž úlohou je dávat vznik buňkám novým (dělivá pletiva), jinak buňky, které kryjí povrch rostliny (pletiva krycí), jinak buňky přítomné v cévních svazcích (pletiva vodivá) a jinak například buňky hydrenchymu (pletivo, ve kterém například kaktusy ukládají svoji zásobu vody). Abychom přiměli všechny tyto specializované buňky k opětovnému dělení, bez kterého novou rostlinu nedopěstujeme, musejí být buňky k této nové funkci připraveny. To znamená, že se musejí svojí stavbou do jisté míry připodobnit buňkám z dělivých pletiv, ze kterých původně samy vzešly. Poté, co nová buňka vznikne v rostlinném těle dělením, dostane od zbytku rostliny signál, že je předurčena k vykonávání určité funkce (tzv. poziční informace). Buňka se začíná diferencovat a postupně se přestává dělit. Chceme-li nyní u již diferencované buňky proces obrátit (dediferenciace), musíme být schopni dát buňce k tomu patřičný signál. Naopak daná buňka musí být schopna tento signál zaregistrovat. Vždy pracujeme se souborem do jisté míry nestejnorodých buněk. Nebude proto asi překvapením, že zatím nejsme schopni vyslat signál, který by byl účinný napříč celým tímto souborem buněk. Ale je asi zřejmé, že je vhodné využít jako výchozí materiál pro odvození rostlinné kultury in vitro co nejméně diferencovaná pletiva. Lze použít embrya, mladé klíční rostliny, anebo takové části rostlin, které obsahují dělivá pletiva. To jsou ty části rostliny, které rostou/tloustnou po celou dobu jejího života (stonek, kořen- ale! nejsou v nich rovnoměrně rozložena). Ale i zde platí, že je lepší odebírat mladá vitální pletiva. Jinak je tomu u orgánů, které mají již předem omezenou dobu životnosti- např. list. U květu je situace složitější, jak si povíme přespříště. Svět rostlin je nesmírně pestrý, a tak se výrazně liší nejen odpověď a chování na identické podmínky in vitro u jedinců pocházejících z rozdílných druhů, ale i u jedinců v rámci téhož druhu.

Cest, kterými jsme schopni odvodit celistvé (intaktní) rostliny v podmínkách in vitro, existuje více a část z nich je založena na principech, které člověk využívá při množení rostlin již od nepaměti. Například v některých případech mohou být již v převáděném materiálu přítomny základy nových stonků (např. vzrostný vrchol, úžlabní pupeny, nebo spící pupeny), které mohou jednoduše začít prorůstat a dávat vznik novým stonkům. Ty lze následně opět „nařízkovat“ a dále v podmínkách in vitro množit. Pokud dochází k prorůstání již existujících základů stonků, mluvíme o tzv. reprodukci. Ale ne vždy jsou tyto základy schopny přežít proces sterilizace. (Přiznám se, že mám z určitých důvodů trochu problém s vymezením pojmu explantát (ex planta= mimo rostlinu), ale od této chvíle jím nahradíme dlouhý termín- rostlinný materiál). V jiném případě mohou určité buňky explantátu dediferencovat a společně dát vznik výše zmíněným základům stonků. Pokud se pupen zakládá na explantátu až během kultivace, potom mluvíme o tzv. regeneraci de novo. V obou zmíněných případech se jedná o regeneraci přímou. To z toho důvodu, že se na explantátu netvoří mezistupeň ve formě neorganizovaného pletiva (kalusu). Kalus můžeme vidět v přírodě například na dřevinách při hojení ran, kdy se tvoří tzv. zával,  ale samozřejmě nejen tam, viz. obr.. Pokud se kalus na explantátu vytvoří a teprve na něm se zmíněné základy stonků založí, tak mluvíme o regeneraci nepřímé. Odvozený kalus můžeme izolovat a dále v podmínkách in vitro množit. Kalus narůstá často relativně rychle. O způsobech, jakými tohoto efektivně docílíme, a jak navodíme situaci, kdy se nám na kalusu ve správnou chvíli začnou tvořit základy stonků, nebo kořenů, si povíme v příštím díle našeho povídání. Teď zde musíme zmínit metodu, která se může pyšnit nejvyšším množitelským indexem. Nelze zde opomenout somatickou embryogenezi. Za jistých podmínek můžeme v podmínkách in vitro odvodit kalus, ve kterém se zakládají „zárodky“ - rostlinná embrya. Ty se tak zákládají z buněk, které jsme původně odebrali z těla rostliny (tělní = somatické). Sledem určitých kroků jsme tak schopni v umělém prostředí navodit proces, který se odehrává v semenu při jeho růstu a vývoji. Ovšem s tím rozdílem, že odvozená rostlina bude oproti klasickému semenáčku klonem mateční rostliny. Více si o této metodě a jejím využití řekneme přespříště.  

Ondřej Skala 

Fotografie:

1. Kalus u Ariocarpus kotschoubeyanus var. albiflora v podmínkách in vitro

2. Kalus u Euphorbia ambovombensis v podmínkách in vivo